Text
                    химия
си
X
жизнь
В .-*«ом г мере:
Следы внеземной жизни?—К сожалению, нет
Создатель континента
Рассказы о драгоценных камнях
Четные берут верх...
Синтетика и архитектура
Инженер за прилавком
Все о нашатырном спирте
X
а
и
с:
>
с
о
с
1
о
X
У
>
ш
X


ел жизнь В НОМЕРЕ: ДАЛЕКОЕ И БЛИЗКОЕ. Научный сотрудник Института геохимии им. В. И. Вернадского Г. М. Колесов рассказывает о том, как химики рвсшифровыввют историю метеоритов ... 3 СЛЕДЫ ВНЕЗЕМНОЙ ЖИЗНИ! К СОЖАЛЕНИЮ, НЕТ. Г. П. Вдовы к ин . . . 9~ А. Иванов. СОЗДАТЕЛЬ КОНТИНЕНТА. К столетию со дня рождения академика Д. Н. Прянишникова 10 < ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ. В. С. П Е Т Р О В lT 7 АЛМАЗ, а также ИЗ ИСТОРИИ ОТКРЫТИЙ, приведших в конце концов к создв- нию синтетического алмаза . .:....; 22 «ТРУБКА МИРА» — рассказ о всемирно известном месторождении влмвзов . . 30 ЧЕТНЫЕ БЕРУТ ВЕРХ. Глава из книги А. Азимова «Вид с высоты» .... 34 ЭТУ ГЛАВУ КОММЕНТИРУЕТ профессор А. К. Л в в р у х и н а 41 НОВИНКИ В ХИМИЧЕСКОЙ КУХНЕ. Специалист по патентам о новой химической посуде 43 И. Эпперлейн и В. Отте рассказывают о «ТОВАРИЩЕ ХЛОРМАЙЕРЕ» — *' Друге и соратнике Карпа Маркса 44 ЧЕМПИОН СРЕДИ МАРГАРИНОВ . 48 ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ ОБЛИК ГОРОДОВ — рассказывает Аспирант Московского архитектурного института А, Ф. Г р и ш к и н 50 ЭЛЕМЕНТ № 9. ФТОР. Статья кандидата химических наук А. А. О п а л о в с к о г о. 56 I И ЛЕД, И ПЛАМЕНЬ получает человек с помощью фтора и его соединений 62 | ИНЖЕНЕР ЗА ПРИЛАВКОМ. Очерк М. Константиновского о торговой автоматике и о томг что ей мешает 68 ЗАВЕРНИТЕ, ПОЖАЛУЙСТА. ТОРГОВЫЕ АВТОМАТЫ ЖДУТ ХИМИКОВ К. Г о ш е в 77 КЛУБ «ЮНЫЙ ХИМИК». Загадочные картинки. Викторина. Опыты без взрывов. 83 Из «охотничьих» рассказов. ЗАБЫТЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 90 НАШАТЫРНЫЙ СПИРТ. Инженер Е. А. Журавлев дает множество полезных советов о том, как пользоваться этим простым веществом дома 92 СЕМЬ ТОМОВ — ДВАДЦАТЬ ЛЕТ. Профессор К. В. Кострин о серии книг П. М. Лукьянова по истории химической промышленности нашей страны ... 9$ На обложке: Жеода — аметист в агате. НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР
Яркие болиды — интересный объект для фотосъемки.
На XX конгрессе Международного союза по теоретической и прикладной химии (ЮПАК), проходившем нынешним летом в Москве, впервые работала секция космохи- мии. Мы попросили сотрудников Института геохимии и аналитической химии им, В. И. Вернадского АН СССР молодых ученых Г. М. Колесова и Г. П. Вдовыкина рассказать о некоторых проблемах, обсуждавшихся на заседаниях этой секции. ДАЛЕКОЕ БЛИЗКОЕ Г. М. КОЛЕСОВ Отдельный метеорит из Сихотэ-Алиньского метеоритного дождя: его поверхность оплавлена при прохождении через атмосферу Герой фантастического рассказа Артура Конан-Дойла «Когда Земля вскрикнула» профессор Челленджер выдвигает, а затем и подтверждает совершенно невероятное предположение. Согласно его «теории» Земля — это гигантское живое существо, нечто вроде морского ежа. Что же, хотя кроме рассказа до нас не дошло никаких более достоверных свидетельств об этом великом эксперименте, мы можем подтвердить, что в какой-то степени профессор Челленджер был прав: Земля не мертва и Космос для нее не есть нечто заповедное, отрезанное непроницаемой стеной. Верхние слои атмосферы постепенно «тают», рассеиваются в космическом пространстве; вместе с кислородом и азотом безвозвратно теряются легкие газы — водород, аммиак, метан; улетают мелкие пылевые частицы, выброшенные вулканами из недр Земли, и, наконец... межпланетные космические станции. Но природа справедлива: одновременно с «разбазариванием» вещества Земли идет и обратный процесс. Из Космоса на Землю непрерывно обрушиваются ливни космических лучей, оседает пыль, падают метеориты. Одним словом. Земля непрерывно об- 3
Видманштеттеновы фигуры на полированной поверхности метеорита Чебанкол менивается веществом с Космосом и поэтому можно смело сказать, что Космос — это среда, в которой живет Земля... Узнать кое-что об этой среде мы можем, исследуя химический состав «вестников Вселенной»— метеоритов. Богатейшую информацию о событиях, происходивших в Космосе на протяжении многих миллионов и миллиардов лет — об абсолютном возрасте метеоритного вещества, о продолжительности существования метеоритов как самостоятельных небесных тел хранит в себе их вещество. Его всестороннее изучение и составляет основную задачу сравнительно молодой науки — космической химии. КЛАССИФИЦИРОВАТЬ И ИЗУЧАТЬ При прохождении через атмосферу метеориты, как правило, разрушаются, дробятся и выпадают на Землю в виде пыли, метеоритного дождя, или отдельных экземпляров. Размеры метеоритов различны — от нескольких сантиметров до нескольких метров, а вес колеблется от нескольких граммов до нескольких тонн. В настоящее время известно свыше 1700 метеоритов. Кроме чисто внешних особенностей, возникших после прохождения с большой скоростью через атмосферу. 20 30 40 50 ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР, 1 Относительная распространенность химических элементов в метеоритах {1), земной коре {2) и атмосфере Солнца C) 4
у них имеются характерные особенности структуры, минералогического и химического состава, благодаря чему все метеориты можно разделить на несколько типов. Во-первых, это железные метеориты (или так называемые сидериты), содержащие в среднем 90,5 процентов железа, 8,7 процентов никеля и 0,56 процентов кобальта. В различных экземплярах содержание никеля лежит в характерных интервалах: 4-7, 5,5-11, 8-20, 20-40 и более процентов. Это послужило основанием для разделения железных метеоритов на пять групп; причем две из них со средним содержанием никеля 5,5 и 8 процентов относятся к так называемым гексаэдритам и октаэдри- там. Эти метеориты имеют определенную кристаллическую структуру и при травлении кислотой полированных поверхностей распилов дают так называемые неймановы линии и видманштеттеновы фигу- р ы. Остальные три группы с высоким содержанием никеля представлены метеоритами, не имеющими структуры, так называемыми атакситами. Другой тип метеоритов — это железо-каменные метеориты (сидеролиты], содержащие в среднем 50 процентов железа; остальные 50 процентов приходятся на долю силикатов — оливина (Mg, FeJSi04 и пи- роксена (Mg, Fe] Si03. Эти метеориты в свою очередь подразделяются на так называемые палласиты и мезосидериты. Палласиты по своему внешнему виду напоминают губку и состоят в основном из никелистого железа, оливина и примесей других минералов. В отличие от паласситов, в мезосидеритах никелистое железо не образует сплошной решетки, а распределено неравномерно по всей массе силикатов, состоящих в основном из пироксена; по сравнению с палласитами в мезосидеритах обнаружено повышенное содержание натрия, алюминия, кремния и кальция. И, наконец, самые распространенные каменные метеориты (аэролиты) состоят преимущественно из железо-магнезиальных минералов с преобладанием оливина и пироксена. Примерно 90 процентов всех каменных метеоритов относится к хондритам, а остальные 10 процентов — к ахондритам. Свое название хондриты получили потому, что в них есть особые образования сферической или грушевидной формы — Отсепарированные хондры каменного метеорита Аби ОДИНОЧНОЕ МЕТЕОРИТНЫЙ ОСЕДАНИЕ ЭЛЛИПС РАССЕЯ- ПАДЕНИЕ КРАТЕР МЕТЕОРНОЙ НИИ МЕТЕОРИТ- ПЫЛИ Н0Г0 ДОЖДЯ Падение метеоритов сопровождается различными эффектами в атмосфере и на поверхности Земли КО 130 120 110 100 90 . 80 < »- -о С и 60 со 50 40 30 20 Ю 0
хондры. Хондры напоминают застывшие капли стекла; они вкраплены в метеоритное вещество, имеющее или аморфную, или тонкозернистую структуру. В сильно измененных под влиянием тепла хондри- тах граница между хондрами и основным веществом исчезает. Хондриты, самый многочисленный подкласс метеоритов, принято подразделять на пять групп: энстатитовые, бронзито- в ы е, гиперстеновые, пижонит о вые и углистые, отличающиеся как по структуре, так и по химическому составу. В отличие от хондритов ахондриты не имеют хондр и состоят из обломков различных минералов, сцементированных в сплошную массу. Ахондриты в свою очередь делятся на две группы: бедные кальцием и богатые кальцием. Интересно, что в ахондритах, бедных кальцием, нередко обнаруживаются отдельные хондры, в то время как в богатых кальцием ахондритах хондры встречаются гораздо реже. И, наконец, следует отметить, что в некоторых метеоритах обнаружены алмазы. Предполагается, что они могли возникнуть при столкновении небесных тел, из которых произошли метеориты, или же при ударе больших метеоритов о Землю. Итак, хондриты — самый распространенный и наименее всего дифференцированный вид метеоритов. Поэтому естественнее всего предположить, что их химический состав должен наиболее точно отражать состав метеоритного вещества вообще. Вместе с тем, эти же данные должны после сопоставления со средним химическим составом Земли и атмосфер Солнца и звезд уточнить наши сведения о средней космической распространенности химических элементов. Полученные при помощи новейших методов анализа наиболее надежные данные о распространенности химических элементов в хондритах мы приводим в виде графика на стр. 4. По оси абсцисс отложены атомные номера элементов!, а по оси ординат — так называемая атомная распространенность, то есть число атомов данного элемента, рассчитанное по отношению к числу атомов кремния, принятому равным 106. Для сравнения на этом же графике приведено относительное содержание элементов в земной коре и атмосфере Солнца. Эти данные наглядно свидетельствуют, что основная закономерность, установлен- ная для земной коры и атмосферы Солнца, справедлива и для метеоритов: чем больше атомный номер элемента и, соответственно, чем больше его атомный вес, тем реже он встречается в природе; при этом элементы с четным числом Z имеют повышенную распространенность по сравнению с нечетными соседями. Это особенно резко проявляется в группе редкоземельных элементов (Z = = 57—71). Но, кроме общего сходства состава метеоритов, земной коры и атмосферы Солнца, можно заметить и некоторые отпичия. 1. Содержание летучих элементов (водорода, углерода, азота, кислорода, серы и инертных газов) в земной коре ниже, чем на Солнце. 2. Содержание легких элементов (лития, бериллия, бора) в атмосфере Солнца и метеоритах меньше, чем в земной коре. 3. Содержание тяжелых элементов в хондритах ниже, чем в земной коре и атмосфере Солнца. В целом же метеориты по своему химическому составу сходны с веществом земной коры, но несколько больше соответствуют составу внешних слоев Солнца. Теперь, когда мы знаем структуру и состав метеоритов, можно попытаться сделать кое-какие выводы. Главный вопрос, некоторый ищут ответа исследователи, состоит в том, каким образом метеориты образовались, какова последовательность и природа событий, приведших к возникновению метеоритного вещества. С одной стороны, кажется правдоподобным, что хондриты произошли из магмы, прошедшей последовательно все стадии окисления. При этом количество окисленного железа постепенно увеличивалось, а оставшееся металлическое железо постепенно обогащалось никелем. Но, с другой стороны, можно представить себе и иную картину. Установлено, что между содержанием в метеоритах окисленного и металлического железа существует известная зависимость. Это можно объяснить тем, что первоначально окисленное вещество восстанавливалось углеродом и углеводородами, содержащимися в углистых хондритах. Несомненно одно — метеориты образовались в условиях, отличных от земных.
Мощные взрывы на Солнце выбрасывают солнечное вещество на высоту нескольких сот тысяч километров Ведь в метеоритах найдено всего 50 минералов (причем семь из них не встречаются на Земле), в то время как в породах земной коры их насчитывается около 3000. Вместе с тем картина усложняется, потому что разные метеориты прошли, по-видимому, и разный путь развития, образовались в различных условиях. Так, «рождение» железных метеоритов с их характерной структурой должно было происходить при 300—400° С и давлении порядка 1000 атмосфер. Такие условия существуют в недрах тел с большой массой. Хондриты же должны были образоваться при температурах, не превышающих 1000' С: в ином случае хондры не могли бы сохраниться впоследствии. Вместе с тем, существование хондр, состоящих из одного минерала, свидетельствует о том, что процессы их перекристаллизации происходили многократно. На основании этого можно представить себе, что метеориты возникли при раздроблении небесных тел, имеющих сравнительно небольшие размеры (например, величиной с Луну). Можно представить себе, что первоначально холодный сгусток космической пыли уплотнялся и разогревался при гравитационном сжатии, а также за счет тепла, выделяемого при распаде сравнительно короткоживущих радиоактивных изотопов. При этом в результате процессов, напоминающих зонную плавку, произошла дифференциация вещества на ядро, мантию и кору. После разрушения этого «родительского» небесного тела его ядро дало начало железным, железо-каменным метеоритам и ахондритам, глубинные слои мантии — мезосидеритам и некоторым кристаллическим хондритам, промежуточные и внешние слои мантии — более легким хондритам, а поверхностная кора — самым легким углистым хондритам. Сами же хондры могли образоваться в процессах, аналогичных вулканическим извержениям. Но существует и другая гипотеза, соглас- 7
но которой хондры возникли раньше, чем сами метеориты. Произойти это могло двумя путями. Как известно, на Солнце непрерывно происходят мощные взрывы, сопровождающиеся выбросами сгустков плазмы — протуберанцев. Не исключена вероятность того, что некогда произошел особо мощный выброс солнечного вещества, в результате чего возникло облако, движущееся вокруг Солнца по определенной орбите. При остывании этого облака железо и силикаты конденсировались раздельно. Капельки расплавленного железа объединялись в большие массы, которые затем дали начало железным метеоритам. Капельки силикатов, претерпев многократные процессы перекристаллизации, превращались в хондры, которые впоследствии объединялись в тела. Эти тела сталкивались друг с другом и разрушались; в некоторых из них под влиянием высоких темпе- ос—^ иии-^™ О Mg Al SI S Ca Fe Nt ЭЛЕМЕНТЫ Химический состав метеоритов разных классов не одинаков ратур и давлений происходили повторные процессы перекристаллизации, в результате чего хондры или частично разрушались, или же исчезали полностью. При последующем объединении крупных тел могли возникнуть образования, подобные протопланетам; часть же вещества в виде хондр и метеоритов осталась рассеянной в пространстве и составила так называемый пояс астероидов. Если исходить из предположения, что вещество солнечной системы произошло не из раскаленного плазменного облака, а из холодной космической пыли, то это облако могло нагреться до температуры, равной примерно 2000° С (при давлении 1000 атмосфер), под действием мощной ударной волны, возникшей при вспышке на Солнце. При последующем охлаждении часть вещества конденсировалась. Структура и химический состав жидких капель могли быть различными в зависимости от условий — скорости и последовательности охлаждения. Другая часть разогретого облака, минуя жидкое состояние, перешла непосредственно в твердую фазу. Из вещества этих двух фракций затем образовались тела астероидных размеров, которые не претерпели в дальнейшем существенных изменений. А обломки, возникшие при столкновении и разрушении этих астероидов, и стали предшественниками метеоритов, выпадающих на Землю. Как видим, картина не отличается особой ясностью и однозначностью. Но это и не удивительно. Химический состав метеоритов сам по себе еще не дает нам представления о действительном развертывании событий во времени. Это не кинематографическая лента, а скорее всего множество снимков, сделанных на одной и той же пластинке. Нам надо не только выделить из этого наложения снимков отдельные кадры, но и установить их последовательность. Работа исследователя метеоритов осложняется еще и тем, что «экспериментальный материал» поставляется ему в зависимости от капризов природы: неизвестно сколько бесценных образцов никогда так и не будет найдено. Поэтому можно представить себе, что космохимия добьется грандиозных успехов после того как появится возможность собирать метеориты с помощью спутников и ракет. По-видимому, это время уже не за горами. 8
СЛЕДЫ ВНЕЗЕМНОЙ ЖИЗНИ? К СОЖАЛЕНИЮ, НЕТ. Одно из заседаний секции космохимии было посвящено обсуждению природы органических веществ метеоритов. Участники заседания пришли к заключению, что эти вещества имеют не биогенное происхождение; вещества такого же типа могли образовываться и на Земле до возникновения на ней жизни. Еще в 1834 году шведский химик Иене Якоб Берцелиус обнаружил, что метеорит «Алэ», упавший во Франции, содержит органическое битумообразное вещество, очень похожее на вещество, содержащееся в осадочных горных породах Земли. Это сразу же привлекло внимание исследователей к метеоритам такого типа — так называемым углистым хондритам. Открытие Берцелиуса подтвердилось: во многих других углистых хондри- * тах тоже удалось найти органические соединения. Но в то время еще не существовало методов, с помощью которых космическое вещество можно было бы исследовать более подробно. Поэтому интерес к углистым хондритам был на долгое время утерян. Только в 1953 году английский ученый Г. Мюплер снова начал исследование этих метеоритов. Он установил в частности, что углистый хондрит «Колд Баккевелдя содержит органическое вещество, отличное по составу от органических соединений горных пород. С 1957 года органические составляющие метеоритов стали исследоваться уже систематически. Задача была не из простых: в музеях всего мира находится всего пишь 28 углистых хондритов, при- v_ чем многие из них имеют очень небольшие размеры. А ведь в них содержится всего пишь около 5 процентов органического материала! Битумообразное вещество, выделенное из метеоритов экстракцией органическими растворителями, исследовалось различными физико-химическими методами — инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопией, масс-спект- рометрией, хроматографией. В результате этого было установлено, что в нем содержатся главным образом многоядерные ароматические соединения. Но кроме углеводородов в би- тумообразном веществе удалось обнаружить аминокислоты и пури- новые основания. Этот факт сразу же вызвал горячие споры: ведь такие соединения входят в состав белков и нуклеиновых кислот! Казалось, углистые хондриты несут в себе следы внеземной жизни... Однако эту гипотезу пришлось отбросить как несостоятельную: и по степени распространенности отдельных соединений, и по повышенному содержанию хлора, и по отсутствию оптической активности, и по изотопному составу углерода и водорода органическое вещество метеоритов отличается от земных биогенных соединений. Более того. Все компоненты органического вещества метеоритов были получены в лабораторных условиях при облучении смеси метана, углекислого газа, окиси углерода и воды протонами, электронами, ультрафиолетовыми лучами, а также при пропускании электрических разрядов. Таким путем быпи получены даже более сложные органические соединения. Все это свидетельствует о химическом, не биогенном, происхождении органических веществ метеоритов. Можно представить себе, что астероидальные тела, давшие начало метеоритам, содержали в виде простых соединений летучие элементы — С, Н, О, S, которые, вообще говоря, весьма распространены во Вселенной. Эти исходные продукты в процессе развития астероидальных тел превращались в довольно сложные органические вещества. Именно их мы и находим теперь в метеоритах. Г. П. ВДОВЫКИН №ScOW 9
x X ш >* >< „о X А с; ш 2 со X го X 36 СОЗДАТЕЛЬ КОНТИНЕНТА Сто лет назад, осенью 1865 года, в разных концах России произошли два события. 6 ноября в маленьком городке Кяхта в Забайкалье родился мальчик. А через месяц — в начале декабря — под Москвой открылась Петровская земледельческая и лесная академия, вспоследствии знаменитая «Тимирязевка». Никто не предполагал тогда, что со временем эта академия станет крупнейшим и самым популярным сельскохозяйственным институтом страны, а мальчик п s Кяхты одним из се ведущих профессоров, основателем русской агрохимической школы. Мальчика назвали Дмитрием. Его отцом был кяхтинский счетовод Ыико лай Семенович Прянишников. В 1883 году Дмитрий Прянишников приехал в Москву. Золотая медаль, полученная по окончании гимназии, давала возможность поступить в любой институт, па любой факультет Университета. Правда, далась эта медаль не легко, хотя юноша был очень способным. Случилось, что темой выпускного сочинения в Иркутской гимназии в тот год оказались «Чувства русского по поводу священного коронования». Гимназист Дмитрий Прянишников умудрился закончить сочинспие на эту верноподданническую тему словами Некрасова: «Доля народа, счастье его, Свет и свобода — прежде всего!» С большим трудом удалось либерально настроенным педагогам отстоять право одного из своих лучших учеников па золотую медаль. И вот Москва, Моховая, Университет. Семнадцатилетний Прянишников перед выбором: куда идти? Учителя советовали — на филологический факультет. Но на математическом читает сам Столетов, на естественном — Тимирязев, Марковпиков. Так и не приняв окончательного решения, Прянишников подает на математический— эта паука будет полезна в любом случае. По уже через год он переходит в «естественники». Здесь pi определяется его призвание. Больше всего увлекает его молодая и очень гуманная наука — агрохимия, зарождающаяся на перепутьи химии, ботаники и физиологии растений. Увлечение перерастает в страсть. Окончив университет, Прянишников вновь поступает на нер- 10
Дмитрий Николаевич Прянишников Рисунок Т. Жирмунской. 1934 год вый курс. На этот раз в Петровскую академию. Семестры летят стремительно. За- Т тем — два года учебы за границей, и в 1894 году Прянишников возвращается в академию. За эти годы ее успели разогнать — за вольнодумство студентов и профессуры — и создать снова, на этот раз под названием «Московский сельскохозяйственный институт». Воспитанник академии Д. Н. Прянишников становится профессором одной из ее кафедр. До последнего дня его жизнь будет теперь связана с этим домом, с этпми аудиториями, аллеей лиственниц и опытными полями. * * * История науки знает два типа ученых. Одни могут сочетать углубленное и тонкое исследование своих специфических проблем с широким проникновением в другие области жизни. Они пишут публицистические статьи и стихи, сочиняют музыку, путешествуют. Таков был Ломоносов, такими были Лавуазье и Гумбольдт, а из наших современников — Николай Иванович Вавилов. Но есть и другой тип ученых, те, кто ?-* стремится свести к минимуму все, что отвлекает от непосредственных научных забот. Все, вплоть до бытовых нужд и интересов. Классическим примером такого ученого мог бы быть Генри Кавендиш — английский физик, химик, натуралист — человек, сумевший вести жизнь погруженного в свои мысли отшельника среди городского шума и сутолоки. На первый взгляд, Прянишников скорее принадлежал к этому второму типу ученых, правда, без обычных для них причуд. Всю свою жизнь он провел в напряженной работе. Работа, только работа — со всеми ее внутреппимп перипетиями, была ее главным содержанием. Все, что лежало за пределами работы, подчинялось раз и навсегда заведенному порядку. Он поднимался рано и шел пешком в академию. Два с половиной километра через поля и парк помогали ему сохранить свежесть и бодрость на весь день. Потом — лекции, рукописи, работа в лаборатории. И вечером —снова пешком, домой. И так каждый день, из года в год. Правда, за полвека своей профессорской деятельности Прянишников совершил около пятидесяти дальних поездок по стране и двадцать пять раз выезжал за границу для участия в международных химических и агрономических конгрессах и для ознакомления с промышленностью и сельским хозяйством европейских стран. Правда, до революции — выборный директор академии, а после революции — организатор и руководитель многих агрохимических институтов, лабораторий и кафедр, он то и дело был вынужден менять свой распорядок ради неотложных поездок «в город», как до сих пор называют в Тимирязевке центральные районы Москвы. Но несмотря па все это, в жизни Прянишникова почти не было того, что обычно называют приключениями. И даже в поездках, ближних и дальних, он оставался прежде всего ученым, исследователем, вдумчивым наблюдателем и мыслителем. Это не мешало ему сохранить на всю жизнь мятежный дух молодости, нелегкий талант гражданственности, который удесятеряет силы и помогает достичь высот в научном творчестве. Этот необычайно мягкий, «тишайший» человек умел быть и гневным, и решитель- к
ным. Гневным — когда ему приходилось сталкиваться с недобросовестными решениями в науке, с шаблонным мышлением, догматизмом. Решительпым — когда он слышал об «исчезновении» то одного, то дру- того из своих учеников, друзей, знакомых. Он обошел все, буквально все пороги, пытаясь добиться справедливости для оклеветанного А. Г. Дояренко — своего ученика, одного из основателей другой ветви сельскохозяйственной науки — агрофизики. Он никогда не мог смириться с трагическим концом академика Н. М. Тулайкова. Его голос, обычно тихий, гремел с председательского места, когда на сессии ВАСХНИЛ в 1937 году скороспелые «борцы» пытались нажить капиталец, клевеща на уже арестованных. А когда преступный навет лишил свободы академика Н. И. Вавилова, Прянишников не побоялся во всеуслышание заявить о его невиновности. Более того, в 1942 году, через два года после ареста Н. И. Вавилова, Прянишников, используя свои права академика, выдвинул работы замечательного ботаника на соискание Государственной премии. Ну, а для друзей и для тех знавших его людей, которые были еще слишком молоды, для того чтобы считать себя вправе называться его друзьями, он всегда оставался внимательным учителем и наставпиком. * * * Прянишников стал одним из самых выдающихся агрохимиков мира. Главной темой, прошедшей через шесть десятилетий его исследовательской деятельности, был азот. Знаменательно, что последняя книга Прянишникова, опубликованная в 1945 году и как бы подводившая итоги всех его работ, называется «Азот в жизни растений и в земледелии СССР». О том, что инертный и «безжизненный» элемент азот крайне необходим растениям, люди знали и раньше. Азотные удобрения, в первую очередь чилийская селитра, применялись не один век. Но было известно и то, что одно из самых распространенных соединений азота — аммиак вредит растепиям. Избыток аммиака приводит их к гибели. 1889 год На этом основании делался вывод, что только нитраты, а никак не аммиак, могут ~+ быть основой азотной «пищи» растений. Многочисленные, тонко продуманные физиологические опыты Прянишникова позволили ему сделать удивительный вывод: аммиак быстро поглощается и усваивается растением. Прянишников пошел дальше: он выяснил «корень зла», причину прежних ошибок. Оказалось,— дело в том, какими глазами смотреть на растение — глазами физиолога или агронома. С точки зрения чистой физиологии аммиак усваивается лучше селитры. Опыты в теплицах в вегетационных домиках подтверждают эту точку зрения. Но следующая фаза — повторение опыта в естественных, полевых условиях. И тут обнаруживаются преимущества селитры перед аммиаком. На дерново- подзолистых почвах, например, с ее помощью получают более высокий урожай... Какой же азот нужнее растению — в виде нитратов или в виде аммиака? Многое, очень многое зависит не только от растения, но и от свойств среды, то есть почвы. Между ними и физиологией расте- ^ 12
ния существуют сложные взаимосвязи. Если в растениях, и прежде всего в их семенах, мало углеводов, то усвоение аммиака затруднено, а его накопление вредно. Но если углеводов много, как, например, в картофельных клубнях, то аммиак хорошо усваивается и вместе с органическими кислотами — продуктом окисления углеводов — становится сырьем для образования молекул аминокислот, из которых складываются белки. Это лишь один фрагмент разработанной ученым общей схемы превращений азотистых веществ в растительном организме. Прянишников провел большие — и химические, и чисто агрономические — исследования «биологического» азота, то есть того азота, который накапливается в корнях бобовых растений; нашел и ввел в практику нашего земледелия особенно ценное зеленое удобрение — многолетний люпин. Подробно исследовал и еще одно природное удобрение — навоз. Сделанный Прянишниковым вывод — «навоз не враг минеральных удобрений, наоборот, чем их больше, тем большее значение приобретает навоз» — лучший ответ тем, кто упрекал ученого и его соратников в ограниченном пристрастии только к минеральным удобрениям. Необозримо наследие Прянишникова и во многих других разделах агрохимии и агрономии. Он одним из первых исследовал отечественные фосфориты и установил, в каких условиях оправдано применение непереработанных фосфоритов, а когда следует использовать только суперфосфат. Он принял участие и в решении чисто технологической проблемы переработки фосфоритов в суперфосфат... Тысячи больших и малых открытий и находок содержатся в трудах Прянишникова, его книгах и статьях, начиная от первой, вышедшей из печати еще в восьмидесятых годах прошлого века, и до последней — итоговой. Всю жизнь Прянишников был пылким пропагандистом чудотворной силы химии, а позднее — одним из инициаторов химизации сельского хозяйства. Этот период деятельности ученого начался с Октября, о котором сам Пряпишников писал, что он в корне изменил «весь характер моей деятельности, потому что только после него явилась 1910 год широкая возможность переустройства нашего земледелия на основах науки». * * * В одной из своих работ, говоря о результатах применения минеральных удобрений, Прянишников сравнивал их с новым континентом, как бы всплывшим внезапно из океанских вод для того, чтобы отдать плодородие своих нив человеку. Он имел право на эти слова. Он сам открыл, а точнее — создал этот континент. Л. ИВАНОВ ЧТО ЧИТАТЬ О Д. Н. ПРЯНИШНИКОВЕ Проф. А. В. Петербургский.. Дмитрий Николаевич Прянишников. М., Изд. ТСХА, 1960. «Ученые Тимирязевской академии». О. Писаржевский, Прянишников. М., «Молодая гвардия», 1963. «Жизнь замечательных людей». Д. Н. Прянишников. Мои воспоминания. М., Сельхозгиз, 1957 (в той же кпиге —> статья проф. А, В. Петербургского «Значение работ Д, Н. Прянишникова в развитии агрохимии»). 13
~м А В современном гранильном цеху V В ювелирной мастерской XVII века
Драгоценные камни В. С. ПЕТРОВ, заведующий лабораторией синтеза минералов МГУ КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА Кристаллами называют твердые тела природного или синтетического происхождения, имеющие форму правильных многогранников. Атомы и молекулы размещаются в них в строго определенной последовательности. Кристаллическое строение имеет большинство минералов и металлов. Кристаллы весьма разнообразны по форме, величине и цвету. Даже в необработанном виде кристаллы довольно красивы, и многие вполне справедливо считают их «цветами неорганической природы». Характерная особенность кристаллов, в том числе и драгоценных камней, в том, что они при благоприятных условиях могут расти, увеличиваться в размерах. Впервые на это замечательное свойство кристаллов обратил внимание датский ученый Николай Стено A638—1686). В труде «О твердом, естественно содержащемся в твердом» он указал, что природные кристаллы растут из соответствующих растворов, «как соли из воды». Этим Стено опроверг господствовавшее в то время среди алхимиков мнение. Продолжение. Начало статьи В. С. Петрова читайте в № 10 нашего журнала. Там же вы найдете серию коротких рассказов об отдельных драгоценных камнях. 15
что природные кристаллы были когда-то раз и навсегда созданы богом. Форма кристаллов у разных минералов, как правило, различна. По этому признаку можно иногда отличать минералы один от другого. Но имеются и такие минералы, у которых форма кристаллов по внешнему виду одинакова. Форму октаэдра, например, могут иметь кристаллы алмаза и шпинели, а форму ромбододекаэдра — кристаллы граната и того же алмаза. Но бывает и так, что одно и то же вещество одной и той же модификации имеет несколько кристаллических форм. Это относится, например, к гранату, алмазу и кварцу; в этом случае очень трудно определить кристалл, основываясь только на его внешней форме. ОГРДНКД Природные кристаллы драгоценных камней обычно внешне малопривлекательны. Чтобы выявить присущую им красоту, драгоценные камни подвергают огранке, а затем — шлифовке и полировке. Главное внешнее качество драгоценных камней заключается в «игре» света, и поэтому от Основные формы огранки драгоценных камней: 1. Бриллиантовая шлифовка {а — вид сбоку, б — вид сверху, в — вид снизу). ,2. Огранка клиньями. 3. Шлифовка «роза». 4. Ступенчатая шлифовка (а — квадрат, б — прямоугольник). 5. «Кабошоны» (а — одинарные, б — с плоским верхом, в — двойные). 16 искусства гранильщика зависит многое в выявлении красоты, скрытой в камне. В каждом конкретном случае для камня подбирают наиболее удачную огранку. Существует много форм огранки камней. Они делятся на чистые, комбинированные и смешанные. К чистым формам огранки относятся бриллиантовая, розой, ступенчатая, клиньями и кабошон. Наиболее употребительную форму огранки алмазов — бриллиантовую предложил «Портретный алмаз» (Из алмазного фонда СССР) в 1456 г. Людвиг Беркэм. Она применяется для шлифовки алмаза, горного хрусталя, циркона, турмалина, топаза, иногда изумруда и рубина. Но и эта классическая огранка подверглась значительным изменениям. Вначале в бриллиантовой огранке вокруг нижней и верхней площадок делалось всего по 16 граней, затем появилась двойная бриллиантовая огранка с 32 боковыми гранями, расположенными вокруг площадки в два ряда. В настоящее время применяют тройную бриллиантовую огранку с 56, 64 или 88 гранями. При тройной бриллиантовой огранке игра света значительно усиливается. Сейчас входит в моду новая огранка типа «принцесса». Ее предложил венгр Арпан Неджи. Ограненный камень имеет форму пластинки с чередующимися правильными канавками. Верх пластинки шлифуется в форме площадки, а низ нарезан серией V-образных канавок, хорошо отражающих лучи. Огранка «принцесса» помогает стандартизировав производство камней различ-
ной формы и размеров. Существенное преимущество нового типа огранки еще и в том, что, распилив один октаэдрический кристалл алмаза, можно получить два бриллианта, а используя форму «принцесса» — четыре пластинки. Высокую оценку специалистов получил алмаз в форме сердца. Сверху он имеет вид двух отполированных полукружий, соединенных в верхней точке под углом 90 градусов. На нижней поверхности нанесены канавки на расстоянии 0,9 миллиметров друг от друга. Для получения эффекта полного внутреннего отражения бока канавок наклонены под углом 41°. Огранка кабошон используется для обработки бирюзы, сапфиров, изумрудов, опала, лунного камня, яшмы, иногда рубинов и других камней. Огранка клиньями применяется для отделки цветных камней — таких, как ляпис- лазурь, агат, яшма и другие. Ступенчатая огранка в форме квадрата, прямоугольника, ромба с любым числом ступеней используется для обработки прозрачных цветных камней — изумрудов, гранатов, гиацинтов, иногда для рубинов и сапфиров. Комбинированная огранка получается при смешанном применении описанных выше чистых форм огранки. Комбинированные и специальные формы огранки очень разнообразны, они могут быть применены к любым драгоценным и поделочным камням в зависимости от индивидуальных особенностей данного камня. ИМИТАЦИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ Подделка драгоценных камней имеет не менее давнюю историю, чем сами камни. И чем ценнее камень, тем изощреннее были методы его подделки. Еще в средние века алхимики Альберт Великий и Фома Аквинский составили описание разных способов подделки драгоценных камней. В XVII веке был разработан общий метод подделки камней из свинцового стекла — путем сплавления кремнезема, окиси свинца и поташа; для окраски стекла под цвет имитируемого камня к сплаву добавлялись соответствующие окислы металлов. Один из наиболее старых способов подделки довольно простой: более ценные камни подменялись менее ценными, например, горный хрусталь, корунд и другие прозрачные камни выдавались за алмаз, а зеленый корунд, демантоид и подходящие ло цвету разновидности турмалина — за изумруд. К грубому виду подделки принадлежат и так называемые дублеты. Дублет состоит из двух незаметно соединенных частей; в верхней помещается настоящий камень, а в нижней— соответствующим образом окрашенное стекло или менее ценный камень. Таким способом подделывают обычно изумруды. Искусно научились подделывать бирюзу, подкрашивая плохие ее сорта берлинской лазурью, а также окрашивая изделия из кости солями железа. На Урале до Октябрьской революции очень ловко подделывали изумруды. В каком-нибудь бесцветном камне выдалбливалась полость, которую заполняли зеленым раствором соответствующей соли хрома. Отверстие тщательно заделывалось. Либо камень разрезали и окрашивали плоскости разреза, а затем разрезанные части снова склеивали. Многие ювелирные предприятия Запада владеют и в настоящее время «секретами» по превращению малоценных камней в «дорогие» самоцветы. Для придания драгоценным и цветным камням более ярких оттенков их подсвечивают различными химическими красителями. Некоторые камни меняют окраску при воздействии на них радиации, рентгеновских или ультрафиолетовых лучей. Современная ювелирная промышленность все в большем масштабе применяет синтетические драгоценные камни— рубины, сапфиры, а также различные имитации драгоценных камней из стекла, пластмасс и некоторых металлов. ИМИТАЦИЯ ИЗ СТЕКЛА Стекло — наиболее распространенный и дешевый заменитель драгоценных камней, и притом наиболее удачно имитирующий их внешние свойства. Еще в конце XVIII века немецкий ювелир Ж. Страс предложил точную рецептуру для подделки драгоценных камней. Он брал 38,2 процента кремнезема, 53,0 процента окиси свинца и 8,8 процентов поташа и добавлял в эту смесь незначительное количество буры, глицерина и 2 Химия и Жизнь, № 11 17
мышьяковистой кислоты. Сплав такого состава дает большую дисперсию света. По имени изобретателя этот сплав назвали стразом. Имитация некоторых драгоценных камней сводится к тщательному смешиванию порошка страза с соответствующими окислами металлов и лоследующему сплавлению шихты. Техника изготовления изделий из такого стекпа очень проста. Еще не затвердевшую стеклянную массу помещают в специальные штампы, где изделия спрессовывают ло форме, принятой для огранки имитируемых камней. Чтобы улучшить их внешний вид, эти сплавы, как и настоящие камни, лодгергают шлифовке и полировке. Так выпускаются заменители самоцветов. Для изготовления имитаций возможна и другая композиция шихты. Например, окись кремния можно брать в пределах от 40 до 65 процентов, окись натрия и калия — от 10 до 20, окись свинца — от 14 до 40 процентов. Алмаз имитируют из чистого страза, придавая этому бесцветному сплаву форму бриллианта или розы. Рубин имитируют, прибавляя к стразу 0,1 процента кассиевого пурпура, сапфир — 2,5 процента окиси кобальта, изумруд — 0,8 процента окиси меди и 0,02 процента окиси хрома. Гранат любого оттенка имитируется добавлением соответствующего количества кассиевого лурлура. На основе страза можно имитировать, путем подбора соответствующих красителей, любые цвета, тона и оттенки. ИМИТАЦИЯ ИЗ ПЛАСТМАСС Широкое применение для имитации драгоценных камней нашли в ювелирном про» изводстве аминопласты и акрилаты. Акрилаты — полимеры эфиров акриловой и метакриловой кислоты. Наиболее распространен полимер метилового эфира метакриловой кислоты. Аминопласты — продукты конденсации аминов (мочевина, меламин и др.) с альдегидами, чаще всего формалином. Древнеримская гемма $
Китайские резные изделия из бирюзы. ИМИТАЦИЯ ЖЕМЧУГА Оригинальная имитация жемчуга была разработана в XVI веке в Венеции. Полые стеклянные шарики покрывались с внутренней стороны специальным составом, полученным из чешуи рыбы уклейки. Этот состав дает световую игру подобно настоящему жемчугу. В настоящее время при имитации жемчуга стеклянные шарики заменяют пластмассой. Для изготовления искусственного жемчуга применяется полупрозрачная белая Изделия из нефрита. Индия. пластмасса (молочного цвета), из которой штампуется основа жемчужины. Эта основа покрывается специальным клеем — коллагеном *, а затем погружается в эмульсию, содержащую на 100 миллиграммов ацетона 25 граммов прозрачного целлулоида и 5 граммов жемчужного пата **. ЗНАМЕНИТЫЕ АЛМАЗЫ Находка крупных алмазов — редкое явление. О крупных алмазах слагаются рассказы, которые переходят из поколения в поколение и превращаются в легенды. Самых крупных алмазов всего единицы. Они известны по именам. Вот некоторые из них. Алмаз «ОРЛОВ». Имеет полушаровидную форму, отличается совершенной прозрачностью. До Великой Октябрьской революции алмаз «Орлов» украшал скипетр русских императоров и вместе со скипетром оценивался в 2 339 410 рублей золотом. По преданию «Орлов» происходит из Индии, где он был найден в начале XVII столетия. Был куплен у персидского купца графом Орловым — фаворитом императрицы Екатерины II за 450 000 рублей, ежегодную пенсию D 500 рублей) и дворянскую грамоту. Алмаз «РЕГЕНТ». Был найден в Индии, в районе Гол кон ды, в 1702 году. После ряда «приключений» на Востоке попал во Францию, где в честь герцога Орлеанского, регента при несовершеннолетнем Людовике XV, получил свое название. В начале французской революции «Регент» был выставлен для публичного осмотра. Камень был заключен в стальную оправу, прикован к подставке стальной цепью, охранялся двумя жандармами. Смотреть на бриллиант разрешалось только через небольшое окошко. Но в 1792 г. все сокровища французской короны были похищены роялистами, сторонниками казненного короля. Вместе с другими сокровищами пропал и «Регент», который, однако, вскоре был найден. * Коллаген изготовляется из рыбьей чешуи или плавательных пузырей некоторых видов рыб. ** Жемчужный пат изготовляется из чешуи рыбы уклейки, на один килогрвмм жемчужного пвта необходима чешуя с 35 000 рыб. 19
Во времена французской империи «Регент» украшал шпагу Наполеона, но был потерян им вместе со шпагой в битве при Ватерлоо. Шпагой и алмазом завладели немцы... Алмаз «САНСИ». Один из самых красивых камней, отличающийся особой прозрачностью. По преданию, алмаз украшал каску Карла Смелого и был потерян в одном из сражений. Еще в 1781 г. алмаз «Санси» значился в сокровищах французской короны; в 1792 г. он был похищен вместе с другими драгоценностями. В 1880 г. через подставное лицо бриллиант был продан в Россию потомку известных уральских заводчиков П. Н. Демидову за 500 тысяч франков. Узнав об этом, французское правительство затеяло судебное дело за право владения камнем. Только через пять лет выяснилось, что алмаз законно принадлежал одной французской аристократке и был продан ею. СИМВОЛИКА КАМНЕЙ Из-за необычных и не понятных прежде некоторых свойств драгоценных камней многие люди верили в их сверхъестественное происхождение и магическую силу. В древности и особенно в средневековье большое распространение получили амулеты. Амулеты из драгоценных камней должны были приносить счастье своим владельцам, предохранять их от несчастий, защищать от болезней, от «дурного глаза» и наговоров. Каждому драгоценному камню приписывались особые качества. По свидетельству английского посла при русском дворе Гор- сея, царь Иван Грозный полагал, что алмаз «укрощает ярость и дает воздержание и целомудрие»; рубин излечивает «сердце, мозг и память человека, восстанавливает силы, очищает кровь»; сапфир «хранит и увеличивает мужество, веселит сердце, радует все чувства»... Некоторым драгоценным камням приписывали целебные свойства, принимали их в Кулон из искусственного рубина.
качестве лекарства в виде порошков. В старинных русских лечебниках сказано, что человек, который носит при себе бирюзу, никогда не может быт убит, «понеже никогда не видали этот камень на убитом человеке». Л бирюза, принятая в порошке, «вылечивает от змеиных укусов и других пакостей». С развитием химии и научной медицины изменились взгляды на значение драгоценных камней в истории культуры, на перспективы их использования в будущем. Сейчас уже никто не придает серьезного значения символике камней или их лечебным качествам. НОВОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И НАЗНАЧЕНИЕ САМОЦВЕТОВ Драгоценные камни в наши дни находят разнообразное применение — и главным образом в технике. Именно здесь, в технике, открылись их неоценимые, поистине «драгоценные» свойства, способствующие невиданному до сих пор повышению производительности труда, возникновению новых областей научных и технических знаний. Люди заставили мертвый камень «заговорить» в пьезо- кварцевых приборах и «решать задачи» в * электронно-вычислительных машинах — их сердцем (или, вернее, «мозгом») служат некоторые разновидности железистых гранатов. А такие сверхтвердые драгоценные камни как рубин и алмаз уже давно используются в технике. Известно, что по числу рубиновых камней в часах судят об их качестве. На искусственно выращенных рубинах в 1960 году были созданы первые оптические квантовые генераторы — лазеры. Апмаз используется как абразивный материал, в качестве режущего инструмента; в некоторых случаях, например, при обработке сверхтвердых сплавов, алмазы абсолютно незаменимы. В составлении подборки статей «Драгоценные камни» нимали также участие Э. С. ВАЙНШТЕЙН, Е. В. ГРУЗИН МАН, В. К ЛЕВИН. Горный хрусталь идет на изготовление пьезокварцевых пластинок, используемых в качестве источника пьезоэлектричества н ультразвуковых волн. Развитие подводного флота быпо бы немыслимо без применения ультразвуковой локации. Кварц, точнее, Природный алмаз. Месторождение — трубка «Мир». пьезокварцевые пластинки — это «глаза и уши» подводных лодок. Оптический флюорит применяют для изготовления специальных оптических линз, прозрачных для инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. Аппаратами с такой оптикой можно фотографировать ночью и в любом тумане. Самолеты, снабженные соответствующим оборудованием, могут летать в любую погоду. в № 10 и 11 при- DB, М. Д. ДОРФ- 21
Это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем, он играет всеми цветами радуги, но сам остается прозрачным, словно капля. А. И. Куприн Царь камней Из всех драгоценных камней алмаз удостоился высшей чести: во все времена его не уставали воспевать писатели и поэты, ученые и художники. Кажется, этот камень сопровождал человека повсюду — упоминание о нем вы найдете в древних санскритских стихах, арабских сказках, греческих мифах, сочинениях римских естествоиспытателей, в старых русских лечебных книгах и в свежем номере журнала или газеты. ID I- е- ГО О. L_ О о >> in Некоторые исследователи полагают, что алмаз был известен людям уже за три тысячелетия до нашей эры. Но несмотря на столь давнее знакомство, природу этого камня удалось понять сравнительно недавно. Еще в XVII веке считалось, что алмаз — родственник прозрачного горного хрусталя (природного кремнезема). Но в следующем столетии было доказано, что в отличие от кремнезема — алмаз горюч! В 1649 году флорентийские академики поставили знаменитый опыт по нагреванию алмаза в солнечных лучах, собранных в фокусе большого вогнутого зеркала. Кристалл исчез, не оставив никаких видимых следов! И участники опыта решили, что он испа- 22
рился. В последующих экспериментах, выполненных весьма тщательно, Лавуазье удалось установить, что алмаз при сильном нагревании и свободном доступе воздуха не испаряется, а сгорает, переходя в газ. Наконец, в 1814 году Гемфри Дэви, повторив вместе со своим ассистентом Майклом Фарадеем опыт флорентийцев, доказал, что алмаз состоит из чистого углерода. Итак, оказалось, что в природе чистый углерод может существовать в двух кристаллических модификациях, в форме графита и алмаза. Но структуры кристаллов этих соединений резко отличаются одна от другой. Если у графита она сравнительно «разрежена», то кристаллическая решетка алмаза на редкость компактна. Здесь каждый атом углерода окружен четырьмя соседями, которые расположены как бы в вершинах воображаемого тетраэдра — замкнутой геометрической фигуры, образованной в структуре алмаза четырьмя равносторонними треугольниками. Все атомы углерода в алмазном кристалле расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и связаны между собой очень прочными связями. В этом и кроется секрет особой твердости алмаза, удивлявшей людей еще в древности. Кстати само название камня происходит от греческого слова «адамас»,— несокрушимый. Алмаз состоит исключительно из углерода, и все же при сжигании его всегда остается немного золы, иногда до 4,8 процентов от веса камня. Это дают о себе знать примеси, которые попадают в кристалл в процессе его роста. Чистейший, лишенный (или точнее, почти лишенный) примесей алмаз бесцветен. Но микроскопические доли других веществ в его составе разительно меняют окраску: она может стать голубой, зеленой, синей, коричневый, красной, желтой и даже черной. Алмаз — исключительно стойкое химическое соединение. Даже при нагревании он не растворяется ни в кислотах, ни в любых других сильных растворителях. Разрушить связи между его атомами удается лишь комбинированным действием высокой температуры и расплава соды или калиевой селитры; а также продолжительным нагреванием при температуре выше 700° С в среде чистого кислорода, или выше 1000° С — при доступе воздуха. В вакууме, подвергаясь действию температуры выше 1200° С, алмаз начинает перекристаллизовываться в графит. := = 3 ft е = = ft е и ад = н 3 ft -' н е = = ft е н = ад Ничто в науке не появляется «на пустом месте» — по схеме, в которую теперь уже не верят самые простодушные люди: сел, задумался, открыл!... Все, что совершается значительного и заметного, уходит корнями в труд и мысли предшественников, связано тысячами невидимых нитей со всей многосложностью знаний, накопленных прежде. Так и историю одного из замечательных научных свершений XX века — создания искусственного алмаза — можно проследить от того далекого дня, отделенного от нас двумя с половиной векамп, когда было сказано первое зафиксированное наукой слово о свойстве алмаза, роднящем его с веществами, которые мы теперь называем органическими. Гениальный Ньютон в своей «Оптике» указал, сравнивая способность различных веществ преломлять световые лучи, что «алмаз... вероятно, есть также маслянистое сгустившееся вещество». Мы хотим познакомить читателей с несколькими эпизодами из истории, начавшейся с этого утверждения. КАК МЕТЕОРИТ СЪЕЛИ Немаловажной вехой в осознании возможности образования алмазов вне земной коры послужило обнаружение алмазных крупинок в метеорите, упавшем 10 (по старому стилю) сентября 1886 года возле деревни Новый Урей, Краснослободского уезда Пензенской губернии (ныне — Мордовская АССР). Крупинки алмаза были обнаружены в метеоритном веществе преподавателями Петербургского Лесного института доцентом-минералогом Михаилом Васильевичем 23
Не менее интересны и другие физические и химические свойства алмазов. Если облучать алмаз рентгеновскими, ультрафиолетовыми или катодными лучами, то он начинает светиться нежным голубым, желтым или зеленым цветом. Эта способность люминесци- ровать, кстати, помогает нашим алмазодобытчикам в Якутии, когда приходится отделять драгоценный камень от горной породы. Для той же цели • на алмазных копях Южной Африки используют другое свойство этого камня — алмаз не смачивается водой, но прилипает к некоторым жировым составам. При обычной температуре алмазы хорошо проводят тепло и плохо — электричество. Это сочетание свойств несколько необычно: вещества, хорошо проводящие тепло, как правило и хорошие проводники электрического тока. Проводимость алмазов сильно возрастает лишь при нагревании выше 1000 градусов. Наконец стоит упомянуть об исключительных оптических свойствах «царя камней» — ими он обязан высокому показателю преломления света. И это свойство тоже ставит алмаз на первое место среди других драгоценных камней. Однако широкое признание в технике алмаз приобрел в первую очередь благодаря своей необычайной твердости. Алмаз —это значит «несокрушимый» Абразивы, обработка металлов, точное приборостроение и часовое дело, бурение горных пород — ни дня, ни часу не обойтись здесь без алмазов! В точных часовых механизмах и приборах они выполняют роль опор и подшипников для вращающихся осей: благодаря исключительной твердости алмаза трение в таких подшипниках ничтожно. Значит, меньше износ частей, а следовательно, прибор или часовой механизм работают долго, надежно, точно. Подобного рода приборами оборудуют сейчас самолеты, подводные лодки, корабли... В металлообрабатывающей промышленности несут службу алмазные резцы и сверла, ко- = 3 ft н е = = ft е н = ее = 3 ft н е = = ft е Б = ее а Ерофеевым и профессором химии Павлом Александровичем Лачиновым (известен больше всего работами по холестерину, которыми занимался в последние годы жизни). Осколки метеорита «Новый Урей» были присланы в Петербург бывшим студентом Лесного института учителем Павлом Ивановичем Барышниковым. Приводим выдержки из его письма директору Лесного института: «...Рано поутру несколько новоурейскпх крестьян верстах в трех от деревни пахали свое поле... Вдруг совершенно неожиданно сильный свет озарил всю окрестность; затем через несколько секунд раздался страшпый треск, подобный пушечному выстрелу пли взрыву, за ним второй, более сильный. Вместе с шумом в нескольких саженях от крестьян упал на землю огненный шар; вслед за этим шаром невдалеке над лесом опустился другой, значительно больше первого. Все явление продолжалось не более минуты. Обезумевшие от страха крестьяне не зиали, что делать, они попадали на землю и долго не решались сдвинуться с места... Наконец, один из них, несколько ободрившись, отправился к тому месту... и. к удивлению своему, нашел неглубокую яму; в середине ее, углубившись до половины в землю, лежал очень горячий камень черного цвета. Тяжесть камня поразила крестьян... Затем опи отправились к лесу разыскать второй, больший камень, но все усилия их были напрасны: лес в этом месте представляет много болот и топей, и найти аэролита им не удалось: по всей вероятности, он упал в воду. 24
торыми можно быстро и чрезвычайно точно обрабатывать детали из самых твердых сплавов. А в волочильпой промышленности у камня уже другая роль - алмазные фильеры (это пластинки с просверленными в них тончайшими отверстиями) позволяют протягивать сверхтонкую проволоку точного диаметра - от 0,001 до 0,2 миллиметра. Алмазные фильеры незаменимы при вытяжке проволоки из твердых металлов. II они же незаменимы для протягивания нитей особой парашютной ткани. В качестве абразивного материала алмазы неизмеримо превосходят такой испытанный материал, как карбид бора. Например, при обработке часовых камней из синтетического корунда один карат алмазного порошка @,2 грамма) заменяет 500 граммов карбида бора. Уже говорилось, что алмазы незаменимы при бурении самых крепких горных пород: алмазные буры служат дольше любых других (и, в конечном счете, повышают скорость бурения в 2—3 раза). О технической службе алмазов можно рассказывать очень долго. Алмаз как драгоценный камень давно отступил на второй план перед алмазом техническим. И если раньше охотники за алмазами искали только месторождения уникальных драгоценностей, то теперь куда больше сил тратится на розыски месторождений алмаза технического. В алмазной мастерской природы До середины XIX века алмазы добывали только в Индии. Но в 1867 году один южноафриканский охотник обратил внимание на блестящий камешек, с которым играли дети на берегу реки Оранжевой. Охотник показал камешек сведущим людям... Так в Южной Африке были открыты россыпные месторождения алмазов, а тремя годами позже возле города Кимберли впервые обнаружили и коренное месторождение этих камней. В наши дни алмазы добывают буквально по всему свету: в Африке и Советском Союзе, в Бразилии, Индии, Австралии. До недавних пор промышленное значение имели главным образом южноафриканские = S ft -' н е = = ft е н = S = Н 2 ft -' н е = = ft е н = ее S На следующий день один из крестьян того же Урейского выселка отправился на свое поле посмотреть копны гречихи. Здесь совершенно случайно им найден был такой же точно камень, какой принесли накануне его соседи. Камень тоже образовал вокруг себя ямку; часть камня была в земле... ■ГРР1 Дальнейшие поиски крестьян в окрестностях Нового Урея не привели ни к чему. Следовательно, выпало всего три куска. Самый большой из них упал, без сомнения, в лесу в болото; второй по величине, упавший при крестьянах на пашне, приобретен мною и отослан Вам для минералогического кабинета института, и, наконец, третий, найденный крестьянином в гречихе, съеден... ...Крупинки аэролита считались положительно универсальным лекарством. Распространились нелепые слухи о «чудесном исцелении», требования на «христов камень» усилились; счастливый владелец метеорита пользовался случаем и продавал камешек чуть не на вес золота, выказывая при этом слабости настоящего завзятого аптекаря. Прием «христова камня» производился таким образом: пациент, купивши ничтожный кусочек метеорита, толок и растирал его в порошок и затем, смешав с водой, благоговейно выпивал, творя молитву и крестное знамение...». За открытие алмазов в метеорите Российская Академия наук присудила Михаилу Васильевичу Ерофееву и Павлу Александровичу Лачинову Ломоносовскую премию. А каких-либо следов того, что хоть кто- нибудь обратил внимание иа беспросветную темноту крестьян в мордовской деревне, история нам не сохранила. 25
Кимберлит из трубки «Удачная» с включением оливина и известняка. Кимберлит из трубки «Мир» с включением гнезд пиропов. месторождения — здесь было сосредоточено 95% мировой добычи алмазов и создана крупная алмазная промышленность. Открытие месторождений в Советском Союзе сразу изменило соотношение сил на мировом алмазном рынке. По геологическим условиям образования, внешнему облику и минералогическому составу сибирские алмазоносные породы очень похожи на аналогичные породы Южпой Африки, которые называют кимберлитами (по имени города, вблизи которого они впервые были обнаружены). Этот термин стал теперь общепринятым для всех известных коренных алмазных пород. В алмазноносных кимберлитах всегда есть определенная группа минералов — спутников алмазов, среди которых встречаются одна разновидность гранатов — пиропы. В кимберлитах пиропов в тысячи раз больше, чем алмазов; они обладают ярким красным цветом, и их легко обнаружить среди других минералов. Именно находки пиропов были той путеводной нитью, которая привела советских геологов к первой кимберлито- вой трубке в долине реки Далдын в Якутии, Эта трубка получила название «Зарница», позже в долине той же реки была обнаружена трубка «Удачная», тот же метод поиска завершился открытием богатейших месторождений алмазов в трубках «Мир» и «Айхал». t До сих пор в науке идут споры о том, как в природе рождаются алмазы, каково происхождение алмазов в кимберлитах. Большинство гипотез объединяет одно общее мнение, что алмазы возникли глубоко в земных недрах в условиях очень больших температур и сверхвысоких давлений, а затем в результате вулканической деятельности они были вынесены магмой на поверхность. Существует также точка зрения, что алмазы «появились на свет» непосредственно в кимберлитовом теле — когда магма, насыщенная газами п парами, поднималась по трещинам в породах и заполняла их, па какой-то небольшой глубине происходил взрыв и под действием высоких давлений и температур углерод в составе магмы кристаллизовался в алмазы. Выдвигаются и другие гипотезы об образовании алмазов в природе. В частности, предметом оживленной дискуссии служит предположение, что алмазы образовались в процессе формирования кимберлитовых трубок как результат химических реакций оливина и ильменита с известняками... 26 -г'
Алмазы, встречаемые в природе, как правило, невзрачны на вид. Поверхность у них матовая, шероховатая, одетая иногда в «рубашку» из другого вещества. Только тщательный осмотр помогает распознать в этих находках драгоценное «зерно». Конечно, попадаются иногда прозрачные, блестящие кристаллы. Но это бывает не так уж часто. Поражает самая разнообразная, порой причудливая форма этих кристаллов — обычно, какой-нибудь вариант плоскостных многогранников. Очень редко находят хорошо ограненные алмазы, обычно они встречаются в виде поликристаллических сростков и монокристаллов неправильной формы. Большая часть найденных кристаллов из-за мутного цвета, трещин, несовершенной окраски идет только на технические нужды. Величина добываемых алмазов обычно не превышает 0,1 - 0,2 карата. Крупные алмазы, весом в несколько каратов, встречаются редко. Но бывают и уникальные находки. В 1905 году в Южной Африке нашли кристалл алмаза, названный «Куллинан». Его вес достигал 3106 каратов! Этот величайший к мире алмаз неправильной формы был прозрачен и бесцветен как хрусталь. Его распилили на три крупных бриллианта и более сотни мелких камней. Самый крупный камень весом в 530 каратов получил название «Звезда Африки» и был подарен английскому королю Эдуарду VII. Из двух других крупных осколков тоже изготовили бриллианты, принадлежащие теперь к числу наиболее известных драгоценностей. Искусственные алмазы Никто не возьмется, наверное, подсчитать, мыслями скольких людей владела идея получения искусственных алмазов. Рядом с серьезными естествоиспытателями на этой ниве подвизалось немало авантюристов и ловких обманщиков. И все-таки сколько раз ни объявлялась эта идея неосуществимой, научные поиски продолжались. Пожалуй, чем больше было неудач, тем больше становилось желающих попробовать свои силы в этой области. и 3 ft и е = = ft е и = а := = 3 ft н е = = ft е н = а Небесное тело (вернее, часть его), присланное Барышниковым в институт, весило 1762,3 грамма; позже были получены еще два осколка — весом 21,95 и 105,45 граммов. Не считая двух десятков граммов, израсходованных Ерофеевым и Лачнновым на анализы, метеорит сохранился. Его можно видеть и сейчас в Ленинградском горном музее. мы проделали ТАКОЙ ОПЫТ... К концу XIX века число мипералов, воссозданных человеком in vitro, в лабораторном стекле, давно перевалило за сотню. Кварц, роговую обманку, тридимит, циркон — всего одиннадцать минералов — получил первым профессор Петербургской военно-медицинской академии Константин Дмитриевич Хрущов. Он в числе первых ввел в практику лабораторных работ по синтезу мпнералов высокое давление. Именно Хрущов изобрел устройство, игравшее важную роль в таких исследованиях на протяжении многих десятилетий: толстостенную стальную «бомбу» с гнездом, в которое вставляется платиновая пробирка с реактивами, и массивной завинчивающейся стальной пробкой. Будучи нагрет до красного каления, такой сосуд способен месяцами выдерживать давление реагирующих в платиновом вкладыше веществ. В начале 90-х годов Хрущов предпринял попытку повторить «эксперимент» природы, приводящий к появлению в метеоритах алмазных крупинок (после открытия Ерофеева и Лачинова, исследовавших каменный метеорит, такие же находки были сделаны в веществе железных метеоритов). Но для этой попытки стальная «бомба» уже не годилась... Приводим выдержки из доклада профессора К. Д. Хрущова, сделанного им 4 марта 1893 года на заседании Санкт-Петербургского императорского минералогического общества: «На основании находок в метеорите можно было прийти к мысли, что под сильным давлением углерод может выделяться пз раствора в металле в виде алмаза. Мы проделали такой опыт. Насытив кипящее серебро углеродом, которого 27
Начиная с работ по «алмазотворению» нашего соотечественника В. Н. Каразина (в 1823 году получившего при сжигании угля кристаллы, похожие на алмаз), работ француза Каньяр де ля Тура A828), в разных странах мира не прекращались попытки синтеза. В 1880 году о синтетических алмазах сообщил англичанин Хэнпей — двенадцать кристалликов, полученных им при нагревании смеси из керосина, парафина, костяного масла и расплавленного металлического лития в герметически заклепанных стальных трубах, хранятся до сих пор в музее в Лондоне. Попытки повторить эти опыты никому не удались. Кристаллизацию углерода в алмаз пытались производить в обычных условиях из различных углеродсодержащих веществ, в растворах, в газообразной, жидкой и твердой фазах. В 1893 году французский химик Муассан взбудоражил весь мир сообщением о том, что ему удалось получить алмазы путем растворения угольного порошка в железе при температуре 2000 — 300СГ С и последующего быстрого охлаждения расплава в свинце или холодной воде. После опубликования работ Муассана синтезом алмазов стали заниматься не только видные ученые различных стран, но и многочисленные изобретатели. По заявлению американского физика Бриджмена, ежегодно в течение более 25 лет к нему обращались по несколько человек с предложением принять участие в прибылях в обмен за техническую помощь в осуществлении их идей по синтезу алмазов... Один за другим следовали заявления об удавшемся синтезе — и всякий раз при проверке опровергались. О том, как всесторонни и многочисленны были эксперименты по получению синтетических алмазов, свидетельствует хотя бы заявление советского исследователя Ф. В. Сыро- мятникова, сделанное им в тридцатых годах: «Трудно себе представить, что еще можно придумать для постановки новых экспериментов по синтезу алмазов». Опыты Ф. В. Сыромятникова оказались безрезультатными, так же как и более поздние исследования, выполненные Седжевиком A952), Эйрингом A952) и Бриджменом с применением сверхвысоких давлений. Поэтому был понятен интерес, который вызвало опубликованное в ноябре 1954 г. сообщение американской фирмы «Джеперал электрик» о том, что сотрудники этой фирмы = а •-' н е = = ft е - = ее растворилось шесть процентов, я быстро охладил массу. Давление в ее середине не могло не повыситься под действием корки, сразу же затвердевшей снаружи. Последовавшее затем растворение получившегося слитка показало, что часть выделившегося углерода имеет свойства алмаза. Порошок его состоит из прозрачных бесцветных кристаллических осколков п пластинок, сильно преломляющих свет, совершенно изотропных, царапающих корунд и сгорающих в углекислоту с незначительным остатком золы...». ЕЩЕ О БЫСТРОМ ОХЛАЖДЕНИИ В том же 1893 году другой ученый, парижский профессор-химик Фердинанд Фредерик Анри Муассан проделал такой же опыт, как и Константин Дмитриевич Хрущев (Муассан закончил свою работу несколько раньше!, именно ему принадлежит первая публикация). Располагая лучшим из возможных по тому времени источником нагрева — изобретенной им электрической дуговой печью, Муассан решил растворить углерод (сахарный уголь) в кипящем железе. Глубоким убеждением этого выдающегося ученого (кстати, иностранного члена-корреспондента Российской академии паук), было сформулированное им научное правило: «опыт должен получаться всегда!» Это значит, что результаты эксперимента, настоящего эксперимента, отвечающего незыблемым законам Природы, должны быть так же постоянны, как и эти законы... А раз так, то все, что не относится к самой сути опыта, особого значения не имеет. Вероятно, исходя из этого убеждения, Анри Муассан и применил в своем опыте несколько необычную для научной лаборатории, но зато предельно простую «систему охлаждения» расплавленного железа. Он поставил на полу в лаборатории табурет, на него деревянную лохань, в лохань налил водопроводную воду... И, когда пришло время охлаждать кипящее железо с растворенным в нем углеродом, профессор поднял клещами тигель и—«вылил его содержимое» в лохань с водой! 28
Бегщи, Холл и другие получили алмазы • искусственным путем при давлении 100 000 атмосфер и температуре 2600° С. Алмазы возникли в виде мелких черных jjg кристаллов на тонкой пленке карбида танта- м ла, образовавшейся в сфере реакции инахо- ^ дящеися в контакте с графитом. Тантал в н этом процессе играл роль катализатора. Раз- Д мер искусственных алмазов не превышал 1— ft 2 миллиметров. При более высоких темпера- ££ турах получались светлые алмазы октаэдри- £■( ческой формы, при низких — кубические ал- Q мазы темного цвета. Рост кристаллов происходил со скоростью около 0,1 миллиметра в В минуту — но вскоре прекращался. S В сообщении указывалось также, что кро £Ц ме тантала в качестве катализатора могут Q быть использованы и другие металлы, напри- £■( мер железо, кобальт, никель, марганец, хром, Q палладии, платина. JSI Вскоре мир узнал и о советских искусст венных алмазах. В подарок XXII съездл W КПСС было изготовлено 2000 каратов этого Q синтетического драгоценного камня. Это был совместный успех московских и украинских инженеров и химиков. • К счастью, Муассан все-таки надел перед этим очки и фартук. И загоревшуюся на нем одежду удалось потушить. А когда бесформенный слиток, оставшийся в лохани после взрыва, был растворен в кислотах, из него выделили несколько крупинок. Оип тонули в жидкости с удельным весом три, царапали рубин и корунд, почти целиком сгорали в кислороде... Инженер М. Б. ЧЕРНЕНКО НОВОСТИ ОТОВСЮДУ АЭРОСТАТ ДЛЯ ВЕНЕРЫ Как сообщает журнал «Science News Letter», один из американских инженеров предложил использовать аэростат для исследования Венеры. Аэростат изготовляется из гибкой ткани «Рене 41». Это — тончайшая стальная сетка, покрытая газонепроницаемым слоем силикона. Для повышения прочности в этот спой введен наполнитель — стеклянная пудра. Ткань «Рене 41» уже вырабатывается одной из американских фирм. При запуске ракеты на Венеру такой аэростат, нагруженный исследовательской аппаратурой, намечено выпустить на высоте около 1000 миль над поверхностью планеты. Он будет постепенно опускаться, регистрируя температуру и другие характеристики верхних слоев венерианской атмосферы. Может быть с него удастся получить телевизионное изображение планеты, скрытой за плотными облаками. Однако в этом уверенности нет, так как температура на Венере слишком высока и аппаратура может выйти из строя. ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ПЕНА Как сообщает журнал «Design News», одна из зарубежных фирм запатентовала оригинальное устройство для предотвращения воспламенения самолетов при авариях. В случае необходимости оно впрыскивает в топливные баки специальные химикаты, которые образуют твердую пену и «запирают» топливо, не давая ему ни воспламениться, ни растечься. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ 29
Так выглядит карьер, в котором добывают якутские алмазы, А на фото на стр. 31 — 33 — образцы драгоценной продукции 30 «ТРУБКА
В середине августа этого года в газетах было напечатано следующее короткое сообщение: «Смена мастера Сухомлина треста «Якуталмаз» нашла ювелирный алмаз весом 42 карата, правильной геометрической формы — октаэдр. Чудо-камень назвали «СТРОИТЕЛЕМ». Итак, блестящую — в буквальном смысле слова! — семью крупных якутских алмазов можно поздравить с пополнением. Познакомимся с некоторыми членами этой семьи. Алмаз «ОКТЯБРЬСКИЙ». Он появился на свет летом прошлого года. Пока это «чемпион в тяжелом весе» среди якутских алмазов — он весит 69 каратов. Но как знать, быть может ему недолго удастся удерживать этот рекорд! Алмаз «ВАЛЕНТИНА ТЕРЕШКОВА», весящий 51 карат, был найден, как нетрудно догадаться, в 1963 году, вскоре после великолепного полета первой в мирь женщины-космонавта. Сверкающее «трио» — алмазы «КОМСОМОЛЬСКИЙ», «ЗА СЧАСТЬЕ ДЕТЕЙ» и «ОЛИМПИЙСКИЙ» — заиграло в лучах солнца в 1964 году. Последний из них обязан своим именем победам советских спортсменов на олимпиаде в Токио. Как видите, имена крупным алмазам дают звучные. Все перечисленные здесь прекрасные камни были найдены в кимберлитовой трубке Мир, которую часто называют также и трубкой Мира. А как все-таки правильнее: «трубка Мир» или «трубка Мира»! Оба имени прославленной трубки имеют одинаковое право
на существование, оба правильные. Когда молодой геолог Юрий Хабардин обнаружил летом 1955 года коренное месторождение алмазов — кимберлитовую трубку, он дал радиограмму: «Закурил трубку Мира». Уже через два года началась лромышленная разработка коренного месторождения. В официальных документах и в печати его именуют трубкой Мир, а в обиходе геологи называют его как в радиограмме Ха- бардина — трубкой Мира. Впрочем, символический смысл обеих названий один и тот же. из БИОГРАФИИ АЛМАЗА" В самом начале нашей эры римский естествоиспытатель Плиний Старший дал довольно подробное описание алмаза. Однако верные наблюдения перемешаны у него с фантастическим вымыслом. Плиний утверждал, например, что алмаз родится только в золоте и вместе с золотом. Твердость алмазов — «несказанная». «Они так сопротивляются удару на наковальне, что железо с обеих сторон разлетается и сама наковальня растрескивается». Чем же можно победить алмаз! Римский писатель дает необычный рецепт: оказывается, алмаз — «эта неодолимая сила, противящаяся двум сильнейшим веществам в природе, железу и огню»,— размягчает- ^ ся... от горячей козлиной крови. «Алмаз,— утверждает Плиний,— уничтожает действие яда, рассеивает пустые бредни, освобождает от пустых страхов».
Древние индусы разделяли алмазы, так же как и людей, на четыре касты: брахманов, кшатриев, вайшьев и шудр. В соответствии с этим белые кристаллы относились к брахманам, кристаллы с красноватым оттенком — к шатриям, зеленоватые — к вайшьям и серые — к шудрам. Каждый из названных классов посвящался особому божеству. В средние века умножалось число фантастических вымыслов об алмазе, они упорно передавались от одних авторов к другим, проникая в медицинские трактаты и специальные книги о камнях — лапидарии. Вот отрывок из одной такой книги, относящейся к XVI веку: «Алмазы растут вместе — один маленький, другой большой. Растут они без участия человека вместе, мужские и женские. Питаются они небесной росой и производят на свет маленьких детей, которые множатся и растут». Старые русские поверья приписывали алмазу чудодейственные свойства. «Если камень алмаз воин носит на левой стороне во оружиях, тогда бывает спасен от всех супостатов своих и сохранен бывает ото всякие свары и от нахождения духов нечистых. Тот же алмаз, кто его при себе носит, грежение и сны лихие отгоняет. Тот же алмаз окорм смертный объявит, аще к тому камени при- ближится, то потети начнет. Алмаз лристоит при себе держати тем людям, кои страждут лунным страданием и на которых нощию стень находит. Алмазом камнем еще беснующегося человека ося- жает, тогда та болезнь переменится». Способ обработки алмаза алмазом был известен на Востоке уже в глубокой древности. В одном из санскритских стихов мы находим строчки: Фария не может царапать никакой Драгоценный камень,— Он царапает все камни. Фарий царапает фария... Здесь под фарием подразумевается алмаз. По свидетельству аль Бируни (937—1048 гг.) алмаз находил на древнем Востоке и практическое применение: «Жители Ирака и Хорасана не различают сортов алмаза и их цвета, и все они для них одинаковы, так как они их употребляют только для сверления». Порошок алмаза для сверления и резьбы на твердых камнях Бируни рекомендует приготовлять следующим способом. Алмаз «обвертывают в кусок свинца и осторожно бьют по нему, пока сила удара не одолеет его и он, ослабев, перестанет сопротивляться им... Когда алмаз разбивают на мелкие куски или же растирают, то следует приставить человека, который отгонял бы мух, потому что они могут унести крупинки алмаза. Говорят, муха втягивает их в свой хоботок и улетает с ними». Об открытии месторождений русских алмазов мечтал М. В. Ломоносов — еще в те времена, когда считалось, что драгоценные камни «могут родиться только в жарких южных странах». «Станем искать металлов, золота, серебра и прочих; станем добираться отменных камней, аспидов и даже до изумрудов, яхонтов и алмазов». «По многим доказательствам заключаю, что и в северных земных недрах пространно и богато царствует натура». (По книге И. И. ШАФРАНОВСКОГО «Алмазы») 3 Химия и Жиэиь, № 11
Профессор А. АЗИМОВ тов, но это никого не беспокоило, так как все знали, что список известных элементов неполон. В конце концов, у химиков появи- ^^ лась уверенность, что для каждого свободного места в таблице будет найден элемент. Они были правы. Последняя «вакансия» заполнилась в 1948 году, и затем список элементов, известных Менделееву, был продолжен. К настоящему времени мы знаем 103 различных элемента *. АТОМЫ БЕЗ МЕСТА Однако после 1900 года возникло серьезное противоречие. Среди радиоактивных продуктов распада урана и тория были найдены вещества, которые по правилам девятнадцатого века надо было отнести к новым элементам, так как их свойства не были похожи на свойства других элементов... но места для них в периодической таблице не оказалось. В конце концов, несколько ученых, * Недавно группой советских ученых во главе с чл.-корр. АН СССР Г. Н. Флеровым был открыт 104-й элемент (см. статью Г. Н. Флерова и его со- трудпиков в «Химии и Жизни» № 1).— Ред. Недавно меня попросили написать статью о применении радиоактивных изотопов в промышленности. Когда я писал ее, мне стало как-то грустно от того, что приходилось иметь дело только с практическим использованием изотопов. В изотопах есть много такого, что не находит применения на практике, но о чем стоило бы поговорить. КАЖДОМУ ЭЛЕМЕНТУ —СВОЕ МЕСТО, КАЖДОМУ МЕСТУ —СВОЙ ЭЛЕМЕНТ Путь, по которому слово «изотоп» пришло в научный лексикон, довольно извилист. За два тысячелетия большинство элементов было с трудом выделено и опознано. В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев выстроил известные элементы в порядке возрастания атомного веса и составил таблицу, в которой элементы, имеющие близкие свойства, попали в одну колонку. К XX веку периодическая таблица стала обожествляемым помощником химиков. В таблице каждый элемент имел свое место — и почти каждое место имело свой элемент. Разумеется, были места и без элемен- 34
и прежде всего английский физик Фредерик Содди, решили помещать сразу по два, а то и по три элемента в одну клетку. В 1913 году Сод^ди предложил назвать такие элементы «изотопами», что в переводе с греческого означает «то же место>>. РЕАБИЛИТАЦИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ В дальнейшем периодическая таблица была реабилитирована. Английский физик Эрнест Резерфорд уже в 1906 году доказал, что атом состоит из крохотного центрального ядра, содержащего положительно заряженные протоны, и большого внешнего района, где вращаются отрицательно заряженные электроны. Число протонов в центре равно числу электронов на периферии, и так как величина положительного электрического заряда протона (произвольно принятая за +1) в точности равна величине электрического заряда электрона (которая, естественно, равна —1), то атом в целом электрически нейтрален. Следующий шаг сделал молодой английский физик Генри Мозли. Изучая длины волн рентгеновского излучения различных элементов в определенных условиях, он пришел к выводу, что общий положительный заряд ч ядра каждого элемента имеет характерную величину. Она была названа «атомным номером». Например, атом хрома имеет ядро с положительным зарядом 24, атом марганца — ядро с положительным зарядом 25. атом железа — 26. Таким образом, можно сказать, что эти элементы имеют атомные номера 24, 25, 26. Более того, раз положительный заряд полностью соответствует числу протонов в ядре, то можно сказать, что каждый из этих трех элементов имеет в ядре соответственно по 24, 25 и 26 протонов, а вокруг ядра вращаются 24, 25 и 26 электронов. В течение девятнадцатого столетия считали, что все атомы элемента одинаковы. Это было только предположение, но так легче всего объяснялся тот факт, что все образцы элемента имеют одинаковые химические свойства и одинаковый атомный вес. Такая точка зрения господствовала в те времена, когда атомы считались твердыми, неделимыми шариками. Но в XX веке это объяснение уже не вязалось с новыми представлениями, согласно которым атомы — ^ложные сочетания мельчайших частиц. Обработка данных рентгеновского излучения показала, что атомный номер элемента отражает его абсолютное единообразие. Все атомы определенного элемента имеют одинаковое число протонов в ядре, а следовательно, и одинаковое число электронов в наружных слоях. В двадцатые годы нашего века было доказано, что химические свойства элемента зависят от числа электронов, и потому все атомы данного элемента обладают одинаковыми химическими свойствами. Объяснение удовлетворяло всех. КОНЦЫ С КОНЦАМИ НЕ СХОДЯТСЯ Но с атомным весом дело обстояло не так просто. С первых же дней возникновения теории атомного ядра было известно, что в ядре, кроме протонов, должно быть что-то еще. Например, ядро атома водорода легче ядер атомов всех прочих элементов, и оно несет положительный заряд, равный единице. Поэтому с полным основанием (и даже неизбежно) можно было предположить, что ядро атома водорода состоит из одного единственного протона. Его атомный вес принято было (впрочем, совершенно произвольно) считать равным единице еще задолго до того, как решился вопрос о строении атома, и это оказалось вполне обоснованным. С другой стороны, атомный вес гелия считался равным четырем, так как было известно, что его атом в четыре раза массивнее атома водорода. Невольно напрашивался вывод, что в ядре гелия четыре протона. Однако его атомный номер, определяемый положительным зарядом ядра, был равен всего двум, а это, в свою очередь, паталкивало на мысль, что в ядре должно быть всего два протона. С этими двумя различными, но закономерными выводами надо было что-то делать. Единственной другой субатомной частицей, известной в первые десятилетия XX века, был электрон. Если предположить, что в ядре атома гелия имеется четыре протона и два электрона, то его атомный вес оказывается равным четырем, потому что вес электронов ничтожен по сравнению с весом ядра. И атомный номер будет равен двум, так как положительный заряд двух протонов окажется компенсированным отрицательным зарядом двух электронов. Получалось, будто у ядра атома гелия шесть отдельных частиц — четыре протона и два электрона, а это противоречило другим^ 35
уже известным из опыта фактам. Физики покусывали карандаши и вели тихие, унылые разговоры. ПОЛОЖЕНИЕ СПАСАЕТ НЕЙТРОН Но вот в 1932 году английский физик Джеймс Чедвик открыл нейтрон, и, в конце концов, оказалось, что с теорией — все в порядке. Нейтрон равен по своей массе протону, но заряда не имеет. Теперь, как видите, можно было считать, что в ядре атома гелия два протона и два нейтрона. Положительный заряд и, следовательно, атомный номер равен двум, а атомный вес — четырем. Все четыре частицы ядра атома гелия нашли свое место, и концы с концами, наконец, сошлись. ВЛИЯЮТ ЛИ НЕЙТРОНЫ НА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА! Но как присутствие нейтронов в ядре атома воздействует на химические свойства? Никак или, по крайней мере, незаметно. Возьмем для примера атом меди. Он имеет атомный номер 29, и поэтому каждый атом меди имеет двадцать девять протонов в ядре и двадцать девять электронов, вращающихся вокруг ядра. Но атомный вес меди равен (приблизительно) 63, и поэтому ядро атома меди должно содержать, кроме двадцати девяти протонов, еще и тридцать четыре нейтрона. У нейтронов нет электрического заряда, который следовало бы уравновесить. Двадцать девять электронов уравновешивают двадцать девять протонов, а что касается нейтронов, то их можно сбросить со счетов. Ну, тогда предположим интереса ради, что атом меди обладает ядром, в котором двадцать девять протонов и тридцать шесть нейтронов, то есть на два нейтрона больше, чем было предположено нами раньше. Такому ядру по-прежнему требовалось бы всего двадцать девять электронов, чтобы уравновесить электрический заряд; и химические свойства, которые зависят только от электронов, оставались бы теми же. Другими словами, если брать в расчет только химические свойства, то не все атомы элемента непременно должны быть одинаковыми. Число нейтронов в ядре может варьировать, и с химической точки зрения это не имеет никакого значения. Так как периодическая таблица опирается на химическую общность каждого элемента, а элементы определяются по их химическим свойствам, то это значит, что каждое место в периодической таблице может занимать целая группа разнообразных атомов с различным числом нейтронов, однако при условии, что число протонов во всех этих атомах будет постоянным. ...А НА АТОМНЫЙ ВЕС! Два различных вида атомов меди, естественно, могут существовать в смеси всегда. А почему бы и нет? Имея одинаковые химические свойства, они проделали бы одинаковый путь в геохимических процессах; одинаково реагировали бы на среду, растворялись бы и выпадали из растворов в одно и то же время и в одинаковой степени. Они были бы неразделимы; и, наконец, любой образец элемента, существующий в природе или приготовленный в лаборатории, содержал бы все ту же одинаковую смесь двух изотопов меди. Следовательно, определяя атомный вес элемента, химики девятнадцатого столетия получали средний вес атомов этого элемента. Средний вес был всегда одинаков, что бы химики ни делали; но это не означало, что каждый атом точно похож на другой. ЧТО НАРУШАЛА РАДИОАКТИВНОСТЬ! Что же нарушилось в этой удобной схеме, когда была открыта радиоактивность? А вот что. Радиоактивный распад — процесс ядерный, и сама возможность этого процесса, скорость и характер его протекания — все это зависит от расположения частиц в ядре и не имеет ничего общего с электронами, находящимися вне ядра. Следовательно, два атома, в ядрах которых имеется одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, должны обладать одинаковыми химическими свойствами, но ядер- пые свойства у них разные. Именно химические свойства ставят их в одну и ту же клетку в периодической таблице. Разные ядерные свойства никакого отношения к периодической таблице элементов не имеют. Но в первое десятилетие двадцатого века, когда разницы между химическими и ядерными свойствами еще не знали, был период 36
всеобщей паники, и казалось, что периодическая таблица терпит крах. Было бы легко различить два изотопа (которые, как мы теперь знаем, различаются тем, что их атомы имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов), если бы один из них непременно был радиоактивным, а другой пет. А что если ни один из изотопов не радиоактивен? Возможно ли существование не одного, а нескольких нерадиоактивных изотопов каждого данного элемента? МАСС-СПЕКТРОГРАФ ВЗВЕШИВАЕТ ИЗОТОПЫ Если может существовать множество нерадиоактивных изотопов, то они должны отличаться друг от друга по массе. Например, атом меди с 29 протонами и 34 нейтронами должен иметь «массовое число» 63, а с 29 протонами и 36 нейтронами — 65. (Выражение «атомный вес» остается для средних масс встречающихся в природе смесей изотопов каждого данного элемента). В 1919 году английский физик Фрэнсис Уильям Астон изобрел масс-спектрограф, в котором атомы в ионизированном виде (то есть, такие, из которых «вышиблены» один или несколько электронов) можно было пропускать через магнитное поле. При этом ионы шли по кривой, крутизна которой зависела от массы того или иного иона. Следы изотопов, имеющих разные массы, обрываются в разных местах фотографической пластинки, а по интенсивности следа можно определять соотношения количеств отдельных изотопов. Например, атомы меди с 34 нейтронами составляют 70 процентов всех атомов меди, а атомы меди с 36 нейтронами — остальные 30 процентов. Поэтому атомный вес меди — не ровно 63, а 63,54. Для того чтобы различать изотопы, химики пользуются массовыми числами. Атом меди с 29 протонами и 34 нейтронами имеет массовое число 63, то есть 29 плюс 34. и поэтому может быть назван «медью-63», а атом 37
меди с 29 протонами и 36 нейтронами — «медью-65». При написании эти числа становятся за символами в индексе: Си63 и Си65. При такой системе дается только общее число протонов и нейтронов. Химики знают атомный номер каждого элемента наизусть (или украдкой заглянув в таблицу), и это дает им число протонов в ядре. Вычитая атомный номер из массового числа, они получают число нейтронов. Но для наших целей я собираюсь изображать изотопы, ясно обозначая как число протонов, так и число нейтронов. Например, «медь-29/34» и «медь-29/36». Если мне захочется сослаться сразу на оба изотопа, то я напишу: «медь-29/34, 36». Неплохо придумано, верно? ПРИСМОТРИМСЯ ВНИМАТЕЛЬНЕЕ С таким багажом мы можем теперь присмотреться к изотопам более внимательно. Например, можно разделить их на три разновидности. Во-первых, есть радиоактивные изотопы, которые распадаются так быстро (эа какие-то несколько миллионов лет), что все они существуют сравнительно недавно, появившись на свет в результате какой-нибудь ядерной реакции, произошедшей либо в природных условиях, либо в лаборатории. Назовем их «нестабильными». Хотя их известно более тысячи, каждый из них существует в таких фантастически малых количествах (если вообще существует), что они дают о себе энать только физикам с их приборами. Во-вторых, есть изотопы, которые радиоактивны, но распадаются так медленно, что те, которые существуют сегодня, существовали и при образовании Земли. Каждый из них, несмотря на медленный распад, присутствует в природе в таких количествах, что их можно обнаружить даже допотопными химическими методами девятнадцатого века. Назовем их «полустабильными» изотопами. И, наконец, есть изотопы, которые вообще не радиоактивны или настолько слабо радиоактивны, что даже самые чувствительные приборы не могут этого обнаружить. Назовем их «стабильными» изотопами. НЕСТАБИЛЬНЫЕ Не менее двадцати из 103 известных сегодня элементов обладают только нестабильными изотопами и потому существуют в природе в незначительном количестве. ЭЛЕМЕНТЫ, НЕ ИМЕЮЩИЕ СТАБИЛЬНЫХ ч ИЛИ ПОЛУСТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ Технеций Прометий Полоний Астатин Радон Франций Радий Актиний Протактиний Нептуний номер 43 61 84 85 86 87 88 89 91 93 Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйштейний Фермий Менделевий ?« »* Лоурепсий номер 94 95 96 97 93 99 100 101 102 103 Заметьте, что почти все эти элементы стоят в самом конце списка периодической системы и имеют атомный вес от 84 до 103. Причем в этом промежутке не хватает только двух элементов — номер 90 (торий) и номер 92 (уран), каждый из которых имеет четный атомный номер. С другой стороны, два элемента, которые начинают список и не входят в «сплошной ряд», имеют атомные номера 43 (технеций) и 61 (прометий), т. е. оба — нечетные. Это означает, что есть ровно 83 элемента, которые обладают, по крайней мере, одним стабильным или полустабильным изотопом и поэтому встречаются на эемле в достаточном количестве, причем некоторые из этих элементов обладают двумя, тремя и даже большим числом таких изотопов. С ОДНИМ СТАБИЛЬНЫМ ИЗОТОПОМ И странное дело, хотя во всех учебниках химии, которые я когда-либо читал, всегда перечисляются элементы, ни в одном из них нет систематизированного перечисления изотопов. Например, я никогда не видел полного списка всех тех элементов, которые обладают только одним стабильным или полустабильным изотопом. Я составил этот список. (Полустабильные изотопы в этом и последующих списках отмечены звездочкой.) 38
ЭЛЕМЕНТЫ С ОДНИМ СТАБИЛЬНЫМ ИЛИ ПОЛУСТАБИЛЬНЫМ ИЗОТОПОМ Бериллий Фтор Натрий Алюминий Фосфор Скандий Марганец Кобальт Мышьяк Иттрий Ниобий Протоны/нейтроны Прот 4/5 9/10 11/12 13/14 15/16 21/24 25/30 27/32 33/42 39/50 41/52 Родий Иод Цезий Празеодим Тербий Гольмий Тулий Золото Висмут Торий ■оны/нейтрс 45/58 53/74 55/78 59/82 65/94 67/98 69/100 79/118 83/126 90/142 Тут двадцать один элемент с одним стабильным или полустабильным изотопом. Легко заметить, что во всех случаях, кроме двух (бериллий и торий — первый и последний в списке), одиночные изотопы имеют нечетное число протонов в ядре и четное число нейтронов. Назовем их изотопами «иечет/чет». С ДВУМЯ СТАБИЛЬНЫМИ ИЗОТОПАМИ Теперь давайте перечислим элементы, которые обладают двумя стабильными или полустабильными изотопами. В этот список входят двадцать три элемента, из которых двадцать обладают нечетным числом протонов. ЭЛЕМЕНТЫ С ДВУМЯ СТАБИЛЬНЫМИ ИЛИ ПОЛУСТАБИЛЬНЫМИ ИЗОТОПАМИ Водород Гелий Литий Бор Углерод Азот Хлор Ванадий Медь Галлий Бром Рубидий Протоны/нейтроны 1/0,1 2/1,2 3/3,4 5/5,6 6/6,7 7/7,8 17/18,20 23/27,28 29/34,36 31/38,40 35/44,46 37/48,50* Протоны/нейтроны Серебро Индий Сурьма Лантан Европий Лютеций Тантал Рений Иридий Таллий Уран 57/60,62 49/64,66* 51/70,72 57/61* ,62 63/88,90 71/104,105* 73/107*. 108 75/110,112* 77/114,117 81/122,124 92/143*,146* «НЕЧЕТ/ЧЕТ» И «НЕЧЕТ/НЕЧЕТ» Если вы взглянете на все три списка, то увидите, что из 52 известных элементов с нечетными атомными номерами 12 не обладают стабильными или полустабильными изотопами, 19 обладают только одним стабильным или полустабильным изотопом и 20 — только двумя. Всего получается пятьдесят один элемент. Есть один единственный элемент с нечетным атомным номером, который нами еще но упоминался,— элемент № 19 — калий. Калий имеет три стабильных или полустабильных изотопа, и я приведу его отдельно: ка- лий-19/20,21*,22. На десять тысяч атомов калия встречается всего лишь один атом по лу стабильного калия-19/21 * (легчайшего из всех полустабильных изотопов). 52 элемента с нечетными атомными номерами имеют 62 различных (перечисленных нами) стабильных и полу стабильных изотопа, из которых у 53 — четное число нейтронов; поэтому существует всего 53 стабильных и полустабильных изотопа «нечет/чет». 53 изотопа могут быть разделены на пятьдесят стабильных и три полустабильных (руби- дий-37/50*, индий-49/66* и рений-75/112*). Существуют только девять стабильных и полустабильных изотопов атомов с нечетным атомным номером, которые имеют также и нечетное число нейтронов. СТАБИЛЬНЫЕ ИЛИ ПОЛУСТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ «НЕЧЕТ/НЕЧЕТ» Протоны/нейтроны Протоны/нейтроны Водород 1/1 Ванадий 23/27* Литий 3/3 Лантан 57/61* Бор 5/5 Лютеций 71/105* Азот 7/7 Тантал 73/107 * Калий 19/21 * Как видите, из этих девяти изотопов целых пять — полустабильные. Это означает, что в мире существует только четыре полностью стабильных изотопа «нечет/нечет». Из них: водорода-1/1 — «нечет/нечет» — в десять раз меньше, чем водорода-1/0 «нечет/чет» (с вашего позволения, я буду считать ноль четным числом); лития-3/3 — «нечет/нечет» — в тринадцать раз меньше лития-3/4 — «нечет/чет» и бора-5/5 — «нечет/нечет» — в четыре раза меньше, чем бора-5/6 — «нечет/ чет». Поэтому из четырех стабильных изотопов «нечет/нечет» три составляют меньшинство даже в собственных элементах. Остается азот-7/7 — «нечет/нечет», который не только совершенно стабилен, но и составляет 99,635 процента всех атомов азота. 39
В этом отношении он самый нечетный из всех «нечет/нечетов». ЧЕТНЫЕ А что сказать об элементах с четным атомным номером? Здесь положение обратное. Только восемь элементов с четным атомным номером не имеют стабильных или полустабильных изотопов, и все они располагаются за атомным номером 83, где не существует ни одного полностью стабильного элемента и почти нет полустабильных. Более того, все три полустабильных изотопа, оказавшиеся в этой части таблицы, принадлежат к элементам с четным атомным номером. Имеется два других элемента с четными атомными номерами, у которых лишь по одному стабильному или полустабильному изотопу, и три элемента, у которых только но два стабильных изотопа. Вы можете проверить меня по уже приводившимся спискам. Получается, что из 51 элемента с четными номерами 39 обладают более чем двумя стабильными изотопами. Один из них — олово имеет более десятка стабильных изотопов. Я не буду сводить эти элементы в подробные таблицы. Вместо этого укажу, что есть две разновидности изотопов, имеющих отношение к элементам с четными атомными номерами. Есть изотопы с нечетным числом нейтронов («чет/нечет») и с четным их числом («чет/ чет»). ПОДВЕДЕМ ИТОГИ Сведения о стабильных и полустабильных изотопах собраны в следующей таблице. Протоны/нейтроны «чет/чет» «чет/нечет» «нечет/чет» «нечет/нечет» Общее число Стабильные 164 55 50 4 273 Полу стабильные 13 Общее чис ю 167 57 53 9 286 <§>* 40
В общем числе изотопов преобладает группа «чет/чет», составляющая 60 процентов. Если учитывать их массу, то преобладание еще увеличивается. Среди 43 элементов с четпыми атомными номерами, которые обладают стабильными и полустабильными изотопами, только у одного нет изотопа «чет/чет». Это бериллий, который имеет один стабильный или полустабильный изотоп — бериллий-4/5, то есть «чет/нечет». Среди других 42 элементов нет случая, чтобы изотопы «чет/чет» не составляли большинства атомов. Изотопом «чет/нечет», который наиболее распространен в пределах собственного элемента, является платина-78/117, составляющая одну треть всех атомов платины. Там, где элемент с четным атомным номером имеет более одного изотопа «чет/нечет» (олово имеет три), все вместе они иногда оказываются в еще лучшем положении. Рекорд ставят ксенон-54/75 и ксенон-54/77, которые вместе составляют почти 48 процентов всех атомов ксенона. Но ни в одном случае, за исключением, конечно, бериллия, содержание изотопов «чет/нечет» не превышает пятидесяти процентов. Более того, изотопы «чет/нечет» особенно процветают именно в тех элементах, которые распространены меньше всех. Платина и ксенон относятся к самым редким элементам со стабильными и полустабильиыми изотопами. ЛЮБОВЬ К аЧЕТ ЧЕТУ» А вот в самых распространенных элементах господствуют изотопы «чет/чет». Это наглядно проявляется при рассмотрении состава земной коры. Как-то я подсчитал, какие разновидности изотопов входят в нее, и вот результат: «чет/чет» «нечет/чет» «чет/нечет» «нечет/нечет» 85,63% 13,11% 1,25% 0,01% Почти 87 процентов земной коры состоит из элементов с четными атомными номерами. А если взять Землю целиком, то положение будет еще более разительным. Шесть элементов составляют 98 процентов земного шара — это железо, кислород, магний, кремний, сера и никель. Каждый из них имеет четный атомный номер. Мне думается, что наш земной шар на девяносто шесть процентов «чет/чет». Это, пожалуй, безобразие. Как давний энтузиаст научной фантастики и активный противник существующего порядка вещей, я всегда питал необъяснимую симпатию к «нечет/нечету», так же как и ко всему необычному. Перевод с английского Д. ЖУКОВА Комментирует За попвека, прошедшие с тех пор, как было открыто существование изотопов, их тщательно изучали с разных точек зрения ученые различных специальностей — физики, химики, геохимики. Детальные исследования изотопного состава вещества земной коры и космических пришельцев — метеоритов показали, что для большинства элементов соотношение различных изотопов удивительно постоянно, в каком бы виде и где бы ни встречались эти элементы. Это обстоятельство — одно из самых убедительных до- доктор химических наук, профессор Августа Константиновна Лаврухина казательств единства происхождения всех тел Солнечной системы. С другой стороны,— некоторые редкие элементы — гелий, неон, аргон, ванадий и др., находимые в составе метеоритов, значительно отличаются по изотопному составу от тех же элементов, входящих в состав вещества земной коры. Это различие объясняется тем, что метеориты длительное время подвергаются действию космического излучения, которое вызывает в их веществе различные ядерные процессы. Следы такого воздействия и «записаны» в метеоритах в виде необычного изотопного состава элементов. Подобные изотопы — самые чувствительные индикаторы многих космических событий, и поэтому сейчас их изучению уделяется чрезвычайно большое внимание. В распространенности отдельных изотопов в природе удивительным образом проявляется 41
структура и состав атомных ядер, которые обусловливают их устойчивость. Об этом говорят основные закономерности в распространенности изотопов — на некоторые из них и указывает профессор А. Азимов. Во-первых, изотопы с четным порядковым номером (то есть с четным числом протонов в ядре] более распространены, чем изотопы с нечетным номером. Особенно четко эта закономерность проявляется в веществе метеоритов, которое прошло более простую термическую историю, чем вещество земной коры: протекавшие при ее образовании интенсивные процессы расплавления, дегазации и действия воды существенно изменили первоначальную картину распространения элементов. Профессор А. Азимов обращает внимание на то, что элементы с четным порядковым номером имеют значительно большее число стабильных изотопов, чем элементы с нечетным номером. ШЕРСТЬ НЕ САДИТСЯ Обычно при стирке шерсть садится. Это происходит от того, что волокна могут свободно скользигь одно относительно другого. В Австралии изобретен новый способ выдепки шерсти. Микроскопические ворсинки на поверхности шерстяных волокон обрабатывают так, что смещение волокон становится невозможным. При этом изменяется только поверхность ворсинок. У нечетных элементов не бывает больше двух стабильных изотопов, а технеций (№ 43] и прометий (№ 61] стабильных изотопов вообще не имеют. Объяснить это можно тем, что четное число протонов в ядре способно удерживать больше нейтронов, чем нечетное число протонов. Исследования распространенности изотопов показали, что изотопы, содержащие в своих ядрах по 2, 8, 20, 50, 82 и 126 протонов или нейтронов, наиболее распространены и наиболее устойчивы. Эти числа получили название «магических». По аналогии с электронными оболочками атомов (они наиболее устойчивы в химическом отношении в тех случаях, когда их электронные оболочки замкнуты — содержат определенное максимально возможное для каждой оболочки число электронов), было высказано предположение, что «магические числа» — это не что иное как максимально возможные количества протонов и нейтронов в каких-то ядерных оболочках. Если ядерные оболочки оказыва- а внутри волокон никаких изменений не происходит. При температуре 37° С шерсть смачивают в концентрированном растворе поваренной соли и пер- манганата калия. Затем ее обрабатывают теплым раствором бисульфита натрия, полощут и высушивают. ЭТО ДЕРЕВО НЕ ГОРИТ Недавно в Израиле был продемонстрирован такой олыт. Ученые подожгли макеты двух деревянных домов — одного из обыч- ются замкнутыми, то ядро наиболее стабильно. В связи с этим любопытно, что самый тяжелый стабильный изотоп — изотоп свинца, имеющий в своем составе 82 протона и 126 нейтронов (дважды магическое ядро]. Все более тяжелые изотопы нестабильны. Наконец, изучение распространенности изотопов позволило установить еще одну закономерность: у элементов с порядковым номером до 35-го наиболее распространены легкие изотопы, а у элементов с ббльшим номером, наоборот,— самые тяжелые. Все эти закономерности, несомненно, должны иметь какое-то объяснение. Они лежат в основе высказываемых сейчас гипотез о происхождении элементов; исходя из них делаются попытки создать систематику изотопов, подобную периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Однако окончательного ответа на все вопросы, связанные с распространением и стабильностью изотопов, пока нет. ной древесины, а другого из «бромированной», обработанной по новой технологии. Первый дом, естественно, быстро сгорел, а второй остался невредим. Сырьем для нового процесса служат легко доступные бромиды. При обработке бромом вокруг каждого отдельного волокна целлюлозы создается огнестойкий слой — бром становится составной частью древесины. Древесина, обработанная бромом, не загорается даже внутри печи. Она и не загнивает — дерево становится биологически стойким к плесени. • • • • • • • • 4 *"-!' • • • • НОВОСТИ ОТОВСЮДУ 42 J
СОСУД ЖОЛОНДКОВСКОЙ Химическая посуда за последние сто лет так же мало изменилась, как и простой чайный сервиз. Все те же колбы и пробирки, все те же бюретки и змеевики. Больше того, добрую половину современной посуды можно узнать, разглядывая изображения лабораторий алхимиков на средневековых гравюрах. Однако, кухню необходимо обновлять. Возьмем лабораторный поглотительный сосуд — обычная склянка, разделенная перегородкой на две полости. В перегородке имеется маленькое отверстие. Если в склянку налить реагент и вдувать в нее газ, то будет видно, как вереница пузырьков потянется от отверстия к поверхности налитой в сосуд жидкости. Такая склянка называется «сосуд Тищенко»; почти так же устроен «сосуд Дрекселя». Но неужели на этом возможности исчерпываются! Недавно Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР вынес решение о выдаче авторского свидетельства кандидату химических наук Татьяне Николаевне Жолонд- ковской (химфак МГУ] на новый лабораторный сосуд (авторское свидетельство № 171665]. ПЕРЕГОРОДКА С КОЗЫРЬКОМ- ПРОБКА Ь КОРПУС СОСУДА Одной дополнительной перегородкой и наклонным козырьком ей удалось совершенно изменить схему действия поглотительного сосуда. Газ в нем не только пропускается через реагент (барбо- тируетг как говорят химики), но и заставляет циркулировать жид- ПЕРЕГОРОДКА. НЕ ДОХОДЯЩАЯ ДО ДНА СОСУДА кость из одной полости в другую. Реагент при этом дольше сохраняет свои свойства, аэродинамическое сопротивление сосуда снижается, а газ поглощается значительно лучше. Сосуд не трудно сделать в любой стеклодувной мастерской. ш X X 2 О и ш з- X г X X X X X со О X Исследования продолжаются — ученые выясняют, как обработанное дерево поддается окраске и полировке. ВОЗМОЖЕН ЛИ ИСКУССТВЕННЫЙ СИНТЕЗ НЕФТИ' Есть две точки зрения на происхождение нефти. Большинство ученых считает, что нефть образовалась из растительных и животных остатков. По другой гипотезе часть мировой нефти неорганического происхождения. Некоторые ученые предполагают, что образование нефти происходило под влиянием тепла и давления глубоко в недрах земли. Точный ход процесса до сих пор не разгадан. Недавно голландские химики, используя природные катализаторы, синтезировали из жирных кислот (их выделили из разлагающихся органических веществ] углеводороды нефти. Опыт проводился в течение месяца. Беге- новую кислоту, образующуюся при разложении растений, в присутствии катализатора нагревали до 200° С. Катализатором служила глина, залежи которой обычно сопутствуют нефтяным месторождениям. В полученном продукте содержались углеводороды, встречающиеся в сырой нефти. Количество полученных углеводородов чрезвычайно мало, и, разумеется, опыт голландских ученых не открывает путь к искусственному синтезу нефти. Но этот эксперимент проливает свет на процессы образования нефти и, следовательно, помогает в ее разведке. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ 43 •••••••••
И. ЭППЕРЛЕЙН, В. ОТТЕ ШДРВШ «Товарищ Хлормайер» — так называл Карл Маркс своего друга Карла Шорлеммера, выдающегося немецкого химика-оргапика прошлого столетия. Однако напрасно мы будем искать в современных учебниках органической химии имя Шорлеммера. Большинство людей, занимающихся естественными науками и, в частности, химией, либо ничего не знают о нем, либо знают совсем немного. II это не случайно. Шорлеммер был коммунистом. Его открытая приверженность этому учению и его революционная деятельность привели в прошлом веке к неофициальному общественному бойкоту: даже в научных публикациях многие химики того времени старались не упоминать имени «красного профессора». Так незаслуженно забытыми оказались и сам Карл Шорлеммер н все то, что он сделал для развития органической химии. ОТ СЫНА СТОЛЯРА ДО ПРОФЕССОРА Карл Шорлеммер родился 30 сентября 1834 г. в городе Дармштадте в семье столяра. Карл был не один — всего у Шорлеммеров было девять детей... у* Окончив народную школу, шестнадцатилетний Карл Шорлеммер поступил в дарм- штадтское ремесленное училище. Первые два с половиной года в этом учебном заведении преподавали иностранные языки, историю и математику и только последние полгода уделялись изучению химии и физики. Карл учился неровно: по некоторым предметам он окончил школу с оценкой «удовлетворительно», но зато но физике и химии с оценкой «отлично». Шорлеммер, как и его школьный товарищ Диттмар, готовился стать аптекарем. Весной 1853 г. он поступил учеником в местную аптеку. После двух с половиной лет учебы Карл выдержал экзамен на ассистента аптекаря и начал работать в Гейдельберге, в аптеке. Здесь же ему представилась возможность слушать лекции в университете. В Гейдельберге тогда преподавал известный химик Роберт Бунзен, ассистентом которого был друг Шорлеммера Диттмар. Бунзен оказал на Шорлеммера огромное влияние: Карл решил посвятить себя изучению химии. Он начал учиться в 1859 г., поступив в Гигсенекий уникепситет. По юассказам vim- 44 ♦
верситетских друзей, Шорлеммер вскоре прослыл одним из способнейших студентов. Усердие, скромность и готовпость помочь товарищу — вот что отличало его. Учеба в Гиссенском университете оказала на Шорлеммера сильное влияние. Но учился он только один семестр. По-видимому, по настоянию Диттмара он переехал в Англию и начал работать ассистентом у частного химика А. Смита, а потом,— вместо своего друга Диттмара — ассистентом у Генри Инфельда Роско, профессора химии в Манчестерском колледже Оуэна (позднее университет «Виктория»). С 1861 г. Шорлеммер стал преподавателем и, паконец, начал читать лекции по органической химии. Первое научное общество, членом которого стал Шорлеммер, было Манчестерское общество литературы и философии. В 1871 г. он избирается членом Королевского общества — ведущего научного объединения Англии. Благодаря стараниям Роско в 1874 г. в упиверситете «Виктория» была создана кафедра органической химии, и первым профессором органической химии в Англии стал Карл Шорлеммер. В 1878 г. Шорлеммер был избран членом Американского философского общества; кроме того, он был иностранным членом немецкого химического общества и членом-корреспондентом Немецкой Академии естествоиспытателей в Галле, а в 1888 г. университет в Глазго присудил ему степень почетного доктора. ПРЕДВЕСТНИК НЕФТЕХИМИИ С 1861 по 1874 г. Шорлеммер опубликовал свыше 60 научных работ. Его деятельность протекала в период бурного развития как теоретической органической химии (и, в частности, теории химического строения), так и химической технологии. Шорлеммер принадлежал к числу тех немногих исследователей, которые интересовались простейшими органическими соединениями — углеводородами. Большинство химиков того времени работало в области химии красителей и лекарств, так как углеводороды считались инертными, недостаточно pea кцион нос пособными. В ошибочности такого взгляда Шорлеммер довольно часто убеждался на собственном печальном опыте: из его писем к Марксу и Энгельсу мы узнаем, что он не раз «взлетал на воздух» и при этом не раз получал серьезные ранения. Однажды только очки спасли ему глаза. Шорлеммер исследовал масло, полученное при сухой перегонке каменного угля, и доказал, что оно содержит насыщенные али * 45
фатические углеводороды. Такие же продукты получил Шорлеммер и при перегонке других органических соединений, а два других химика получили похожие углеводороды из нефти и дегтя. В доказательстве идентичности всех этих веществ была большая заслуга Карла Шорлеммера. Чтобы полностью понять значепие таких исследований, нужно учесть степень развития химии того времени. Сущность работ Шорлеммера состояла не столько в доказательстве, что вещество «А» идентично веществу «В». Эти работы имели скорее фундаментальное значепие для теории химического строения. Известно, что при многих химических превращениях определенные группы атомов — радикалы — переходят в молекулы продукта реакции неизменными. На основе этих наблюдений в прошлом веке возникла так называемая «теория радикалов», а затем «теория типов». Новая теория пыталась свести многообразие органических соединений к некоторому малому числу простых веществ. Все соединения, полученные из одного такого соединения, относились к одному типу. Например, к типу воды относились спирты и эфиры, которые могли быть получены замещением одного или, соответственно, двух атомов водорода на какие-либо радикалы. Точно так же казалось, что замещением одного или двух атомов водорода в молекуле водорода Нг (или, как тогда писали, xjh можно было получить два изомерных вещества: так называемый свободный метил снЧи водородистый этил * j|f. Химики полагали также, что эти два вещества рано или поздно удастся получить. В 1864 г. Шорлеммер опубликовал свой доклад «Об идентичности водородистого этила и метила», чем нанес теории типов серьезный удар. Он получил «оба» соединения и доказал, что при хлорировании эти вещества ведут себя равнозначно и дают одинаковые продукты реакции. Шорлеммер впервые получил многие насыщенные углеводороды в чистом виде. Он определил их температуры кипения, состав и по плотности пара — молекулярный вес. Чтобы по достоинству оценить эти работы, нужно учесть уровень лабораторной техники того времени. Шорлеммер доказал также, 46 что свойства родственных углеводородов закономерно изменяются при удлинении цепи на группу СНг. Не случайно Энгельс приводит эту закономерность как пример перехода количества в качество. Многие работы Шорлеммера посвящены реакциям хлорирования углеводородов (именно поэтому Карл Маркс и дал ему шутливое прозвище «Хлормайер») и выделению и идентификации углеводородов из нефти. Шорлеммера можно считать предвестником нефтехимии. Он был твердо убежден, что при достаточном развитии химической науки любые вещества можно будет получать искусственным путем. КОММУНИСТ В ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ Карл Шорлеммер был одним из немногих ученых того времени, поддерживавших рабочий класс в его борьбе за освобождение от власти капитала. Но Шорлеммер не довольствовался ролью пассивного наблюдателя, он активно участвовал в революционной работе. Например, очень часто Маркс и Энгельс переписывались через Шорлеммера. Свою поездку на конгресс естествоиспытателей в Германию Шорлеммер использовал, чтобы получить сведения о рабочем движении в Германии и передать их Марксу. В то время в Германии действовал закон Бисмарка о социалистах: всякая революционная деятельность жестоко преследовалась. Немецкая полиция заподозрила, что в сундуке Шорлеммера хранятся коммунистические газеты. Тотчас же начался обыск. И только когда Шорлеммер предъявил английский паспорт, полицейские ищейки, как писал Энгельс, испугались дипломатических осложнений с Англией. Глубокая дружба между Шорлеммером, Марксом и Энгельсом была взаимпой. Шорлеммер изучал «Капитал» Маркса. Маркс с нетерпением ожидал появлепия «Краткого курса химии», переработанного Шорлеммером. И это не прошло бесследно для друзей: зачастую Маркс советовался с Шорлеммером по вопросам естествознания, а Шорлеммер прислушивался к голосу Маркса — великого диалектика и материалиста. Шорлеммер был убежден, что нельзя понять науку, не зная истории ее развития.
* В частности, историю химии он рассматривал как процесс, связанный с развитием производительных сил и производственных отношений. В 1879 г. вышла книга Шорлеммера «Происхождение и развитие органической химии», в основу которой был положен курс лекций, прочитанный им в университете «Виктория». Книга эта завоевала широкую известность и была переведена на французский, немецкий и русский языки. В этой книге особенно отчетливо проявляется мировоззрение Шорлеммера — коммуниста. Он цитирует «Анти-Дюринг», он пишет: «Мы не должны забывать, что сегодняшняя теория не догма, а с течением времени изменяется по закопам диалектики». Эти слова звучат пророчески. После смерти Карла Шорлеммера, последовавшей 27 июня 1892 г., в «Известиях Немецкого химического общества» был опубликован посвященный ему некролог. В нем отмечается: «...имя Шорлеммера для следующих поколений будет блестящим примером ученого...». Разумеется, нельзя оценивать Карла Шорлеммера, не учитывая его фундаментальных работ по химии; но не надо забывать и то, что он был первым коммунистом среди химиков и первым химиком среди коммунистов. Карл Шорлеммер и сегодня служит нам примером такого неразделимого единства. Перевод с немецкого Е. АГЕЕВА (из журнала «Wissenschaft unci Fortshritt») * * ль ••••••••• НОВОСТИ ОТОВСЮДУ И КАРТОН И КОНДЕНСАТОРЫ Многослойная бумага — это прежде всего ватман и картон. Обычно их изготовляют с применением различных клеющих веществ. В Англии разработана новая технология производства слоистой бумаги. Тонкие бумажные листы разделяются слоем, состоящим из гранул полистирола, полиэтилена или поливинилхлорида. Попадая в зазор между обогреваемыми сдавливающими плитами, пластмассовые зерна плавятся и растекаются ровным слоем. После охлаждения затвердевшая тонкая пленка пластика крепко соединяет бумажные листы. Новым способом можно изготовлять различные изделия: коробки, строительный изоляционный картон. Можно в этом процессе заменить бумагу фольгой. Это значит, что бумагоделательная машина будет изготовлять заготовки для электроконденсаторов. • ЦЕЗИЙ ИЗ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Многие считают, что иониты и ионообменные смолы — одно и то же. Действительно, большинство ионообменных материалов, широко применяющихся в фармацевтической, пищевой, атомной и многих других отраслях промышленности, это синтетические полимеры. Большинство, но не все. Недавно в Бельгии разработан новый неорганический ионит «Абе- дем Ti — А». Он предназначен для извлечения цезия при переработке ядерного топлива. В опубликованных сообщениях о новом ионите не указывается его химический состав, американский журнал «Chemical and Engineering News» сообщает лишь, что в него входит фосфат титана. • НЕЙЛОНОВЫЙ ТОРМОЗ Чтобы укоротить посадочную полосу аэродромов, американские инженеры предложили оригинальное тормозное устройство. Об этом сообщил журнал «Design News». При приземлении самолет выбрасывает особый крюк, который зацепяется за тормозной трос, натянутый поперек дорожки и прикрепленный к нейлоновой ленте. Лента намотана на специальный тормозной барабан. По мере пробега самолета она раскручивается и «гасит» его скорость. Как только самолет останавливается, натяжение ленты ослабевает, и крюк спадает с троса. Ленту сматывают. Система готова для приема следующего самолета. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ 47
ЧЕМПИОН СРЕДИ МАРГАРИНОВ К. В. ПОПКОВА Маргарин — дешевый заменитель масла. Но до недавнего времени даже лучшие сорта маргарина можно было использовать только для приготовления пищи. В чем дело? Почему маргарин и по вкусу, и по питательности значительно уступает сливочному маслу? Ведь он состоит из полноценных продуктов — растительных и животных жиров, молока, соли, сахара. Конечно, воспроизвести химический состав какого-либо продукта не так уж сложно. Но простая смесь веществ не может быть полноценным заменителем естественной пищи. Потому что любая пища кроме характерного химического состава имеет еще своеобразную физическую структуру. И масло, и маргарин представляют собой эмульсии. В эмульсиях две не смешивающиеся между собой жидкости образуют однородную систему: одна фаза в виде мельчайших капелек распределена внутри другой. Раздробленная фаза называется дисперсной, а непрерывная — дисперсионной. т • ••••••• новости отовсюду Эмульсии могут быть двух типов: «вода в масле» и «масло в воде». В эмульсии типа «вода в масле» вода диспергирована, а масло представляет собой дисперсионную фазу; в эмульсии «масло в воде» масло диспергировано, а вода служит дисперсионной средой. Мы знаем природную эмульсию типа «масло в воде» — молоко; к эмульсиям такого же типа относится и обычное масло. Вокруг жировых шариков молока концентрируются белки. Адсорбируясь на поверхности шариков, они обволакивают их, образуя уплотненные протеиновые оболоч-- ки. Эти оболочки препятствуют слипанию жировых капелек, не дают им слиться в одну непрерывную массу. Точно так же, когда эмульсии получаю4- искусственно, в них вводят специальные вещества — эмульгаторы. Эмульгаторы образуют на поверхности капелек прочные слои. Эти слои так же, как и протеиновые оболочки жировых шариков молока, препятствуют слипанию капелек эмульсии. ТОНЧАЙШИЕ ПЛЕНКИ Английский журнал «New scientist» сообщает, что в научно-исследовательской лаборатории в Чессингтоне налажено производство пленок из различных пластиков (метакрилов, сополимеров полистирола, поликарбонатных смол и др.] толщиной всего 1—6 микронов. Такие пленки обладают очень большой удельной прочностью и эластичностью. Самые большие помехи при их производстве — пыль и статическое электричество. Последнее создает часто непреодолимые трудности при отделении тончайших пленок от так называемых базовых — тех пленок, на которые они наносятся. Чтобы избежать повреждения тончайших пленок пылинками, установка «спрятана» в герметизированном помещении. 48
До недавнего времени в СССР (а за рубежом и сейчас) маргарин получали с закристаллизованной непрерывной жировой основой и диспергированными в ней капельками водно-молочной фазы. В такой эмульсии ароматические вещества сквашенного молока заключены в жировую основу и поэтому, попросту говоря, сене пахнут». Но самое главное—такой маргарин плохо усваивается организмом. Очевидно, для того чтобы маргарин стал похож на масло, и структура у него должна быть такая же. Недавно два ученых — профессор Н. И. Козин и кандидат технических наук В. И. Варибрус разработали метод производства маргарина, сходного по своей структуре со сливочным маслом. Непрерывной средой в маргариновой эмульсии теперь стала водно-молочная фракция, а жир находится в диспергированном состоянии в виде мельчайших шариков. В качестве эмульгатора используется сухое молоко (цельное или обезжиренное), белки которого и образуют вокруг диспергированных капелек жира прочные адсорбционные оболочки. Маргарин, получаемый методом Козина — Варибруса, состоит из двух непрерывных сред — жировой и водно-молочной, что делает его сходным со сливочным маслом. Благодаря такой структуре маргарин сохраняет приятный запах и вкус; он хорошо усваивается организмом. Интересно, что новый маргарин, названный «Московским», получил на дегустации самую высокую оценку — 4,46 балла (при максимально возможной оценке 5 баллов). Маргарин «Столовый», производимый из того же сырья, но по старой технологии, был оценен в 3,35 балла. Маргарин «Сливочный», в который добавляют 10 процентов сливочного масла, получил оценку в 4,17 балла. Таким образом, маргарин «Московский» по своим вкусовым качествам превосходит даже сливочный маргарин, вырабатываемый по старой технологии. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ •••••••• МАННА, ИЛИ МАННИТ1 «Манна небесная» — это пища, падающая с неба. По библейской легенде «манна» спасла от голодной смерти пророка Моисея и его ' спутников. Но что такое «манна» с химической точки зрения! Сейчас в США под коммерческим названием «макна» выпускается высушенная смола, выделяемая цветущим ясенем. Этот продукт на 80% состоит из ман- нита — вещества Cf Нн|ОН)г, шестиатомного спирта, родственного углеводам. Существует несколько кандидатов и в библейскую «манну». Главный среди них — лишайник Leca- noris esculente. Бедуины едят егог смешивая с одной третью муки. В сухую погоду этот лишайник превращается в хлопья или шарики, которые могут переноситься ветром на большие расстояния. Такая небесная «манна» выпадала в Персии в 1854 году и в Турции в 1891 году. 4 Химия и Жизнь, № 11 49
I со u О >» u < < I Я — архитектор. Аспирант Московского архитектурного института. Еспи художник-график оформляет книгу, то архитекторы создают обпик зданий, городов. Но вот случилось так, что в последние годы я больше времени проводил на подмосковном Мытищинском комбинате «Стройппаст- масс» и Ленинградском заводе слоистых пластиков, чем в архитектурной мастерской. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в этой статье речь пойдет о химии,— во всяком случае, не в меньшей степени, чем об архитектуре. Но, разумеется, на химию я смотрю глазами архитектора. ВО ВСЯКОЙ РАБОТЕ ЕСТЬ СВОЙ «ЗАДОР» Есть одна старая-престарая притча. Когда-то трем рабочим на строительстве Шартрского собора во Франции был задан вопрос: «Что вы делаете!» Первый из них ответил так: «Зарабатываю на жизнь». Второй сказал: «Рою землю». А третий, воткнув заступ в земпю, произнес гордо: «Я строю Шартрский собор»... Сейчас, когда позади многолетняя экспериментальная работа, эти слова обрели дпя меня особый смысл. Только потому, что люди, с которыми мне довепось работать, проявили горячий интерес к новому делу, как говорится «за деревьями увидели пес», — нам удалось получить довольно интересные результаты, а главное, понять, как много еще можно сделать в начатом направлении. Мы — это кафедра живописи Московского архитектурного института, точнее — творческий коллектив, в который вошли художники, архитекторы, химики — технологи научно-исследовательских институтов и рабочие химических производств, прямо или косвенно содействовавшие нашему делу. Дело — это экспериментальная работа по применению полимерных материалов в монументально- декоративной живописи, направленная на поиски решения проблемы синтеза искусств в современной архитектуре. О проделанной работе, о результатах ее мне и хочется рассказать. Но прежде чем говорить о результатах, следует вернуться к началу. Дпя меня оно приходится на декабрь 1961 года. АХИЛЛЕСОВА ПЯТА АРХИТЕКТУРЫ Решение включиться в экспериментальную работу кафедры живописи Московского архитектурного института, осуществляемую под руководством доктора архитектуры профессора Петра Петровича Ревякина, пришпо ко мне довольно неожиданно, но не случайно. *А** (DmS Энтузиасты пластиков из Московского архитектурного института — А. В. Синицын, А. Ф. Гришкин и А. Э. Филимонов. 50
Все знают темпы и размах современного строительства. Например, мой родной Новосибирск. Город — ровесник века, за короткий срок превратившийся в крупный индустриальный центр с высокоразвитой промышленностью, первоклассными мостами через Обь, отличными аэро-, железнодорожным и речным вокзалами, крупнейшим в Союзе оперным театром, новыми, как говорится, с игопочки, жилыми районами — город благоустроенный и зеленый. Ипи его «детище» — городок Сибирского отделения Академии наук, выросший поистине со сказочной быстротой среди сибирской тайги. Светлые корпуса научно-исследовательских институтов, жилые кварталы при свободной планировке, с учетом рельефа и максимальном сохранении естественного озеленения, — все здесь совершенно, великолепно. Однако есть «но», касающееся не только этих, а пожалуй, и многих ДР¥ги*г особенно новых и быстрорастущих наших городов. «Ахиллесовой пятой» нашей архитектуры является монументально-декоративное искусство. Впрочем, в какой-то мере оно уже есть. Взять хотя бы мемориальную степлу в сквере героев Революции в центре Новосибирска — памятник жертвам борьбы с колчаковщиной, выполненную в технике сграффито (при этой технике верхний слой штукатурки процарапывается до обнажения нижнего, отличающегося по цвету] художником А. С. Чернобров- цевым. Или бронзовую скульптуру В. И. Ленина, установленную перед зданием проектного института «Гипрозопото». Или бронзовый бюст трижды героя Советского Союза летчика Покрыш- кина... Но это далеко не достаточно. Именно здесь, в Сибири, где нагляднее всего видишь, что не пропал «скорбный труд и дум высокое стремленье» лучших людей России, есть о чем поведать молодым поколениям языком монументального искусства. Не об этом пи мечтал Томазо Кампамеппа! Не этим ли задачам был посвящен ленинский план монументальной пропаганды! Так думал я, вылетая на самолете из Новосибирска в Москву. Но как сделать монументально-декоративное искусство доступным в любом уголке нашей страны! Где взять нужные материалы живописи! Решением именно этих вопросов занимался творческий коллектив кафедры живописи Московского архитектурного института, в работу которого мне предстояло включиться. ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ ОБЛИК ГОРОДОВ СЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ В СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЕ А. Ф. ГРИШКИН 4* 51
НОВЫЕ МЕТОДЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРЕБУЮТ НОВОГО ЖИВОПИСНОГО РЕШЕНИЯ В чем причина отставания современного монументального искусства от строительства! Прежде всего, очевидно, в том, что строительство осуществляется сейчас индустриальными скоростными методами. А техника монументальных декоративных работ до сих пор основана на малопроизводительном ручном труде. При индустриальных методах производства строительных работ с переходом на полносборное строительство из элементов заводского изготовления, изобразительному искусству тоже нужны средства и способы, соответствующие характеру строительного производства. Изобразительные работы должны быть органично совмещены с конструктивной основой. Или в крайнем случае выполняться тоже из сборных элементов заводского изготовления. Выбор материала и техника монументально-декоративной живописи при этом становятся особенно важными. Ясно, например, что в детском саду или школе из-за трудоемкости вряд ли приемлема традиционная техника живописи — мозаика, свинцовопайковый витраж, фрески. КАК РАБОТАЛИ ДРЕВНЕРУССКИЕ МАСТЕРА Для примера возьмем фресковую живопись. Этот вид настенного письма по известковому грунту — левкасу,— широко применявшийся еще древнерусскими мастерами, отличается большой трудоемкостью. В рукописях XVI— XVII веков сохранились подробные описания технологии изготовления известкового теста для грунта под настенную живопись. Бытует известный рассказ об американце. Ему понравился английский газон, по которому можно ходить, играть в теннис — и он не вытаптывается. Как делается такой газон! — спросил этот американец у садовника, укатывающего газон. — О, это просто,— ответил садовник,— его нужно ежедневно подстригать, попивать, укатывать катком, так триста пет подряд. Примерно так же «просто» выполнялась русскими замечательными мастерами настенная живопись по левкасу. Приготовление извести для грунта описано в одном из древнерусских Указов стенному письму: «А известь дпя левкаса берут старую и пятилетнюю или десятилетнюю, чем она старее, тем лучше... Далее надо: ...всыпать ее в творипо, водою залить и часто мешать, чтобы она не залегла, и воду часто сливать. И так обрабатывать ее недели три ипи больше, пока из нее ямчуга не выйдет; после этого известь надо перепожить в другое творило, процедив через грохот, и как она пообвя- нет, сечь мелко пен и настилать по извести да бить ее токмачами: побить да опять настилать лен и так трижды». Видимо, не случайно Микел- анджело считал фресковую живопись занятием «единственно достойным мужчины». Б других указах стенного письма описаны еще более трудоемкие способы обработки извести и выполнения грунтов. Неделями, месяцами, даже годами обрабатывали известь, «били ее токмачами и снимали ямчугу» русские умепьцы. На такой извести готовили левкас мастера Оружейного приказа в 1642—44 годах дпя росписей Успенского собора в Московском кремле, дпя храмов Ростова Великого, Ярославля. Благодаря исключительному знанию русски- V^ ми мастерами применявшихся ими материалов, настенные росписи, выполненные в XI—XII веках, дошли до нас, сохранив первозданную свежесть и красоту. НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МОНУМЕНТАЛЬНО- ДЕКОРАТИВНОЙ ЖИВОПИСИ В наши дни многие художники, и у нас и за рубежом, неустанно экспериментируют, применяют новые способы настенной живописи, / используют новые материалы, в том числе материалы полимерные. В применении новой техники живописи и новых материалов значительных успехов добились, например, мексиканские художники-монументалисты Давид Апьва- ро Сикейрос, Диего Ривера, Хосе Клименте Ороско и другие. Они используют акриловые паки и нитролаки, полихпорвиниповые смолы и т. д. Еще чаще художники вводят в штукатурные и бетонные растворы различные синтетические эмульсии, закрепляют красочный слой растворами синтетических смол и водозащитными составами. В современную технику живописи входят краски на основе полиэфирных, полихпорвиниповых, перхлор- виниловых, акриловых и кремний- органических смол и соединений. В последнее время стали приме- 52
няться также эпоксидные смолы. Художники применяют синтетические смолы как вяжущий состав и при обычной технике письма кистью. Введение в красочные составы синтетических смол вместо традиционных связующих — клея, масла, извести, воска позволяет получить новый вид смоляной живописи. Она устойчива к атмосферным воздействиям, отличается большой механической прочностью, прозрачностью красочного слоя и колористическими достоинствами — глубиной и насыщенностью цвета, широтой цветовой палитры. ВЫБОР ОСНОВАНИЯ ПОД НАСТЕННУЮ ЖИВОПИСЬ Важным вопросом в монументально-декоративной живописи является также выбор основания под живопись. Именно необходимость исключения трудоемких операций по подготовке оснований определила наш выбор материала и изобразительной техники. Предпочтение было отдано материалам на бумажной основе, так как бумага не требует предварительной подготовки для работы на ней. К тому же «перевод» изображения в материал можно при этом осуществлять в заводских условиях, значительно сокращая ручной труд. На основе бумаг нашей промышленностью выпускаются материалы различного назначения, но для изобразительных целей наиболее подходящими оказались бумажно-слоистые пластики. Прежде чем рассматривать технику живописи на основе бумажно-слоистых пластиков, необходимо хотя бы кратко остановиться на технология их производства. КАК ДЕЛАЮТ БУМАЖНО-СЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ Отделочные пластики прессуются на основе бумаг двух типов, пропитываемых разными синтетическими смолами. Бумаги, применяемые для внутренних слоев, пропитываются фенольно-форм- апьдегидной, а поверхностные лицевые спои — мочевино-мепамм- но-формапьдегидной (карбамид- ной) смолой. После пропитки бумага режется на отдельные листы, из которых составляются пакеты- заготовки. Набранные пакеты прессуются в гидравлических этажных прессах при температуре 130—140 градусов и давлении 100 кг/см2. В это время и происходит затвердение смопы. Получается листовой материал с блестящей полированной или матовой поверхностью. Он стоек к воздействию растворов кислот и щелочей, горячей и холодной воды, моющих средств, холода, негорюч, относительно легок и долговечен. Кроме того, он легко поддастся механической обработке — пилится, строгается рубанком. Размеры листов пластика составляют в длину от 1000 до 3000 мм и в ширину от 600 до 1600 мм. Физико-механические показатели листов следующие: удельный вес — 1,4 кг/дм3; во- допоглощение — не более 4%, предел прочности при изгибе — не менее 1000 кг/см2. Дпя отделочных цепей слоистый пластик выпускается однотонный, различных цветов или с декоративным рисунком, а также с имитационной текстурой под орех, дуб, карельскую березу и т. п. Его применяют в мебельной промышленности, а также дпя отделки интерьеров, магазинов, кафе, ресторанов, кают пароходов. СНАЧАЛА ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС ПОДЧИНЯЛСЯ ТЕХНОЛОГИИ... Первые эксперименты по применению слоистых пластиков в изобразительном искусстве проводились нами на Мытищинском комбинате «Стройппастмасс». Необходимо было определить стадию, наиболее удобную для совмещения изобразительной техники с производственной технологией. Сначала мы пытались наносить изображение на бумагу, еще не пропитанную смолой. Но это требовало затем обработки листов с изображением вручную,— что сложно и трудоемко. Усложнялся при этом и процесс сушки: при машинной пропитке сушка бумаги происходит в специальных камерах. 53
Изобразительный процесс следовало максимально подчинить производственной технологии. Мы попробовали наносить изображения на бумагу, пропитанную смолой. В технологическом процессе производства слоистого пластика это соответствует стадии, когда бумага в рулонах уже прошла пропитку, сушильные камеры и подверглась машинной резке. Наложив лист с нанесенным на него изображением на пакет и запрессовав его, мы попу- чили отличный результат. Процесс по стадиям протекает так. Сначала готовится «картон» — рисунок в натуральную величину, обычно'на миллиметровой бумаге. На «картон» накладывается пропитанная карбамидной смолой бумага. Используя ее некоторую прозрачность, карандашом переносим на нее рисунок. {Достаточной для этой цели прозрачностью обладает лишь бумага, имеющая плотность не свыше 80г/м2. Более плотная бумага требует иного способа перенесения линейного рисунка.) Выполняют рисунок мягким карандашом: графит при прессовании может оттиснуться на стальные прокладочные листы пресса. По той же причине нельзя применять слишком плотно кроющие краски. На первой стадии экспериментов красители наносились вручную, кистью. Применяли гуашь, высокодисперсные органические пигменты и кубовые красители. После нанесения краски лист просушивался при комнатной температуре. Потом его клали на пакет-заготовку, набранный из пропитанных смолой бумаг, и прессовали в этажных прессах по макету. ВМЕСТО ДЕКОРАТИВНОГО ЛИСТА — ЛИСТ С ИЗОБРАЖЕНИЕМ Технология получения художественного слоистого пластика в принципе совпадает с производственной технологией отделочного пластика. Разница лишь в том, что вместо декоративного листа в лицевой спой пакета запрессовывается лист с изображением. Чтобы предотвратить коробление листов слоистого пластика, поднимать температуру пресса до заданных значений и охлаждать его после выдержки надо постепенно B0—30 минут). Под давлением листы охлаждают до температуры 18—20 градусов, после чего пресс разгружают. После запрессовки цвет материала приобретает глубину и насыщенность, яркость и чистоту. В колористическом отношении эту технику можно сравнить с энкаустикой, масляной живописью или цветовым эффектом сырой акварели. Художественные достоинства слоистых пластиков, их малый вес, экономическая эффективность, простота обработки и монтажа дают все основания возлагать на них большие надежды в условиях массового строительства. Стойкость этого материала к атмосферным воздействиям позволяет применять его снаружи, для создания настенных монументально- декоративных или рекламных панно. Возможность быстрой смены изобразительных плоскостей на одном и том же несущем каркасе поможет монументальному искусству активно откликаться на события общественной жизни. КАК МОНТИРУЕТСЯ ПАННО Пластик обрезают, доставляют на место установки. Там монтируют панно по каркасу, сделанному из любого материала — дерева, металла и т. д. Конструктивная схема каркаса совпадает с линиями стыкования листов пластика. Они могут быть прямоугольными, квадратными и др. Крепится лист к каркасу также разными способами — на шурупах, с помощью накладок, заклепок. Панно из слоистого пластика устойчивы к атмосферным и механическим воздействиям, их можно протирать и мыть. Они могут успешно применяться в промышленных цехах и иных производственных условиях. Стоимость одного квадратного метра слоистого пластика толщиной 1 мм в зависимости от веса составляет от одного до двух рублей. По сравнению с традиционными способами живописи изобразительные панно на основе искусственных смол обходятся в 5—10 раз дешевле, а затраты времени на их изготовление во много раз меньше. Значительный интерес новая изобразительная техника представляет для малых архитектурных форм — спортивных павильонов, сборно-разборных сооружений торгового назначения и т. п. Такая «малая архитектура» может получить новое строительное решение, любой декоративный рисунок и цвет. ПРОБЫ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ Из слоистого пластика были изготовлены два экспериментальных панно на тему «Мир, труд» (размером 3 X 5,5м]. Одно из них установлено в Московском архитектурном институте, другое испы- тывается на открытом воздухе на территории завода «Стройппаст- масс». Два экспериментальных панно «Интерьер» и «Цемент» (размером 2 X 8 м каждое) выполнены для ВДНХ. Большое панно J5 Х»11 м) «Мир, труд, прогресс» установлено на центральном пульте управления Волжской ГЭС Наблюдения, которые в течение нескольких пет мы ведем над установленными панно, радуют: каких-либо видимых изменений они не претерпели. 54
0 '' 11 J wr trtr. ■■Ы: У
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОИСКИ По первым же результатам мы убедились, какие большие возможности кроются в слоистых пластиках. Эксперименты были продолжены и расширены. Ленинградский завод слоистых пластиков в последние годы перешел на более плотные copra бумаги J130—170 г/м2]. Поэтому эксперименты были перенесены туда. Там мы апробировали новые технологические приемы. Это отразилось и на способе нанесения краски. Раньше мы пользовались кистью. Это трудоемко и приводило иногда к браку — из-за того, что краска быстро впитывалась в бумагу. Особенно трудно покрыть краской одного тона большие плоскости. Попытались мы наносить изображение методом линогравюры. Но это не принесло удачи. Разбавляемые водой пигменты хорошо воспринимались поверхностью бумаги, но совсем не ложились на «доску», а обычная краска, применяемая для линогравюры, оказалась непригодной для прессования (в ней содержится масло, пригорающее к листам пресса]. Тогда попробовали напылять краску с помощью краскопульта. Результат получился отличный. Но в этом случае необходимо было изготовить специальные шаблоны. Такой метод целесообразен при сравнительно простом рисунке, не имеющем мелких деталей. Особенно эффективен он при однотонном покрытии больших плоскостей. Таким способом были созданы панно «Футбол» и «Хоккей» для спортивного комплекса Ленинградского политехнического института (размером 5 X 2,5 м каждое]. Был разработан и еще один метод — инкрустация из цветных, пропитанных смолой бумаг заводского ассортимента: изображение набиралось на общем «основании» — листе белого цвета, пропитанном смолой. При этом способе отпадает необходимость покраски бумаги, устраняются все «мокрые процессы». Дпя крупных деталей этот способ безусловно более производителен и удобен. Так было создано панно площадью 80 м2 для «Союзпечати» на Добрынинской площади в Москве. ГЛАВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ПОИСКОВ — БОЛЬШИЕ ТИРАЖИ Главное направление дальнейшей работы — поиски методов серийного изготовления рисунков на пластике типографским или фотографическим путем. Бумажная основа материала позволяет надеяться, что это вполне осуществимо. А это — путь массового издания высокохудожественных серийных панно для самого широкого круга объектов в современном массовом строительстве. Здесь мы видим пути решения проблемы синтеза искусств в современной архитектуре. Эксперименты продолжаются На 1-й стр. цветной вклейки — кристаллы кварца и арагонита из коппекции минералогического музея АН СССР (к подборке статей «Драгоценные камни»). На 2-й стр. цветной вклейки и фото на стр. 52—53 — декоративные панно из слоистых пластиков* 55
Кандидат химических наук А. Л. ОПЛЛОВСКИЙ Самый активный, самый электроотрицательный, самый металлоидный, самый реак- ционноспособный, самый агрессивный элемент. Самый, самый, самый... Это слово или его синонимы нам придется повторять очень часто. Ведь речь пойдет о фторе — элементе особенном и необычном. НА ПОЛЮСЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Фтор — элемент из семейства галогенов, в которое входят также хлор, бром, йод и искусственно полученный радиоактивный астатин. Фтору свойственны все особенности собратьев по подгруппе, однако он подобен человеку без чувства меры: все увеличено до крайности, до предела. Это объясняется, прежде всего, положением элемента № 9 в Периодической системе и его электронной структурой. Его место в таблице Менделеева — «полюс неметаллических свойств», правый верхний угол. Атомная модель фтора: заряд ядра +9, два электрона расположены на внутренней оболочке, семь — на внешней. Каждый атом всегда стремится к устойчивому состоянию. Атом фтора — тоже. Для этого ему нужно заполнить внешний электронный слой. Захвачен восьмой электрон, и цель достигнута — образован ион фтора с «насыщенной» внешней оболочкой. Число присоединенных электронов показывает, что отрицательная валентность фтора равна — 1; в отличие от прочих галогенов фтор не может проявлять положительную валентность. Стремление к заполнению внешнего электронного слоя до восьмиэлектронной конфигурации у фтора исключительно велико. Поэтому он обладает необычайной реакционной способностью и образует соединения почти со всеми элементами. Еще пять лет назад считалось, что инертные газы не могут вступать в реакции. Однако успехи последних лет показали, что три из шести элементов-«затворников» не могут устоять перед натиском удивительно агрессивного фтора*. * Подробнее о соединениях фтора и инертных газов см. «Химия и Жизнь», № 4. 56
Удержать фтор от реакции очень трудно, но зачастую не легче вырвать его атомы из соединений. Здесь играет роль еще один фактор — очень малые размеры атома и иона фтора. Они примерно в полтора раза меньше, чем у хлора, и вдвое меньше, чем у йода. Влияние размера атома галогена на устойчивость галогенидов легко проследить на примере галоидных соединений молибдена (см. таблицу). разованием кислорода. Не правда ли, исключительный случай? Кислород оказался вдруг не причиной, а следствием горения. Не только вода, но и другие обычно негорючие материалы, такие, как асбест, кирпич, многие металлы, загораются в струе фтора. Бром, йод, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, сурьма, кремний, древесный уголь самовоспламеняются во фторе ужэ при обычной температуре, а при небольшом нагревании та же участь постигает и Устойчивое высшее галоидное соединение молибдена .... F MoFe Ci МоС15 Вг МоВг4 | j M0J3 Очевидно, что чем больше размеры атомов галогена, тем меньше их размещается вокруг атома молибдена. Максимально возможная валентность молибдена реализуется только в соединении с атомами фтора, малый размер которых позволяет «упаковать» молекулу наиболее плотно. Отсюда вывод, что своеобразие свойств фтористых соединений и необычайная агрессивность фтора объясняется не только его «крайним» положением в системе элементов, но и размерами атомов и ионов. Атомы фтора обладают очень высокой электроотрицательностью, т. е. способностью притягивать электроны; при взаимодействии с кислородом фтор образует окись, в которой кислород заряжен положительно. Горячая вода сгорает в струе фтора бледно-фиолетовым пламенем с об- благородные платиновые металлы, известные своей химической пассивностью. Поэтому неудивительно само название фтора. В переводе с греческого это слово означает «разрушающий». ФТОР ИЛИ ФЛЮОР! Фтор — разрушающий — удивительно подходящее название. Однако за рубежом более распространено другое имя элемента № 9 — флюор, что в переводе с латинского означает «текучий». Это название больше подходит не к фтору, а к некоторым его соединениям, и берет свое начало от флюорита или плавикового шпата — первого соединения фтора, использованного человеком. По-видимому, еще в древности люди знали о способности этого минерала снижать темпера- 57
ты.-: туру плавления руд и металлургических шлаков, но, естественно, не знали его состава. Флюором назвали главную составную часть этого минерала, еще неизвестный элемент. Это название настолько укоренилось в умах ученых, что логически оправданное предложение о переименовании элемента, выдвинутое в 1816 году, не нашло поддержки. А ведь в эти годы шли усиленные поиски флюора, уже было накоплено немало экспериментальных данных, подтверждавших разрушительные способности флюора и его соединений. Да и авторами предложения были не кто-нибудь, а крупнейшие ученые того времени Андрэ Ампер и Гемфри Дэви. И все-таки фтор остался флюором. Предложение Ампера и Дэви поддержали лишь русские химики. До сих пор в мировой химической литературе элемент № 9 чаще появляется под именем флюора, чем под именем фтора. ЖЕРТВЫ? — НЕТ, ГЕРОИ Первое упоминание о флюоре относится к XV веку. Но средневековый алхимик Б. Валентинус так называл не фтор, а плавиковый шпат. Не только в его рукописях, но и в других средневековых книгах описываются свойства этого минерала, прежде всего, его способность образовывать сравнительно легкоплавкие шлаки. В начале XV!!! века была открыта плавиковая кислота — водный раствор фтористого водорода, а в 1780 году известный шведский химик Карл Вильгельм Шееле впервые высказал мысль, что в этой кислоте содержится новый активный элемент. Однако, чтобы подтвердить догадку Шееле и выделить фтор (или — флюор), химикам потребовалось больше ста лет, целый век упорной работы многих ученых из разных стран. ...Сегодня мы знаем, что фтор очень токсичен, что работа с ним и его соединениями требует большой осторожности и продуманных мер защиты. Первооткрыватели фтора могли об этом только догадываться, да и то не всегда. Поэтому история открытия фтора связана с именами многих героев науки. Английские химики братья Томас и Георг Нокс пытались получить фтор из фторидов серебра и свинца. Опыты окончились трагически: Георг Нокс стал инвалидом, Томас погиб. Та же участь постигла Д. Никлеса и П. Лайета. Выдающийся химик Х!Х века Гемфри Дэви, создатель водородной теории кислот, человек, впервые получивший натрий, калий, магний, кальций, литий и бор, доказавший элементарность хлорале смог решить проблемы получения все- разрушающего элемента. В ходе этих опытов он отравился и тяжело заболел. Ж. Гей- Люссак и Г. Тенар потеряли здоровье, так и не добившись сколько-нибудь обнадеживающих результатов. Более удачливыми оказались А. Лавуазье, М. Фарадей, Э. Фреми. Их фтор «пощадил», но и они не добились успеха. В 1834 году Фарадею показалось, что ему, наконец, удалось получить неуловимый газ. Но вскоре он вынужден был признать: «Я не смог получить фтор. Мои предположения, подвергаясь строгому анализу, отпадали одно за другим...». В течение пятидесяти (!) лет этот гигант науки пытался решить проблему получения фтора, но так и не смог одолеть ее... 58
Неудачи преследовали ученых, однако уверенность в существовании и возможности выделения фтора крепла с каждым новым опытом. Она основывалась на многочисленных аналогиях в поведении и свойствах соединений фтора с соединениями уже известных галогенов — хлора, брома и йода. Были на этом пути и удачи. Фреми, пытаясь с помощью электролиза извлечь фтор из фторидов, нашел способ получения безводного фтористого водорода. Каждый опыт, даже неудачный, пополнял копилку знаний об удивительном элементе и приближал день его открытия. И этот день настал. 26 июня 1886 года французский химик Анри Муассан подверг электролизу безводный фтористый водород. При температуре —23° С он получил на аноде новое, чрезвычайно реакционноспособное газообразное вещество. Муассану удалось собрать несколько пузырьков газа. Это был фтор! О своем открытии Муассан сообщил парижской Академии. Моментально была создана комиссия, которая через несколько дней должна была прибыть в лабораторию Муассана, чтобы увидеть все своими глазами. Муассан тщательно подготовился к проведению повторного эксперимента. Он подверг исходный фтористый водород дополнительной очистке, и... высокопоставленная комиссия не увидела фтора. Опыт не воспроизводился, электролиза с выделением фтора не наблюдалось! Скандал?! Но Муассану удалось найти причину. Оказалось, что лишь небольшие количества фтористого калия, содержащегося во фтористом водороде, делают его проводником электричества. Применение в первом опыте фтористого водорода без дополнительной очистки обеспечило успех: были примеси — шел электролиз. Тщательная подготовка второго опыта стала причиной неудачи. И все-таки удача, определенно, сопутствовала Муассану. Вскоре ему удалось найти недорогой и надежный материал для аппаратов, в которых получается фтор. Эта проблема была не менее сложной, чем получение неподатливого элемента. Фтористый водород и фтор разрушали любую аппаратуру. Еще Дэви испытывал сосуды из кристаллической серы, угля, серебра и платины, но все эти материалы разрушались в процессе электролиза соединений фтора. Первые граммы фтора Муассан получил в платиновом электролизере с электродами из иридиево-платинового сплава. Несмотря на низкую температуру, при которой проводился опыт, каждый грамм фтора «уничтожал» 5-6 граммов платины. Платиновый сосуд Муассан заменил медным. Конечно, и медь подвержена действию фтора, но как алюминий защищается от воздуха окисной пленкой, так и медь «укрывалась» от фтора за пленкой непреодолимого для него фторида меди. Электролиз до сих пор остается практически единственным методом получения фтора. С 1919 года в качестве электролита используются расплавы бифто- ридов. Материалы современных электролизеров и электродов — это медь, никель, сталь, графит. Все это во много раз удешевило производство элемента № 9 и дало возможность получать его в промышленных масштабах. Однако принцип получения фтора остался тем же, что предлагали Г- Дэви и М. Фарадей и впервые осуществил А. Муассан. 59
Фтор и многие его соединения представляют не только большой теоретический интерес, но и находят широкое практическое применение. Соединений фтора очень много, использование их настолько многосторонне и обширно, что для рассказа обо всем интересном, что связано с этим элементом, не хватило бы и ста страниц. Поэтому в нашем рассказе вы встретите только самые интересные фтористые соединения, прочно вошедшие в нашу промышленность, в нашу жизнь, в наш быт и даже в наше искусство,— соединения, без которых (это можно сказать без преувеличения) немыслим прогресс. ФТОР И ВОДА Что общего может быть у всеразрушаю- щего фтора и «мирной», привычной воды? Казалось бы — ничего. Но поостережемся поспешных выводов. Ведь воду можно рассматривать как гидрид кислорода, а плавиковая кислота HF — не что иное, как гидрид фтора. Итак, мы имеем дело с ближайшими химическими «родственниками» — гидридами двух сильных окислителей. Известны гидриды всех галогенов. Их свойства изменяются закономерно, однако фтористый водород во многом ближе к воде, нежели к другим галоидоводородам. Сравните диэлектрические постоянные гало- идоводородов и воды: характеристики HF и НгО очень близки (83,5 и 80), в то время как у гидридов брома, йода и хлора эта характеристика значительно ниже (всего 2,9—4,6). Температура кипения HF 4-19° С, в то время как Ш, НВг и НС1 переходят в газообразное состояние уже при минусовых температурах. Одно из природных соединений фтора — минерал криолит называют нетающим льдом. Действительно, огромные кристаллы криолита очень похожи на ледяные глыбы. В одном из рассказов известного писателя-фантаста И. А. Ефремова описана встреча в космосе с обитателями планеты, на которой во всех жизненно важных окислительных процессах участвует фтор, а не кислород. Если такая планета существует, то можно не сомневаться, что ее обитатели утоляют жажду... фтористым водородом. На Земле фтористый водород служит другим целям. Нюрнбергский художник Швангард еще в 1670 году смешивал плавиковый шпат с серной кислотой и этой смесью наносил рисунки на стекло. Швангард не знал, что компоненты его смеси реагируют между собой, а «рисует» продукт реакции. Это не помешало внедрению открытия Швангарда. Пользуются им и в наши дни. На стеклянный сосуд наносится тонкий слой парафина. Художник рисует по этому слою, а затем опускает сосуд в раствор плавиковой кислоты. В тех местах, где неуязвимая для фтористого водорода парафиновая «броня» снята, кислота разъедает стекло, и рисунок навсегда запечатлевается на нем. Это — старейшее применение фтористого водорода, но отнюдь не единственное. Достаточно сказать, что менее чем через двадцать лет после создания первых промышленных установок для получения фтористого водорода его производство в Соединенных Штатах Америки достигло 125000 тонн, а в настоящее время эта цифра, вероятно, увеличилась вдвое. Стекольная, пищевая, нефтяная, атомная, металлургическая, химическая, авиационная, бумажная — вот далеко не полный перечень тех отраслей промышленности, где фтористый водород находит самое широкое применение. Его основными потребителями стали металлургия, химия и атомная техника, удельный вес которых в использовании фтористого водорода составляет приблизительно 40, 35 и 10%. Фтористый водород способен изменять скорость многих реакций и используется в качестве катализатора самых разнообразных химических превращений. Одна из основных тенденций современной химии — проведение реакций в неводных средах. Наиболее интересным и уже широко применяющимся неводным растворителем стал фтористый водород. Фтористый водород — очень агрессивный и опасный реагент, но он незаменим во многих отраслях современной индустрии. Поэтому приемы обращения с ним настолько усовершенствованы, что для грамотного- химика наших дней фтористый водород стал почти так же безопасен, как для обитателей неведомой фторной планеты. 60
ФТОР И МЕТАЛЛУРГИЯ ФТОР И ЖИЗНЬ Алюминий — наиболее распространенный элемент земной коры, запасы его огромны, однако производство алюминия начало развиваться лишь в конце прошлого века. Кислородные соединения алюминия очень прочны, и восстановление их углем не дает чистого металла. А для получения алюминия методом электролиза требуются его галоидные соединения и прежде всего криолит, содержащий и алюминий и фтор. Но криолита в природе мало, кроме того, в нем низко содержание «крылатого металла» — всего 13%. Это почти в три раза меньше, чем в бокситах. Переработка бокситов затруднена, но, к счастью, они способны растворяться в криолите. При этом получается низкоплавкий и богатый алюминием расплав. Его электролиз — единственный промышленный способ получения алюминия. Нехватка природного криолита компенсируется искусственным, который в огромных количествах получают при помощи фтористого водорода. Таким образом, наши достижения в развитии алюминиевой промышленности и в самолетостроении в значительной степени — следствие успехов химии фтора и его соединений. НЕСКОЛЬКО СЛОВ О ФТОРОРГАНИКЕ В тридцатых годах нашего века были синтезированы первые соединения фтора с углеродом. В природе подобные вещества встречаются исключительно редко, и никаких особых достоинств за ними не замечалось. Однако развитие многих отраслей современной техники и их потребности в новых материалах привели к тому, что в наши дни существуют уже тысячи органических соединений, в состав которых входит фтор. Об этом важнейшем классе соединений — фторорганике — не хочется говорить кратко, тут необходима отдельная и притом достаточно подробная статья *. А мы перейдем к следующей главе, которая называется... * Редакция намерена вернуться к этой теме в будущем году. Казалось бы, такое словосочетание не совсем правомерно. «Характер» у элемента № 9 весьма агрессивный, история — напоминает детективный роман, где что ни страница, то отравление или убийство. К тому же и сам фтор, и многие его соединения использовались для производства оружия массового уничтожения: во второй мировой войне трифторид хлора немцы применяли как зажигательное средство; ряд фторсодер- жащих соединений рассматривался Америкой, Англией и Германией как секретные отравляющие вещества и производился в полузаводских масштабах. Не секрет, что без фтора вряд ли удалось бы получить атомное оружие. Работа с фтором опасна: малейшая неосторожность — и у человека разрушаются зубы, обезображиваются ногти, повышается хрупкость костей, кровеносные сосуды теряют эластичность и становятся ломкими. В результате — тяжелая болезнь или смерть. И все-таки заголовок «Фтор и жизнь» оправдан. Впервые это доказал... слон. Да, да — слон. Обычный, правда ископаемый слон, найденный в окрестностях Рима. В его зубах случайно был обнаружен фтор. Это открытие побудило ученых провести систематическое изучение химического состава зубов человека и животных. Было установлено, что в состав зубов входит до 0,02% фтора, который поступает в организм с питьевой водой. Обычно в тонне воды, содержится до 0,2 мг фтора. Нехватка фтора приводит к гниению зубов — кариесу. Искусственное добавление фтора к воде в тех местах, где обнаруживается его недостаток, приводит к устранению новых случаев заболевания и уменьшению кариеса у больных людей. Тут же оговоримся, что большой избыток фтора в воде вызывает острое заболевание — флюорез (пятнистая эмаль). Извечная дилемма медицины: большие дозы — яд, малые — лекарство. Во многих местах построены установки для искусственного фторирования воды. Самая большая из них работает в ГДР. Фторированной водой пользуются и жители города Норильска. Особенно эффективен способ лечения кариеса для детей. Поэтому в некоторых странах соединения фтора (в исключительно малых дозах) добавляют в... молоко. 61
Существует предположение о том, что фтор необходим для развития живой клетки и что он входит вместе с фосфором в состав животных и растительных тканей. Фтор находит широкое применение при синтезе различных медицинских препаратов. Фторорганические соединения успешно применяются для лечения болезней щитовидной железы, особенно базедовой болезни, и хронических форм диабета, бронхиальных и ревматических заболеваний, глаукомы и рака. Они также пригодны для профилактики и лечения малярии и служат хорошим средством против стрептококковых и стафиллококковых инфекций. Некоторые фторорганические препараты — надежные обезболивающие средства. Один из них — флюотан уже несколько лет применяется в медицине как препарат для анестезии. Фтор и жизнь — именно этот раздел химии фтора достоин наибольшего развития, и будущее — за ним. Фтор и смерть? Можно и нужно работать и в этой области, но для того, чтобы получать не смертоносные отравляющие вещества, а различные препараты для борьбы с грызунами и другими сельскохозяйственными вредителями. Такое применение находят, например, монофтор- уксусная кислота и фторацетат натрия. ФТОР И БУДУЩЕЕ Контуры будущего. Ученым-химикам они рисуются в виде атомных двигателей и ракет, архитектурных ансамблей из очень легких и прочных сплавов и пластмасс, не боящихся ни воды, ни огня, ни резких ударов, ни ядерных излучений. Отдельные детали этой картины дорисовывают новые виды топлива, чудодейственные лекарственные препараты, полупроводниковая и лазерная техника. И везде нужен фтор! Не случайно в обзоре основных тенденций научных исследований в области точных и естественных наук (ЮНЕСКО, 1963 год) признано, что одним из основных объектов для химиков продолжают оставаться фтор и его производные. В этом обзоре перечислено лишь семь типов соединений; проблема фтора и фторидов занимает в нем третье место. Это еще одно подтверждение исключительной значимости элемента № 9. И ЛЕД Как приятно бывает в жаркий, летний день достать из холодильника бутылку ледяной минеральной воды... В большинстве холодильников — и промышленных, и домашних — хладоагентом, веществом, создающим холод, работает фтор- органическая жидкость — фреон. Фреоны получаются при замене атомов водорода в молекулах простейших органических соединений на фтор или фтор и хлор. Простейший углеводород метан — СН4. Если все атомы водорода в метане заменить на фтор, то образуется тетрафторметан (фреон-14| CF4r а еспи фтором замещаются только два атома водорода, а два другие — хлором, то получится дифтордихлорметан (фреон-12) CF2CI2. В табл. 1 приведены важнейшие характеристики нескольких подобных соединений. В домашних холодильниках обычно работает фреон-12. Это бесцветный, нерастворимый в воде и негорючий газ с запахом, похожим на запах эфира. Фреон-11 и -12 работают также в установках для кондиционирования воздуха. В «шкале вредности», составленной для всех применяемых хладоагентов, фреоны занимают последние места. Они даже безвреднее «сухого льда» — твердой двуокиси углерода. Фреоны исключительно устойчивы, химически инертны. Здесь, как и в случае фторопластов, мы сталкиваемся с тем же удивительным явлением: с помощью наиболее активного элемента — фтора удается получить химически очень пассивные вещества. Особенно устойчивы они к действию окисли- И ПЛАМЕНЬ 62
телей, и это не удивительно — ведь их атомы углерода находятся в высшей степени окисления. Поэтому фторуглероды (и в частности, фреоны) не горят даже в атмосфере чистого кислорода. При сильном нагревании происхо- же на смеси трехфтористого азота и водорода. Последняя смесь особенно удобна, так как трех- фтористый азот не вызывает коррозии аппаратуры. Естественно, во всех этих реакциях фтор и его соединения играют роль окислите- Таблица 1. Номер фреона 11 12 13 14 22 ИЗ Формула CFC13 CF2C12 CF3C1 CF4 CIIF2G1 C2F3C13 Точка плав пения, °С —111 —155 —180 —188 —160 —35 Точка кипения, °С 23,7 —29,8 —81,5 —128 —40,8 47,5 дит деструкция — распад молекул, но не окисление их. Эти свойства позволяют применять фреоны еще в ряде случаев: их используют как пламегасители, инертные растворители, промежуточные продукты для получения пластмасс и смазочных материалов. Сейчас известны тысячи фтор- органических соединений различных типов. Многие из них применяются в важнейших отраслях современной техники. На примере фреонов мы могли пронаблюдать, как фтор работает на «индустрию холода», но с его помощью можно получать не только низкие, а и очень высокие температуры. Сравните эти цифры: температура кислородо-водородного пламени 2800° С, кислородо-ацетиле- нового — 3500е С, при горении же водорода во фторе развивается температура в 3700° С. Эта реакция уже нашла практическое применение во фтористоводородных горелках для резания металла. Кроме того, известны горелки, работающие на фторх лор идах {соединениях фтора с хлором), а так- ля. А нельзя пи использовать их в качестве окислителя в жидкостных реактивных двигателях! В пользу реакции с участием фтора и его соединений говорит многое. Разовьется более высокая температура — значит и давление в камере сгорания будет больше, возрастет тяга реактивного двигателя. Твердых продуктов горения в результате таких реакций не образуется — значит опасность забивки сопел и разрыва двигателя в этом случае также не грозит. Не случайно авторов научно- фантастических романов привлекают реактивные двигатели, работающие на фторе. Но о возможности использования фтора как окислителя в ЖРД говорят не только фантасты. Весьма далекая от фантастики американская фирма «Норт Америке ни разработала проект двигателя на жидком водороде и фторе. Но у фтора, как составной части ракетного топлива, есть ряд крупных недостатков. Он очень токсичен, коррозионноактивен и имеет очень низкую температуру кипения. Сохранить его в виде жидкости труднее, чем другие газы. Поэтому более перспективны соединения фтора с кислородом и галогенами. Некоторые из этих соединений по своим окислительным свойствам не уступают жидкому фтору, но имеют огромное преимущество: в обычных условиях это ила жидкости, ипи же легко сжижаемые газы. Сравните их свойства, проанализировав данные табл. 2. Среди фторгалоидных соединений наиболее удобны для использования в ракетном топливе трифторид хлора и пентафторид Таблица 2. Название соединения Монофторид хлора Трифторид хлора Монофторид брома Трифторид брома Пентафторид брома Пентафторид йода Гептафторид йода Окись фтора Трифторид азота Перхлорилфторид Фтор Формула C1F C1F3 BrF BrF3 BrF5 JF5 JF7 OF2 NF3 FCIO3 F2 Точка плавления, °С i —155,6 —83 —33 8,8 —61,3 9,43 6,0* —223,8 —206,65 —146 —218 Точка кипения, °С —ico,i 11,75 20 127,6 40,5 100,5 4,5 —146,5 —128,87 -46,8 —187 Агрегатное состояние Газ Газ Жидкость Жидкость Жидкость Жидкость Газ Газ Газ Газ Газ * Под давлением JF7 плавится, в нормальных условиях — возгоняется. 63
ПЛАСТМАССОВАЯ ПЛАТИНА брома. Известно, например, что еще в 1956 году в США трехфто- ристый хлор рассматривался как возможный окислитель ракетного топлива. Высокая химическая активность затрудняет, конечно, применение подобных веществ. Однако эти затруднения не абсолютны и, по-видимому, преодолимы. Из других фтористых соединений, обладающих высокими окислительными свойствами и перспективных как компонент ракетного топлива, следует упомянуть пер- хлорилфторид (химически — несравненно инертнее фтора, слаботоксичен, сохраняется длительное время в емкостях из обычных конструкционных материалов) и трифторид азота (жидкость низ- кокипящая, как и фтор, но умеренно активная и не обладающая корродирующими свойствами). Огромный интерес к фторидам инертных газов обусловлен, по-видимому, не только их теоретическим значением. Несомненно, что столь широкое развитие исследований этих соединений преследует и некоторые практические цепи. Например, фториды ксенона могут служить «хранителями» ксенона и фтора; так же как и другие фториды инертных газов, могут оказаться пригодными для окисления ракетных топлив. Дальнейшее развитие химии коррозионных процессов, получение более коррозионноустойчивых материалов* успехи в синтезе новых окислителей на основе фтора, вероятно, позволят осуществить многие замыслы ракетостроителей, связанные с использованием элемента № 9 и его соединений. Но мы не будем заниматься предсказаниями. Современная техника развивается стремительно. Быть может, через несколько лет появятся какие-то принципиально новые типы двигателей, а ЖРД отойдут в область истории... В любом случае бесспорно, что фтор еще не сказал своего последнего слова в освоении космического пространства. €4 Лев, пожирающий сопнце. Этот символ означал у алхимиков процесс растворения золота в «царской водке» — смеси азотной и соляной кислот. Все драгоценные металлы химически очень устойчивы. Золото не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах. И только царская водка «пожирает» и золото и даже платину. Около четверти века назад в арсенале химиков появилось вещество, против которого бессилен даже «лев». Не по зубам «царской водке» оказалась пластмасса — фторопласт-4, известная также под названием тефлон. Молекулы тефлона отличаются от полиэтиленовых тем, что все атомы водорода, окружающие главную цепь (...—С—С—С—...J, заменены фтором. Фторопласт-4 получают полимеризацией тетрафторэтилена — бесцветного неядовитого газа. Полимеризация тетрафторэтилена была открыта случайно. В 1938 г. в одной из зарубежных лабораторий внезапно прекратилась подача этого газа из баллона. Когда балпон вскрыли, выяснилось, что он заполнен неизвестным белым порошком, оказавшимся политетрафторэтиленом. Исследование нового полимера показало его удивительную химическую и термическую стойкость и высокие электроизоляционные свойства. Сейчас из этого полимера прессуют многие важнейшие детали самолетов, машин, станков. Так, на каждый американский самолет типа «Дуглас-ДС-8» расходуется около 13 килограммов фторопластов. Кроме фторопласта-4, широко используются и другие полимеры, в состав которых входит фтор. Это полифторхлорэтилен (фторо- пласт-3), поливинилфторид, поли- винилиденфторид. Если вначале полимеры, содержащие фтор, ^
были лишь заменителями других пластмасс и цветных металлов, то сейчас они сами стали незаменимыми материалами. Самые ценные свойства фтор- содержащих пластмасс — их химическая и термическая устойчивость, небольшой удельный вес, низкая влагопроницаемость, отличные электроизоляционные характеристики, отсутствие хрупкости даже при очень низких температурах. Эти свойства обусловили широкое применение фторопластов в химической, авиационной, электротехнической, атомной, холодильной, пищевой и фармацевтической промышленности, а также в медицине. Очень жесткие требования предъявляются к материалам для ФТОР И АТОМНАЯ Роль фтора и его соединений в производстве ядерного горючего исключительна. Можно смепо утверждать, что не будь фтора, v в мире до сих пор не было бы ни одной атомной электростанции, а общее число исследовательских реакторов не трудно было бы сосчитать на пальцах. Общеизвестно, что ядерным горючим может служить не всякий уран, а лишь некоторые его изотопы, в первую очередь U235. Нелегко разделять изотопы, отличающиеся один от другого только числом нейтронов в ядре, причел* чем тяжелее элемент, тем меньше ощущается разница в весе. Разделение изотопов урана осложняется еще и тем, что почти все современные методы разделения рассчитаны на газообразные вещества или летучие жидкости. Уран килит при температуре около 3500° С. Из каких материалов пришлось бы изготовлять колонны, центрифуги, диафрагмы ракетных устройств. Причиной тому — высокие температуры, развивающиеся при полете ракеты, и сильнейшее корродирующее действие некоторых веществ, входящих в ракетные топлива. Детали из фторсодержащих пластмасс могут работать и в таких чрезвычайно тяжелых условиях. Отсюда вывод: развитие ракетной техники невозможно без развития производства фторопластов, без развития химии фтора. Чем же объяснить необычайную инертность соединений самого агрессивного элемента! Не только очень большой прочностью связи атомов фтора с атомами Других элементов и «плотностью упаковки». Атомный радиус фтора равен половине меж- ЭНЕРГИЯ для разделения изотопов, если бы пришлось работать с парами урана!! Исключительно летучее соединение урана — его гексафто- рид UFG. Он закипает при 56,2° С. Поэтому разделяют не металлический уран, а гексафтори- ды урана-235 и урана-238. По химическим свойствам эти вещества, естественно, не отличаются друг от друга. Процесс разделения их идет на стремительно вращающихся центрифугах. Разогнанные центробежной си- атомного расстояния углерод- углеродной связи. Это способствует экранированию костяка полимерной молекулы от посторонних химических воздействий. Очень перспективными материалами считаются и фторсодер- жащие каучуки. В разных странах уже создано несколько типов кау- чукоподобных материалов, в молекулы которых входит фтор. Правда, ни один из них по совокупности свойств не возвышается над остальными каучуками в такой же мере как фторопласт-4 — над обычными пластмассами, но ценных качеств у них немало. В частности, они не разрушаются дымящейся азотной кислотой и не теряют эластичности в большом интервале температур. лой молекулы гексафторида урана проходят через мепкопористые перегородки: «легкие» молекулы, содержащие U235, проходят сквозь них чуть быстрее «тяжелых». После разделения гексафторид урана превращают в тетрафторид UF4, а затем и в металлический уран. Гексафторид урана получают в результате реакции взаимодействия урана с элементарным фтором, но эта реакция трудно управляема. Более удобно обрабатывать уран соединениями фтора с другими галогенами, например CIF3, BrF3 и BrF5. Получение тетрафто- рида урана UF4 связано с использованием фтористого водорода. В 1963 году в США на производство урана затрачивалось почти 10% всего фтористого водорода — порядка 20 тыс. тонн. Процессы производства таких важных для ядерной техники материалов, как торий, бериллий и цирконий, также включают в себя фазы получения фтористых соединений этих элементов. 5 Химия и Жизнь, № 11 65
I ТОЛЬКО ФАКТЫ СВИДЕТЕЛЬСТВУЕТ I ДЭВИ I «Я предпринял эксперимент по I электролизу чистой фтористово- I дородной кислоты с большим ин- I тересом, так как он давал наи- I более вероятную возможность I убедиться в действительной при- I роде фтора. Но при осуществле- I кии процесса встретились значи- I тепьные трудности. Жидкая фто- I ристоводородная кислота немед- I денно разрушала стекло и все I животные и растительные вещест- I ва. Она действует на все тела, со- I держащие окиси металлов. Я не I знаю ни одного вещества, которое бы не растворялось в нейгза исключением некоторых металлов, древесного угля, фосфора, серы и некоторых соединений хпора». РАСПРОСТРАНЕННАЯ ОШИБКА До сих пор во многих книгах приводится такая цифра: плотность фтора при температуре кипения примерно 1,11 г/см3. Эту цифру получил еще Муассан. Современные исследования по- 66 казали, что на самом деле фтор почти в полтора раза тяжелее — его плотность 1,513 г/см3. ПОСЛЕДНИЕ ГЛЫБЫ КРИОЛИТА Единственное промышленное месторождение криолита Ha3AIF6— Ивигтут находится на юго- востоке Гренландии. Оно принадлежит Дании, но добытая там руда экспортируется в Соединенные Штаты. Сейчас это месторождение почти полностью исчерпано. Можно считать, что промышленного криолита в природе уже нет и вся алюминиевая промышленность мира базируется на искусственном криолите, который получают с помощью фтористого водорода. ГДЕ БОЛЬШЕ ФТОРА? Среднее содержание фтора в почвах русской равнины 0,02 % ■ В каждом литре морской воды 0,3 мг фтора. В раковинах устриц его в 20 раз больше. В коралловых рифах заключены миллионы тонн фторидов. Среднее содержание фтора в живых организмах в 200 раз меньше, чем в земной коре. АГРЕССИВНЫЕ СОПЕРНИКИ Фтор взаимодействует и с галогенами, заставляя их проявлять положительные валентности. При этом образуются вещества, которые могут соперничать в агрессивности с самим фтором. Многие реакции трифторидов брома BrF3 и хлора CIF носят хараюер взрыва. Именно так реагируют они с водой, деревом, резиной и даже асбестом. В ДОЛИНЕ ТЫСЯЧИ ДЫМОВ Газы вулканического происхождения иногда содержат фтористый водород. Наиболее известный природный источник таких газов — фумаролы Долины Тысячи Дымов (Аляска). Ежегодно с вулканическим дымом в атмосферу уносится около 200 000 тонн фтористого водорода. СКОЛЬКО СТОИТ ФТОР? По мере увеличения производства фтора его стоимость все время снижается. В конце 30-х го-
дов в США один фунт фтора стоил 75 долларов; в 1957 году эта цифра уменьшилась до 25 центов, т. е. в 300 раз. КАК ВЫГЛЯДИТ ФТОР! В обычных условиях фтор — бледно-желтый газ, при температуре —187° С — жидкость канаре- ечно-желтого цвета, при —218 С фтор замерзает и превращается в светло-желтые кристаллы. Если температуру понизить до —252е С, эти кристаллы обесцветятся. КАК ПАХНЕТ ФТОР! Запахи хлора, брома и иода, как известно, трудно отнести к разряду приятных. В этом отношении фтор мало отличается от своих собратьев — галогеноз. Его запах — резкий и раздражающий — напоминает одновременно запахи хлора и озона. Одной миллионной доли фтора в воздухе достаточно, чтобы человеческий нос уловил его присутствие. ВИРУС ПАСУЕТ Инъекция очень малых доз фторацетата натрия задерживает развитие вируса полиомиелита в мозгу мыши, но оказывает ли это вещество подобное благотворное влияние на человека, пока неизвестно. ВЕЧНО ЧИСТАЯ ТКАНЬ Ткань, обработанная смолой «Скочвард», содержащей в своем составе органические соединения фтора, остается всегда чистой. К ней не пристает никакая грязь. ВОТ ЭТО АВТОМОБИЛЬ! Известный исследователь фтор- органических соединений Дж. Саймоне пишет: «Будущие фторорганические соединения смогут улучшить и наши автомобили.'Когда будут изготовлены соответствующие жидкости, двигатель автомобиля будут делать полностью закрытым; в качестве смазки будет использовано фторугперодное емвзоч- ное масло, не нуждающееся в замене свежим. Охладительная система также будет заполнена жидким фторуглеродом; не будет потребности в антифризе, и радиатор никогда не будет ржаветь. Шины будут служить столько же, сколько весь автомобиль. Они будут изготовлены иэ фторугле- родных эластомеров, которые не будут портиться в результате медленного окисления. Ткань, покрывающая сидения, будет огнеупорной и не будет впитывать пыли. Чтобы придать обивке огнестойкость, ее будут обрабатывать фторуглеродными соединениями. Если же автомобиль каким-нибудь образом загорится, жидкость, заполняющую радиатор, можно будет применить для гашения пламени. Даже мотор сможет быть подвергнут поразительным пере- Mf ном. Представим себе, что дви- г;. епь внутреннего сгорания замшен высокотемпературной турбиной, приводимой в движение сильной струей термически устойчивых паров фторуглерода». Ко всему этому можно добавить корпус из уже существующего фторопласта... ЧТО ЧИТАТЬ О ФТОРЕ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯХ Конечно, среди наших читателей найдутся такие, которым захочется знать об элементе № 9 и его соединениях больше, чем рассказано в этом номере журнала. Им мы рекомендуем следующие книги: 1. И. Л. Кнунянц, А. В. Фокин. Покорение неприступного элемента, Изд-во АН СССР, 1963 г. [научно-популярная серия]. 2. И. Г. Р ы с с. Химия фтора и его неорганических соединений. Госхимиздат, 1956 г. 3. М. Гудпицкий. Химия органических соединений фтора. Госхимиздат, 1956 г. 4. Д ж. Саймоне. Фтор и его соединения. ИЛ, т. I A953 г.] и т. II [1956 г.]. 5. Д. Д. Ч е г о д а е в, 3. К. Наумова, Ц. С. Дунаеаская. Фторпласты. Госхимиздат, 1960 г. 67
!£■>■*# к I i , i.i *m ИНЖЕНЕР ЗА ПРИЛАВКОМ
М. КОНСТЛНТИНОВСКИЙ Вы пьете кофе с булочками! Пожапуйста! К вашим услугам — автомат — булочная. При всей своей миниатюрности она способна обслужить не меньше народу, чем обычная. Хпеб, сдоба, пирожки! Оператор в диспетчерской «дирижирует» всеми автоматами, сидя за пультом управления. На левом и прааом крыльях пульта — по двенадцати прямоугольных панелек. Каждая панелька — это «пультик» управления «своим» автоматом. Три окошечка с цифрами — это счетчики трех секций автомата. Они подсчитывают — каждый счетчик в своей секции — сколько раз отпущен товар, то есть сколько продано бутылок молока или бутербродов, или стаканов «кофе- какао» и т. д. Справа от каждого счетчика горит красный глазок. Здесь этот тревожный огонек — не сигнал тревоги, а как раз наоборот — сигнал благополучия.. Пока он горит — в секции есть товар, погаснет — нужно ее пополнять. На центральной панели пульта выстроились «пупьтики» разменников и автоматов по продаже мороженого и табачных изделий. Подсчет выручки за день тоже производится не вручную — специальная машина сортирует монеты, а общая сумма выручки под- считывается на счетной машине. Представим себе, что «дело было вечером, делать было нечего...». Собрались дети и начали, как у Михалкова, обсуждать, чем занимаются их мамы. Это были хорошие дети, очень любящие своих мам, поэтому нет ничего удивительного в том, что они незаметно перешли к вопросам, которые волнуют и маму-портниху, и маму-пилота, и даже маму-милиционера,— короче говоря, всех мам без исключения: 1) где и как мамы покупают продукты, сколько им на это приходится тратить времени и сил и 2) что и как мамы едят в обеденный перерыв и — опять-таки — сколько им на это приходится тратить времени и сил. Оба эти вопроса касаются также и пап — первый частично, а второй полностью. Маленький москвич мог бы заявить: А у пас кафе без касс — это раз! Магазин «Прогресс» (Москва) — это два!... Давайте, читатель, познакомимся и с тем и с другим. Ведь малыши затронули, как сказали бы взрослые дяди, животрепещущую проблему организации розничной торговли и общественного питания. И даже эти «раз, два — и обчелся» — интересны. ПРИГОТОВИТЬСЯ К ПУСКУ! В автоматическом кафе МЭИ — Московского энергетического института — такое оборудование, что хочется говорить не об открытии, а о пуске кафе, как пишут о пуске 69
нового завода или электростанции. Как оно выглядит и работает — читатель может судить сам по фотографиям, помещенным на этих страницах. Как и те студенты МЭИ, которых мы здесь видим, я знакомился с кафе практически — с подносом-рамкой в руках. Моими гидами были главный инженер Автоматторга Владимир Алексеевич Панов, начальник отдела внедрения ВНИИТОРГМАШ Самуил Давидович Голь- дин и директор кафе МЭИ Николай Иванович Саяпин. «За кулисами» кафе, у агрегата для ополаскивания бутылок мы задержались надолго. Между двумя работниками торговой автоматики разгорелась бурная дискуссия: считать бутылки из-под молока тарой возвратной или, напротив, тарой оборотной... Спор изобиловал специальными терминами и ссылками на торговых классиков. Мне, непосвященному, разобраться в его существе было столь же трудно, как в диспуте средневековых теологов о том, к какому роду причислять ангелов — к мужскому или женскому. — Это надолго. Пойдемте, перекусим,— предложил Панов.— Буфет на втором этаже. Здесь я должен открыть читателю одну маленькую тайну: на мой «поднос-самобранку» сыпались не бутерброды, закуски и сдобные булочки, а деревянные чурки. Мои стаканчики исправно наполнялись не бульоном, соками и кофе, а водопроводной водой. Слишком накладно было бы отлаживать автоматы с настоящими блюдами! А фотографии снимались позже, уже после открытия. Так получилось, что пробыв весь день в кафе, я ушел оттуда голодный (буфет уже закрылся). Но на прощанье договорился с директором кафе Николаем Ивановичем Саяпиным о том, что на следующий день я приду в магазин-автомат «Прогресс», и директор этого магазина Николай Иванович Саяпин уделит мне час своего времени. Необходимое разъяснение: кафе МЭИ — 70
это филиал магазина «Прогресс»; все автоматы, установленные в кафе, вначале опро- бывались и отрабатывались в магазине, а директор магазина w директор кафе — один и тот же человек. БУТЫЛКА МОЛОКА, КЛЮЧИ ОТ АВТОМАТОВ, СКЕПТИКИ И МНОГОЕ ДРУГОЕ. О «Прогрессе» публиковались статьи, репортажи и фотоочерки. Вокруг него бушевали полемические страсти. «Известия» и «Литературная газета» посвятили ему несколько статей. Не осталась в стороне и «Техника — молодежи». Словом, писали о «Прогрессе» все. И хвалили его все. И ругали тоже все. Напишем о нем и мы. Не будем ни хвалить, ни ругать. Просто познакомим читателя с этим магазином. Пусть судит о нем сам. Работники «Прогресса» (их 'можно условно назвать инженерами и техниками прилавка—условно потому, что никаких прилавков в этом магазине нет) не только знают свою технику, не только испытывают и совершенствуют ее, но и разрабатывают новую. Недаром официальное название магазина по улице Чехова, дом 3 — «Опытно- экспериментальный магазин-автомат». И вся его работа — это длительный, поставленный на широкую ногу эксперимент. Весь «фокус» магазина «Прогресс», главное его отличие от всем известного автомата, что продает на улице газированную воду или газеты,— в том, что здесь годятся любые монеты. Лишь бы их сумма была такой же, как цена продукта, за который вы хотите уплатить. В витрине автомата лежит сыр (или бутылка кефира, или банка консервов, или пачка творога и т. д.), рядом окошко со светящейся цифрой. Это цена товара. Возле щели для монет — окошко, в котором автоматический счетчик зажигает цифры — после каждой брошенной монеты сумма нарастает. Когда наберется нужная сумма, автомат «предлагает» взять товар. Но директор Саяпин и его коллеги многим недовольны. Монетный механизм в каждом автомате — дорогое удовольствие. Кроме того, покупатель должен потратить известное время, чтобы отыскать в кошельке нужные деньги, достать их монету за монетой и опустить в щель. Сначала перед одним автоматом, потом — если он хочет еще И это — столики! ...Я тоже вначапе подумал было, что на них просто не успели смонтировать крышки. Но оказывается... ...Вы ставите поднос на рамку — и «столику крышка». Нет надобности переставлять купленную вами еду с подноса на столик. Л главное — вам уже не придется сетовать на грязную поверхность стопа и слышать в ответ: «до вас двести человек пользовались, и никто не жаловался!» В центре каждого столика — дозатор сахарного песка и механизм выдачи стаканчиков. В кафе-автомате зап небольшой, однако оно способно прокормить почти двадцатичетырехтысячное население «города в городе» — Московского энергетического института: шесть с половиной тысяч сотрудников и семнадцать тысяч студентов {последние, говорят, никогда не жаловались на отсутствие аппетита). 7i
Уаыг здесь нет робота, который, дождавшись пока вы поедите, снял бы ваш поднос и поставил его на этот ленточный транспортер. Придется делать это самому. Не нравится! Может быть, вы хотите, чтобы автоматы еще и кормили вас с пожечки, как Чарли Чаплина в фильме «Ноаые времена»! Река-транспортер несет плот- поднос прямо к «порогам». Здесь «плот» навеки расстается со своими «пассажирами». Стаканчики отправляют на бумажные фабрики, а остатки пищи — на фермы. [Таким образом, к обширной клиентуре кафе можно отнести также коров и свиней — им еда доставляется на дом.] «Уличный торговец» — торговый автомат «Прогресса», который не побоялся выглянуть на улицу. О своих впечатлениях он расскажет другим автоматам, и, следуя примеру смелого собрата, они покинут тесные магазинные стены и веселой топпой хлынут на улицы, площади, набережные, в парки и скверы, словом — «пойдут в народ». что-то купить,— перед другим, и так далее! Это не считая времени, потраченного у разменных автоматов, они стоят в углу магазина. Ну, а если у покупателя вообще нет мелочи? Тогда он должен разменять бумажные деньги в кассе с «живой» кассиршей. Кстати, единственная очередь в магазине— именно у этой кассы. А ВОТ ЧТО ПРЕДЛАГАЮТ ПРОГРЕССОВЦЫ: Вдоль стен — холодильные шкафы и пол- ки с продуктами. Они закрыты, видны только образцы в красивой упаковке. У входа покупатель получает ключ. Это металлическая или пластмассовая пластинка с пробитыми в ней, как в перфокарте, отверстиями. Комбинация дырок — это закодированное число, иными словами, номер, присвоенный теперь покупателю. Ключ, вставленный в «замочную скважину» любого шкафа, размыкает запирающий ею электромагнит. А специальное (очень несложное) устройство прочитывает код вашего номера и посылает .импульсы в единственный на весь магазин счетный автомат, который немедленно открывает на «занумерованного» покупателя «текущий счет» и за- 72
писывает в него стоимость взятого из шкафа товара. С этой самой микросекунды стоимость всего, что вы берете из любого шкафа, открытого вашим ключом, неукоснительно суммируется. Посмотрев на световое табло— оно вывешено на видном месте — выв любой момент можете узнать, сколько стоит все, что вы уже купили. Разумеется, автомат одновременно заполняет «текущие счета» всех покупателей, находящихся в магазине. Наконец, вы обнаруживаете, что слишком увлеклись, и направляетесь к кассе. Здесь нет традиционного кассового аппарата, зато перед глазами кассирши светится такое же табло, как и на стене, только поменьше. Вы предъявляете ключ, кассирша находит ваш номер и видит, что вы должны... ну, к примеру, три семьдесят. Вы и сами об этом уже знаете. На всякий случай кассирша набирает ваш номер на телефонном диске — это запрос автомату, вернее, «просьба» подсчитать еще раз. Ошибки нет — результат совпал. Вы протягиваете четыре рубля, кассирша дает 30 копеек сдачи. При этом вы молча улыбаетесь друг другу, ибо все ясно и без слов. Впрочем, можете сказать ей «спасибо»! А заодно и инженерам-продавцам «Прогресса», придумавшим эту остроумную систему. Какие она дает выгоды? Их много. По сравнению с обычным магазином самообслуживания: 1. Экономится время покупателя — по ориентировочным подсчетам, в три раза: не надо сдавать свою сумку и брать другую, не надо ждать, пока кассир подсчитает стоимость покупок и выбьет чек, не надо перекладывать покупки из одной сумки в другую. Значит, такой магазин сможет «самообслужить» за то же время и на той же площади в 3—4 раза больше покупателей. 2. Качество купленных продуктов будет лучше, потому что они хранились в закрытых холодильниках или шкафах. А обычно товар лежит на открытых полках, витринах, прилавках, он, естественно, портится, пачкается, его трогают руками, он теряет форму. 3. Проданные товары и выручку подсчитывает автомат. Ошибки исключены. Немаловажное обстоятельство! По сравнению с магазином-автоматом типа «Прогресс»: 1. Снова — экономия времени покупателя: не надо разменивать деньги, опускать их то в одну, то в другую щель. 2. Шкафов можно установить больше, чем автоматов — у них нет монетных механизмов, занимающих много места. Освобождается площадь, занятая разменными автоматами. Проще говоря — ассортимент товаров в магазине увеличивается. 3. Стоимость оборудования снизится примерно в три раза. К тому же шкафы, у которых нет монетных механизмов, намного проще в эксплуатации. Значит, сократится обслуживающий персонал, точнее — еще больше сократится: в «Прогрессе» работают 30 человек, в обычном магазине самообслуживания с таким же товарооборотом— 45, а в магазине с продавцами — 68. В «автомате самообслуживания» будут работать всего 20 человек. Это о продовольственных магазинах. Ну, а промтоварные — кто сказал, что нельзя применить тот же принцип в галантерейных, хозяйственных, парфюмерных и других магазинах? — Здорово! — заметил я, и это прозвучало как заявление о приеме в Общество Сторонников Автоматического Самообслуживания. — Значит, монетные автоматы не нужны? — Не нужны?! — грозно переспросил Николай Иванович. И тут он показал, на что способен человек, любящий и очень глубоко знающий свое дело. Только что развенчав монетные автоматы, Саяпин произнес в их защиту столь блистательную речь, что она сделала бы честь самому знаменитому адвокату. Я даже пожалел, что у меня не было с собой магнитофона. — Разве здесь им место? — риторически вопрошал Николай Иванович о своих автоматических продавцах.— К людям их надо— на улицы, в парки, на стадионы, в метро. На заводы и фабрики — прямо в цехи. Зачем рабочему тащить с собой завтрак? Подошел к автомату, тюкнул монетку — булка, тюкнул другую — бутылка молока. Работница после смены домой собирается— мсжет захватить прямо из цеха масла, хлеба, мяса, того же молока, и не надо ей, усталой, бегать по магазинам. Никакой очереди ни в какие часы «пик». Пассажир на 73
'^V ••■*- -^ # * >**£ Когда у «Прогресса» появятся десятки младших братьев, всех их будет обслуживать один «электронный бухгалтер». Он всегда будет знать, какие товары и на какую сумму есть в каждом из магазинов, сколько продано, какие товары нужны и т. д. Он же будет производить и статистическую обработку колебаний спроса. Предназначенная для автоматического учета специализированная электронная вычислительная машина уже ожидает своего часа в подвале «Прогресса». Впрочем, нельзя сказать, что она ждет пассивно — идет ее отладка. Как называть работников кафе МЭИ и «Прогресса», которые водят пальцем по схеме, ищут тестером обрыв, сыпят техническими терминами и копаются во внутренностях закапризничавшего автомата! Что у них за профессия! Оператор кафе! Техник- буфетчик! На наших глазах рождается новый тип работника торговли и общественного питания — технически грамотного специалиста, разумеющего не только в сортах, таре и ценах на товары, но и а электронике, в кибернетике, в вычислительной технике. В фельетонах высмеивают обладателей дипломов — инженера или техника, которые в поисках легкой жизни пошли работать в магазины и столовые. Но уже сейчас предвидится время, когда без такого диплома нельзя будет переступить порог торгового предприятия. вокзале — приехал ночью или уезжает — может поесть, может купить что угодно с собой в дорогу... Все это было совершенно правильно. Ведь еще Ильф и Петров заметили в «Двенадцати стульях»: «Пассажир очень много ест. Простые смертные по ночам не едят, но пассажир ест и ночью». — На платформы их надо побольше,— продолжал оратор.— Сколько народу за городом живет, на электричках ездит —вот они и накупят всего прямо у электричек. Вот говорят — доставка на дом, ^ставка на дом, прогрессивная форма... Лежу я на диване — здоровенный мужик, а пожилая женщина ко мне на пятый этаж, да еще без лифта, булки тащит или молоко-кефир. Зачем? Да поставьте автоматы с теми же булками и молоком-кефиром внизу, на площадке, и я с удовольствием спущусь к ним—за почтой-то ведь иду! Автомат должен искать покупателя, а не наоборот, как сейчас! ...Я подумал, что юный москвич, который в начале очерка остановился после гордого сообщения «Магазин «Прогресс» ГМосква) — это два!», мог бы печально добавить что-нибудь вроде: В-третьих, мы без автоматов покупаем молоко. Потому -что до «Прогресса» ехать очень далеко... 74
Тем временем гимн автоматам продолжался. Перед ними открывались лучезарные перспективы. — Потом — не сразу, конечно,— автоматы на лестницах смогут торговать в кредит. В каждой квартире поставят счетчик. Раз в неделю или в месяц будете рассчитываться с автоматом, и ваш счетчик будет сбрасываться на нуль... Но самое главное — вы только подумайте! — когда хотите, тогда и покупаете. Почему я должен все время думать, как бы успеть в магазин до закрытия? А если я занят? Если мне неудобно, наконец? ...Верно, в момент закрытия магазинов всегда можно наблюдать душераздирающие сцены. В любом городе есть категория покупателей, которым непременно нужно что-то купить именно после той самой минуты, когда непреклонная продавщица становится в дверях, через которые теперь уже «впуск прекращен». — Парочки бродят летом всю ночь, голодные,— добавил Саяпин после паузы таким тоном, словно это был главный и решающий аргумент в защиту уличных торговых автоматов. — Есть у нас еще один проект,— сказал Саяпин, вернув меня в лоно монетно-авто- матной веры.— Одно ЦКБ его по нашим предложениям разработало. ...Прямо не магазин, а какое-то конструкторское бюро. — Вот, смотрите,— он достал чертеж,— это называется горизонтально-вертикальный монорельсовый подъемник. Его можно в любом магазине установить, не только в продовольственном. А сейчас... Да вы сами видели: магазин-автомат, а разгружаем вручную. — Ну, хорошо,— нетерпеливо перебил я, вспомнив, что мне предстоит еще зайти по дороге домой по меньшей мере в три магазина и, видимо, постоять там в очере- В оборудовании «Прогресса» читатепь не найдет почти ничего . нового по сравнению с кафе МЭИ. 4 Те же автоматы с подсчетом суммы опущенных денег, те же цифровые лампы, на которых светится эта сумма, (те же окошки, из которых покупатель достает «добычу». Разве что в каждом автомате здесь не три, а шесть самостоятельных секций (В них могут быть неодинаковые товары с разными ценами.) Стало быть он способен обслужить одновременно шесть чепоаек.
дях,— а когда же будут все эти подъемники и замечательные машины-полуавтоматы с шифрованными ключами? Когда мы увидим на улицах, в домах, в вагонах, наконец, автоматических монетных кормильцев и поильцев? Где же они? Что мешает установить их хоть сейчас? — Не «что», а «кто»,— мрачно поправил Саяпин. — Известно кто мешает — скептики! Скептики существовали всегда. Раньше им жилось вольготно. Скептики не утруждали себя разговорами, а просто-напросто сжигали нескептиков на кострах. Потом им стало чуть труднее. Приходилось ограничиваться устными и письменными протестами, типа чеховского «Письма ученому соседу». А в наше время скептикам совсем худо. Стремительный марш науки и техники действует на них губительно. Но скептики необычайно живучи. Даже бронтозавры вымерли, а скептики все живут, несмотря на гибельную для них эпоху. И так как в ближайшие годы они, по-видимому, еще сохранятся, можно напомнить им одну быль. Когда комиссия Сената рассматривала проект первой в России железной дороги, один из сенаторов спросил автора проекта: «А что будет, если на рельсах окажется корова?» «Поезд ее переедет»,— ответил инженер. Комиссия пришла в ужас. Проект был отклонен. Строительство первой железной дороги было отложено. Говорят, коровы очень смеялись... Однако, когда я дослушал Саяпина до конца, мне стало ясно, что в «разлуке» торговых автоматов с покупателями виноваты не только скептики, но и химики. Впрочем, лучше меня убедит в этом читателя специалист по торговым автоматам *. * См. статью инженера К. Гошева «Заверните, пожалуйста!» на следующей странице. Ред. «Изнанка» автомата, продающего бутерброды и закуски. К двум параппельным бесконечным цепям подвешены кассеты с бутербродами. В автомате три секции, а каждой секции десять кассет, в каждой кассете десять ячеек, в каждой ячейке один бутерброд. Итого — триста бутербродов. Секция может отпустить четыре бутерброда в минуту, аесь автомат, стало быть,—12 бутербродов в минуту. Почти пулеметная «скорострельность»! Чтобы не оказаться невежливым и не предложить вам нечаянно пустую ячейку, автомат следит за ее содержимым своим глазом — фотодатчиком. Ячейка остановится протиа окошечка лишь в том случае, если в ней что-то есть. И закуски и бутерброды автомат может одновременно отпускать трем посетителям.
ЗАВЕРНИТЕ, ПОЖАЛУЙСТА ТОРГОВЫЕ АВТОМАТЫ ЖДУТ ХИМИКОВ 1. О ТОРГОВЫХ АВТОМАТАХ, О ТОВАРАХ ДЛЯ НИХ И ПРОБЛЕМЕ В ЦЕЛОМ Знаете ли вы, сколько бед у торговых автоматов? Чуть ли не главная из них—. отсутствие упаковки для товаров, которыми автоматы торгуют. Автоматы в торговле появились не вчера. Их история начинается примерно с 1885 года, когда в Германии стали торговать кондитерскими изделиями с помощью автоматов. Большой опыт накопился за несколько десятков лет. Но, к великому сожалению, опыт этот в основном зарубежный. В СССР торговые автоматы существуют лишь с 1957 года. Страны, которые считаются передовыми в области торговой автоматики, в свое время тоже* испытывали жестокие трудности с упаковкой. Это сильно сдерживало развитие новой отрасли. Но жизнь требовала, и проблема была решена. Поэтому сейчас, говоря о возможностях производства упаковки для товаров, реализуемых автоматами, можно воспользоваться опытом многих стран. Но прежде, чем завести разговор об упаковке, надо выяснить, какими же товарами торгуют автоматы. Ассортимент товаров здесь насчитывает тысячи наименований. Прежде всего, это продовольственные товары: напитки, холодные и горячие; кондитерские изделия во всем их многообразии; бакалея; хлебо-бу- лочные изделия; молочная, мясная и рыбная гастрономия; мясо 77
Обед в алюминии и рыба в свежем, охлажденном н мороженом виде; кулинария; овощи и фрукты, а также многочисленные продукты их переработки (соки, пюре, варенье, джемы, сухофрукты, свежезамороженные фрукты); мороженое, пряности и приправы; чай и кофе; сигареты, папиросы, табак и многое другое. Из промтоваров: ме- дикамепты, предметы санитарии и гигиены, косметика, чулки, пос- ки, носовые платки и даже... обувь (в последнее время). Список этот далеко не полон. Автоматы внедряются в область сбыта. Процесс этот неудержим. «Немые продавцы», как их иногда называют, буквально по пятам следуют за покупателем. Устанавливают их в основном там и тогда, где и когда невыгодно организовывать постоянно действующую розничную сеть (магазины, киоски, ларьки, буфеты и т. п.). Торговля на улицах, в парках, на пляжах, выставках, торговля сезонная и круглосуточная; торговля на предприятиях, в учреждениях и учебных заведениях — вот основная сфера их «деятельности». Возникает законный вопрос: так ли велики возможности тор говых автоматов, что стоит заводить разговор о специальной упаковке? Цифры говорят сами за себя: в США — около пяти миллионов автоматов. В 1964 году они продали товаров на 3,5 миллиарда долларов. Эксплуатацией автоматов считают выгодным заниматься 6200 фирм. Л 650 фирм производят товары специальпо для продажи автоматами. Так что разговор заводить стоит. В Англии, ФРГ, Швейцарии, Франции, США, Чехословакии усиленными темпами ведутся работы по изысканию новых упаковочных средств. Фирмы, производящие автоматы, объедвняют свои усилия с фирмами, производящими товары для автоматов. Представители химической, бумажной, алюминиевой промышленности принимают участие в исследованиях. В Нью-Йорке появилась специализированная фирма, которая занимается только упаковкой и упаковочным оборудованием для тех продовольственных товаров, которые реализуются через автоматы. В нашей стране исследовательские институты тоже занимаются проблемой упаковочных средств для пищевых продуктов. Мпогое уже сделано. Но промышленность медлит с освоением, а пародиое хозяйство терпит урон — и немалый. 2. ЧТО НУЖНО АВТОМАТУ ОТ УПАКОВКИ! Иными словами — какие требования предъявляет автомат к упаковке? Это определено довольно четко: 78
— жесткость упаковки, так как она подвергается действию выдающих и транспортирующих устройств в автомате; в связи с этим — и механическая прочность ее; — определенные размеры упаковки в сочетапии с четкостью формы; — возможность обозревать товар через упаковку; — плотное прилегание к товару; —» соответствие свойствам продукта (например, упаковка для печепья или сухарей не должна поглощать влагу из воздуха) ; — удобство запечатывания и распаковки; — гигиеничность; — безвредность; — газонепроницаемость, воздухонепроницаемость, влаго- и паронепроницаемость, что очень важно для многих товаров; —• жиронепроницаемость для продуктов, содержащих жиры (молоко, масло, мясо и т. д.); — устойчивость к высоким и низким температурам, а также к резкому их перепаду (чтобы можно было, например, горячий продукт тут же после приготовления отправить на замораживание); — способность не слипаться и не смерзаться; — стойкость к солнечным лучам, пагубно действующим и на товары, и на упаковку, — способность, по возможности, служить не только упаковкой, но и посудой, что очень удобно покупателю; —« художественное оформление, привлекающее покупателя; — возможность нанесения покрытий, которые повышают качество упаковкп; — дешевизна — одно из основных качеств, от которого, в конечном счете, зависит, будет ли применен тот или иной материал для упаковки. Да извинит читатель автора за столь утомительный перечень. Но без этого трудно представить, каковы же должны быть свойства упаковки. Еще труднее придется химикам: им предстоит создать упаковку нужного качества. II все-таки — это лишь самые общие требования. Автоматы — хоть и появились они давно —1 типичны стали только в наше время. II упаковочных средств они требуют современных. 3. ПЛЕНКИ ДЛЯ УПАКОВКИ «А почему, собственно, пленки? Сплошь и рядом мы покупаем продукты, завернутыми в бумагу. II ничего» — возразите вы. Да, это так. Но это наша беда. Век обычной бумаги в торговле кончается. А для автоматов она и вовсе непригодна: пет жесткости, нет прочности. Влагу и пары пропускает... Нет нужды доказывать, что обычная бумага не удовлетворяет требованиям, о которых шла речь выше. А специальпая бумага? Например, пергамент: бумага, обработанная серной кислотой. Волокна такой бумаги набухают, желатинируются под действием кислоты; прочно соединяясь между собой, они делают бумагу непроницаемой для воды и жиров. Неплохая бумага, но для автоматов не годится: механически недостаточна прочна, высоких и низких температур не выдерживает. Но вот попробовали «усиливать» бумагу полимерными материалами. Многим полюбилось молоко в легких и прочных пакетах — не надо возиться с бутылками. Такие пакеты изготовлены из бумаги, с внутренней стороны покрытой полиэтиленом, а снаружи — парафином. Жесткость, прочность, влагонепроницаемость, не- 79
проницаемость для паров и газов обеспечена полиэтиленом. А жи- ронепроницаемость — парафином. Все было бы ничего, если бы не форма. Капризные автоматы любят форму прямоугольную или цилиндрическую. II вот появились пакеты прямоугольные, цилиндрические, и даже в форме двускатной крыши. За рубежом (США, Англия) они открыли молоку путь к автоматам. Широко стали применять пропитку бумаги пластиками, чтобы она могла выдерживать не только охлаждение, по и замораживание, а заодно и сильное нагревание. Помогла химия решить и проблему пресловутого бумажного стаканчика. Кока-кола, пепси-кола, фруктовые соки, молоко, коктейли, кофе, горячий шоколад, бульон наперебой предлагают автоматы. Опустив в автомат деньги, можно получить стаканчик, а после нажатия кнопки в него палпвается выбранный напиток. Многие стаканчики имеют отгибающуюся ручку (в стопке стаканчиков, хранящихся в автомате, она прижата к стенке); так, конечно, удобнее. Это —• однообо- ротная тара: выпив содержимое, ее выбрасывают (кстати, куда выбросить и как потом использовать стаканчики — тоже проблема, и решают ее по-разному). О бумаге, пожалуй, хватит. Ведь обсщапо было рассказать о пленках. Пройдемся по нашим магазинам. Посмотрим, во что расфасован товар. Мы увидим пакеты и коробки в прозрачной пленке. Это целлофан — специально обработанная целлюлоза. У нас в него упаковывают очень многое: от жареного картофеля («чипсы») до галстуков и носовых платков. В торговле по достоинству оценили его прозрачность и механическую прочность, непроницаемость для жиров, устойчивость против кислот, щелочей и действия солнечных лучей. Важно и то, что целлофан пригоден для нанесения на него текста и рисунков. Он делает упаковку нарядной, особенно, если сочетается с алюминиевой фольгой. Вспомните, как приятны пачки сигарет в целлофане — они привлекают взор даже некурящего. Но опять-таки эту плепку нельзя считать совершенной. Она плохо удерживает водяные пары и быстро увлажняется. А увлажнившись, рвется. Покупает хозяйка пакет с фасованным мясом, а дома извлекает его из сумки уже без упаковки. Да и хранить долго нельзя: продукт быстро усыхает. Не годится такая упаковка для автомата. С помощью лаков и смол качество целлофана удалось повысить. Если покрыть пленку из него слоем нитролака в 2— 3 микрона, то во много раз снижается паронепроницаемость —• со 170 г/м2 до 5,6 г/м2 в сутки. Поэтому и стало возможным упаковывать в лакированный целлофан, пастилу, карамель, глазированную кукурузу и пр. В зарубежной практике используют до 100 видов целлофана. Нередки случаи, когда целлофан не может быть заменен другими пленками. Мороженое мясо, например, можно упаковывать в полимерную пленку. А вот свежее нельзя. Мясо в пакете должно дышать, ему необходимо обеспечить кислородный обмен. Иначе мясо станет серым, продать его уже не удастся. Креме того, нельзя допустить, чтобы в упаковке собиралась влага — это способствует росту бактерий. Пленка — пусть даже не препятствующая кислородному обмену, но не впитывающая влагу,—не годится. Новый специальный целлофан позволяет хранпть в нем мясо три дня. Даже в холодильной камере автомата пленка остается прозрачной: конденсат впитывается ее внутренней поверхностью. Увлажнившись, она не становится скользкой. Много хлопот с мясом, но ие меньше с его костями: онн рвут пленку. Здесь помогло полимер- пое покрытие, которое наносится на целлофан изнутри, делая его весьма прочным. Сродни целлофану целлюлозная пленка. В США ею покрывают яйца — очень тонким слоем. Пленка «заклеивает» поры скорлупы, что значительно сокращает потери в весе из-за усыхания во время хранения; кроме того, для инфекции наглухо закрываются «ворота», какими обычно служат поры скорлупы. Не страшно, если яйцо разобьется. Все равно его содержимое останется в пленке. Для автоматов такие яйца укладывают в отформованную бу- мажпую массу с гнездами. Химия упаковочных средств немыслима без полиэтилена. Фаворитом упаковки полиэтилен стал потому, что он: — эластичен, — легко склеивается при нагревании до ПО—140 градусов, — образует при этом прочные швы, — непроницаем для воды и ее паров, — выдерживает низкие температуры (до —60° С), — пригоден для упаковки многих товаров. В полиэтилене выгодно хранить: потери в весе низкие, в 2— 3 раза ниже, чем в лакированном целлофане. Прекрасно себя чувствуют в полиэтилене мука, сахар, сухие экстракты, овсяные хлопья, соль, печенье, хлебо-булочные изделия. В пленке из него замораживают мясо, в ней же потом его хранят и продают. Даже порок полиэти- 80
лена — газопроницаемость — пошел на пользу. Фрукты и овощи —. эти живые растительные организмы — во время хранения дышат. Непроницаемая для газа л паковка нарушает газовый обмен, фрукты, «задыхаются» и «погибают». В пищу они уже непригодны. Полиэтилен стал для них спасительным средством: в нем они свободно дышат и надежно защищены. А благодаря ого паронепроницаемости в пленке создается самый подходящий «климат»: относительная влажность 85—95%. Такое, можно сказать, счастливое сочетание свойств привело к тому, что в США более половины всех свежих фруктов и овощей продают в полиэтиленовой пленке или изделиях из нее: корзинках, сетках, мешочках. Чтобы избавиться от недостатков полиэтилена и в то же время повысить качество упаковки, полиэтиленом дублируют другие материалы: бумагу, картон, целлофан, алюминиевую фольгу, ткань. Сыр, например, нельзя упаковать ъ в полиэтилен, который проницаем для жиров. А в комбинированную пленку из целлофана (наружный слой) и полиэтилена — можно. В Чехословакии с успехом замораживают овощи, фрукты, соки, готовые блюда в картонных коробках, выстланных полиэтиленом. В СССР поставлены очень интересные опыты по выпечке хлеба в полиэтиленовой пленке. Полиэтилен торжествует. Но па смену уже идут новые пленки. Они сродни полпвинил- иденхлориду и поливинилхло- риду. Если нагреть их до 70 градусов, то они сокращаются и плотно облегают продукт. До трех недель хранится в них ветчина, а мясные продукты могут пролежать в холодильной камере до четырех месяпев. Ну, а упаковка в эти пленки хлеба похожа на чудо. Завернутый в пленку хлеб нагревают: пшеничный хлеб —. 12 часов при температуре 70 градусов, ржаной — 3 часа при 100 градусах. Такой хлеб не черствеет в течение трех недель. Отлично сохраняются в новой пленке пирожные, торты, сыр, ветчина. Очень удобен для употребления сыр, нарезанный ломтиками. Чтобы ломтики не слиплись, их перед упаковкой подвергают облучению инфракрасными лучами. Смело можно применять такие пленки для упаковки в углекислом газе и азоте — газопроницаемость пленки ничтожна. Одыа из английских фирм освоила производство упаковки из полипропилена. Купив мясо в такой пленке, вы смело можете варить его вместе с упаковкой: материал этот не боится кипячения. Продукты упаковывают в полипропилен прямо горячими. Нельзя умолчать о полиамидных пленках, которые выдерживают перепад температур от —40° С до +100" С. Продукт можно упаковать горячпм и тут же отправить его на замораживание. Во Франции в такую пленку упаковывают торты. Запечатанный в вакууме торт стерилизуется (нагревается до 100 градусов), затем охлаждается, чтобы конденсат впитался в торт и пакет стал прозрачным. Укладывают пакет в картонную коробку и снова заворачивают в полиамидную пленку. Результат получается почти фантастический: торт хранится семь месяцев, сохраняя свойства только что испеченного. Велик соблазн рассказать о многих других пленках, но нельзя: время читателя и место в журнале ограничены, а надо еще поговорить и о других упаковочных материалах —. иначе картппа будет далеко ие полная. 4. АЛЮМИНИЙ НА СЛУЖБЕ ПИТАНИЯ Рассуждая об органических пленках, мы совсем забыли об этом превосходном материале для упаковки. Но прежде — небольшое отступление. Автоматы сейчас все больше начинают применяться в общественном питании. Расфасованные, готовые к употреблению блюда в мороженом виде хранятся в запасных камерах автоматов. Опущенные покупателем монеты приводят в действие механизм, который передвигает продукт в тепловой шкаф, где он быстро разогревается. Такие автоматы стали устанавливать в больших количествах на предприятиях, часто прямо в цехах. Доказано, что подобная организация питания приводит к значительному росту производительности труда. В США резко возросло производство замороженных готовых блюд. В 1961 году их было выпущено на 20% больше, чем в 1960 году — 257 миллионов блюд. Из пяти миллионов тонн замороженных продуктов одна треть — замороженные готовые блюда. Здесь-то и приходит на службу питания алюминий. Тонко прокатанному алюминию можно придать любую форму, не утратив вместе с тем и жесткость. У этого металла прекрасная теплопроводность. Поэтому он нагревается и охлаждается до заданных температур очень быстро. Замораживание, например, происходит в нем вдвое быстрее, чем в другой упаковке. Уже от одного этого экономический эффект весьма велик. Жаростойкость алюминия —• до +500 градусов. Значит, в нем можно и варпть, и печь, и жарить. Ценна и нечувствительность к перепаду температур. Надежна защита продукта от £ Химия и Жизнь, № 11 81
евета, воздуха и механических повреждений. За рубежом в последнее время готовые блюда фасуют ипогда в одну форму с тремя отделениями или в несколько небольших форм. В одну из них кладут, например, овощи, в другую —■• мясо и соус, в третью — картофель. Формы закрываются алюминиевыми или пластмассовыми крышками. Плохо только, что алюминий не способен к термосклеиванию. Но этот его недостаток устраняется просто: на поверхность алюминия наносят топкий слой лака или полиэтилена. Комбинируют алюминий и с картоном, целлофаном и другими материалами. 5. УПАКОВАННЫЕ В АЗОТ Упаковка почти никогда не заполняется продуктом полностью. Остается место, занятое воздухом. А в воздухе — кислород, как правило, портящий товары. Кроме того, продукт большей частью «заселен» микробами. Давно появилась идея создать в упаковке атмосферу из инертного газа —. инертного в том смысле, что он не вступает во взаимодействие с веществами продукта и в то же время уничтожает или подавляет развитие микробов. Конечно, вы догадались, что таким газом стал азот. В Англии уже в течение ряда лет применяют его при упаковке в банки и бутылки. Теперь стали использовать азот и при упаковке в пленки. Сразу возрос ассортимент продуктов в азоте: молоко в порошке, свежие фруктовые соки, концентраты, пищевые жиры, пирожные и бисквиты, жареная рыбач молотый сыр. В основном это продукты, которые содержат много жира и потому в обычной упаковке могут быстро прогоркнуть под действием кислорода воздуха. Азот предохраняет их от порчи. Для азотной упаковки чаще используют многослойные пленки. Вот некоторые из них: — алюминиевая фольга — полиэтилен, — целлофан —• алюминиевая фольга — полиэтилен, — картон —1 металлическая фольга. Научились упаковывать и в углекислый газ. Он тоже инертен и подавляет развитие мпкробов. Распространена упаковка в вакууме. В пакете с продуктом создается разряжение воздуха и поэтому значительно меньше сказывается его отрицательное действие. Вакуум к тому же помогает сохранить аромат продукта (например, жареного кофе). 6. СЪЕДОБНАЯ УПАКОВКА... Как видите, упаковочных средств повольпо много. Но уж очень много хлопот со всякой там специальной бумагой, пленками, фольгой, азотом. Покупателю тоже неудобно: прежде чем приготовить или съесть продукты, надо удалить упаковку. Многие продукты вообще весьма затруднительно упаковывать. Взять, например, озгаров, крабов, раков. Попробуйте справиться с их клешнями. А ведь, товаров с такой сложной конфигурацией немало. В сентябре 1962 года в Англии на ярмарке пищевых продуктов был продемонстрирован новый упаковочный материал, который можно смело есть вместе с пищей. Соспски, фрукты, мясо, очищенный картофель, морковь и многое другое опрыскивают специальным составом пли окунают в него. Покрытие* быстро затвердевает и служит хорошей защитой. Съедобные пленки могут быть, в частности, изготовлены на основе крахмала н метилцеллюлозы. Пищевая промышленность, торговля, общественное питание нуждаются не только в новых материалах для упаковки. Им необходимо и усовершенствование существующей тары из стекла, жести, керамики, картона и других материалов. Химики должны помочь автоматам развернуть свои возможности, чтобы сделать приобретение товаров делом простым и приятным. Инженер К. ГОШЕВ 82 V
юный П*/Шсг D химик ВИКТОРИНА ЛЕГЧЕ ЛЕГКОГО Когда на смену первым воздушным шарам — монгольфьерам, наполненным горячим воздухом, пришли водородные шары Шарля, которые летали выше и поднимали ббльший груз,— все же нашлись недовольные. Они говорили: «Вот если бы придумать газ еще легче, чем водород, да наполнить им воздушный шар — тогда бы действительно можно было поднять много груза!». Л в самом деле — предположим, что ученым удалось обнаружить такой невероятный газ, который был бы в десять раз легче водорода. Насколько увеличилась бы грузоподъемность шара объемом в кубический метр! НА БЕРЕГУ РТУТНОГО МОРЯ Представьте себе, что существует планета, на которой роль воды играет ртуть. Ртутные реки на этой планете текут в ртутные моря, из туч льют ртутные дожди... Какой, по вашему, климат будет на берегу ртутного моря — морском или континентальный! СНАЧАЛА НА НЕБЕ Какие два химических элемента были обнаружены сначала на звездах и только затем — на Земле! г^ 83
ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ ГИПС «ЖИВОЙ» И «МЕРТВЫЙ» Гипс нужен медикам, строителям, скульпторам... в перечнях минерального сырья он занимает далеко не последнее место. Причиной тому замечательное свойство гипса — способность твердеть под действием воды. Но этим свойством обладает не всякий гипс. Природный минерал, состоящий главным образом из кристаллов CaS04 • 2Н20, приобретает его лишь после соответствующей обработки. Не твердеет и гипс от разбитых статуэток, даже если его тщательно измельчить и обильно полить водой. В обоих случаях мы имеем дело с так называемым «мертвым» гипсом. Его можно «оживить», но способы оживления минерального и обожженного гипса разные. Фазы «оживления» и «омертвления» гипса можно проследить в ходе очень простого опыта, для которого требуются лишь печь, термометр с двухсотградусной л. шкалой и какой-нибудь металлический сосуд — противень, кружка, сковорода. Возьмите несколько граммов минерального гипса, измельчите его и нагрейте до 150—170° С. При этом гипс потеряет 3/4 содержащейся в его кристаллах воды и «оживет»: 150 — 170° 2 [CaS04-2H20] ^ [2CaS04-H20] + + 2 Т Н20. " После охлаждения прилейте к жженому гипсу воду, м из полученной массы можете лепить фигурки или скреплять ею кирпичи. Но часть оживленного гипса оставьте нетронутой. На второй стадии опыта нагрейте этот гипс до двухсот градусов или выше. Последняя вода уйдет из кристаллов гипса, и если вы попытаетесь лепить из него, то, высохнув, ваши скульптуры рассыпятся в порошок. Вместе с остатками кристаллизационной воды гипс потеряет и вяжущие свойства. Теперь оживить его можно только с помощью специальных каталитических добавок, что нельзя сделать в домашних условиях. В технике «мертвый» гилс получают обжигом обыкновенного при еще более высокой температуре — в пределах 400—700° С. ФАНТАСТИЧЕСКИЙ БУКЕТ У известного английского поэта Редиарда Киплинга есть печальное стихотворение «Синие розы». Начинается оно так: «Целый ворох красных роз Как-то милой я принес. Не взяла она и в слезы — Синие найди ей розы...» Юноша отправился на поиски, но не смог удовлетворить каприза любимой: «Зря изъездил я весь свет — Синих роз под солнцем нет». Нет также и зеленых пионов, желтых ландышей, малиновых нарциссов. И все же составить букет фантастической расцветки возможно. В колбе или в стакане смешайте примерно 50 мл обыкновенного медицинского эфира с таким же количеством концентрированного раствора аммиака, и реактив дпя изготовления чудо-букета готов. Цветок, окраску которого вы хотите изменить, поместите над сосудом с жидкостями. Через некоторое время — для каждого сорта цветов свое — окраска цветка изменится. Обработав таким способом несколько разных цветов, можете получить самые невероятные букеты. Почему изменяется окраска! Обе жидкости, которыми мы пользуемся, летучи. Пары эфира экстрагируют красители цветка из растительных клеток, а пары аммиака создают в лепестках щелочную среду. От этого красители, подобно лабораторным индикаторам, изменяют окраску. Под действием паров кислоты, например соляной, окраска цветов должна восстановиться. К сожалению, это получается не всегда. Если вы намерены удивить необычайными цветами своих знакомых, учтите, что букет следует готовить незадолго до демонстрации. Обработанные смесью аммиака и эфира цветы быстро увядают. 84 *1
Проводя этот опыт, не забывайте, что пары эфира легко воспламеняются. Кроме того, обе жидкости, применяемые в ходе опыта, обладают резким запахом. Поэтому помните о вентиляции и пожарной безопасности. Лучше всего проводить опыт в вытяжном шкафу или на открытом воздухе. ЧТО НОВОГО В МИРЕ «НАВИГАЦИОННЫЙ ИНСТРУМЕНТ» ПОЧТОВОГО ГОЛУБЯ? Сегодня «голубиная почта» кажется старомодным и несолидным занятием. И верно, есть ли какой- либо смысл пользоваться услугами голубя, если мы смотрим у себя дома даже телепередачи из космоса! Попробуем подойти к этому вопросу научно. Каждый радио- и телепередатчик занимает в эфире определенный диапазон частот. Если эти диапазоны перекрываются, то станции начинают мешать одна другой. Но этого бы не произошло, и все станции могли работать на одной и той же частоте, если бы они не излучали электромагнитные сигналы в пространство «на авось», а точно а д р есова л и их в нужный пун кт земного шара. Летящий почтовый голубь представляет собой такой идеальный иканап связи». Будем считать, что голуби летают на высотах до 200 метров на расстояние до 300 километров. Попробуем приблизительно рассчитать, сколько независимых сообщений может одновременно передаваться из одной точки при помощи голубиной почты. Если принять с некоторым запасом, что одному летящему голубю нужен объем свободного пространства около одного кубического метра, то над площадью в один квадратный километр уместится двести миллионов голубей, а над кругом радиусом в 300 километров — около пятидесяти тысяч миллиардов штук. Пятьдесят тысяч миллиардов независимых каналов связи! Именно поэтому в некоторых случаях голубиная почта оказывается просто незаменимой. Вспомните, во время XVIII олимпиады в Токио журналисты и фотокорреспонденты пользовались услугами «крылатых почтальонов»: это была единственная не перегруженная пиния связи... Но что помогает находить голубю свой дом независимо от погоды и времени суток! Существует множество гипотез, объясняющих это загадочное явление. Но ни одна из них до сих пор не нашла сколько-нибудь реального подтверждения. Недавно арсенал догадок пополнился: в зрительном нерве почтового голубя удалось обнаружить странную веерообразную мембрану. Точная функция этой мембраны пока что неизвестна, однако высказано предположение, что именно она и помогает гопу бям безошибочно ориентировать ся в пространстве без карты компаса. Без карты и компаса! Это не! совсем точно. Дело в том, что эта мембрана способна регистрировать электрические импульсы, возникающие в зрительном нерве голубя, когда при полете он пересекает силовые пинии магнитного поля Земли. Сопоставление траектории полета почтового голубя с магнитной картой показало су- SEMPER BONIS ARTIBUS Что это такое? ществованне известной зависимости: предполагают, что голубь спо-' собен запомнить конфигурацию магнитного поля близ своего дома. ^WWR^r>
ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ? ЗАДАЧИ С «ИЗЮМИНКОЙ» Задачи, которые приводятся ниже, были предложены участникам Челябинской областной химической олимпиады 1965 года. Задачи эти не требуют сложных расчетов и «сверхпрограммных» знаний. Однако, решая их, вы сможете проверить свою сообразительность и способность логически мыслить. Материал подготовлен старшим преподавателем кафедры химии Челябинского педагогического института Г. Б. Вольеровым. ЗАДАЧА 1 (для восьмого класса]. Соль, содержащая некоторый элемент «X», имеет следующее весовое отношение элементов: X:H:N:0 = 12:5: 14:48. Какова формула этой соли! ЗАДАЧА 2 (для девятого класса). Для нейтрализации 3,87 г кислоты, образованной элементом шестой группы периодической системы Д. И. Менделеева, потребова* лось 30 мл двунормального раствора едкого натра. Установите формулу этой кислоты. ЗАДАЧА 3 (для десятого класса). При сливании водных растворов двух газообразных веществ, образованных одним и тем же химическим элементом, выпал желтоватый осадок. Осадок отфильтровали, высушили, а затем сильно нагрели в фарфоровой чашке, накрыв ее опрокинутой стеклянной воронкой. Что произошло с осадком! ЗАДАЧА 4 (для одиннадцатого класса). Три химических элемента обозначены буквами А, Б и В. Подберите такой ряд химических реакций, который можно было бы зашифровать следующим образом: 1) А2 + Б2 = 2АБ; 2) 2АБ + Б2 = 2АБг; 3) ЗАБ2 + БВ2 = 2АБ В | А Б; 4) 4АБ3В = 4АБз + Б2 + 2БВ2. Приведите ход ваших рассуждений. 86
ОТВЕТЫ К ЗАДАЧЕ 1 Прежде всего следует весовое отношение элементов превратить в отношение числа их атомов в молекуле искомой соли. Для этого весовые части нужно разделить на атомные веса соответствующих элементов: для водорода — на 1, для азота — на 14, для кислорода — на 16. Полученные при делении частные называют атомными факторами. Отношение атомных факторов известных элементов: 5 14 48 Н:К:0 = Т:Н:Й = 5:1:3. Как же найти атомный фактор неизвестного элемента! Ведь его атомный вес неизвестен! Предположим, что его атомный фактор равен единице. Очевидно, такой результат получится, если 12 (весовые части элемента «X») разделить на 12 (атомный вес элемента «X»). И, следовательно, элемент «X» — предположительно — углерод. Если отношение атомных факторов таково: С : Н : N : О = 1 : 5 : 1 : 3, то простейшая формула вещества: CHNO . Не правда ли, на первый взгляд, очень странная формула для соли! Металл отсутствует вовсе. Л ведь соль — «это сложное вещество, молекулы которого состоят из атомов металла...» и т. д. Значит наше предположение, о том, что атомный фактор неизвестного элементе равен единице, неверно! Примем его за 0,5. Тогда атомный вес элемента «X» будет равен: 12 :0,5 = 24. Этот элемент — магний. Отношение атомных факторов: Мд : Н : N : О = 0,5 : 5 :1 : 3 = 1 :10 : 2 : 6. (Отношение пришлось удвоить, так как ясно, что в молекуле не может находиться половинка атома магния.) Простейшая формула — MgHltNOG. Все было бы хорошо... если бы не водород: соли, имеющей такой состав, не существует в природе... То же самое получится, если принять атомный фактор равным 0,33; 0,25 и т. д. Поэтому вернемся к ранее найденной формуле CH5N03. С первого взгляда нас обескуражило отсутствие металла. Но почему в соли обязательно должен быть металл! Разве мы не знаем солей, не содержащих металла! — Ну, конечно, знаем: соли аммония! Перепишем теперь формулу по-другому: NH ;НС03 — бикарбонат аммония. Это и есть искомая соль. К ЗАДАЧЕ 2 1. В литре нормального раствора содержится, как известно, грамм-эквивалент растворенного вещества. Следовательно, умножая нормальность раствора (N] на его объем (V), мы узнаем, какое количество грамм-эквивалентов (г-э) вещества содержится в растворе: 2 г-э/л. 0,03 л = 0,06 г-э. 2. Если едкого натра израсходовано 0,06 г-э, то, следовательно, искомой кислоты в реакцию вступило тоже 0,06 г-э. Отсюда 1 г-э кислоты равен: 3,87 г : 0,06 = 64,5 г. 3. Поскольку известно, что кислота образована элементом VI группы периодической системы, то формула ее в общем виде может быть представлена одним из следующих вариантов: H9R, либо H2R03, либо H2R04 (где R — неизвестный элемент). Г 87
В любом из этих случаев кислота двухосновна. Л известно, что для двухосновных кислот грамм-эквивалент равен половине грамм-молекулы. Следовательно, грамм- 1 молекула искомой кислоты равна: 64 5 г: о" = 129 г. 4. Итак, искомая кислота имеет молекулярный вес, равный 129, и формулу, отвечающую одному из трех возможных видов: H2R, H2R03, H2R04. Поскольку иных данных для решения задачи нет, следует рассмотреть все три возможности: а) Н R М = 2 + X! = 129; xi = 127. В VI группе есть элемент с атомным весом, равным 127.6. Это теллур. Но по правилам округления (а атомные веса для вычислений берут обычно в целочисленном значении] его вес следует считать равным 128.2 + 128 = 130, а не 129. Значит, этот вариант отпадает. б) H2R03 М = 2 + х2 -Ь 48 = 129; х2 = 79. Атомный вес, равный 79, имеет селен. Таким образом, искомое вещество — селенистая кислота H2Se03. Однако следует выяснить, не имеет ли задача другого решения: в) H2R04 М = 2-Ьха-Ь64= 129; х3 = 63. Элемента с атомным весом, равным 63г в VI группе нет. Следовательно, задача имеет одно решение. А «сложный след» в варианте «а» подчеркивает, что избранный путь решения надо доводить до логического конца, не удовлетворяясь первым полученным результатом. К ЗАДАЧЕ 3 Подобные задачи не имеют строго логического решения. В них обычно есть элемент догадки: нужно найти «кончик нитки», и тогда «нлубок» разматывается почти сам собой. Приведем рассуждение одного из победителей олимпиады: Некоторые неметаллы дают газообразные водородные и кислородные соединения. При взаимодействии водородного и кислородного соединений может произойти окислительно-восстановительная реакция, поснольку неметалл в соединении с водородом имеет отрицательную валентность и способен быть восстановителем, а тот же неметалл в составе окисла имеет положительную валентность и способен быть окислителем. При такой реакции неметалл может выделиться в свободном виде. Желтый твердый неметалл — это сера. Действительно, сера образует газообразные соединения: сероводород и сернистый ангидрид. Оба они растворяются в воде и взаимодействуют между собой: 4е I I 2- 4+ 2H2S + S02 = 3S° + 2Н20 Так как при растворении сернистый ангидрид реагирует с водой, то уравнение можно записать иначе: '1е __ I I 2- 4Ь 2H.S + H2S03 = 3S° + 3H20. >
Сера при нагревании без доступа воздуха сначала расплавится, закипит, а затем возгонится и осядет на стенках воронки. В этом ответе ученик исходил из общих рассуждений, продемонстрировав знания сверх школьного учебника. Но есть ответы* авторы которых двигались сев обратном направлении»: догадавшись, что желтоватое вещество — это сера (в мелко-дисперсном состоянии сера не ярко-желтая), они определяли состав возможных газообразных продуктов и характер протекающей реакции. К ЗАДАЧЕ 4 Задача по способу решения сходна с предыдущей. Приведем один из возможных путей решения: Вещество АБ^В может быть, скорее всего, кислородной кислотой или ее солью (см. уравнение 4). Подобным образом (на три вещества с выделением одного простого) разлагается азотная кислота и ее соли. Если считать, что искомое вещество — азотная кислота, тогда Б — кислород (он выделяется в виде простого вещества), А — азот {он дает два окисла], В — водород. И ряд уравнений запишется так: эл.дуга 1. К,4- 02**2NO 2. 2NO + 02 = 2NOs 3. 3NOs + H20 = 2HN03 +NO нагр. 4. 4HN03 = 4N02+ 02 + 2H20. Для нитратов такого ряда подобрать не удается. РЕШИТЕ САМИ А теперь, чтобы проверить хорошо ли вы разобрались в этих «каверзных» задачах, попытайтесь решить еще четыре подобных задачи, но уже без нашей помощи. Эти задачи — «близнецы» разобранных выше. Но... с другим «характером»! ЗАДАЧА 1. Гидрат окисла некоторого элемента «X» имеет следующее весовое отношение элементов: X : О : Н = 16 : 24 :1. Какова формула этого вещества! ЗАДАЧА 2. Для растворения 0,8 г некоторого основания потребовалось 25 мл однонормального раствора серной нислоты. Установите формулу этого основания. ЗАДАЧА 3. Жидкость окрашивает лакмус в красный цвет. Когда к ней прилили ьскоторый раствор, слабый, но насыщенный, образовался желтоватый осадок, вскоре почерневший. Объясните происходящие явления. ЗАДАЧА 4. Четыре химических элемента обозначены буквами А, Б, В и Г. Подберите такой ряд химических реакций, ноторый можно было бы зашифровать следующим образом: 1) АБВГ-v АБВ + БВ + ВГ; 2) АБВ -+ АВ + БВ; 3) АВ + ВГ -^ АВГ; 4) АВГ + БВ -^ АБВГ. ОТВЕТЫ НА ЭТИ ЗАДАЧИ БУДУТ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩЕМ НОМЕРЕ ЖУРНАЛА ВМЕСТЕ С ОТВЕТАМИ НА ВОПРОСЫ ПРЕДЫДУЩЕГО НОМЕРА.
ЗАБЫТЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ — Я давно заметил, у природы довольно-таки вредный характер. Она любит мешать работать нам, химикам: нужные реакции никогда не пдут, при перегонке вещества норовят разложиться, а при перекристаллизации —• превратиться в густое масло, которое никакими силами нельзя заставить затвердеть. Я знал только одного человека, у которого вещества не выкидывали никаких штучек. Не думайте, что это был очень ловкий и опытный химик. Ничего подобного. Это была Майечка, миловидная лаборантка, с трудом понимающая, что хроматография и графология — разные вещи. Растирая стекляпной палочкой какое-нибудь вещество, похожее на бывшую в долгом употреблении жевательную резинку, она что-то тихо мурлыкала себе под ное — и представьте себе! — не проходило и часа, как омерзительная тягучая масса превращалась в тонкие хрустящие кристаллики. ...Впрочем, я хотел рассказать о себе. Сознаюсь честно, я тоже пробовал пользоваться «заговорами» — но мне, наверное, не хватало терпения и я раньше времени переходил от нежного ласкового шопота (по признанию Манечки в этом и была вся спла) на громкую ругань. Тогда я вспомнил одно свое давнее наблюдение. Я замечал, что вещества начинают вести себя прнличпо, если на них не обращать внимания. В забытых колбах всегда тво- рптся что-то удивительно интересное. Кажется, что природа, оставшись наедине сама с собой, начинает развлекаться: что-то разлагает, что-то синтезирует; растворы приобретают удивительные окраски и пз нп\ выделяются пзумительпые кристаллы. Но, увы, я никогда не мог вспомнить, что именно я оставлял в тон или иной колбе. И замечательные кристаллы приходилось выбрасывать вон. Это было как издевательство: в колбах, на которых я что-либо 90
надписывал на память, никогда ничего не происходило. II тогда я стал намеренно забывать, что и где у меня стопт на столе. И когда в какой-либо из колб проходила реакция или выпадал кристаллический осадок, я не выбрасывал его, а принимался исследовать. Честное слово, это оказалось не так сложно. Я выделял вещество и отдавал его аналитикам и спектроскопистам. Новый метод мне очень понравился: я быстро добился успехов. Шеф начал хвалить мепя. Но однажды природа мне все-таки отомстила. Как-то утром, придя в лабораторию, я обратил внимание па довольно-таки большую колбу с вязким раствором темно-синего цвета. Меня немного смутил необычный внешнпй вид реакционной смеси. Наверное,—- подумал я.— на этот раз получилось что-то из ряда вон выходящее. Но, как ни в чем не бывало, я начал систематическое исследование раствора. Половину раствора я разбавил петролейным эфиром. Сразу же выпал спневатый аморфный осадок. Я отцентрифушровал его и переосадпл еще раз. Получилась фракция № 1,— подумал я и принялся за маточный раствор. Я упарил его и остаток обработал холодпым ацетоном. Большая часть вещества перешла в раствор: нерастворенным остался лишь темно-синпй порошок. Я отфильтровал его. Фракция № 2 — удовлетворенно заключил я и принялся за ацетоновый раствор. Я отогнал растворитель и 41' получил вязкую жпроподобную массу с неприятным запахом. Фракция «Ns 3,— написал я на колбочка и решил, что предварительная часть исследования закончилась. Во фракциях JVj 2 и 3 было очень немного вещества; основной была фракция № 1. Ее я и решил сдать на анализ. По тут мне помешала Майечка. Она вошла, кокетливо спросила: —. Ты не собираешься обедать, Леня? — И с женской непоследовательностью перешла на другую тему.— А где твой замечательный галстук? Он тебе очень шел... Я подпрыгнул чуть не до потолка. У меня был чудесный галстук темно-синего цвета е серыми блестками. Ои был сделан из какой-то синтетики и переливался всеми цветами радуги. Я носил его не снимая и изрядно засалил. II дней десять tomv назад, когда началась жара, решил почистить. Я сунул его в колбу с подвернувшимся под руку растворителем и пошел е Майечкой обедать. V про колбу с галстуком по привычке забыл. С тех пор я никогда больше ничего не оставляю в колбах без надписей. А если замечаю на столе у кого-нибудь нз своих сотрудников такое безобразие, то безжалостно выбрасываю вещество вместе с посудой в мусорпое ведро. Пусть мой пример будет им наукой... Рассказ записал В. БАТРАКОВ «•••••• • • новости отовсюду «КЛЕШНЯ» ПОМОГАЕТ АНАЛИТИКАМ В последнее время для особо тонких анализов все чаще используются комплексные хелатные соединения. Их молекулы имеют форму клешни, в которую и захватывается ион или атом интересующего аналитиков элемента. При этом, как правило, изменяется цвет соединения или среды, в которой протекает реакция. Канадские химики Р. Бенуа и А. Бошан исследовали образование в водных растворах хелатов четырехвалентного германия. Индийский ученый А. Дэ изучил хе- латирующий реагент 2-теноилтри- ф тор ацетон (ТТЛ), с помощью которого можно определять ионы титана, ванадия, молибдена и вольфрама. С Ti+4 TTA образует соединение зеленовато-желтого цвета, с V+5 — красного, с Мо+6 — оранжевого, а с W+6 — бесцветное. Если в анализируемом образце есть все эти ионы, то «серобуро- малиновый» раствор, образующийся при добавлении ТТАГ можно разделить, экстрагируя (вытягивая) из него отдельные фракции различными растворителями. Эти растворители подобраны и апробированы индийским ученым. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ 91
Мы порой настолько привыкаем к веществам, с которыми сталкиваемся каждый день дома, что часто называем «химическим веществом» только вещество, стоящее на полке в химической лаборатории... Но почти что в каждом доме есть пузырек с резко пахнущей жид* костью, на котором написано: НАШАТЫРНЫЙ С точки зрения современной химии название «нашатырный спирт» — сущая бессмыслица, потому что к спиртам он никакого отношения не имеет. Это название возникло исторически: некогда нашатырный спирт получали растворением в воде аммиака, выделяющегося при взаимодействии нашатыря — хлористого аммония NH4C1 — со щелочью. А так как аммиак — это «дух» («spiritus») нашатыря, то его раствор в воде совершенно неожиданно оказался «родственником» винному спирту («spiritus vmi»), В химическом отношении нашатырный спирт представляет собой щелочь—гидроокись аммония NH4OH — очень похожую на обычные едкие щелочи. В свое время это послужило причиной любопытного заблуждения. В 1807 году Гэмфри Дэви получил электролизом расплава едкого натра («натрона») металлический натрий. Это было сенсацией: вещество, считавшееся ранее безусловно простым, неожиданно оказалось сложным! Тут уж можно было усомниться в элементарности любого другого вещества. И в частности, тогдашние ученые обратили внимание на весьма странное обстоятельство: нашатырный спирт, как и «натрон», обладает щелочными свойствами, но только вместо натрия содержит сложную группу атомов, состоящую из азота и водорода. Из этого они сделали по- своему логичный вывод: металл, полученный Дэви, не есть элементарное вещество, а состоит, как и аммоний, из азота и водорода. И поэтому в статье «О сложности металлообразных тел», опубликованной в русском «Технологическом журнале» в 1812 году, мы можем найти нынче так странно звучащие строки: «Учиненные посредством разложения щелочей, открытия подают ближайший повод к подробнейшему исследованию коренного начала щелочей... столь ли они различные вещества, как и щелочи, из которых мы их получаем? Или не одно ли только есть металлообразное вещество всем им общее?». Поэтому относитесь с уважением к нашатырному спирту: полтораста лет тому назад, исследуя его, люди решали принципиальные вопросы мироздания... Итак, нашатырный спирт — щелочь. Впрочем, следует сразу же оговориться: это совершенно необычная щелочь. При растворении аммиака в воде происходит обратимая реакция: \Н3 + Н20 ^ NH4OH. И, если обычную щелочь можно «убрать» только одним способом —. нейтрализацией кислотой — то нашатырный спирт может попросту говоря «улетучиться». И наоборот: если нужно создать щелочную среду, то в этом случае не надо добавлять щелочь — для этого достаточно подвести пары аммиака. Растворившись в воде, он даст нашатырный спирт. На этой особенности нашатырного спирта и основаны все способы его бытового применения. Продаваемый в аптеках нашатырный спирт представляет собой десятипроцентный раствор аммиака в воде: это наиболее удобная концентрация, не слишком высокая, ио и не слишком низкая. Для чего можно использовать нашатырный спирт? Как ни странно, но дома его чаще всего применяют не для медицинских целей, а для чистки и стирки, как «летучую щелочь». Вот, к примеру, несколько советов. Если на вашу одежду попала кислота, то ткань может разрушиться, и уж наверняка — обесцветиться. Поэтому кислоту нада как можно быстрей нейтрализовать, и, лучше всего, нашатырным спиртом. Для того чтобы удалить чернильное пятно, его надо обработать нашатырным спиртом и затем смыть водой. Масляную краску, попавшую на одежду, надо сначала оттереть ваткой, смоченной скипидаром, а затем — нашатырным спиртом. ^
Инженер Е. А. ЖУРАВЛЕВ СПИРТ Пятна от чая и яиц можно удалить при помощи смеси четырех частей глицерина и одной части нашатырного спирта. Если на стакан воды добавить 20 граммов глицерина и 10 граммов нашатырного спирта, то такой смесью можно удалять пятна от рыбы, консервов и соусов. Фетровые шляпы можно чистить разбавленным вдвое нашатырным спиртом. Двухпроцентным (то есть разбавленным приблизительно в пять раз) нашатырным спиртом можно чистить замшевые перчатки. После чистки замшу надо протереть ваткой, смоченной чистой водой. Загрязненный мех чпстят -смесью равных частей нашатырного спирта и денатурата. Если ваш костюм залоснился, и на нем есть трудно удаляемые жирные пятна, поступают так: пятно протирают мелкой поваренной солью и затем —.нашатырным спиртом. После этого пятно отпаривают. Пятна от мух легко удаляются разбавленным нашатырным спир- 'TOM. Пятна неизвестного происхождения следует промыть теплой водой и затем обработать смесью пяти частей нашатырного спирта, двух частей бензина и десяти частей денатурата. При стирке белья вместо соды можно добавлять нашатырный спнрт. Правда, следует иметь в виду, что это нельзя делать при стирке изделий из шерсти и некоторых видов синтетики (см. «Химия и Жизнь» № 7—8). Белье можно отбеливать раствором, содержащим на одно ведро горячей воды три столовых ложки трехпроцентной перекиси водорода и одну столовую ложку нашатырного спирта. Выстиранное белье погружают в этот раствор на 15—20 минут и затем прополаскивают. Окна хорошо отмываются водой, содержащей немного нашатырного спирта. Смесью десяти частей денатурата, одной части нашатырного спирта п девяти частей воды можно чистить зеркала. Пол, окрашенный масляной краской, не стоит мыть содой: он от нее потускнеет. Лучше всего добавить в воду немного нашатырного спирта. Никелированную или серебряную посуду рекомендуется чистить шерстяной тряпкой, смоченной в нашатырном спирте. Пользуясь нашатырным спиртом, не надо забывать, что это не такое уж «безобидное» вещество. Как уже говорилось, нашатырный спирт легко разлагается (например, при нагревании) и выделяющийся аммиак улетучивается. Но при содержании в воздухе только 0,5 процента аммиака раздражаются слизистые оболочки, а при больших концентрациях наблюдаются поражение глаз и верхних дыхательных путей, одышка и воспаление легкпх. Известен даже случай, когда при вдыхании очень большого количества аммиака наступила мгновенная смерть. Хроническое отравление аммиаком вызывает катарр верхних дыхательных путей, расстройство пищеварения и слуха. Если же нашатырный спирт попадает в пищевод в не- разведенном виде, то это приводит к отравлению. МЕРЫ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПРИ ОТРАВЛЕНИИ АММИАКОМ И НАШАТЫРНЫМ СПИРТОМ При отравлении аммиаком надо сразу же выйти на свежий воздух, или открыть окно. Помогает также вдыхание водяного пара. Если нашатырный спирт попал внутрь, то следует пить большое количество воды, подкисленной уксусом или лимонной кислотой, белок, растительное масло, мо- локо. Если нашатырный спирт попал в глаза, то надо сразу же промыть их водой или слабым 93
bit •••••• НОВОСТИ ОТОВСЮДУ раствором борной (но нп в коем случае не уксусной или лимон- нон!) кислоты. Но на этом же свойстве нашатырного спирта (вернее, аммиака) —•» способности раздражать слизистые оболочки — оспо- вано и его медицинское применение. При вдыханпп нашатырный спирт раздражает нервные окончания верхних дыхательных путей и рефлекторно возбуждает центральную нервную систему. Перечислим случаи, в которых можно воспользоваться нашатырным спиртом. При обмороке, когда человек потерял сознание и сердечная деятельность ослабла, надо положить больного у окна и дать ему понюхать ватку, смоченную нашатырным спиртом. При отравлении окисью углерода («угаре»), надо вывести пострадавшего на свежпй воздух, положить на голову компресс и дать понюхать нашатырный спирт. Если вас ужалила пчела, то надо осторожно удалить жало и смочить ранку нашатырным спиртом. Нашатырный спирт снимает зуд, вызванный укусами других насекомых. В последнее время стало появляться в продаже все больше веществ, «соперничающих» с нашатырным спиртом: н стиральных порошков, и пятновыводителей, и различных лекарственных препаратов. Но старый добрый нашатырный спирт еще долго будет служить нам верой и правдой. ОРУЖИЕ ПРОТИВ... КОМАРОВ I В научно-фантастических рас- I сказах вы читали, конечно, описа- I ния пистолетов и ружей, «стре- I ляющих» мощными световыми лу- I чами. Идея эта уже не нова: пер- I вый «патент» такого рода заре- I гистрирован в древнегреческой I легенде. В ней рассказывается, I как жители Сиракуз подожгли не- I приятельский флот при помощи... I ручных зеркал. I Однако этот «проект» был тех- I нически несостоятельным, так же I как принципиально неосуществим I и «гиперболоид инженера Гари- I на». Только в последние годы, I после появления на свет кванто- I вых генераторов — лазеров по- I явилась возможность всерьез го- I ворить о «световом оружии». I Но ученые предпочитают ис- I пользовать свои открытия для I мирных целей. Оказалось, что I мощная вспышка света оказыва- I ет сильнейшее воздействие на на- I секомых. Она или убивает их, или I же делает неспособными к раз- I множению. I Замечательно, что для этого I совсем не обязательно концентр и - I ровать световой луч в узкий пу- I чок: достаточно воспользоваться... I обыкновенной импульсной фото- I лампой. Так, в некоторых экспе- I риментах от одной такой вспыш- I ки 26 процентов москитов поги- I бало, а остальная часть станови- I лась бесплодной. Предполагается, I что используя серию мощных све- I товых импульсов можно будет I уничтожать насекомых в закры- I тых помещениях. Замечательно, I что в отличие от химических пре- I ларатов — инсектицидов — такой I способ совершенно безвреден ' для человека. СКАЖИТЕ, ЧЕМ ВЫ ПАХНЕТЕ! Можно ли узнать, чем пахнет тот или иной человек! Оказывается, сделать это не так уж сложно. Человека, которого надо «обнюхать», помещают в специально сконструированный стеклянный цилиндр, через который в течение часа пропускают воздух. Захваченные током воздуха летучие вещества собираются и анализируются методом газовой хроматографии. Пока что получены лишь предварительные данные, однако предполагают, что в дальнейшем удастся установить зависимость между запахом человека и различными факторами — возрастом, весом, попом, характером питания, и, наконец, здоровьем. А зачем это нужно! Может быть, изучение запахов больного поможет врачу правильно поставить диагноз. Или пригодится и в криминалистике Для опознания преступников — ведь «набор запахов» каждого человека вполне индивидуален. НЕЙЛОНОВЫЙ САМОЛЕТ Фирмой «Гудийр» создан миниатюрный надувной нейлоновый самолет. Крылья и хвостовое оперение выполнены из нейлоновой ткани, пропитанной хпоропреном. Фюзеляж сигарообразной формы, изготовлен из ткани, которая обычно используется для дирижаблей. Самолет можно надуть при помощи маленького мотокомпрессора за 5—6 минут.. Наполненные воздухом плоскости крыльев и хвостовое оперение сохраняют в полете жесткую аэродинамическую форму. Самолет предназначен для одного человека; он весит 249,5 кг и развивает скорость до 115 км/час. Мощность двигателя [как и система управления он, разумеется, металлический) составляет 42 л. с. 94
V ЮГОСЛАВСКАЯ СИНТЕТИКА Как сообщает газета «Борба», в Югославии началось производство двух новых синтетических тканей. Одна из них — «ретекс» — немногим отличается от обычных нетканных материалов и обладает пористостью и легкостью. Вторая — изготовляется на основе синтетического волокна «малой» (акрилонитрипьный мономер]. Эту ткань начап выпускать комбинат «ОХИС» в Скопле. Мало того, что эта ткань не мнется и почти не растягивается, онаг вдобавок, вдвое прочнее шерсти и не боится действия кислот и спирта. Масло не оставит пятна на мало- новой кофточке — эта ткань не впитывает жиров. Малон применяется для выработки трикотажа, ковров, одеял и искусственного меха. Основным сырьем для производства малона служит нефть. ДНК В КОСМОСЕ В сообщениях о запусках спутников с человеком на борту обычно отмечается, что полет будет происходить в дни «спокойного Солнца». Дело в том, что при вспышках, происходящих на Солнце, в пространство устремляется мощный поток заряженных частиц: этот поток, а также вторичное излучение, возникающее при столкновении этих частиц с атомами земной атмосферы, создают радиационный фон, представляющий для человека серьезную опасность. Но хотя служба Солнца и может дать вполне достоверный прогноз «космической погоды», от случайностей никто не застрахован: на Солнце могут происходить и «внеплановые» вспышки. Можно, конечно, поставить на космический корабль специальную защитную камеру, в которой космонавт мог бы спрятаться от «космической грозы». Но интенсивность космического излучения может превысить защитные возможности камеры — и космонавт получит опасную для здоровья дозу радиации. В настоящее время во многих странах мира ведутся поиски лекарственных веществ, снижающих последствия радиоактивного облучения. Как сообщает журнал «Science News Letter» |№ 17 за 1965 год], недавно удалось найти новый высокоактивный антирадиационный препарат. Им оказалась... ДНК, выделенная из белых кровяных телец человека. При добавлении этого вещества к нуль- туре ткани количество выживших после облучения клеток резко увеличивается. Процесс восстановления жизнеспособности клеток под действием ДНК пока еще полностью не изучен, но опыты показывают, что животные, получившие смертельную дозу облучения, с введением ДНК выживают. Исследователи предполагают, что этот метод радиационной защиты может быть применен и к человеку. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ семь томов- ДВАДЦАТЬ ЛЕТ «Шестой том нашей монографии, которым 1мы заканчиваем изложение истории химической промышленности России, посвящен одной теме — истории электрохимической ^промышленности...». Так начинается предисловие профессора П. М. Лукьянова « его новой книге, 'вышедшей недавно из печати— шестому тому «Истории химических промыслов и химической промышленности России» {Издательство «Наука», М., 1965, 480 стр.., 1600 экз. 2 р. 75 «.). Скромно, исключительно скромно отмечает автор завершение монументального труда; никак нельзя назвать просто монографией эту многогранную серию глубоких исследований- В Tie рвом томе, .вышедшем в свет еще « 1948 году, автор \дал общую картину развития химических промыслов *и промышленности нашей страны — от мх зарождения до конца XIX века. Следующие пять томов л освящены истории отдельных химических (Производств, сгруппированных по их химико-технологическим признакам. ,В них -подробно изложена ■история развития шромышленно- сти «основных» химических продуктов (серной, азотной, соляной кислот, поташа <и соды, м других солей, хлора и удобрений), продуктов лесохимии, минеральных и органических «раоителей; история селитроварения м .пороходелия, история производства каучука -и резины. И, наконец, в последнем шестом томе П. М. Лукьянов излагает историю гальванотехники. Огромен материал, собранный, обобщенный и изложенный автором. Его «История» заняла почти 3600 страниц большого формата. Деятельность 'более чем 4000 химиков-практиков, ученых, инженеров, а также (многочисленных ор- 95
i-анизации и предприятии в той -или иной степени освещена в ее ..шести томах. Около 5500 различных наименований 'включены <в ее •предметные м географические указатели. Свыше 1000 иллюстраций {большинство из них .публикуется впервые) — схем, чертежей, фотографий, портретов, старинных документов украшают «нити и дополняют текст. Можно представить себе, какой «ропотливый и, притом, творческий труд был вложен в это мс следование; какое количество времени потребовалось, чтобы разыскать все эти драгоценные материалы и .привести их в стройную систему исторического повествования. В далекие времена, в XII— XIII '&в.г зародился на Руси промысел смолокурения. На -протяжении веков неизвестные (русские умельцы разрабатывала его технологию и аппаратуру. Первый в 1мире ^«нефтяной заводчик» Федор Лрядунов использовал в XVIII веке опыт смолокуров для строительства своего завода, а «ре- постные крестьяне братья Дубинины — создатели первого нефтеперегонного завода на Кавказе — были опытными мастерами-смолокурами. От корней древнего русского народного .промысла выросли современные нефтепереработка, нефтехимия, лесохимия и коксохимическое производство. Немногим моложе и другие старинные промыслы России: производство шоташа, селитры, серы, пороха, получение соли из рассола. Немалую роль в деле создания и развития самобытной отечественной химической науки и промышленности сыграли замечательные русские ученые — М. В. Ломоносов, Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров, С. В. Лебедев, Н. Д. Зелинский, В. В. Петров, П. П. Федотьев, И. М. Губкин и некоторые государственные деятели России, особенно Петр I. Выявляя вклад русского народа в развитие химической промышленности, автор строго объективен. Он не увлечен целью доказать во что бы то ни стало приоритет русских практиков и ученых всюду и во всем. Л. М. Лукьянов широко освещает связи отечественной промышленности с зарубежной, рассказывает об иностранных ученых, .инженерах и мастерах, немало потрудившихся в нашей стране. Многие из них на всю жизнь связали себя с Россией, преданно служили русскому народу. П. М. Лукьянов написал также «Краткую историю химической промышленности СССР» (Издательство АН СССР, М., 1959, 464 стр., 5000 экз. 1 р. 95 к.). Книга построена по несколько иному плану; она содержит ряд дополнительных разделов, всесторонне освещающих историю отечественной химической промышленности в XX веке, а также ее современное состояние и перспективы развития. Она представляет собой как бы седьмой том «Истории» — ее завершение. В это1М труде автор ярко и убедительно показал, как тесно связано развитие химической промышленности с общим подъемом экономики нашей страны, ее политикой w государственным устройством. Все книги П. М. Лукьянова написаны строго научно и «месте с тем просто. И по характеру изложения, и по содержан ию они доступны м интересны не только узким •специалистам, но и широкому кругу читателей, желающих познаком-иться с историей науки и техники нашей Родины. Сейчас, когда много летн ий труд П. М. Лукьянова завершен, когда все 7 томов его «Истории» еышли <в свет и поддаются обозрению как единое целое, вспоминаются замечательные слова А. М. Бутлерова: «При взгляде на прошлое химики будут черпать для себя наставление для того, чтобы работать с большой пользой в будущем». И не может быть сомнений в том, что для «взгляда на прошлое» химической промышленности хорошим «телескопом» будут семь томов «Истории», созданной П. М. Лукьяновым за двадцать лет творческого напряженного труда. Профессор К. В. КОСТРИН Редакционная ко-л л е г и я: Главный редактор И. В. Петрянов-Соколов П. Ф. Баденков, В. И. Гольданский, Н. М. Жаворонков, С. В. Кафтанов, Л. И. Мазур, Б. Д. Мельник, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), П. А. Ребиндер, С. С. Скороходов, Б. И. Степанов, А. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль При перепечатке ссылка на журнал «Химия и Жизнь» обязательна ЭСудожник А. Великанов Техн. редактор Д. А. Глейх Адрес редакции: Москва, В-333, Ленинский проспект, 61/1. Телефон АВ 7-72-64 Подписано в печать 9/Х1-1965 г. T-14849. Тираж 27000 экз. Цена 30 коп. Зак. 2980 Формат бумаги 84 X TOS'/ie Бум. л. 3.0. Печ. л. 6. Усл. печ. л. 9,84+ 1 вкл. Уч.-изд. л. 11,2 2-я типография издательства «Наука», Москва, Шубинский пер., 10
Алмаз «ОРЛОВ» Вес 194г8 карата. Найден в Индии в начале XVII века. Хранится в Алмазном фонде СССР. Алмаз «ШАХ» Вес 88,7 карата. Найден в XVI веке. На трех отполированных поверхностях выгравированы на персидском языке надписи его бывших владельцев. Хранится в Алмазном фонде СССР.
л н О ч о Q О Л) "О Элемент № 6 и пластмассовая платина В следующем номере: Рассказ о Шерлоке Холмсе Цена 30 коп. '" Издательство «Наука» Индекс 71050