химия
СВ
жизнь
В ЭТОМ НОМЕРЕ:
Внимание: ядохимикаты!
Бумага, кислород и рыба
Открытие алхимика
Элемент № 26: железо
Вещества—конкуренты
Схемы без схемы
Космическое стекло
1
X
а
с
о
с
•
о
I
У
>
си
I
си
о
2
х
а
ос
с;
>
с
о
с
1
о
X
У
>
(О
X

кп\^ч№У£ъ'^1
Эта гравюра из
книги Лгриколы ссО
царстве металлов»
(начало XVI века)
иллюстрирует
плавку железа в домни-
це — прообразе
нынешних доменных
печей.
Статьи и заметки о
главном металле
современности — зле-
менте № 26 —
читайте на стр. 21.

химия
жизнь
В НОМЕРЕ:
И химия —и жизнь. А. Иорданский. БУМАГА, КИСЛОРОД И РЫБА ... 2
Проблемы и методы современной науки. Кандидат химических наук В. В. Пень-
к о в с к и й. ЭЛЕКТРОННЫЙ ГЛАЗ ХИМИКА ... о
Кандидат технических наук Б. С. П а в л о в-Б е р с з к и н. МЫЛЬНЫЕ АНТИПУЗЫРИ 12
С. Мартынов, М. Никольская. ВНИМАНИЕ, ЯДОХИМИКАТЫ! .... 14
Инженер-металлург А. А. Г у с о в с к и й. ЭЛЕМЕНТ № 26: ЖЕЛЕЗО 21
ЧТО ВЫ ЗНАЕТЕ И ЧЕГО НЕ ЗНАЕТЕ О ЖЕЛЕЗЕ 28
Классика науки, обзоры. Профессор Я. Г. Д о р ф м а н. МАГНЕТОХИМИЯ, ЕЕ
НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ 34
Кандидат геолого-минералогических наук Г. Г. Воробьев. ТЕКТИТЫ —
КОСМИЧЕСКОЕ СТЕКЛО 39
Наука о живом. К. П. Г е н к е л ь. ВЕЩЕСТВА — КОНКУРЕНТЫ 41
Страница интервью. ГОВОРИТ АНДРЭ ЛЬВОВ 44
Дж. Брейк, Р. Таунсенд, Г. Силвермен. МИКРООРГАНИЗМЫ —
ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 45
КОММЕНТИРУЕТ ПРОФЕССОР Н. А. КРАСИЛЬНИКОВ 48
Инженеры М. А. Гуревич, В. А. Литвиненко. СХЕМЫ БЕЗ СХЕМЫ ... 49
Наш календарь. Профессор К. В. К о с т р и н. ОТКРЫТИЕ АЛХИМИКА БЕХРРА 54
Кандидат химических наук И. А. Тарковская. РАЗБОРЧИВЫЕ ИОНИТЫ ... 53
Наука — полям. Агрохимик Ф. П. Кащенко. ДОЛОМИТОВЫЕ УДОБРЕНИЯ 60
Сказка. В. Р и ч. ГОРЕ ОТ УМА 62
Кандидат химических наук Д. Н. Финкельштейн. ИСКУССТВЕННЫЕ
МИНЕРАЛЫ 64
Т. А. Айзатуллин. «АКТИВНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ» И ЖИЗНЬ 68
Архитектор В. Жилина. ИСКУССТВО ЦЕНИННОГО ДЕЛА 72
Учитесь переводить. АНГЛИЙСКИЙ — ДЛЯ ХИМИКОВ . 76
Наш практикум. СТЕКЛОДУВНАЯ МАСТЕРСКАЯ 78
Кандидат архитектуры Дм. Айрапетов. ...ПО КОТОРОМУ МЫ ХОДИМ ... 80
НУЖЕН ЛАК ДЛЯ ПАРКЕТА 83
Л. Самойлов. КОВРЫ ИЗ СИНТЕТИКИ 84
Т. Моисеева. ГИПСОЛЮБКА ИЩЕТ МЕДЬ 83
СОВЕРШЕННО ОЧЕВИДНО: ШУТЯТ НЕ ТОЛЬКО ФИЗИКИ! 88
Н. Рыжакова. РИЖСКИЕ МОДЫ: ТОВАРЫ ОДЕВАЮТСЯ ПО-НОВОМУ ... 90
Клуб Юный химик. БИОХИМИЯ, ЗАНЯТИЕ ЧЕТВЕРТОЕ. ВИКТОРИНА. ХОТИТЕ
ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ!_)»ШИЧЕа<ИЕ_^ _. 9_1
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ноябрь 1966
ЖУРНАЛ J^O ||

БУМАГА,
КИСЛОРОД
И РЫБА
Это еще даже не Предкарпатье. Только
невысокие холмы виднеются на западе у
горизонта, предвещая поднимающиеся где-
то за ними невидимые отсюда предгорья
Карпат.
А здесь — поля, а посреди полей —
маленький, уютный городок Жидачев. Не
будь в нем завода — это было бы просто
большое село- Но завод есть — высокую
тРУбу Жидачевского картонно-бумажного
комбината видно издалека. А когда ветер
дует в сторону города, дыхание комбината
ощущается довольно явственно в каждом
его уголке.
Приезжие здесь — не редкость. В
первый же день я встретил группу научных
работников из Ленинграда. Часто гостят
москвичи. Приезжали бумажники из
Котласа и Майкопа, Измаила и
Днепропетровска.
Такое внимание к комбинату объясняв
ется просто. Это первое в СССР бумажное
предприятие, где была пущена
промышленная установка для биологической очи*
стки сточных вод. Поэтому и едут сюда из
разных концов страны — учиться,
проводить исследования, набираться опыта.
ВПК —ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!
Сточные воды бывают разные. На
некоторых производствах они содержат такие
ядовитые вещества, что уже ничтожные их
количества способны погубить рыбу на
десятки километров вниз по реке.
Бумажные предприятия куда
безобиднее. Правда, воды они потребляют много:
на производство тонны бумаги — 30—
100 м3, тонны беленой целлюлозы — более
450 м3. Но в их сточных водах нет высоко-
токсичных веществ. Там есть только
сравнительно безвредные для живых
организмов органические вещества (сахара,
органические кислоты), остатки целлюлозного
волокна, минеральные соли. Тем не менее,
попадая в реку, эти вещества, безвредные
сами по себе, создают грозную опасность
для рыбы. Потому что органика легко
окисляется, особенно при содействии
микроорганизмов. И окисляясь, поглощает из
воды кислород — тот самый кислород,
который жизненно необходим для рыбы.
Главный показатель загрязненности
сточных вод органическими веществами—
так называемое БПК, или биохимическое
потребление кислорода. Это то количество
кислорода, которое расходуется на
биохимическое окисление органических веществ
водными микроорганизмами при 20 С за
5 суток (тогда это называется БПК,^ —
самая употребительная величина), или за
20 суток (БПК20)» или на полное окисление
всей содержащейся в воде органики
(БПКполн). Чем выше БПК, тем больше
растворенного в воде кислорода расходует-
2

ся на окисление органики, тем меньше его
остается рыбам.
Обычно БПК5 сточных вод
целлюлозной промышленности составляет около
300 миллиграммов на литр. Жидачевский
комбинат сбрасывает в сутки 40 000 м3
сточных вод. Если все они попадут в реку,
расход кислорода на окисление составит
10—15 тонн! И рыбе дышать уже
наверняка будет нечем.
БАКТЕРИИ ОЧИЩАЮТ ВОДУ
А что, если постараться окислить как
можно больше содержащихся в стоках
органических веществ еще перед тем, как
сбрасывать их в реку? Например, продувать
сточные воды кислородом, или просто
воздухом, да еще добавлять в них
микроорганизмы, способствующие окислению?
Такая идея появилась уже давно.
Первые эксперименты были поставлены в
Англии 80 лет назад. Но только в 1915 г.
американский инженер Франк получил
первый патент на промышленное устройство
для этой цели. И уже в 1920 г. у нас, в
Харькове, было сооружено первое такое
устройство.
Правда, все это предназначалось для
очистки не промышленных, а бытовых
сточных вод больших городов. Применить
тот же принцип в бумажной
промышленности удалось лишь недавно. В 1959 г.
Всесоюзный научно-исследовательский
институт целлюлозно-бумажной
промышленности запустил первую опытную установку
биологической очистки на Светогорском
целлюлозно-бумажном комбинате. А в
1964 г. в Жидачеве заработала первая
производственная система очистки.
ПЕРВАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ
И вот мы на очистных сооружениях. Перед
нами — три внушительных круглых
резервуара тридцатиметрового диаметра с
низкими бетонными стенками, заполненные
темно-коричневой водой, поверхность
которой покрыта грязно-се рым слоем пены.
Это — первичные отстойники. Здесь
сточные воды из цехов освобождаются от
механических загрязнений. Через каждый
резервуар перекинута стальная
ферма-мостик, которая медленно, едва заметно,
вращается вокруг центра, катясь по
окружающим резервуар рельсам. Скребки,
установленные на вращающейся ферме,
сгребают осевшее волокно к центру
отстойника, откуда его нетрудно извлечь.
Но самое главное начинается дальше, в
аэротенках. Больше всего они
напоминают плавательный бассейн с восемью
дорожками. Только дорожки разделены не
цепочками поплавков, а бетонными
стенками. И вода не похожа на голубую воду
плавательного бассейна: она мутная,
красно-коричневая и непрерывно бурлит,
вспениваемая мощными струями
подаваемого снизу воздуха.
Здесь и происходит то, что иначе
произошло бы в водах горной реки Стрый:
органические вещества, содержащиеся в
сточных водах, подвергаются окислению и
перестают быть источником опасности.
Кислород качают в аэротенки
воздуходувные установки.
А красно-коричневую окраску придают
воде разнообразные микроорганизмы:
простейшие, которые питаются взвешенными
частицами целлюлозного волокна, и
бактерии, окисляющие растворенную
органику. Все вместе это называется
активный ил.
Какие именно микроорганизмы в него
входят, — не знают еще толком даже
биологи. Дело в том, что активный ил не
культивируют специально, как выращивают,
например, самые продуктивные расы
дрожжей для бродильных производств.
Ил нарастает сам в период пуска очмстных
установок. В аэротенках, куда сточные
воды сначала подают понемногу,
приживаются и начинают размножаться именно те
микроорганизмы, которые находят такие
условия приятными и полезными для себя.
Остается только регулярно подкармливать
их питательными солями, которых не
хватает в сточных водах.
Невидимые работники не могут
пожаловаться на безжалостную эксплуатацию:
сточные воды подаются одновременно
только в четыре из восьми коридоров
аэротенков. В остальных четырех
микроорганизмы «отдыхают» — здесь
происходит регенерация. Дело, конечно, не в
«охране труда», а в том, что за те 8-9 часов,
которые сточные воды находятся в аэро-
тенке, микроорганизмы просто не успевают
переработать все взвешенные и
растворенные органические вещества. А за время ре-
з

генерации они окончательно
«переваривают» загрязнения, накопившиеся в
активном иле. К тому же такая смена обильного
питания голоданием, как обнаружили
ученые, помогает избежать появления в
аэротенках «сорняков» — нитчатых
бактерий, присутствие которых замедляет
осаждение активного ила, что создает
лишние неудобства при окончательном
осветлении воды. Правда, тут и регенерация не
всегда помогает, — иногда приходится
искать другие способы «выжить» ненужную
бактерию. По слухам, хорошо помогают
против нее какие-то новые гербициды,
и сейчас работники комбината возлагают
на них большие надежды. А пока что
это — одна из нерешенных проблем
биоочистки.
Но вот сточные воды миновали аэро-
тенки. Теперь нужно удалить ип них
активный ил: во-первых, он должен быть
возвращен в аэротенки для обработки
следующей порции стоков, а во-вторых, в
сбрасываемых водах не должно быть
большого количества механических
взвесей. Ил осаждается во вторичных
отстойниках. Они почти ничем не отличаются от
первичных, только на вращающейся
ферме здесь стоят не скребки, а насосы,
которые отсасывают жидкую кашицу ила.
На обильном питании в аэротенках
микроорганизмы ила активно
размножаются, прибавляют в весе. Поэтому из
вторичных отстойников извлекается гораздо
больше активного ила, чем нужно для
новой зарядки аэротенков. Вообще говоря,
полученный избыточный ил выбрасывать
жаль — он может служить прекрасным
удобрением или даже сырьем для
производства некоторых витаминов,
вырабатываемых микроорганизмами. Но на Жида-
чевском комбинате использование
избыточного ила пока ке предусмотрено.
И вот биологическая очистка
закончена. А результаты?
Старший инженер очистных
сооружений В. Ф. Денисова показывает мне цифры.
БПК сточных вод, поступающих на
очистку, — в среднем 300—400 мг/л. Уходит же
из вторичных отстойников вода, имеющая
БПК от 10 до 40 мг/л. Значит, эффект
очистки составляет 90—95%. Содержание
взвешенных веществ в очищенной воде
даже меньше, чем в той, что комбинат
забирает из реки.
А если эти цифры кому-нибудь
кажутся недостаточно убедительными, то биолог
лаборатории Я. С. Наганда приводит самый
наглядный аргумент. В лаборатории стоят
два аквариума с золотыми рыбками. В
одном — чистая водопроводная вода. В
другое — все-таки еще
мутновато-коричневатая очищенная; живут, — и, судя по всему,
прекрасно себя чувствуют в ней рыбы!
НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ
И ПРАКТИЧЕСКИЕ НЕДОДЕЛКИ
Вполне удовлетворенный всем виденным,
я уже готовил самые горячие похвалы
комбинату, который — единственное из всех
мне известных предприятий — сбрасывает
в реку воду более чистую, чем забирает! Но
перед отъездом я решил на всякий случай
все-таки поинтересоваться мнением
«другой стороны» и позвонил в
Ивано-Франковск, в Государственную водную
инспекцию горных рек и верхнего течения реки
Днестр Министерства мелиорации и
водного хозяйства УССР. И тут старший
инженер инспекции В. Ф. Ящук сообщил мне
нечто совсем неожиданное.
— Да, состав стоков Жидачевского
комбината после пуска биоочистки немного
улучшился, — сказал он. — Но все равно
комбинат не обеспечивает очистки до такой
степени, какой требуют санитарные
нормы. На сбросе БПК сточных вод
колеблется от 70 до 300 мг/л, и в результате в Стрые
ниже сброса БПК составляет 40—42 мг/л
вместо 6 мг/л по кормам.
Вот это новость! Странно, а как же те
замечательные цифры, которые
показывали мне в лаборатории?
И тут начальник цеха водогазоснабже-
ния А. А. Серегин рассказал мне такие
вещи, о которых мне ничего не сказали рань*
ше — просто потому, что мне и в голову
не пришло о них спрашивать.
Оказывается, из 40 000 м3 ежесуточного
сброса комбината через аэротенки
проходят всего 28 000 м3. Остальные же после
грубой механической очистки... попросту
добавляются в очищенные, и все это
вместе сбрасывается в Стрый!
Немудрено, что водная инспекция
недовольна комбинатом: получается, что
хорошее дело сделано лишь наполовину...
Да, существует проект расширения
биоочистных сооружений, предусматри-
i

вающии строительство новых отстойников,
вакуум-фильтров, воздуходувок. Но он
еще только находится на рассмотрении в
Госстрое, и когда предвидится его
выполнение, — неизвестно никому.
А между прочим, в перспективе
комбинат должен перейти на производство белой
писчей бумаги. Это резко увеличит его
потребности в воде, а значит, и количество
сточных вод, которые нужно будет
очищать.
Конечно, вполне возможно, что малые
размеры системы биологической очистки
диктовались какими-то соображениями. Но
все-таки не разумнее ли было бы первую
такую систему проектировать сразу на
полную мощность комбината? Хотя бы
ради того, чтобы в полной мере
продемонстрировать ее преимущества?
Кстати, и проектная мощность аэротен-
ков достигается с огромным напряжением.
Им не хватает воздуха — в самом
буквальном смысле. По проекту он должен был
подаваться в аэротенки через специальные
пластины из бетона, пронизанного
микроскопическими порами. Но незадачливые
строители так уложили пластины, что они
тут же вышли из строя. Пришлось махнуть
на проект рукой и проложить на дне аэро-
тенков дырчатые трубы. А в них отверстия
уже далеко не микроскопические. Значит,
нужно больше воздуха. Вот и горят то и
дело работающие на пределе моторы
воздуходувной станции...
Не выполнено и другое проектное
задание. Половина сточных вод комбината,
пройдя очистку, должна возвращаться в
производство. Это позволит каждый год
забирать из Стрыя (не такой уж
полноводной реки) на 3 миллиона кубометров воды
меньше. Но... пока что в обороте
используется всего около 2500 кубометров воды в
сутки — и только потому, что недостроев
необходимый для этого трубопровод...
И все-таки биоочистка работает.
Несмотря на организационные неполадки,
несмотря на недостатки проекта, на
отсутствие опыта.
А вода сбрасывается в Стрый все-таки
чище, чем раньше. И когда мы с Я. Сс На-
гандой, прошагав километра три по болоту,
добрались до того места, где сточные воды
комбината вливаются в реку, — я своими
глазами видел, как на том же правом
берегу, метрах в ста ниже сброса5 сидел
человек, закинув удочку в чуть красноватую
прибрежную струю. А это что-нибудь да
значит!
Л. ИОРДАНСКИЙ,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
Рисунок А. КОЛМАНКА
седьмой
международный
Кристаллы — это и
полупроводники, и источники излучения в
лазерах, и стабилизаторы
радиоволн, и металлы, алмазы, рубины
и многое другое.
Кристаллографы изучают не
только готовый кристалл, но и
пути образования структуры,
влияние на нее давления,
температуры, магнитных и электрических
полей, и таким образом могут
влиять на свойства веществ.
Кристаллографические методы
исследования вторгаются в
биологию: расшифровано строение
белка крови — гемоглобина,
кристаллического фермента — лизо-
цима, изучена структура
мышечного белка — коллагена.
И, конечно, без
кристаллографии не обойтись современному
химику: кристаллографические
данные позволяют глубже
изучить механизмы реакций,
реакционную способность различных
соединений, судить о свойствах
соединений.
С 12 по 19 июля в Москве, в
Кремлевском дворце и
Московском университете проходил
Седьмой Международный
Конгресс кристаллографов. В нем
приняло участие 3 000 ученых из
34 стран мира, на заседаниях
17 секций Конгресса было
заслушано более 900 докладов.
С некоторыми темами,
обсуждавшимися на конгрессе, вы
сможете более подробно
ознакомиться по статьям, которые будут
опубликованы в последующих
номерах нашего журнала.
5

ЭЛЕКТРОННЫЙ
ГЛАЗ ХИМИКА
Кандидат химических наук В. В. ПЕНЬКОВСКИЙ,
Институт физической химии АН УССР
В наше время открытия физиков с
удивительной быстротой превращаются в методы
научного исследования. Мало того, эти
методы большей частью не ограничиваются
лабораториями физиков. Они властно
вторгаются в другие области науки — химию,
биологию, медицину.
В этой статье речь пойдет об одном из
таких методов. Не скажу, что он самый
замечательный. Нельзя его назвать и самым
новым: он известен более 20 лет. Но
возможности, которые он открыл физикам и
химикам, огромны. И по мере того как они
глубже проникают в сущность явления, на
котором основан метод, эти возможности
все расширяются. По крайней мере ясно,
что сейчас они далеко не исчерпаны.
Это явление открыто советским физиком
Е. К. Завойским в 1944 г. и называется так:
электронный парамагнитный резонанс. Чаще
его называют сокращенно — ЭПР. Это
короче, но, конечно, не яснее. Впрочем,
первое слово как будто понятно: явление
имеет что-то общее с электронами. Со вторым
словом хуже. Что это такое
«парамагнитный»? И при чем тут резонанс? И как все
это связано вместе?
ЧТО ТАКОЕ
ПАРАМАГНИТНЫЙ?
Это понятие — ключ к открытию Завой-
ского. Любой движущийся заряд создает
магнитное поле («имеет магнитный
момент» — говорят физики). В атоме, как
известно, электроны движутся вокруг ядра,
поэтому атом можно представить как
крохотный магнит. Конечно, атом будет
магнитом только в том случае, если сумма
магнитных моментов всех электронов не равна
нулю. А это может быть только у тех
атомов, у которых есть лишний («неспарен-
ный») электрон. Атом-магнит называется
парамагнитным: таковы атомы водорода и
лития. Если же общий магнитный момент —
нуль, атом называется диамагнитным: таков
атом гелия *.
Химик изучает большей частью не
атомы, а состоящие из них молекулы. Они, как
правило, диамагнитны, потому что
«лишние» электроны либо переходят от одного
атома к другому (так происходит в случае
ионной связи, в соединениях типа
фтористого лития LiF), либо спариваются,
образуя ковалентную связь, как например, в
метане СН4 и других органических
соединениях.
Молекула LiF. Для простоты
показаны только наружные оболочки иоиое.
Строение молекулы метена
Однако существует немало и
парамагнитных молекул. Из неорганических
соединений — это соли так называемых переход-
* Подробнее о парамагнетизме и
диамагнетизме рассказано в статье Я. Г. Дорфмана «Магнетохи-
мия, ее настоящее и будущее», опубликованной в
этом номере журнала (стр. 34),
6

ных металлов (марганца, хрома, ванадия и
других), ионы которых обладают неспарен-
ными электронами. Из органических
соединений — это комплексные соединения тех
же самых металлов, а также свободные
радикалы. (С понятием «свободный радикал»
читатели «Химии и жизни» уже встречались
в статье «Что такое цепные разветвленные
химические реакции», опубликованной в
№ 4 за этот год.)
Н : С : Н
н
Строение свободного радикала
В любом свободном радикале — в том
и состоит их главное характерное отличие—»
есть неспаренный электрон.
ПРИ ЧЕМ ТУТ РЕЗОНАНС?
Магнитные моменты электронов в
парамагнитном веществе направлены как попало
(«ориентированы хаотически» —
поправляет физик). Если же вещество поместить в
сильное магнитное поле, картина сразу
меняется. Сильное поле заставляет магнитики-
электроны «подравняться»; они
ориентируются либо в направлении поля, либо против
него — третьего не дано. Конечно,
повернуться против поля труднее: такие
электроны должны обладать большей энергией. Так
и получается, в сильном магнитном поле
электроны распределяются по двум
энергетическим уровням — верхнему
(электроны ориентированы против направления
поля) и нижнему (электроны ориентированы
в направлении поля).
Е. К. Завойский открыл, что при
определенных условиях происходит переход
электронов с нижнего уровня на верхний и
что этот переход можно наблюдать. Для
этого на парамагнитное вещество в
магнитном поле нужно воздействовать
сверхвысокой частотой. Переход электронов
произойдет, однако, не при любой частоте, а
лишь при строго определенной,
соответствующей разности энергий между
уровнями.
Становится понятным, откуда в названии
метода появилось слово «резонанс»!
Вспомните: звуковой резонанс двух камертонов
наступает, когда частоты их колебаний
одинаковы; резонанс маятника тоже требует,
чтобы частота его колебаний строго
равнялась частоте колебаний другого маятника.
Очень похоже...
д*н
_1_
-*- н
Энергетические уровни неспаренного электрона
в магнитном поле и условие, при котором возникает
ЭПР.
Из квантовой механики следует, что разность
энергии между уровнями равна g Р Н, где Н —
напряженность магнитного поля, [1—магнетон Бора
(магнитный момент электрона). Величина g
характеризует природу химической связи и в свободных
радикалах равна примерно 2, а в парамагнитных
соединениях колеблется от 1 до 6
Человек, разумеется, не может
непосредственно воспринять «резонансного»
электронного перехода, но искусственный
приемник-детектор — может. С помощью
обычных радиотехнических методов
принятый детектором сигнал о парамагнитном
резонансе превращается в характерную
линию на экране осциллографа.
Простейший вид сигнала ЭПР. Справа —
тот же сигнал при регистрации в виде
первой производной
Такой снимок (физики говорят—«спектр
парамагнитного резонанса») уже можно
наблюдать. Его можно и зарегистрировать на
бумаге с помощью обычного самописца.
Все вместе — мощный магнит,
генератор сверхвысокой частоты, детектор,
осциллограф и самописец — составляют прибор,
который называется спектрометром ЭПР.
7

В него входят еще резонатор — устройство,
куда помещается образец, а также всякие
радиотехнические «мелочи». На этом
приборе проводятся все исследования, о
которых дальше пойдет речь. В спектрометре
ЭПР сверхвысокая частота обычно
постоянна, а меняется, «приспособляясь» к условию
резонанса» магнитное поле. Записывают же
сигнал по многим причинам в виде первой
производной.
ЧЕМ ХОРОШ ЭПР?
Метод ЭПР привлек внимание
исследователей по трем причинам.
Во-первых, из-за поразительной
чувствительности. Если на обычных аналитических
весах нельзя взвесить менее 0,1 мг
вещества, а на самых лучших микровесах менее
0,001 мг, то метод ЭПР позволяет
зарегистрировать 0,000 001 —0,000 000 1 мг
парамагнитного вещества.
Вторая причина — измерениям ЭПР
нисколько не мешает присутствие любых
диамагнитных веществ. Незачем выделять,
например, в чистом виде соль марганца,
содержащуюся в избытке окиси магния, или,
скажем, свободный радикал трифенилметил
из раствора в бензоле. Исследователям это
очень удобно, особенно в тех случаях,
когда парамагнитное вещество
неустойчиво.
И наконец, измерения ЭПР можно
производить в принципе при любых
температурах: от 4-500 С и выше до —269°С. Это
тоже важно, потому что при низких
температурах неустойчивые парамагнитные
образования становятся гораздо стабильнее.
Одним словом, ЭПР — метод и
чувствительный, и избирательный, и надежный.
Требуется же при его использовании очень
немного: иметь хороший, надежно
работающий прибор и уметь на нем работать;
знать по теории ЭПР немного больше, чем
здесь написано; уметь обрабатывать
спектры ЭПР и не применять ЭПР в тех случаях,
когда он не поможет решить задачу. Но,
конечно, это «немногое» не так уж мало и
просто.
ЧЕМ ОН СЛОЖЕН?
Спектрометр, на котором ведутся
исследования,— громоздкий и сложный прибор, в
одном журналистском очерке он
почтительно назван «установкой». Прибор очень
капризен, работа на нем требует высокого
мастерства экспериментатора.
Кроме того, надо, чтобы в исследуемых
веществах было очень мало парамагнитных
примесей — этого требует высокая
чувствительность метода. Достаточно малейших
концентраций такой примеси (сажи, асбеста,
пепла сигареты) — и прибор зарегистрирует
посторонний сигнал, который может ввести
исследователя в заблуждение.
Обрабатывать готовые (истинные!)
спектры ЭПР тоже не просто — мы сейчас это
увидим. Одним словом, от химика,
применяющего метод ЭПР, требуется крайняя
тщательность и осторожность — и при
работе, и при выводах. А. Сцент-Дьердьи в
своем «Введении в субмолекулярную
биологию» заметил, что, пользуясь методом
ЭПР, можно в один день сделать открытие,
но затем потратить шесть месяцев на его
опровержение.
ЧТО МОЖНО СДЕЛАТЬ
МЕТОДОМ ЭПР!
Мы уже знаем, что у каждого электрона
есть магнитный момент. Магнитными
моментами (правда, гораздо меньшими)
обладают не только электроны, но и
некоторые атомные ядра: скажем, протон — ядро
атома водорода Н1, или дейтрон — D2, или
ядро азота N14. Вблизи таких ядер электрон
ведет себя совсем так же, как в магнитном
поле: появляются верхние и нижние
энергетические уровни («происходит расщепление
уровней», — снова поправляет физик).
Кроме тех уровней, которые возникают в
магнитном поле, появляются дополнительные
уровни, становятся возможными и
дополнительные переходы электронов (см. рисунки
на стр. 9).
На спектрах вместо знакомой нам
одиночной линии ЭПР появится несколько
линий. Их число и относительный размер (или
«интенсивность») зависят от числа
возможных электронных переходов, а в конечном
счете — от «сорта» и числа атомных ядер,
с которыми взаимодействует неспаренный
электрон.
Чтобы все сказанное было яснее,
посмотрите на рисунок на стр. 10.
Во всех трех случаях неспаренный
электрон взаимодействует с атомными ядрами
одного и того же сорта: №4. В первом со-
8

единении только одно ядро азота, и спектр
ЭПР состоит из трех линий (три электронных
перехода — вернитесь к предыдущему
рисунку). Во втором — дифенилпикрилгидра-
зиле — неспаренный электрон
взаимодействует с двумя центральными ядрами N14
(остальные не в счет — они слишком
далеко), и спектр ЭПР состоит уже из пяти линий,
причем интенсивность их разная. В третьем
соединении содержится четыре ядра NH,
что приводит к спектру ЭПР из девяти
линий.
"Л
\\[
Вот так расщепляются уровни неспаренного
электрона при взаимодействии с протоном
/"
iTT
v
г
_L
А вот так — при взаимодействии с
ядром азота
Такие сложные сигналы ЭПР могут
появляться и в растворах неорганических
парамагнитных соединений, например
хлористого марганца. Однако в нашей статье речь
пойдет главным образом об органических
соединениях и свободных радикалах. Дело
в том, что именно в этих случаях методом
ЭПР решаются типично химические задачи.
В остальных случаях главными
«потребителями» ЭПР остаются физики.
Если неспаренный электрон
взаимодействует с разными атомными ядрами,
спектры ЭПР получаются еще более сложными,
чем изображенные здесь. В спектре дифе-
нилпикрилгидразила, например, при
сильном разбавлении раствора (и хорошем
приборе) можно «расщепить» каждую из пяти
линий на дополнительные — за счет
взаимодействия неспаренного электрона с
протонами бензольных колец. Теоретически
общее число линий может быть более ста.
Исследователю доставляет удовольствие один
вид такого спектра. Дело, разумеется, не
только в этом.
По виду сложного спектра ЭПР можно
совершенно точно определить, на каких
ядрах происходит расщепление, и,
следовательно, установить строение свободногс
радикала. Если в реакции образуется
несколько радикалов, то по спектрам ЭПР их
сразу можно отличить друг от друга. А
попробуйте сделать это каким-нибудь другим
методом, тем более, что почти все
радикалы неустойчивы.
Но это еще не все. Измерив расстояния
между линиями сложного спектра и
произведя соответствующие подсчеты, можно,
оказывается, экспериментально определить,
как «распределен» электрон в свободном
радикале. Это дало возможность проверить
правильность теоретических квантовомеха-
нических расчетов.
Мало обнаружить свободные радикалы
или иные парамагнитные частицы, важно
определить их количество в исследуемом
веществе. Для этого сравнивают
полученный сигнал с сигналом ЭПР для вещества-
эталона, в котором число парамагнитных
частиц заранее точно известно. Чаще всего
эталоном бывает уже знакомый нам дифе-
нилпикрилгидразил. Американский химик
П. Селвуд заметил, что это вещество
приобрело такую популярность у специалистов
по ЭПР, что трудно представить, что бы они
стали без него делать.
Знать, сколько парамагнитных частиц
содержится в веществе — это само по себе
уже немало. Но метод ЭПР позволяет пойти
дальше — определить, как изменяется эта
величина со временем. А это значит, что по
спектрам ЭПР можно непосредственно
подсчитать, допустим, скорость образования
свободных радикалов в реакции или
наоборот — скорость их распада. К тому же во
многих случаях по спектру ЭПР
одновременно можно выяснить, какой именно
радикал участвует в реакции; другими
методами этого так просто не сделаешь.
Свободные радикалы — не
единственные органические парамагнитные образова-
9

б
в
а. Сигнал ЭПР анион-радикала 4-нитро-4-фтордифенила
[F< >-< >02р-
6- Сигнал ЭПР дифенилпикрилгидразила
S~ ^ но
N — N —f >N0,
<—у • ^шгу
в. Сигнал ЭП? анион-радикала тетрацианэтилена
" N = Сч С N
"\
N =i С/
С - С
^С = N

ния. Парамагнитны также молекулы в так
называемом триплетном состоянии или
просто «триплеты». Это молекулы с двумя не-
спаренными электронами, которые
образуются при возбуждении молекулы, чаще
всего светом. По современным
представлениям, триплетные состояния играют очень
важную роль в процессах передачи энергии
между молекулами, в фотохимических и
некоторых других реакциях. Поэтому
немедленно применили метод ЭПР к поискам
триплетных состояний. И метод подвел. Там,
где другими способами удавалось
обнаруживать триплетные состояния, сигнала ЭПР
не было. В 1958 г. известный английский
ученый Д. Инграм с горечью назвал эту
неудачу «самым крупным разочарованием при
исследованиях ЭПР». В том же году, словно
дождавшись сожалений Инграма,
американец К. Хатчисон все-таки получил спектры
ЭПР, несомненно относящиеся к триплет-
ным состояниям.
В чем же состояла трудность? Дело в
том, что неспаренные электроны триплета
взаимодействуют между собой, и ЭПР
усложняется. В этом случае сигнал ЭПР
сильно зависит от того, как расположены
триплетные молекулы (именно сами
молекулы, а не только их магнитные моменты)
по отношению к магнитному полю.
Например, поворот триплетных молекул
нафталина в магнитном поле может сдвинуть
место наблюдения сигнала ЭПР на 2100
эрстед — цифра огромная по сравнению с
шириной сигнала, которая составляет всего
20 эрстед. Поэтому, если молекулы
ориентированы по отношению к магнитному полю
беспорядочно, наблюдают множество
слабых сигналов, растянутых на тысячи эрстед.
В таких условиях ни один спектрометр их
зарегистрировать не сможет.
Именно это и происходило в первых
работах. Хатчисон добился успеха потому, что
поместил возбуждаемое соединение
(нафталин) в монокристалл другого вещества
(дурола) так, что молекулы нафталина
расположились строго определенным образом.
Мало того: монокристалл вращался так, что
силовые линии магнитного поля проходили
в плоскости молекулы дурола или хотя бы
вдоль одной из ее осей. Только после
такого тщательного «наведения порядка»
освещенные молекулы нафталина дали сигнал
ЭПР.
После этих работ наступление на
триплеты пошло успешнее. Попутно выяснилось,
что существуют устойчивые триплетные
состояния, возбужденные не светом, а
теплом. Одни из них называются «сильными
комплексами с переносом заряда» (о них
подробнее можно узнать из статьи «Мир
биологии — сквозь квантовую призму»,
напечатанной в № 10 нашего журнала за 1965 г.),
другие — «ион-радикальными солями». Эти
системы любопытны главным образом
потому, что имеют самое непосредственное
отношение к органическим полупроводникам.
В очень далеком будущем можно
представить себе вычислительные машины,
работающие на органических полупроводниковых
элементах и напоминающие человеческий
мозг не только по схеме, но и по составу.
Но пока органические полупроводники не
вышли еще из пределов лабораторий.
Химики их синтезируют, физики изучают их
электрические свойства, А измерения ЭПР
помогают ученым понять друг друга.
Это лиш:- очень малая, но кажется,
самая наглядная часть применений ЭПР в
химии. Для того чтобы просто перечислить
все, пришлось бы, наверное, занять весь
номер журнала. Метод ЭПР развивается и
совершенствуется.
Тем, кто захочет познакомиться с методом ЭПР
более основательно, рекомендуем прочесть
следующие книги:
Л. А. Блюменфельд, В. В. Воеводский,
А. Г. Семенов. «ПРИМЕНЕНИЕ ЭПР В
ХИМИИ».
А. Л. Б у ч а ч е н к о. «СТАБИЛЬНЫЕ РАДИКАЛЫ».
Д. Инграм. «ЭПР В СВОБОДНЫХ РАДИКАЛАХ».
Спектры ЭПР несут разнообразную информацию. Но
один, даже самый лучший метод не позволяет
узнать о строении вещества все, что в наше время
интересует ученых. Вещество нужно изучать
комплексно, различными методами одновременно. Чем
больше методов, тем лучше.
В следующем номере мы расскажем еще об
одном новом методе — об исследовании молекул
с помощью так называемого эффекта LU польского —
квазилинейчатых спектров люминесценции
органических молекул.
и

МЫЛЬНЫЕ
АНТИПУЗЫРИ
Кандидат технических каук
Б. С. ПАВЛОВ-ВЕРЕВКИН
Как-то при фильтровании
растворов, содержащих поверхно-
стноактивные вещества, мне
пришлось столкнуться с
любопытным явлением, в
литературе нигде не описанным.
Случайно кончик воронки
отклонился от стенки стакана и
жидкость начала капать на
поверхность фильтрата. Я
заметил, что иногда после падения
капли от поверхности жидкости
отрывались шарообразные
частицы диаметром от одного до
шести миллиметров, блестевшие
почти так же, как пузырьки
воздуха, но резко
отличавшиеся от них своим поведением: в
то время как пузырьки воздуха
быстро поднимались к
поверхности фильтрата, шарообразные
частицы парили внутри
жидкости и, если и поднимались
наверх, то значительно
медленнее. Причем, чем крупнее был
аномальный «пузырек», тем
медленнее or поднимался.
Но самое интересное
заключалось в том, что эти частицы
иногда исчезали внутри
жидкости, после чего на их месте
оставался обыкновенный
пузырек воздуха диаметром всего
около ОД миллиметра, который
вел себя так, как и полагалось
воздушному пузырьку
соответствующего размера.
Ближайшее рассмотрение
показало, что это явление
можно с некоторым правом назвать
«мыльным антипузырем». Если
обычный мыльный пузырь —
это сферическая жидкая
пленка, находящаяся в газообразной
среде, то «антипузырь»
представляет собой газообразную
пленку, находящуюся в
жидкой среде.
Каков механизм образовав
ния «антипузырей»?
Поскольку раствор содержал
поверхностноактивное
вещество, то поверхность фильтрата и
поверхность падающей капли
были покрыты его молекулами,
расположенными так, что их
гидрофобные концы выступали
наружу (рис. 1). При падении
капли поверхностная пленка
раствора прогибалась (рис. 2),
но молекулярная «щетка»,
образованная гидрофобными
концами поверхностноактивных
молекул, не давала капле
слиться с раствором.
Дальнейшая судьба капли
могла быть разной. Если капля
прорывала пленку, то она
сливалась с остальным раствором;
если же этого не происходило,
то поверхностная пленка
частично выпрямлялась, и капля
оказывалась лежащей на
поверхности раствора, в
углублении (рис. 3).
Однако при некоторых
условиях прогнутая при ударе
поверхность разрывалась по
кольцу выше капли, и ее
вдавленная часть замыкалась, образуя
сферическую поверхность. При
Рис. 1. Распределение
поверхностноактивных молекул в
сферической капле и на плоской
поверхности; жирными точками
обозначены гидрофильные группы
Рис. 2. Образование воздушной
прослойки при падении капли
Рис. 3. Капля, плавающая по
поверхности жидкости, но не
сливающаяся с ней
-fr-tttHHillLlUllLli
W^*?tt&&^
12

этом между гидрофобными
концами молекул поверхностно-
активного вещества оставалась
тонкая воздушная прослойка
(рис. 4). При разрушении
«антипузыря» эта прослойка всегда
собиралась в один
обыкновенный пузырек.
В качестве поверхностноак-
тивных веществ были
испробованы растворы мыла, контакта
Петрова * и моющего средства
ОП-7 в концентрациях порядка
одного грамма на лисгр. Явление
удавалось наблюдать во всех
трех случаях, однако в
мыльном растворе «антипузыри»
появлялись реже всего; для
контакта Петрова и ОП-7 частота
возникновения «антипузырей»
составляла 1—2 на сотню
капель при высоте падения 10—
20 сантиметров. Более высокие
концентрации (около 10
граммов на литр) дают худшие
результаты: возможно, что
слишком густая «щетка» молекул на
поверхности раствора мешает
замыканию внешней
поверхности пузыря.
Очевидно, «антипузыри»
можно «выдувать», нользуясь и
другими поверхностноактивны-
ми веществами.
* Эмульгатор, применяемый
в промышленности при
омылении жиров. — Ред.
Рис. 4. Предполагаемая структура
«антипузыря»
новости отовсюду
-ЫН1111111111Ш11
ВЗЛОМЩИКИ БЕССИЛЬНЫ
В Осло неизвестные взломщики
пытались ограбить витрину
ювелирного магазина. Они аккуратно
выдавили стекло, но в то же
мгновенье сверху упал лист
прозрачного пластика и преградил дорогу
к драгоценностям. Владельцы
магазина не зря прибегли к помощи
химиков — одолеть пластик
взломщикам не удалось. К тому
же раздался сигнал тревоги, и
неудачливым ворам пришлось
спасаться бегством.
ЦИНК И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ
ОПУХОЛИ
Австрийские врачи исследовали
кровь 50 больных раком и
40 больных другими
заболеваниями. У 43 больных раком отмечено
пониженное содержание цинка в
лейкоцитах. У людей из
контрольной группы содержание этого
элемента в крови было
нормальным.
Как сообщает журнал «Science
News» A966, № 2), на основании
этих результатов предложено
проводить анализ крови на
содержание цинка с целью ранней
диагностики рака.
Анализ предлагается
проводить таким образом. Высушенные
мазки крови обрабатываются
0г01%-ным раствором дитизона в
ацетоне. При этом частицы с
нормальным содержанием цинка
окрашиваются в коричневый цвет.
Неизменность окраски мазка —
свидетельство заболевания.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВСХОЖЕСТИ
ЗА 1 ЧАС
Определение всхожести семян
хвойных деревьев обычно
отнимает у лесоводов около 50 дней.
Но недавно в Канаде
опубликованы результаты исследований,
свидетельствующие о том, что
всхожесть семян сосны и ели можно
определить всего за 1 час. В ходе
этих исследований было
установлено, что соли тяжелых металлов,
например хлорид бария,
способны проникать только в мертвые
клетки. После обработки семян
такими солями их «просвечивали»
рентгеновскими лучами. По
рентгенограммам можно вычислить
процент семян, неспособных к
прорастанию.
МОЛОКО В ТЕМНОТЕ
Молоко, разлитое в бутылки,
постепенно теряет свои питательные
свойства; у него изменяется
вкус — к сожалению, в худшую
сторону. Под действием света в
молоке идут фотохимические
необратимые реакции. В последнее
время стали подумывать о том,
чтобы хранить молоко в
непрозрачных бутылках.
Голландские специалисты
пошли другим путем. Они
предложили делать непрозрачные
молочные пакеты (обычные пакеты
все же пропускают свет).
Непрозрачный пакет сделан из тонкой
(всего 0,09 мм) полиэтиленовой
пленки. Изнутри она черная,
снаружи — белая. В таком пакете
молоко гораздо дольше
сохраняет питательную ценность. Так,
содержание витамина С через 4
часа хранения снижается всего на
15%. В обычной бутылке через
час разрушается до 90%
витамина С, содержащегося в молоке.
ИЗ ЛИСТЬЕВ «ХАЯТЫ»
В Японии растет лимонное дерево
«хаята». Недавно, наконец,
увенчались успехом попытки выделить
из его листьев эфирное масло,
содержащее много ценных
химических веществ. Из 22 кг листа
было выделено немного больше
100 г эфирного масла. Главные
компоненты полученного
продукта — пинены, лимонен, терпинен,
цимол — представляют интерес
для парфюмерной и
фармацевтической промышленности.
13

внимание: ядохиминаты!
Рисунок Е. ДАНИЛЬЦЕВЛ

«Особое внимание уделить правильному
применению ядохимикатов и других химических
средств борьбы с сорняками, вредными
насекомыми и болезнями сельскохозяйственных
культур, а также широко внедрить в практику
биологические методы борьбы с вредителями и
болезнями растений».
Директивы XXIII съезда КПСС по
пятилетнему плану развития
народного хозяйства СССР на 1966—
1970 годы.
В начале мая этого года кое-где на
территории Измайловского лесопарка в Москве
появились небольшие
листовки-объявления. Они гласили:
«В мае будет производиться авиахим-
обработка леса для уничтожения
вредителя — дубовой листовертки. В
обработанных ядохимикатами насаждениях и на
500-метровой полосе вокруг них в течение
30 дней запрещается: выпас скота,
кошение трав, сбор грибов и цветов».
Предупреждать москвичей о том, чтобы
они не пасли скот и не косили траву, —
довольно странно: мало кто в столице
имеет коров, коз или овец, да еще пасет их в
Измайловском парке. А вот о главном в
объявлении ничего не говорилось: какие
меры предосторожности следует
принимать людям — детям, отдыхающим,
пенсионерам — в химически обработанном
лесу, да и вообще целесообразно ли в нем
находиться. Впрочем... уже через
несколько дней невозможно было обнаружить
даже и эти объявления — они исчезли, и
ничего не подозревавшие отдыхающие
рвали цветы, собирали щавель, в парке
проводили «Дни здоровья» для школьников...
Очевидно, если бы работники
лесопарка хорошо представляли себе, какой вред
могут причинить ядохимикаты людям, и
особенно детям, было бы сделано все
возможное, чтобы информировать каждого
посетителя о проведенной авиахимобработ-
ке. А может быть, — что было бы еще
лучше,— использовали другие методы
защиты леса...
Но, к сожалению, сейчас у нас еще
далеко не каждый задумывается о
возможных последствиях применения
ядохимикатов. А ведь сегодня их производство
составляет тысячи тонн в год! И давно уже
назрела необходимость во всеуслышание
говорить о ядохимикатах не только как о
друзьях, но и как о возможных врагах.
ЯДОХИМИКАТЫ ВСТУПАЮТ
В ЖИЗНЬ
В последние 20 лет ядохимикаты стали
основным средством борьбы с
вредителями и болезнями сельскохозяйственных
растений. Ежегодно во всем мире испытыва-
ются многие тысячи химических
соединений, предназначенных для этой цели.
Непрерывно возрастает список
ядохимикатов, идущих на вооружение сельского
хозяйства разных стран. Это — инсектициды,
уничтожающие насекомых; гербициды,
губительно действующие на сорные
растения; акарициды, защищающие посевы от
клещей; фунгициды, направленные против
вредных грибков, и т. д. Выпуск их с
каждым годом растет. В СССР, например,
список химических средств борьбы с
вредителями, болезнями растений и
сорняками, разрешенных для применения в
сельском хозяйстве на 1966 г., насчитывает
123 наименования. С 1966 по 1970 гг.
намечено увеличить выпуск ядохимикатов
в 7,5 раз, поэтому очень важно выбрать те
из них, которые наименее вредны для
человека.
Что же такое ядохимикаты и почему
они столь широко используются в сельском
хозяйстве?
История применения ядовитых веществ
для борьбы с сельскохозяйственными
вредителями уходит корнями в далекое
прошлое. Еще жители древнего Рима
уничтожали вредителей растений с помощью
серы. В XVIII веке пытались применять для
этой цели растворы соединений ртути,
мышьяка и некоторых других элементов.
В середине XIX века был получен первый
промышленный инсектицид — парижская
зелень, с успехом примененный в США
против колорадского жука.
В дальнейшем предпринималось
немало попыток увеличить число
ядохимикатов. Это были преимущественно
неорганические соединения. Большей частью они
оказывались малоэффективными или
недостаточно удобными для использования.
Поэтому до недавнего времени
инсектициды имели по преимуществу подсобное
значение в общем комплексе способов
защиты, направленных главным образом на
предупреждение массового размножения
вредителей. О разнообразных способах,
входивших в комплекс защиты растений,
15

можно судить по разработанной еще в
тридцатые годы профессором В. Н. Щего-
левым схеме, которая представляет
большой интерес и в наше время.
Но вот в 1939 году немецкий ученый
Мюллер обнаружил у дихлордифенил-
трихлорзтана (сокращенно — ДДТ)
инсектицидные свойства- Благодаря
универсальности действия и простоте применения
этого препарата его стали широко
использовать в сельском хозяйстве. В разных
странах начали синтезировать и
испытывать сотни подобных веществ. А когда
после войны немецкие патенты попали в руки
химических фирм США, началось
победное шествие продуктов органического
синтеза — хлорорганических, фосфороргани-
ческих и других соединений.
Быстрый рост популярности
химического метода борьбы с вредителями
объяснялся его простотой, дешевизной и
непосредственной результативностью.
В США, например, ядохимикаты,
предназначенные для борьбы с вредителями
бобовых растений на площади 1 га,
обходились в 7,5 доллара, получаемая же в
результате прибыль составляла 30 долларов;
химическая защита гектара кукурузы
стоила приблизительно 7 долларов, давая до
70 долларов прибыли.
В среднеазиатских республиках нашей
страны использование фосфорорганиче-
ских соединений против паутинного клеща
позволяет ежегодно сохранять сотни тысяч
тонн хлопка-сырца.
Подобных примеров можно привести
очень много.
Химическая защита урожая стала
выходить на первое место, оттесняя все
другие способы.
ИХ МИНУСЫ
ДДТ и многие другие применяемые сейчас
ядохимикаты отличаются химической
стойкостью и способностью накапливаться
в почве, растениях, животных, а когда
попадают в воду,— в водорослях, моллюсках,
рыбе. В зарубежной печати не раз
сообщалось о том, что воды, омывающие Англию
и другие страны северо-западной Европы,
сильно загрязнены попавшими туда с
обработанных полей инсектицидами. В 19G4 г.
остатки ядохимикатов были обнаружены
в яйцах 52 разновидностей морских птиц,
живущих друг от друга на расстояниях в
тысячи миль.
Наши и зарубежные исследователи
установили, что применение в сельском
хозяйстве ядохимикатов часто ведет к их
СХЕМА ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ
Изменение
видового
с эстава
биоценоза
Основные направления в защите
растений от вредителей
Измен ;ние
условий
размножения
насекомых
Повышение
устойчивости
растений к
повреждениям
Непосредственное]
уничтожение
вредителей
!6

появлению в продуктах питания.
Химические анализы продуктов и кормов,
проведенные в нашей стране, обнаружили
ядохимикаты в 43% исследованных проб
масла, 30% — картофеля, 25% — джемов,
27% — фруктов, 50% — силоса и
корнеплодов, 40% — соломы, причем в ряде
случаев — в количествах, превышающих
во много раз допустимые дозы.
Американский ученый Дональд Лиск нашел ДДТ в
молоке спустя 10 месяцев после того, как
животное питалось силосом, содержавшим
это вещество. Примечательно, что
содержание ДДТ в озерной рыбе в ряде случаев
в миллионы раз превышает содержание в
воде из-за способности его накапливаться
сначала в планктоне, которым питаются
рыбы, а затем в еще большей степени —
в самой рыбе.
Ядохимикаты могут создавать и другие
осложнения. Например, в результате
массовой гибели многих полезных насекомых
от ядохимикатов контактного действия
возникают вспышки размножения
некоторых вредителей, не приносивших ранее из-
за своей немногочисленности большого
ущерба (тли, клещи). Около шести лет
назад англичане заметили, что ДДТ, даже в
малых концентрациях, подавляет
деятельность важнейших азотфиксирующих и
клубеньковых микроорганизмов, что
неблагоприятно сказывается на плодородии
почвы.
Все эти и многие другие последствия
попадания ядохимикатов в воздух, воду,
почву, корма, пищевые продукты привели
к тому, что в настоящее время в ряде стран
безудержный энтузиазм сменился более
здравым подходом к проблеме защиты
урожая. В частности, начаты широкие
исследования биологических способов и
производство защитных биопрепаратов.
БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ
Одно из непременных требований,
предъявляемых к веществам, используемым в
сельском хозяйстве,— безвредность их для
человека, домашних животных, птиц, пчел.
Наиболее широко применяемые сейчас
хлорорганические, фосфорорганические,
металлоорганические и другие
ядохимикаты не отвечают этому требованию.
При оценке вредного влияния
ядохимикатов на организм необходимо учитывать.
во-первых, то, что чувствительность к яду
тем больше, чем моложе организм, чем
интенсивнее в нем идут процессы обмена.
Наиболее чувствителен к ядам ребенок, в
еще большей степени — эмбрион.
Сведения, указывающие на возможность связи
между случаями тяжелых отравлений
людей и неполноценностью их потомства,
не могут не вызывать самой серьезной
тревоги.
Во-вторых, чувствительность к ядам
сильно возрастает (иногда в тысячи и
миллионы раз) у организмов или отдельных
органов, находящихся в состоянии
стресса — усиленной нагрузки, возбуждения,
например при различных заболеваниях.
Поэтому доза ядохимиката, незаметная
для здорового человека или животного, у
больного может дать тяжелые осложнения.
В-третьих, попадая в организм
человека и животных, ядохимикаты могут не
только вызывать отравления, но и
ослаблять сопротивляемость различным
болезням. Многочисленные данные
свидетельствуют о том, что хлорорганические
соединения (в частности, ДДТ)
способствуют росту заболеваний печени, органов
дыхания, сосудистой и нервной систем.
Попадая с кормом в организм
животных, ДДТ выделяется, в частности, с
молоком. А ведь молоко и продукты его
переработки — это почти четверть всего
пищевого рациона населения нашей планеты.
К тому же, даже ничтожно малые дозы
ДДТ или подобных ему веществ, попав в
организм с молоком, способны накапли -
ваться в жировой ткани или печени в
опасных размерах. В этом отношении
поучительны опыты Н. А. Сазоновой
A952 г.), которая изучала влияние ДДТ на
животных. Кошки ежедневно получали от
0,2 до 10 мг ДДТ на 1 кг веса. Получавшие
1 мг/кг и более погибали через 20—150
дней. Доза 0,2 мг/кг в течение года не
оказала какого-либо заметного вредного
действия на животных. Однако котята,
родившиеся у этих кошек и кормившиеся их
молоком, заболели и погибли в течение
нескольких недель с резкими признаками
отравления ДДТ.
Американские ученые поставили такой
опыт. В течение полутора лет
добровольцам ежедневно вводили по 3,5—5,5 мг ДДТ.
За это время в организме накопилось
270 мг/кг препарата, несмотря на то, что
2 Химия и Жизнь, № 11
17

печень частично превращает ДДТ в
сравнительно безвредное соединение — ди-
хлордифенилзтилен.
Не менее, чем ДДТ, распространены
сейчас тиофос, метафос, метилмеркапто-
фос и некоторые другие фосфорорганиче-
ские соединения. От хлорорганических
ядохимикатов типа ДДТ они отличаются
меньшей химической стойкостью, но
большей токсичностью.
Как свидетельствует статистика, в США
за 1949—1957 гг. с увеличением количества
применяемого тиофоса возросло и годовое
число отравлений им — с 40 до 7047, а
число смертельных случаев — с 6 до 1984.
В Японии к 1961 году было зафиксировано
более 7000 случаев отравления тиофосом,
из них около трети — смертельных. В
Болгарии 62 % всех зарегистрированных в
1962 г. случаев отравления работников
сельского хозяйства ядохимикатами
падают на фосфорорганические соединения.
Кстати, острые, а в еще большей
степени хронические отравления
ядохимикатами трудно обнаружить. Воздействие яда
очень часто вызывает явления,
характерные и для многих других заболеваний, —
возрастание утомляемости, вялость,
снижение работоспособности, нарушение сна,
аппетита, головную боль, боли в области
печени и т. д. При более сильных
интоксикациях могут возникать тошнота, рвота,
понос, запор, нарушения координации
движений, дрожание конечностей, ухудшение
зрения, слуха, ослабление памяти,
нарушение координации сердечной
деятельности. Даже при сильных отравлениях
картина заболевания может имитировать другие
болезни, например, известно много случаев,
когда отравления гранозаном долгое время
расценивались как дизентерия, брюшной
тиф, гастрит, вирусный грипп, энцефалит.
В нашей стране, как правило, самые
токсичные препараты не применяются.
Однако в числе разрешенных
ядохимикатов имеются, например, такие
сильнодействующие и высокотоксичные средства,
как тиофос, гранозан, гамма-изомер ГХЦГ,
динитроортокрезол (ДНОК), препарат М-81.
Список ядохимикатов, разрешаемых для
применения в сельском хозяйстве,
ежегодно пересматривается с целью исключения
из него наиболее опасных средств. Так,
были исключены из него карболинеум
(антраценовое масло), алдрин, рогор, метил-
меркаптофос и ряд других веществ. Для
многих ядохимикатов значительно более
строго ограничено время применения и вид
культур, на которых разрешено их
использовать. Разработаны новые «Санитарные
правила по хранению, транспортировке и
применению ядохимикатов в сельском
хозяйстве». Их надо соблюдать
неукоснительно.
ЖИВЫЕ «ИНСЕКТИЦИДЫ»
В последнее время ученые и практики
многих стран все чаще отдают
предпочтение биологическому методу борьбы с
вредителями. Этот метод известен человеку
с давних пор. Так, в Китае более тысячи
лет назад для уничтожения вредителей
садов использовали хищных муравьев, а
затем для истребления тлей на апельсиновых
деревьях — «божьих коровок».
В сочетании с агротехническими и
другими приемами биологический метод
позволяет предотвратить размножение
вредителей и сделать ненужными
многократные и массовые обработки полей
ядохимикатами. Для биозащиты могут быть
использованы хищные и паразитические
насекомые, грибки и бактерии,
насекомоядные птицы и другие аналогичные
«помощники».
Интересно, что идею использовать
микроорганизмы для борьбы с вредителями
впервые выдвинул выдающийся русский
микробиолог И. И. Мечников. Открыв
новые виды бацилл и грибков, заражающих
личинки хлебного жука, он в 1879 г.
провел успешные лабораторные и полевые
опыты.
К сожалению, в этом году у нас
производятся, и то в очень ограниченном
количестве, лишь два бактериальных
препарата — боверин и знтобактерин.
За рубежом биологический метод
защиты растений находит все более широкое
применение. Так, в Канаде создано 12
научных учреждений, изучающих
насекомых — антагонистов вредителей. Расчеты
канадских специалистов показали, что
каждый доллар, вложенный в научную
работу по биологической защите, приносит
более 50 долларов прибыли.
Перспективность применения яйцеедов,
например, трихограммы, многократно
подтверждалась в наших хозяйствах. Трихо-
г»

грамма — мелкое перепончатокрылое
насекомое 0,3—0,9 мм длиной. Самка
откладывает свои яйца внутрь яиц совок,
лугового и стеблевого мотыльков, плодожорок
и других бабочек — более 80 видов
вредителей. Все развитие трихограммы
происходит в яйце в течение 5—11 дней, после
чего из яиц выходят уже не совки или
иные вредители, а выкормившиеся за их
счет взрослые трихограммы, которые при
благоприятных условиях продолжают свою
полезную работу. Следовательно, яйцееды
позволяют уничтожать вредителей еще до
нанесения ими ущерба.
В 1962 году в колхозе «Путь к
коммунизму» Новоу с майского района
Воронежской области применение трихограммы на
защите 60 гектаров свеклы дало прибавку
урожая в 55 центнеров с гектара. А
затраты на трихограмму составили 50 копеек
на гектар.
В совхозе «Рассвет» в Белоруссии был
проведен экономический анализ
трехлетнего применения химического и
биологического методов. Вот его результаты:
Показатели
Двукрат- Двукратный
на я обра- выпуск
ботка ДДТ трихограмм
Увеличение урожая, % • 26,5—53,9 51,9—83,1
Прибыль на 1 рубль затрат,
руб 43—52,8 99—283
Стоимость обработки,
руб./га , 14,7 3,56
Затрата рабочего времени,
человеко-час/га . . „ . 48 0,3
Эти данные демонстрируют
экономическую эффективность биометода.
НУЖЕН КОМПЛЕКС
Проблема защиты растений очень
сложна, в ней много противоречивых сторон.
Для уничтожения вредителей желательны
наиболее токсичные для насекомых
вещества, а в интересах здоровья человека —
наименее токсичные для теплокровных
животных. Для сокращения числа
обработок полей нужны наиболее универсальные
вещества, губительно действующие на
разнообразных вредителей, но они
уничтожают и полезные живые организмы. С
производственной точки зрения удобнее
вещества, используемые длительно, но живые
организмы с частой сменой поколений
довольно быстро приобретают иммунитет и
необходима смена ядохимиката. С
экономической точки зрения более выгодны
стойкие вещества, а с гигиенической —
наоборот, возможно более быстро
разлагающиеся на безвредные продукты.
Примирить все эти противоречия крайне трудно.
Совершенно очевидно, что все эти
стороны защиты растений требуют самого
глубокого и широкого изучения
объединенными усилиями экономистов,
агрономов и агротехников, биологов, генетиков,
энтомологов, химиков, медиков,
ветеринаров и многих других специалистов.
Не менее очевидна необходимость в
разработке комплексов агротехнических,
биологических и других способов защиты
растений для различных зон и культур,
позволяющих предупреждать
размножение вредителей и тем самым резко снизить
или даже совсем исключить необходимость
применения ядохимикатов.
Нужно реорганизовать службу
прогнозов так, чтобы она следила за развитием и
численностью не только вредных, но и
полезных насекомых.
Наконец, настало время приступить к
организации специальных хозяйств для
обеспечения полностью свободными от
ядохимикатов продуктами родильных
домов, детских учреждений, больниц,
специальных диетических магазинов. В этом
отношении интересен опыт Польши, где
недавно была прекращена свободная
продажа ядохимикатов, а с 1966 года большие
территории переведены полностью на
биозащиту.
С. МАРТЫНОВ, М. НИКОЛЬСКАЯ
В условиях массового применения химических
средств защиты растений особенно острой
становится необходимость грамотного использования
выпускаемых промышленностью гербицидов,
инсектицидов, фунгицидов, — с учетом всех плюсов
и минусов используемых химикатов. Считая
крайне важными вопросы, выдвинутые С.
Мартыновым и М. Никольской, редакция приглашает
ученых и практиков принять участие в их
обсуждении.
2*
19

ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
и
БЕСПЛАТНЫЙ СВИНЕЦ
Нв Ленинградском
аккумуляторном заводе созданы новые
очистные сооружения
производительностью 140 кубометров воды
в час. Они будут ежегодно
извлекать до 150 тонн металла. Свинец,
содержащийся в сточных водах,
связывается растворами
кальцинированной соды. Эффективность
очистки 87,5%- Стоимость
извлеченного металла не только
покроет все затраты на эксплуатацию
очистных сооружений — завод
попучит до 100 тысяч рублей
прибыли в год.
ГАММА-ЛУЧИ
СОХРАНЯЮТ КОЖУ
В Англии предложен новый
способ сохранения сырых,
подлежащих выделке кож, суть
которого — в применении
гамма-излучения кобапьта-60. Что это дает?
Даже через три месяца хранения
в неблагоприятных условиях
облученная телячья кожа оказалась
вполне пригодной для выработки
в хром. На овечьих шкурах,
хранившихся после облучения около
года, было обнаружено довольно
много бактерий, но для выделки
кожи шкуры были пригодны.
Лучевая обработка не только
дезинфицирует шкуры, но и частично
удаляет с них шерсть.
(«New Scientist», 1966, № 16)
СОК В ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ
ТРУБАХ
Уже четыре года работают на
Динском консервном заводе
трубы из полиэтилена марки ПЭ-500,
изготовленные рижскими
химиками. Общая длина полиэтиленовых
трубопроводов завода — больше
двух километров. Особенно
много их в соковом цехе — 400
метров. По этим трубам
перекачиваются холодные и теплые (до 50 С)
соки фруктов и ягод. Опыт Дин-
ского завода показывает, что
полиэтиленовые трубы
целесообразно использовать и при устройстве
временных трубопроводов.
НОВЫЙ КАТАЛИЗАТОР
Дихлорэтан — один из самых
распространенных растворителей,
применяемых в химической
промышленности. Недавно японские
специвписты разработали метод
получения этого соединения из
этипена путем каталитического
хлорирования. Наилучший
результат бып получен, когда реакция
этипена с хпористым водородом
и кислородом проводилась при
230" С. Катализатор, примененный
японскими химиками,
представляет собой смесь двух частей
хлорида меди, одной части
бисульфата натрия и одной части
бисульфата аммония, нанесенную на
силикагель. Новый катализатор
достаточно активен. К тому же
все его компоненты не
дефицитны.
(«Коге кагаку дзасси», 1966,
№ 2)
САХАРА ИЗ ТОРФА
Сотрудники технологического
факультета Университета провинции
Хоккайдо создали метод
химической переработки волокнистого
материала содержащегося в
некоторых видах торфа. Торф
обрабатывается газообразным
хпористым водородом, при этом его
волокнистая часть гидролизуется
и частично превращается в
сахаристые вещества,
преимущественно в пентозу. Ряд ценных
продуктов с одержит пос пе такой
обработки и пигниноподобный остаток
волокнистой части торфа.
( «Коге кагаку дзасси», 1966,
№ 2)
ЧИСТОЕ ОЛОВО
Новая конструкция индукционной
печи для непрерывного
рафинирования олова разработана
недавно а Институте металлургии
(Свердловск). После трехкратного
рафинирования в такой печи
чернового олова содержание свинца
в нем снизилось до 0,008%, а
висмута — до 0,0012%. На
Новосибирском оповозаводе сооружена
промышленная печь нового типа
мощностью 100 киловатт.
Экономический эффект от внедрения на
этом заводе непрерывного
метода рафинирования олова составит
около 800 000 рублей в год.
(«Цветметинформация», 1966,
№ 26)
КОБАЛЬТ-60
И НОВЫЙ СОПОЛИМЕР
Облучив полиэтиленовые ппенки
и порошки в атмосфере
хлористого винипа, японские химики
получили привитой сополимер с
лучшими механическими и
диэлектрическими свойствами, чем
у обычного полиэтилена. Ппенки
из этого материала оказались
более прозрачными, более
непроницаемыми дпя газов и
устойчивыми к растрескиванию.
В качестве источника
излучения использовался радиоактивный
кобгльт-60.
(«Кобу не и кагаку», 1966, 23,
№ 251)
СУРЬМА, МОЛИБДЕН,
ОЛОВО...
Эти три металла японские ученые
сумели полностью разделить на
очень короткой хроматографиче-
ской колонке, заполненной
сильнощелочной анионообменной
смолой марки «Дауэкс IX-8».
Было установлено, что эта
смола очень плохо сорбирует сурьму
из раствора серной кислоты, а
олово и молибден по-разному
адсорбируются из раствора,
содержащего едкий натрий и
поваренную соль. На этом и было
основано разделение. Смесь, в
которую вошли асе три металла,
растворили в серной кислоте, и
этот раствор пропустили через
колонку. Молибден и опово
задержались на ионитах, а сурьма —
нет. Компоненты, «застрявшие» в
колонке, разделяли, пропуская
через нее растворы NaCI и NaOH.
Так было достигнуто полное
разделение.
(«Нихон кагаку дзасси», 1966,
№ 3)
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
20

ПИР СОЛОМОНА
Рассказывают, что после окончания
строительства Иерусалимского храма мудрый
царь Соломон устроил пир, на который
были приглашены все участники строительства.
Стенографические записи речей,
произнесенных на этом торжестве, не сохранились.
Но говорят, что царь вдруг спросил:
— Ну, а кто же у строителей самый
главный? Без кого нельзя было бы
построить наш чудо-храм?
Поднялся каменщик и сказал:
— Конечно, я — главный! Мы,
каменщики, выложили весь храм по кирпичику.
Какие стены, своды, арки, фундамент! Храм —
это безусловно мы.
— Это не так,— возразил плотник,—
ведь если бы не было наших лесов,
каменщики никогда не смогли бы построить храм.
А наши стропила? Они из лучшего
ливанского кедра. А паркет из пальмовых
дощечек? Фирма не останавливалась перед
расходами. Конечно, основа храма каменная,
но без нашей работы это был бы не храм, а
голые стены.
— Оба вы хвастуны! — закричал
землекоп.— Хотел бы я знать, как можно
построить храм, не вырыв под него котлован. Да
ваш храм слетел бы от первого порыва
ветра! Конечно, мы, землекопы, и есть главные
строители храма!
Высказывали свое мнение и представи-
ЖЕЛЕЗО
Инженер-металлург А. А. ГУСОВСКИЙ
Рисунок К. ДОРОНА
тели других специальностей. И каждый
утверждал, что именно его роль была
первостепенной.
Но царь Соломон недаром был прозван
мудрым. Подозвав к себе каменщика, он
спросил:
— Кто делал твой инструмент?
— Конечно, кузнец,— ответил
удивленный каменщик.
— А твой? — спросил царь у плотника.
— Кузнец, — не задумываясь, ответил
тот.
— А твои лопату и кирку? —
поинтересовался Соломон у землекопа.
— Кузнец.
Тогда царь встал, подошел к угловому
столику и вывел на середину закопченного
человека в кожаном переднике.
— Вот он, главный строитель храма! —
воскликнул Соломон. Он усадил кузнеца на
возвышение рядом с собой и поднес ему
хорошую чарку вина, которую кузнец с
удовольствием осушил...
Скорее всего, это неправда. Но в
легенде отразилось значение, которое издревле
имело железо в жизни человечества.
НАЧАЛО
(ЖЕЛЕЗНОГО ВЕКА»
Русское название элемента № 26 связано,
по-видимому, с санскритским корнем
«жель», означающим «блестеть», «пылать».
21

В земной коре содержится 4,2% железа;
поскольку этот элемент довольно легко
вступает в реакции, мы почти никогда не
встречаем его в чистом виде; окислы и
сульфиды железа — основа его минералов;
те железные предметы, которые окружают
нас, изготовлены из стали или чугуна —
сплавов железа с углеродом.
Распространенность и относительная
простота извлечения из руд сделали
железо доступным уже в древности — железный
век пришел на смену бронзовому — во
втором тысячелетии до нашей эры.
В те времена и еще много веков спустя
железо получали так называемым
сыродутным методом. Сыродутные печи устраивали
прямо на земле, обычно на склонах оврагов
и канав. Они имели вид трубы. Эту трубу
заполняли древесным углем и железной
рудой; уголь зажигали, А ветер, дувший в
склон оврага, поддерживал горение угля.
Железная руда восстанавливалась и
получалась мягкая крица — железо с
включениями шлака. Такое железо называлось
сварочным. В нем содержалось немного углерода
и примеси, перешедшие из руды. Крицу
ковали. Куски шлака отваливались, и под
молотом оставалось железо, пронизанное
шлаковыми нитями. Из него отковывали
различные орудия.
Сыродутная печь
Мехи, привод, двигатель (рисунок из книги Агрико-
лы «О царстве металлов»)
Изделия из сыродутного железа
22
Век сварочного железа был долгим,
однако людям древности и раннего
средневековья было знакомо и другое железо:
булатные сабли, толедские клинки, миланские
доспехи, а может быть, и меч Роланда,
разрубавший, по-преданию, не только латы, но
и мечи противников. Дамасскую сталь
вырабатывали на Востоке еще во времена
Аристотеля (IV в. до н. э.). Но технология
ее производства, так же как процесс
изготовления булатных клинков, держалась в
секрете.
ОТ ДОМНИЦЫ
К ДОМНЕ
Сыродутный процесс во многом зависел от
погоды: нужно было, чтобы ветер
обязательно задувал в «трубу». Стремление
избавиться от капризов погоды привело к
созданию мехов, которыми раздували огонь в
сыродутном горне. С появлением мехов
отпала надобность устраивать сыродутные
горны на склонах. Появились печи нового
типа — так называемые «волчьи ямы»,
которые выкапывали в земле, и «домницы»,
которые возвышались над землей. Их
делали из камней, скрепленных глиной. В
отверстие у основания домницы вставляли
трубку мехов и начинали раздувать печь.
Уголь сгорал, а в горне печи оставалась уже
знакомая нам крица. Обычно, чтобы
вытащить ее наружу, выламывали несколько
камней в нижней части печи. Затем их опять
закладывали на место, заполняли печь
углем и рудой, и все начиналось сначала.

Само слово «домница» происходит от
славянского слова «дмути» или «дмати», что
означает «дуть». От этого же слова
происходят слова «надменный» (надутый) и
«дым». По-английски доменная печь
называется, как и по-русски, дутьевой — «бласт
фёрнейс». А во французском и немецком
языках эти печи получили название высоких
(«хохофен» по-немецки и «о фурно» по-
французски).
Домницы становились все больше.
Увеличивалась производительность мехов;
уголь горел все жарче, и железо
насыщалось им.
При извлечении крицы из печи выливался
и расплавленный чугун — железо,
содержащее более 2% углерода и плавящееся при
более низких температурах. В твердом виде
чугун нельзя ковать; он разлетается на
куски от одного удара молотом. Поэтому
чугун, как и шлак, считался вначале отходом
производства. Англичане даже назвали его
«свинским железом» — «пиг айрон». Только
потом металлурги сообразили, что жидкий
чугун можно заливать в формы и получать
из него различные изделия, например
пушечные ядра.
К XIV—XV векам доменные печи,
производившие чугун, прочно вошли в
промышленность. Высота их достигала 3 метров и
более, они выплавляли литейный чугун, из
которого лили уже не только ядра, но и
сами пушки.
Подлинный поворот от домницы к домне
произошел лишь в 80-х годах XVIII века,
когда одному из демидовских приказчиков
пришла в голову мысль подавать дутье в
доменную печь не через одно сопло, а
через два, расположив их по обеим сторонам
горна. Лиха беда начало! Число сопел, или
фурм (как их теперь называют) росло,
дутье становилось все более равномерным,
увеличивался диаметр горна, повышалась
производительность печей.
Еще два открытия сильно повлияли на
развитие доменного производства. Долгие
годы топливом доменных печей был
древесный уголь. Существовала целая отрасль
промышленности, занимавшаяся
выжиганием угля из дерева. Благодаря ее усилиям,
леса в Англии вырубили до такой степени,
что был издан специальный указ королевы,
запрещающий уничтожать лес ради нужд
черной металлургии. После этого английская
металлургия стала быстро хиреть. Британия
была вынуждена ввозить чугун из-за
границы, главным образом из России. Так
продолжалось до середины XVIII века, когда
Авраам Дерби нашел способ получения
кокса из каменного угля, запасы которого
в Англии очень велики. Кокс стал основным
топливом для доменных печей.
С изобретением кокса связана легенда
о Даде Дадли, который якобы изобрел
коксование еще в XVI веке, задолго до
Дерби. Но фабриканты древесного угля
испугались за свои доходы и, сговорившись,
убили изобретателя.
В 20-х годах прошлого века А. Каупер
изобрел воздухонагреватели для доменных
печей. Дутье начало поступать в печь
нагретым. Это нововведение повысило произ-
23

водительность печей и резко снизило
расход кокса.
Последнее значительное
усовершенствование доменного процесса произошло уже в
наши дни. Суть его — в замене части кокса
дешевым природным газом.
ГЛАВНЫЙ ПЕРЕДЕЛ
Процесс производства стали сводится, в
сущности, к выжиганию из чугуна примесей,
к окислению их кислородом воздуха. То, что
делают металлурги, рядовому химику
может показаться бессмыслицей: сначала
восстанавливают окисел железа,
одновременно насыщая металл углеродом,
кремнием, марганцем (производство чугуна), а
потом стараются выжечь их. Обиднее всего,
что химик совершенно прав: металлурги
применяют явно нелепый метод. Но
другого у них пока нет.
Главный металлургический передел —
производство стали из чугуна — возник в
XIV веке. Сталь тогда получали в кричных
горнах. Чугун помещали на слой древесного
угля, расположенный выше фурмы для
подачи воздуха. При горении угля чугун
плавился, и каплями стекал вниз, проходя через
зону, более богатую кислородом — мимо
фурмы. Здесь железо частично
освобождалось от углерода, и почти полностью — от
«Бешеная Грета» — чугунная пушка XV века
Пластинка из булата
Современные доменные печи. Завод «Азовсталь»
кремния и марганца. Затем оно оказывалось
на дне горна, устланном слоем железистого
шлака, оставшегося после предыдущей
плавки. Шлак постепенно окислял углерод,
еще сохранившийся в металле, отчего
температура плавления металла повышалась и
он загустевал. Образовавшийся мягкий
слиток ломом поднимали вверх. В зоне над
фурмой он еще раз переплавлялся, при
этом окислялась еще какая-то часть
содержащегося в железе углерода. Когда после
переплавки на дне горна образовывалась
пятидесяти-стокилограммовая крица, ее
извлекали из горна и тут же отправляли на
проковку, цель которой была не только
уплотнить металл, но и выдавить из него
жидкие шлаки.
Наиболее совершенным
сталеплавильным агрегатом прошлого была пудлинговая
печь, изобретенная англичанином Генри
Кортом в конце XVIII века. (Кстати, он же
изобрел и прокатку профильного железа на
валках с нарезанными в них калибрами.
Раскаленная полоса металла, проходя через
калибры, принимала их форму).
Пудлинговая печь Г. Корта загружалась
чугуном, а подина (дно) и стены ее были
футерованы железной рудой. После каждой
плавки их подновляли. Горячие газы из
топки расплавляли чугун, а потом кислород
воздуха и кислород, содержащийся в руде,
окисляли примеси. Пудлинговщик, стоящий у
печи, помешивал в ванне железной
клюшкой, на которой осаждались кристаллы,
образующие стальную крицу.
24

После изобретения пудлинговой печи в
этой области черной металлургии долго не
появлялось ничего нового, если не считать
разработанного англичанином Б. Гунстма-
ном тигельного способа получения
высококачественной стали. Но тигли были
малопроизводительны, а развитие
промышленности и транспорта требовало все большего
и большего количества стали.
МАРТЕН
И КОНВЕРТОР
Генри Бессемер был механиком, вдобавок
без систематического образования. Он
изобретал, что придется: машинку для гашения
марок, нарезную пушку, различные
механические приспособления. Бывал он и на
металлургических заводах, наблюдал за
работой пудлинговщиков. У Бессемера появилась
мысль переложить эту тяжелую «горячую»
работу на сжатый воздух. Он построил
реторту с отверстиями в днище. Через них
можно было подавать воздух. Все это
устройство получило название конвертора.
В конвертор, лежащий на боку, залили
чугун, потом подняли аппарат в вертикальное
положение и начали продувать сквозь чугун
воздух.
Эффект превзошел все ожидания. Из
горловины конвертора поднялся столб огня.
Раздалось мощное гудение. Через
несколько минут извержение огня прекратилось, и
из конвертора повалил бурый дым. При
всей своей безграмотности в металлургии
Бессемер понял, что это горит железо. Он
приказал повалить конвертор набок и
прекратить дутье. В конверторе осталась
прекрасная (по тому времени) жидкая сталь.
Химически это легко объяснить. Чугун,
выплавленный в доменной печи, содержит
углерод, кремний и марганец, которые
более склонны к окислению, чем основной
компонент чугуна — железо. Эти примеси
под действием кислорода продуваемого
воздуха горят (причем гораздо быстрее,
чем в пудлинговой печи), а в конверторе
остается железо.
Способ конверторного передела чугуна
стал первым способом массового
производства литой стали.
Передел в бессемеровском конверторе,
как выяснилось позже, имел и недостатки.
В частности, из чугуна не удалялись
вредные примеси — сера и фосфор. Поэтому
для переработки в конверторе применяли,
главным образом, чугун, свободный от
серы и фосфора. От серы впоследствии
научились избавляться (частично, разумеется),
добавляя в жидкую сталь богатый
марганцем «зеркальный» чугун, а позже и
ферромарганец.
Эти добавки освобождали сталь и от
избытка кислорода, поэтому такой процесс
получил название «раскисления».
С фосфором, который не удалялся в
доменном процессе и не связывался
марганцем, дело обстояло сложнее. Некоторые
руды, такие как лотарингская,
отличающиеся высоким содержанием фосфора, остава-

лись непригодными для производства стали.
Выход был найден английским химиком
С. Д. Томасом, который предложил
связывать фосфор известью. Конвертор Томаса,
в отличие от бессемеровского, был
футерован известковыми материалами, а не
кремнеземом. В чугун во время продувки тоже
подавали известь. Образовывался извест-
ково-фосфористый шлак, который легко
отделялся от стали. Впоследствии этот
шлак даже стали использовать как
удобрение.
Самая большая революция в
сталеплавильном производстве произошла в 1865
году, когда отец и сын Пьер и Эмиль
Мартены изобрели высокотемпературную печь,
названную мартеновской. В ней были
использованы регенераторы для нагрева
воздуха, которые уже с успехом применялись
на стекловаренных заводах. В этих
регенераторах воздух подогревался, и
температура пламени становилась настолько высокой,
что сталь в ванне печи переходила уже не
в тестообразное, как в пудлинговой печи, а
в жидкое состояние. Ее можно было
заливать в ковши и формы, изготовлять слитки
и прокатывать их в рельсы, балки, строи-
Кричный горн
Пудлинговая печь
Бессемеровский конвертор
Современный конвертор. Заливка чугуна
Диаграмма роста мирового производства стали за
последние сто лет
тельные профили, листы... И все это в
огромных масштабах! Кроме того, появилась
возможность использовать громадные
количества железного лома, скопившегося за
долгие годы на металлургических и
машиностроительных заводах.
Последнее обстоятельство сыграло
очень важную роль в становлении нового
процесса. В начале XX века мартеновские
печи почти полностью вытеснили
бессемеровские и томасовские конверторы,
которые, хотя и потребляли лом, но в очень
малых количествах.
Конверторное производство могло бы
стать исторической редкостью, такой же, как
и пудлинговое, если бы не кислородное
дутье. Мысль о том, чтобы убрать из воздуха
азот, не участвующий в процессе, и
продувать чугун одним кислородом, приходила в
голову многим видным металлургам
прошлого. В частности, еще в XIX веке русский
металлург Д. К. Чернов и швед Р. Окерман
писали об этом. Но в то время кислород
был слишком дорог. Только в 30—40-х
годах нашего столетия, когда были внедрены
дешевые промышленные способы
получения кислорода из воздуха, металлурги
смогли использовать кислород в
сталеплавильном производстве. Разумеется, в
мартеновских печах. Попытки продувать
кислородом чугун в конверторах не привели к
успеху: развивалась такая высокая
температура, что прогорали днища аппаратов.
В мартеновской печи все было проще;
кислород давали и в факел, чтобы повысить
2G

400
360
200
l«U
0
1 ' '
1 1
1
1—1
i
1 1
^.
s*
A
У
V
V
/ 1
1 / '
l/'l
V
1 '
т->
T
)
fi
1
/*
ft~
I
1
r
IQ70 1680 1890 1900 1910 1930 1930 1940 I960 1960
температуру пламени, и в ванну (в жидкий
металл), чтобы выжечь примеси. Это
позволило намного увеличить
производительность мартеновских печей, но в то же время
повысило температуру в них настолько, что
начинали плавиться огнеупоры. Поэтому и
здесь кислород применяли в умеренных
количествах.
Четырнадцать лет назад в австрийском
городе Линце на заводе «ФЕСТ» впервые
начали применять новый способ
производства стали — кислородно-конверторный.
Чугун заливали в конвертор, днище которого
не имело отверстий для дутья, а было
глухим. Кислород подавался на поверхность
жидкого чугуна. Выгорание примесей
создавало такую высокую температуру, что
жидкий металл приходилось охлаждать,
добавляя в конвертор железную руду и лом.
И в довольно больших количествах.
Конверторы снова появились на металлургических
заводах. Новый способ производства стали
начал быстро распространяться во всех про-
мышленно развитых странах. Сейчас он
считается одним из самых перспективных в
сталеплавильном производстве.
Достоинства конвертора состоят в том,
что он занимает меньше места, чем
мартеновская печь, сооружение его гораздо
дешевле, а производительность выше. Однако
в конверторах выплавляются пока только
малоуглеродистые «мягкие» стали. В
последние годы разработан процесс выплавки
в конверторе высокоуглеродистых сталей,
однако сталь, легированную несколькими
элементами, в конверторах не получают.
А в мартеновской печи можно получать
сталь практически всех марок.
Металлический «голод» заставляет
постоянно увеличивать размеры
сталеплавильных агрегатов. Построены мощные
мартеновские печи, вмещающие 900 т жидкого
металла; емкость конверторов достигает
300 т. Это, естественно, удешевляет металл,
но высококачественную сталь и сейчас
выплавляют в агрегатах сравнительно малой
мощности.
Металлургам часто приходится
сталкиваться с вопросом: «За какими
агрегатами— мартенами или конверторами —
будущее черной металлургии?» Скорее всего, ни
за теми, ни за другими. Со временем их
должны заменить высокопроизводительные
непрерывные агрегаты, позволяющие
«синтезировать» сталь заданного состава. Это
несколько последовательно расположенных
сосудов, в каждом из которых
поддерживается определенный режим. В них
постепенно выжигаются примеси, содержащиеся в
чугуне — углерод, сера, марганец,
фосфор — и одновременно вводятся
легирующие добавки. Процесс идет непрерывно —
значит, его легко автоматизировать.
Занимая меньшую площадь, чем мартены или
конверторы, такие непрерывные агрегаты
будут давать больше стали, особенно
высоколегированной.
В нашей стране уже созданы опытные
образцы непрерывных сталеплавильных
агрегатов*
27

что вы знаете и чего
не знаете о железе
ДРАГОЦЕННЫЙ МЕТАЛЛ
В «Одиссее» говорится, что
победителю игр, устроенных
Ахиллесом, была назначена награда:
кусок золота и кусок железа.
В «Географии»
древнегреческого писателя Страбона
упоминается о том, что африканские
народы за один фунт железа
отдавали десять фунтов золота.
Извлеченное из
древнескандинавских гробниц оружие также
свидетельствует о драгоценности
железа в прошлом — из него
сделаны только острия мечей, а все
остальные части — из бронзы.
ОРУЖИЕ ИЗ МЕТЕОРИТОВ
С давних времен люди пытались
использовать метеоритное железо,
хотя сделать это было не просто.
Бухарский эмир приказал своим
лучшим оружейникам отковать
ему меч из куска «небесного
железа». Но сколько они ни
старались, ничего не получалось.
Оружейников казнили. Они погибли
Рисунки В. КОЛТУНОВА
из-за того, что нагретый металл
не поддавался ковке, — это
характерно для никелистого
метеоритного железа, оно куется только
холодным, а при нагревании
становится хрупким.
Несмотря на это, у властителя
индийского княжества Джеханги-
ра в XVII веке были две сабли,
кинжал и наконечник пики из
метеоритного железа. Есть сведения,
что из этого же материала были
изготовлены шпаги Александра I
и Боливара — героя Южной
Америки.
САМОРОДНЫЙ ЧУГУН
Металлическое железо
встречается не только в метеоритах. Еще
в 1789 г. в «Словаре
коммерческом» Василия Левшина о
самородном железе писалось: «Так
называется железо совсем
приготовленное природой в недрах
земных, и совсем очищенное от
веществ посторонних настолько, что
можно из него ковать без
переплавки всякие вещи».
Крупное скопление
самородного железа было найдено на
южном берегу острова Диско у
берегов Гренландии. Оно
залегало здесь в извергнутом через
пласты каменного угля базальте
в виде блесток, зерен и, иногда,
мощных глыб.
В отличие от метеоритного
железа, всегда содержащего
сравнительно много никеля,
самородное железо содержит не более
2% никеля, иногда до 0,3%
кобальта, около 0,4% меди и до
0,1 % платины. Обычно оно
исключительно бедно углеродом.
Однако возможно образование и
самородного чугуна — например, в
результате контакта раскаленного
углерода с железной рудой.
В 1905 г. геолог А. А.
Иностранцев обнаружил в районе острова
Русского на Дальнем Востоке
небольшие пластообразные
скопления самородного чугуна,
находящегося на глубине 30—40 метров
под скальными породами
морского берега. В извлеченных
образцах металла содержалось
около 3,2% углерода.
28

ТРАГЕДИЯ
ГОРЫ БЛАГОДАТЬ
В 1737 году вогул Степан Чумпин
нашеп у горы Благодать большой
кусок магнитного железняка и
показал его горному технику И.
Ярцеву. После осмотра
месторождения Ярцев помчался с докладом
в Екатеринбург. Эта лоездка была
самым настоящим бегством — ло
следу Ярцева скакали
вооруженные стражники некоронованного
короля Урала Демидова, который
не допускал и мысли, что новые
богатства минуют его. Ярцеву
удалось уйти от погони.
Первооткрыватели рудника получили
вознаграждение от Горной
канцелярии, но вскоре Степан Чумпин
был убит. Убийца остался не
пойманным.
КРИСТАЛЛ ЧЕРНОВА
Знаменитый русский металлург
Д. К. Чернов A839—1921 гг.)
собрал коллекцию кристаллов
железа. Некоторые кристаллы,
найденные им в стальных слитках,
достигали длины 5 мм,
большинство же — не более 3 мм.
Главной ценностью коллекции
был уникальный «кристалл
Д. К. Чернова», описанный во
многих учебниках по металловедению.
Его нашел в груде стального лома
шихтового двора подполковник
морской артиллерии А. Г.
Берсенев, служивший приемщиком на
металлургическом заводе. Как
удалось выяснить, кристалл вырос
в 100-тонном слитке стали.
Берсенев подарил его своему
учителю — Чернову.
Д. К. Чернов тщательно
исследовал кристалл. Вес его оказался
3 кг 450 г, длина — 39 см,
химический состав: 0,78% углерода,
0,255% кремния, 1,055% марганца,
97,863% железа.
КАК ЗАКАЛЯЛИ СТАЛЬ
В английских патентах вплоть до
конца XIX в. содержались
рекомендации добавлять в закалочную
жидкость полевые цветы.
Твердость закаленной стали в течение
долгого времени объясняли
превращением углерода,
содержащегося в ней, в алмаз.
СТАЛЬНОЕ ВИНО
В старинных журналах можно
найти рецепты различных «железных»
лекарств. Так, в «Экономическом
журнале» за 1783 год сообщалось:
ч(В некоторых случаях и болезнях
и самое железо составляет
весьма хорошее лекарство, и
принимаются с пользой наимельчайшие
оного опилки, либо просто, либо
обсахаренные». Там же
перечисляются другие лекарства того
времени: обсахаренное железо,
железный снег, железная вода,
стальное вино («виноградное кислое
вино, как например, рейнвейн,
настоять с железными олилками, то
получится железное или стальное
вино и вкупе весьма хорошее
лекарство»].
МАГНИТНЫЕ ЛЕКАРСТВА
В 1835 г. «Журнал мануфактур и
торговли», сообщая о товарах,
присланных из Вены в Петербург,
упоминает металлические
намагниченные бруски как средство от
зубной и головной боли. Бруски
рекомендовалось носить на шее.
«Этот способ лечения ныне в
моде, — сообщалось в журнале, —
и по отзывам врачей,
заслуживающих вероятия, помогает
весьма многим».
29

В древности и в средние века
магнит употребляли не только как
наружное, но и как внутреннее.
Гален считал магнит слабительным,
Авиценна лечил им ипохондриков,
Парацельс приготовлял
«магнитную манну», Агрикола —
магнитную соль, магнитное масло и
магнитную эссенцию.
ГВОЗДИ В ЖЕЛУДКЕ
В 1963 г. в некоторых газетах
появилась небольшая заметка:
«130 гвоздей и 340 швейных
иголок извлекли врачи из организма
сорокалетней женщины. Под
тяжестью непосильного груза
желудок опустился. Иглы, проникшие
в печень, поджелудочную железу
н в другие органы, вызывали
тяжелые страдания, но женщина
упорно скрывала от врачей
местной больницы причину
болезни. Хирурги извлекли из
организма больной иглы и двенадцати-
сантиметроаые гвозди, общим
весом 610 граммов.
Металлические предметы под воздействием
кислоты желудочного сока
потеряли свой первоначальный вес
примерно на 400 граммов. После
операции больная поправилась».
В животном мире встречаются
еще более поразительные
примеры. Так, желудочные соки
крокодила за несколько месяцев
полностью растворяют проглоченные
железные наконечники копий и
пятнадцатисантиметровые
стальные крючки.
ЖЕЛЕЗНАЯ РУСЬ
1. СВИДЕТЕЛЬСТВО
ДАНИИЛА ЗАТОЧНИКА
«...Храбрая сердца в жестоцем ха-
ралузе скована, а в буести
закалена», — говорит неведомый
автор «Слова о полку Игоревен.
«Харалуз» — это пламя, «бу-
есть» — буйный ветер; остальные
слова нам понятны и так. Понятно
и уподобление храброго
сердца — стальному.
Ко времени создания «Слова»
железо на Руси уже было своим,
хорошо освоенным металлом. В
другом знаменитом литературном
памятнике XII столетия — «Слове
Даниила Заточника» сказано:
«Лучше бы ми железо варити, нежели
со злою женою быти». Это
категорическое утверждение
характеризует не только отношение
автора к браку, но и труднейший
в те времена процесс варки
железа.
Влрочем, тот же Даниил
Заточник рассказывает об этом
процессе и нечто гораздо более
существенное: «Не огнь творит разжение
железу, но надмение мешное».
Разумеется, надменность тут не
при чем: если вспомнить, что
«надменный» — это
просто-напросто надутый, а «мешный» —
прилагательное от слова «мех», — то
все сразу станет на свои места.
Основной работой при варке
железа было раздувание мехов
вручную — дело настолько
тяжкое, что утверждение Даниила
относительно «злой жены» воистину
следует считать преувеличением.
Кстати, понятие «дуть»
выражалось в те времена и другим
словом — «сопеть». Отсюда
происходит и название старинного
духового инструмента — «солели»,
и не менее старинное, но
кажущееся в наш ракетный век сугубо
современным слово «сопло».
Соплом издавна именовалась трубка,
которой оканчивался кузнечный
мех.
2. ЦЕНТРЫ МЕТАЛЛУРГИИ
Несмотря на трудность, варка
железа была для наших предков
делом обыкновенным. В этом
убедились археологи, когда вели
раскопки в Старой Рязани. Из
девятнадцати раскопанных жилищ
горожан в шестнадцати были
встречены несомненные следы
домашней варки железа — в горшке, в
обыкновенной печи.
Но наряду с таким, уже в те
времена дедовским способом
получения металла существовало и
специализированное, крупное
производство. Одну из наиболее
совершенных домниц XIII века
удалось раскопать близ Бердичева, в
Райковецком городище. Она была
даже совершеннее новгородских
домниц XVIII века: шлак у нее
непрерывно стекал по восьми
канальцам в специальные гнезда.
Диаметр райковецкой печи
достигал почти двух метров.
А в Гочевском городище, на
юго-восточной границе Курского
княжества, удалось обнаружить
форменный металлургический
квартал — пространство площадью
10 000 квадратных метров было
сплошь завалено остатками
домниц, шлаком и крицами.
В наше время расцвет черной
металлургии сопровождался
появлением на карте страны
Магнитогорска, Рудного, Электростали.
Возникновение производства
железа на Руси также
сопровождалось возникновением
соответствующих названий — Устюжна Же-
лезнопольская (от Железного
поля — местности неподалеку от
Новгорода, где добывали
болотную железную руду), Керчь (в
XI веке Кърчев — от того же
корня, что и крица), Бронницы
(броней называли кольчугу).
3. СЫРЬЕ И ПРОДУКЦИЯ
Сырье для варки железа — уже
упомянутая нами болотная
руда — встречалось на Руси повсе-
30

Рисунок В. ЗУЙКОВА

местно. Это — бурый железняк
BFe203 • 3H2OJ органического
происхождения, крайне легко
восстанавливаемый: металл начинает
восстанавливаться из болотной
руды уже при 400°, а при 700—
800" можно получить железо.
Руду находили на дне болот, озер,
на берегах рек. В августе копали,
осенью сушили — обжигали на
кострах, зимой в санях везли к
печам.
Невозможно перечислить все,
что делали из железа
древнерусские кузнецы — «хытрецы», «кър-
чи», «железоковцы». От иглы — до
меча, от лемеха — до кольчуги.
Первые найденные
археологами в наших курганах подковы
датируются X веком. Описание
первой железной кровли —
«Покрыта церковь святые Софии
железом» (Псковская летопись) —
относится к 1465 году.
Особое искусство требовалось
при изготовлении замков.
Искусством этим славились мастера
Приднепровья. Вплоть до XIV
века в Чехии замки определенной
конструкции называли «русскими
замками».
4. ТРЬПЕННЫЙ ОЦЕЛ
Это значит — «стойкая сталь».
Наваренные «оцелом» топоры
находили в курганах, относящихся к
XI веку. «Каленые стрелы»,
«каленые сабли» — постоянно
встречаются в былинах. Письменные
памятники XI—XII веков часто
упоминают в той или иной связи о
закалке стали. «Слово о полку
Игореве» мы уже цитировали.
А вот две древние пословицы:
«Пещь искушает оцел во
калении»; «Донъжде сильна любы —
възьми възлюбленое, донъжде же
горить железо — студеном до ся
кал ить».
О высоких качествах русского
«трьпенного оцела»
свидетельствует оживленная торговля
стальными изделиями, которую вели
московские купцы — бронники.
ножевники, игольники — на
западе и на юге. Сохранилась
занятная переписка между Иваном III
и крымским ханом Менгли-Ги-
реем. Хан, имевший в своем
распоряжении дослехи из Дамаска,
Милана, Багдада, выпрашивал
русские: «Да пожаловал князь
велики, прислал третьего году п ан-
сырь; и яз ходил на недругов, да
пансырь утерял; и он бы
пожаловал пансырь прислал». Другое
письмо: «Сего году ординских
Татар кони потоптали есмя, мелкой
доспех истеряли есмя. У тебя, у
брата своего мелкого доспеху
просити послал есми».
Но об искусстве древнерусских
оружейников можно судить не
только по косвенным данным.
Кое-какие образцы их мастерства
дошли до нашего времени.
Например, хранящаяся в Оружейной
палате рогатина тверского князя
Бориса Александровича — с
рожном из булатной стали, со
втулкой, оправленной набитым на
сталь позолоченным серебром.
ЧТО ЖЕ ТАКОЕ —
БУЛАТ!
И булат, и дамасская сталь по
химическому составу не отличаются
от обычной нелегированной стали.
Это сплавы железа с углеродом.
Но в отличие от обычной
углеродистой стали, булат обладает
очень большой твердостью и
упругостью, а также способностью
давать лезвие исключительной
остроты.
Секрет булата не давал покоя
металлургам многих веков и стран.
Каких только способов и
рецептов не предлагалось! В железо
добавляли золото, серебро,
драгоценные камни, слоновую кость.
Придумывались хитроумнейшие |и
порой — ужаснейшие)
«технологии». Один из древнейших
советов: для закалки погружать
клинок не в воду, а в тело
мускулистого раба — чтобы его сила
перешла в сталь.
Раскрыть секрет булата
удалось в первой половине прошлого
века замечательному русскому
металлургу П. П. Аносову. Он брал
самое чистое кричное железо и
помещал его в открытом тигле
в горн с древесным углем.
Железо, плавясь, насыщалось
углеродом, покрывалось шлаком из
кристаллического доломита, иногда
с добавкой чистой железной
окалины. Под этим шлаком оно очень
интенсивно освобождалось от
кислорода, серы, фосфора и
кремния. Но это было только полдела.
Нужно было еще охладить сталь
как можно спокойнее и
медленнее, чтобы в процессе
кристаллизации сначала могли образоваться
крупные кристаллы разветвленной
структуры — так называемые ден-
дриты. Охлаждение шло прямо
в горне, заполненном
раскаленным углем. Затем следовала
искусная ковка, которая не должна
была нарушить образовавшуюся
структуру.
Другой русский металлург —
Д. К. Чернов впоследствии
объяснил происхождение уникальных
свойств булата, связал их со
структурой. Дендриты состоят из
тугоплавкой, но относительно
мягкой стали, а пространство меж их
«ветвями» заполняется в процессе
застывания металла более
насыщенной углеродом, а
следовательно, и более твердой сталью.
Отсюда большая твердость и
большая вязкость одновременно.
При ковке этот стальной
«гибрид» не разрушается, сохраняется
его древовидная структура, но
то лько из прямолинейной она
превращается в зигзагообразную.
Особенности рисунка в
значительной мере зависят от силы и
направления ударов, от
мастерства кузнеца.
Дамасская сталь древности —
это тот же булат, но позднее так
стали называть сталь, полученную
путем кузнечной сварки из
многочисленных стальных проволочек
или полос. Проволочки делались
32

из сталей с разным содержанием
углерода, отсюда — те же
свойства, что и у булата. В средние
века искусство приготовления
такой стали достигло наибольшего
развития. Известен японский
клинок, в структуре которого
обнаружено около 4 миллионов
микроскопически тонких стальных нитей.
Естественно, процесс изготовления
оружия из дамасской стали еще
более трудоемок, чем процесс
изготовления булатных сабель.
Кстати, после смерти П. П.
Аносова секрет булата был вновь
утерян. В третий раз его открыли
уже в середине двадцатого века.
Булатная пластинка, которую вы
видите на стр. 24, — один из
самых своеобразных сувениров.
Такие пластинки были вручены
металлургами Златоуста
участникам Всесоюзного совещания
прокатчиков, проходившего в этом
городе в 1961 году.
КАК ПИСАЛ ПЛИНИЙ СТАРШИЙ
«Железные рудокопи доставляют
человеку превосходнейшее и
зловреднейшее орудие. Ибо сим
орудием прорезываем мы землю,
обрабатываем плодовитые сады и,
обрезая дикие лозы с виноградом,
понуждаем их каждый год юнеть.
Сим орудием выстраиваем домы,
разбиваем камни и употребляем
железо на все подобные
надобности. Но тем же железом
производим брани, битвы и грабежи и
употребляем оное не только
вблизи, но мещем окрыленное вдаль
то из бойниц, то из мощных рук,
то в виде оперенных стрел. Самое
порочнейшее, по мнению моему,
ухищрение ума человеческого.
Ибо, чтобы смерть скорее
постигла человека, соделапи ее
крылатою и железу придали перья. Того
ради да будет вина приписана
человеку, а не природе.»
Перевод В. М. СЕВЕРГИНА,
знаменитого русского химика и
минералога конца XVIII —
начала XIX вв.
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
ОДНИМ ВЫСТРЕЛОМ
Сернокислотные и азотнокислот-
ные заводы выбрасывают в
атмосферу газы, содержащие
некоторое количество окислов азота.
Один из возможных поглотителей
этих окислов — торф.
Применяя торфяные
поглотители, удается убить одним
выстрелом двух зайцев — воздух над
заводами остается чистым, а
сельское хозяйство получает новое
дешевое удобрение — торф,
насыщенный азотом. Для ряда
культур такое удобрение более
выгодно, чем мочевина. Работы,
проведенные ленинградскими
учеными, показали, что лучшие
результаты получаются при
использовании торфа марки
«медиум».
Известия высших учебных
Заведений СССР. «Химия и
химическая технология»,
1966, № 2
НЕОБЫЧНЫЕ ПОРОШКИ
Одной из американских фирм
разработан новый способ
изготовления порошков из попиоле-
финов, в первую очередь из
полиэтилена. Размеры частиц,
полученных по этому методу, в 40 раз
меньше, чем при механическом
размоле полиэтилена. Добавка
таких порошков значительно
улучшает свойства многих материалов.
Так, изделия, изготовленные из
эпоксидной смолы с 20—30% по-
лиолефинового порошка, имеют
на 30% большую прочность на
изгиб, чем такие же изделия из
обычных составов на основе
эпоксидных смол. Любому химику,
работающему в области
пластмасс, эти цифры говорят многое:
ведь недостаточные эластичность
и сопротивляемость удару и
изгибу — главные пороки эпоксидных
компаундов.
Введение полиолефинового
порошка в лаковые и красочные
покрытия на одну треть увеличивает
их стойкость к истиранию.
Полиолефиновые порошки
образуют с водой и органическими
жидкостями стабильные
равномерные дисперсии, которые
можно перекачивать по трубам, а на
изделия наносить обычным
распылением.
(«Chemie—Ingenieur — Technik»,
1966, № 4)
ГРАНУЛЫ ИЗ ОБРЕЗКОВ
Отходы термопластичных
полимеров не выбрасывают. После
переработки на мельницах и экструде-
рах их превращают в гранулы, а
из гранул формуют изделия,
А как быть с отходами
полимерных пленок! Их очень трудно
регенерировать. Насыпной вес
обрезков пленки очень мал, и
мелкие кусочки пленки нелегко слить
в комочки и гранулы.
Для регенерирования отходов
пленки недавно был
сконструирован специальный экструдер.
Материал сначала режут «на мелкие
клочки», а затем подают в
уплотнитель, где между двумя
вращающимися шайбами образуются
комочки пластика. После этого из
комочков обычным способом
получают полимерные гранулы.
Интересная особенность машины —
материал перемещается в ней
сжатым воздухом.
(«Kunststoffe», 1966, № 4)
БЕЗ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
Поливинилхлорид — один из
самых дешевых полимеров. Но так
как его производят в огромных
количествах, всякое
усовершенствование технологии супит
большие выгоды. Много внимания
уделяется сейчас удешевлению
мономера — винилхлорида.
Японская фирма «Тойо сода»
недавно построила установку для
отработки процесса производства
винилхлоридв разложением
дихлорэтана. В предложенном
варианте процесса побочный
продукт — хлористый водород
реагирует с этиленом и кислородом:
при этом вновь образуется
дихлорэтан.
В заключение — одна цифра.
Выход продукта, согласно
утверждению фирмы, превышает 96%.
(«Kunststoff Rundschau»,
1966, № 4)
3 Химия и Жизнь, № 11
33

МАГНЕТОХИМИЯ,
ее настоящее и будущее
Профессор Я. Г. ДОРФМЛН
о.
О
П
ш
О
и
и
<
ас
Эта статья посвящена науке,
отношение к которой у части химиков
двойственное. Одни говорят, что
«магнетохимия уже устарела»,
другие, наоборот, что она «еще
не созрела».
Между тем во многих
лабораториях мира при химических
исследованиях ученые неизбежно
обращаются к применению
физики магнитных явлений. В наших
вузах, к сожалению, магнетохимия
практически не изучается. Многие
судят о ней понаслышке. Поэтому
мне захотелось рассказать
читателям журнала, что же это такое —
магнетохимия.
СВЯЗЬ
МЕЖДУ МАГНИТНЫМИ
И ХИМИЧЕСКИМИ
ЯВЛЕНИЯМИ
Чтобы яснее представить себе
объект исследований магнетохи-
мии, вспомним о магнитных
свойствах вещества. Под ними в
физике понимают реакцию вещества
на внешнее магнитное поле,
создаваемое обычно с помощью
электрических токов. Как
известно, магнитное поле в отличие от
электрического не действует на
покоящийся электрический заряд;
оно действует только на
движущиеся заряды. Поэтому магнитные
свойства служат прежде всегс
свидетельством движения
электрических зарядов в веществе;
они — самый явный признак их
движения и мсгут служить
важнейшим источником информации
о его особенностях. Изучение
связи между химическими
свойствами веществ и движением
электрических зарядов в веществе и есть
объект исследований магнетохи-
мии. И выявление этой связи
приводит к весьма глубоким
выводам.
Теперь все знают, что
электроны и протоны — заряженные
частицы, имеющиеся в атомах и
молекулах, — находятся в
постоянном движении. Электроны
обращаются по орбитам около одного
или нескольких ядер;
одновременно они вращаются вокруг
своих собственных осей. Протоны,
входящие в состав атомных ядер,
также обладают двойным
движением внутри ядра. Физики
установили это, исследуя магнитные
свойства тел.
ДИАМАГНИТНЫЕ
ТЕЛА
Если большинство известных нам
веществ поместить в магнитное
поле, например между
полюсами электромагнита, то они
выталкиваются оттуда, где поле
сильнее, туда, где оно слабее.
Такие тела называются
диамагнитными, а само явление —
диамагнетизмом. Примеры
диамагнитных тел — вода, водород, азот,
гелий, соли щелочных металлов,
большинство органических
соединений.
Еще в начале XX века
выдающийся французский физик П. Лан-
жевен пришел к выводу, что
диамагнетизм вызывается
взаимодействием «токов», текущих в атомах
и молекулах, с внешним
магнитным полем. Путем тщательного
расчета он показал, что
диамагнетизм можно объяснить, если
учесть, что внутриатомные
токи создаются электронами, что
они замыкаются внутри атомов и
что в этих телах
электронные орбиты расположены так,
что магнитные поля, создаваемые
ими, взаимно компенсируются.
Последнее обстоятельство ясно
видно из хорошо известного
опытного факта: при отсутствии
внешнего поля диамагнитные тела ни
в виде больших порций, ни в виде
отдельных атомов или молекул не
создают вокруг себя заметного
собственного магнитного поля.
Работа Ланжевена была
серьезным ударом по модели атома,
предложенной незадолго до того
известным английским физиком
Дж. Дж. Томсоном, который
полагал, что электроны в атомах
находятся в состоянии покоя. Так
теория Ланжевена подготовила
появление принятой теперь нами
модели атома Резерфорда— Бора.
ПАРАМАГНИТНЫЕ
И ФЕРРОМАГНИТНЫЕ
ТЕЛА
Помимо диамагнитных,
существуют парамагнитные тела. Если их
поместить в магнитное поле, они
втягиваются туда, где поле
сильнее, оттуда, где оно слабее. К
парамагнитным телам принадлежат
соли железа, марганца, кобальта,
никеля, кислород, закись азота.
С ростом температуры
парамагнетизм этих веществ быстро
убывает (в отличие от диамагнетизма,
почти не зависящего от
температуры).
и

Среди парамагнитных есть
небольшая группа веществ, которые
не только очень сильно
реагируют на магнитное поле, но
зачастую и сами бывают
«намагничены», то есть окружены собствен-
Наматничиваздость
(сила втягивания)
100° 200° 300° 400°Н
I Диамагнитное вещество
¥
' НамагнТРшваемость
(сила выталкивания)
^абсолютная теылература в градусах
Нельвкна
Зависимость магнитных свойств
диамагнитных и парамагнитных
веществ от температуры Т
ным магнитным полем. Это
металлы: железо, кобальт и никель,
некоторые окислы железа
(например, магнетит), некоторые
редкоземельные металлы. Такие тела,
называемые ферромагнитными, в
сотни тысяч раз сильнее
взаимодействуют с магнитным полем,
чем парамагнитные. У
ферромагнитных тел магнитные свойства с
ростом температуры убывают
сначала слабо, затем все сильнее и,
наконец, при определенной
температуре, называемой «точкой
Кюри», ферромагнетизм
переходит в парамагнетизм. Точка Кюри,
например, для железа равна
770°С, а для никеля 360°С.
Анализируя свойства
парамагнитных тел, Ланжевен пришел к
выводу, что они отличаются от
диамагнитных тем, что в их
атомах магнитные поля, создаваемые
отдельными электронами, взаимно
нескомпенсированы. Он показал,
что такие атомы в обычных
условиях благодаря тепловому
движению должны быть ориентированы
беспорядочно. Поэтому мы не
замечаем полей, создаваемых
отдельными атомами. Из-за этой
беспорядочной ориентации атомы
взаимно компенсируют свои поля,
покуда нет внешнего поля. А если
парамагнитное тело поместить в
магнитное поле, то происходит
частичная ориентация атомов и их
индивидуальные поля
складываются с внешним полем. Тепловое
движение мешает такому
упорядочению атомов, поэтому
парамагнетизм убывает с ростом
температуры.
То, что у ферромагнитных тел
эта ориентация в сотни тысяч раз
больше и может зачастую
сохраняться даже когда внешнее
магнитное поле перестает
действовать, объясняется сильным
взаимодействием между отдельными
атомами. Как показали
исследования, благодаря этому сильному
взаимодействию ферромагнитное
тело в обычных условиях разбито
на отдельные области («домены»),
где атомы упорядочены. При
высокой температуре этот самопро-
Намагничиваемосп
f
Ферромагнетизм I
X I
\ | Парамагнетизм
I V
I I ^-. 1
9° ен
9„- температура точни Нюри
Зависимость магнитных свойств
ферромагнитного тела от
температуры Т
извольный внутренний порядок
нарушается и тело становится
парамагнитным.
ВОЛЧКОВЫЕ
СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОНОВ
Если ферромагнитное тело
помещено в достаточно сильное
магнитное поле, то все его атомы
ориентируются одинаково. Но
такая параллельная ориентация всех
атомов («магнитное насыщение»)
сообщает телу несколько
своеобразные свойства. Электроны,
кружащиеся в атоме, сообщают ему
свойства волчка; если все атомы
тела ориентированы параллельно,
то намагниченное тело, как целое,
должно проявлять свойства
волчка. Но когда физики попытались
на опыте обнаружить эти «волчко-
вые» свойства намагниченного
ферромагнитного тела, то
оказалось, что эти явления не столь
просты, как предполагалось.
Подробное изучение этой аномалии
привело к выводу, что она
вызывается вращением вокруг
собственной оси электронов,
создающих ферромагнетизм. Вращению
электрона вокруг его собственной
оси было дано название «спин»
(от английского глагола to spin —
вертеться).
Итак, именно магнитные
исследования вещества,
подкрепленные, разумеется, и другими,
особенно оптическими, методами,
вскрыли фундаментальные
особенности движения электронов в
атомах.
АНТИФЕРРОМАГНИТНЫЕ
ВЕЩЕСТВА
Наряду с ферромагнитными, су-
существуют вещества, которые
отчасти напоминают
ферромагнитные, а отчасти — парамагнитные
тела. При низких температурах
многие из них намагничиваются
очень слабо, но по мере роста
температуры их магнетизм сильно
возрастает и достигает максиму-
3*
35

ма при некоторой точке,
называемой «точкой Нэеля». Выше «точки
Нэеля» такие тела ведут себя, как
обычные парамагнитные.
Исследования показали, что в
антиферромагнитных телах тоже
существуют очень большие силы
взаимодействия между атомами. В то
Зависимость магнитных свойств
антпферромагнитного тела от
температуры Т. вк —точка Нэеля
время, как в телах
ферромагнитных эти силы стремятся
сориентировать атомы параллельно один
другому, в антиферромагнитных
они ориентируют их либо
противоположно, либо под
определенным углом один к другому.
В различных телах
наблюдается удивительное разнообразие
таких с<излюбленных» взаимных
ориентации. При достаточно
высокой температуре этот
самопроизвольный внутренний порядок
нарушается.
Примерами
антиферромагнитных веществ являются, например,
некоторые окислы и фториды
железа, марганца, никеля, сернистые
соединения этих элементов,
некоторые редкоземельные металлы
и сплавы.
ПЕРВЫЕ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ
Магнетохимические
исследования начались еще в прошлом
столетии. Они привели к
обнаружению чрезвычайно интересной
закономерности: если два атома
парамагнитного вещества,
соединившись, образуют молекулу, то
последняя либо диамагнитна, либо
новое вещество менее
парамагнитно, чем исходные. Так, в атоме
водорода остается
некомпенсированным магнитное поле,
создаваемое спином единственного
валентного электрона. А
молекулярный водород диамагнитен,
так как в молекуле Нг спины двух
электронов взаимно
компенсируются (то есть они вращаются в
противоположных направлениях).
Путем этих исследований магнето-
химия привела физиков и химиков
к современной электронной
теории валентности — представлению
о том, что при образовании
химического соединения спины
валентных электронов
соединяются во взаимно
компенсирующие пары.
С помощью магнетохимических
исследований разнообразных
диамагнитных веществ
(преимущественно органических соединений)
была открыта еще одна
чрезвычайно интересная
закономерность: когда из атомов образуется
а — атом водород;», б — молекула
водорода
молекула, то диамагнетизм
электронов, обращающихся в
молекуле, обычно несколько меньше
диамагнетизма электронов,
обращающихся в исходных атомах.
Теоретическое изучение вскрыло
причину этой закономерности. Она
обусловлена взаимным
связыванием электронных оболочек в
молекуле, то есть образованием
химической связи.
ОСОБЕННОСТИ
АРОМАТИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ
Разработка более тонких
магнетохимических методов
исследования позволила выявить,
например, отличие строения одиночной
химической связи от двойной
(этиленовой) или тройной
(ацетиленовой) связи. Магнетохимические
исследования обнаружили также
появление аномально большого
диамагнетизма при образовании
ароматической связи. А физический
анализ этого факта позволил
выяснить коллективный характер
движения электронов в
ароматическом кольце. Систематические
магнетохимические исследования
различных ароматических
соединений вскрыли еще более
глубокие детали их строения. Удалось
наглядно показать, в каких
производных бензола заместитель не
влияет на электроны, движущиеся
в кольце, в каких производных
происходит оттягивание
электронов с кольца, а в каких, напротив,
электроны заместителя проникают
в кольцо. Это удалось выяснить
даже на симметричных
молекулах, например на гексаметилбен-
золе. Исследование
многоядерных конденсированных
ароматических веществ (например, овалена)
показало и другую интересную
особенность: выяснилось, что так
называемые «пи-электроны»
сгущаются к периметру молекулы.
МАГНЕТИЗМ
АТОМНОГО ЯДРА
До сих пор мы рассматривали
магнетизм, обусловленный спином
и обращением электронов в
оболочках атомов и молекул. Однако
сходные движения зарядов в
атомных ядрах также создают
магнитные свойства, но только в
сотни и тысячи раз более слабые, '
обнаруживаемые лишь с
помощью очень чувствительных и
тонких методов.
36

Конечно, магнетизм атомных
ядер не может иметь прямого
отношения к химическим свойствам
молекул. Но использовать его для
тонких и глубоких исследований
химического строения можно.
Когда молекула попадает во
внешнее магнитное поле, ядра ее
атомов подвергаются действию и
этого поля и местных полей,
создаваемых ближайшими
движущимися электронами. Значит, изучая
магнитные свойства ядер, мы
можем судить о тех местных полях,
в которых они находятся. И на
основании этих данных можно
представить себе, как
распределены, как движутся электроны,
создающие эти местные поля.
СТАТИЧЕСКИЙ МЕТОД
МАГНЕТОХИМИИ
Теперь рассмотрим
экспериментальные методы, с помощью
которых ведутся магнетохимиче-
ские исследования. Существуют
два основных типа таких
методов— статический и резонансный.
При статических исследованиях
изучаются магнитные свойства
вещества в магнитном поле,
остающемся неизменным в течение
всего времени измерения.
Статические исследования в свою
очередь делятся на два этапа: либо
измеряется магнитная
восприимчивость (магнитные свойства,
соответствующие фактически слабому
магнитному полю); либо
измеряется магнитное насыщение (то
есть предельные магнитные
свойства, достигаемые лишь в очень
сильном магнитном поле). У
диамагнитных веществ
целесообразно измерять восприимчивость, так
как магнитного насыщения у этих
тел вообще не существует. У
парамагнитных и
антиферромагнитных веществ до сих пор также
измеряли только восприимчивость.
Однако измерения
восприимчивости этого рода сложных
веществ, которые больше всего
интересуют химика, вопреки
широко распространенному мнению,
редко оказываются полезными.
Слишком много допущений
делается в ходе исследования...
Более надежного результата можно,
Схема установки для измерения
магнитных свойств статическим
методом.
А — ампула с образцом О; В —
чувствительные весы с
электромагнитной компенсацией; М —
полюсные наконечники
электромагнита; S — зеркальце
по-видимому, ждать от измерений
насыщения, требующих
применения сильных магнитных полей
(порядка 105—10б эрстед), что
представляет пока еще значительные
практические трудности.
РЕЗОНАНСНЫЕ МЕТОДЫ
МАГНЕТОХИМИИ
Огромные успехи были
достигнуты за последние годы в области
резонансных методов —
электронного парамагнитного резонанса
(ЭПР) и ядерного магнитного
резонанса (ЯМР). Эти методы
основаны на следующем явлении: если
спин электрона, протона или ядра
ориентирован так, что его
магнитное поле направлено параллельно
внешнему полю, то под действием
высокочастотной
электромагнитной волны надлежащей
резонансной частоты этот спин может
опрокинуться, поглотив энергию
кванта волны. Резонансная
частота зависит от природы частицы и
напряженности постоянного
магнитного поля, действующего ^л
нее.
Метод ЭПР позволяет по
поглощению волн резонансной
частоты обнаруживать ничтожно
малое число химически активных
молекул — свободных радикалов,
обладающих ненасыщенной
валентностью (то есть
некомпенсированным спином). Он позволяет
также определять ряд
особенностей химической связи в сложных
парамагнитных веществах.
Метод ЯМР позволяет
примерно таким же образом определять
те местные магнитные поля, в
которых находятся отдельные ядра
в молекуле; он дает богатый
материал для суждения о строении
как диамагнитных, так и
парамагнитных молекул.
Интенсивность
к
н" н" н""
, * , ,—*—
Частота
Пример спектра ЯМР.
Спектр вин ильной группы
молекулы пропилена
ч tit
Н Н
с с
' Л ////
СН3 Н
Соответгтвугощие разным
протонам пики обозначены Н", Н'",
Н""
37

Можно сказать, что
статический метод магнетохимии дает
первую, сравнительно грубую, но
очень верную наметку
электронного строения, а резонансные
методы значительно углубляют и
уточняют полученные сведения.
Интенсивность
А
A
Частота
Пример сигнала ЭПР свободного
радинала
И статические и резонансные
методы требуют серьезной
обработки данных измерений, но чем
тоньше и глубже метод, тем
труднее и сложнее теоретическая
обработка данных. Ни один
физический метод, как бы тонок и
чувствителен он ни был, не может
дать исчерпывающих данных обо
всех деталях строения. Поэтому
нередко требуется дополнять маг-
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! <
БЫСТРО
И ТОЧНО
Резиновая смесь должна
вулканизоваться, чтобы стать резиной.
Но при обработке смеси на
горячем оборудовании она иногда
преждевременно подвулканизо-
вывается. Это явление часто
называют скорчингом.
Как же.узнать, склонна ли
резина к подвулканизации!
Существуют приборы для оценки вели-
38
нетохимические методы
исследования с помощью
спектроскопических, и наоборот.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
В ТЕХНИКЕ
Один из важнейших вопросов
современной промышленной
техники — автоматизация управления
производственными процессами.
Аппаратура, управляющая
процессом, должна регулировать
различные условия — давление,
температуру, поступление
компонентов и т. д. Она должна содержать
не только датчики, автоматически
измеряющие эти условия, но
также и датчики, характеризующие
состояние самого продукта. Маг-
нетостатические и особенно маг-
неторезонансные методы служат
для автоматического получения
характеристики промежуточного
продукта. Высокая
чувствительность методов ЭПР и ЯМР
успешно используется для этих целей в
различных отраслях производства.
Оба метода могут также
применяться для контроля качества
готового продукта.
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
МАГНЕТОХИМИИ
Предпринимались
неоднократные попытки обнаружить влияние
чины подвулканизации. Но они
либо мало производительны, либо
имеют слишком большую
погрешность. В
Научно-исследовательском институте резиновых и ла-
тексных изделий разработан
оригинальный скорчингомер,
лишенный этих недостатков. Принцип
его действия — измерение
усилий, необходимых для продавли-
вания нагретой резиновой смеси
через калиброванное отверстие.
Прибор автоматически вычерчи-
магнитного поля на ход
химических реакций. Порой в литературе
появлялись экспериментальные
исследования, в которых такое
влияние как будто отмечалось.
Однако проверки начисто
опровергали эти данные. Это и не
удивительно, так как воздействие
внешних магнитных полей на
обычные молекулы, как
правило, слишком ничтожно по
сравнению с энергией теплового
движения.
Наши теоретические расчеты
показали, что влияние магнитного
поля может стать очень
значительным только для находящихся
в растворе диамагнитных
больших молекул, молекулярный вес
которых превосходит миллион.
Недавно химики в Германской
Демократической Республике на
ряде опытов полностью подтвердили
это предсказание. Изучая в
растворе некоторые биохимические
реакции, в которых участвуют
крупные молекулы ферментов,
они наблюдали огромные
изменения скорости реакции под
действием сильных постоянных
магнитных полей. Возможно, в скором
будущем магнитные поля смогут
быть использованы для
регулирования кинетики подобных
химических процессов.
Магнетохимия вступает, таким
образом, в новую фазу своего
развития*
вает кривые усилие — время и
температура — время, по
которым и оценивают склонность
смесей к подвулканизации.
В приборе — три рабочие
камеры; количество камер можно
и увеличить. Сходимость
результатов вполне удовлетворит
заводских технологов: разброс не
превышает 5%.
«Каучук и резина»,
1966, № 6

тектиты —
космическое стекло
Кандидат геолого-минералогических наук
Г. Г. ВОРОБЬЕВ
Тектиты — это куски
темно-зеленого или черного стекла,
размером от лесного до крупного
грецкого ореха. Они имеют
форму полых шаров, пальцев,
луковиц, груш, гантелей,
тарелочек. Их находят на
поверхности земли, а также в
относительно молодых геологических
осадках; особенно много текти-
тов в Австралии, Чехословакии
и на Филиппинах.
Одно время считали, что
тектиты — это вулканические
стекла, обсидианы; иногда их
принимали даже за черные
алмазы. Но теперь уже не
вызывает сомнений, что тектиты не
могли образоваться в земных
условиях. Родина тектитов —
космос.
Это удалось установить,
исследуя химический состав
тектитов и сравнивая его с
составами земных вулканических
пород и импактитов —
продуктов метеоритных и ядерных
взрывов.
В 1958 году американский
ученый В. Варне опубликовал
простую логическую табличку,
в которой собрал главные
доводы «за» и «против»
космического происхождения тектитов.
Эта табличка наглядно
показывала, что известные данные
лучше всего согласуются с
космической теорией.
Мы продолжили эту
работу — собрали обширную
литературу и разместили ее
микрокопии и коды на ручных
перфокартах. Обработка
химической части этих данных
однозначно установила связь
тектитов с космосом. Опыт был по-
вторев на электронной
вычислительной машине «Минск» ~
и снова дал тот же результат.
Состав тектитов довольно
своеобразен. Химическая роза *
показывает, что тектиты до
некоторой степени похожи на
кислые вулканические породы и
импактиты, но, строго говоря,
все же существенно от них
отличаются. Например, хотя
тектиты можно отнести к кислым
породам, в них содержатся
такие типичные микроэлементы
основного характера, как
никель, хром, кобальт; в тектитах
содержится очень мало летучих
компонентов. Воды в них в
100 раз меньше, нежели в
стеклах вулканического
происхождения, и в 10 раз меньше, чем в
импактитах.
С физико-химической
точки зрения тектиты
представляют собой твердый раствор
окислов различных металлов в
кремне кислоте. Однако иногда
в них встречаются вкрапления
чистой двуокиси кремния — ле-
шательерита, — которые до
недавнего времени находили
только в импактитах! и
фульгуритах (продуктах удара молнии в
песок); обнаружены также
включения плотной
модификации кремнезема — коэсита.
* Химическая роза — один
из наглядных способов
изображения состава минералов и
горных пород. — Ред.
Тектит в форме луковицы из юго-
восточной Азии
Тектит из США: 1 4 часть диска,
напоминающего шестеренку
39

Ге2Оэ
feO>
Na20>
Ca(J4
SiOa
„K20
^ЬОз
MgO
Тектиты
Fe203
Метеоритные имгтактиты
Fe203
FeCT
Na2OL_
coV
Нислые
ли
еулнан
Уа^Оз
О
ические порода
Химические розы тектитов,
метеоритных импактитов и кислых
вулканических пород
Автор этой статьи
обнаружил в тектитах, собранных на
Филиппинах, включения
окисленного метеоритного железа, в
котором американские
исследователи идентифицировали
затем типичные космические
минералы: камасит (никелистое
железо) и шрейберзит (фосфид
железа). Наконец, совсем
недавно другие американские
ученые обнаружили в тектитах
включения двуокиси
циркония — бадделеита — минерала,
до сих пор встречавшегося
только в искусственных
стеклах...
Иногда в тектитах находят
пузырьки углекислого газа;
более того, одной из лабораторий
Кольского филиала АН СССР
удалось обнаружить в тектитах
нефтяной битум! Впрочем об
истинном значении этого
сенсационного открытия пока что
говорить еще рано:
несомненно только, что оно выходит за
рамки проблемы тектитов.
Тектиты всегда встречаются
в виде скоплений. Эти
скопления образуют поля
приблизительно эллиптической формы;
на этих полях можно найти
породы самого разнообразного
состава, но состав самих тектитов
меняется совсем
незначительно. Установлено, что тектиты
выпадали под небольшими уг*
лами к горизонту уже в
проплавленном состоянии, в виде
дождей, причем разные поля
образовывались, по-видимому, в
разное время. Не исключено, что
тектиты некоторое время были
спутниками Земли: тогда-то
и происходило их вторичное
оплавление, сопровождавшееся
выделением лешательерита.
Из всех существующих
теорий этим фактам
удовлетворяют только две. Согласно
одной из них (эта теория
наиболее правдоподобна), тектиты
образовались во время
вулканических или метеоритных
взрывов на Луне. Согласно
другой теории, тектиты образова-
Структура тектитного стекла.
У поверхности видны выделения
чистой двуокиси кремния —
лешательерита
лись на Земле при взрывах
космических тел — гигантских
метеоритов, астероидов или
комет. Собственно земные теории
полностью отвергаются; не
выдерживает критики также и
теория, согласно которой
тектиты представляют собой обычные
метеориты.
Итак, связь тектитов с
космосом уже доказана;
следующим шагом будет
окончательная расшифровка механизма
образования этих
замечательных «небесных» стекол. И если
окажется, что лунная теория
верна, то это будет означать,
что человек держал в руках и
анализировал лунное вещество
значительно раньше, чем
созданные людьми ракеты
совершили первую мягкую посадку
на поверхность нашего
спутника...
40

ВЕЩЕСТВА-
КОНКУРЕНТЫ
К. П. ГЕНКЕЛЬ, Институт физиологии растений
им. К. А. ТИМИРЯЗЕВА АН СССР
В любой живой клетке содержится
огромное количество разнообразных соединений:
углеводы, аминокислоты, витамины,
ауксины, нуклеиновые кислоты и
многочисленные другие жизненно необходимые
вещества. Эти вещества, используемые
организмом для своей жизнедеятельности,
носят название метаболитов. Одни из них
представляют собой материал для
построения новых тканей и органов, другие
служат источником энергии, третьи
используются для образования ферментов и других
систем, принимающих участие в обмене
веществ.
Но, оказывается, многие из веществ,
содержащихся в клетке, «не уживаются»
ДРУГ с другом, являясь антагонистами.
Антагонизм существует не только
между сложными органическими
соединениями, но и между ионами. Так, при
повышении концентрации ионов марганца (Мп ')
у растений появляются характерные
признаки недостаточности железа, и наоборот.
Но наибольший интерес представляют
антагонисты метаболитов — витаминов,
ауксинов, гиббереллинов. Они получили
название антиметаболитов, среди которых
различают антивитамины, антиауксины,
антигиббереллины и т. д.
ВИТАМИНЫ И АНТИВИТАМИНЫ
Как известно, витамины принимают
непосредственное участие в корневом и
воздушном питании растений, в поглощении,
синтезе и превращении жизненно
необходимых соединений, в
окислительно-восстановительных и других процессах *. Но да-
* Подробнее о физиологической роли
витаминов в растениях было рассказано в
опубликованных в нашем журнале в 1966 г. статьях И. Р.
Урмана (№ 1) и К. Е. Овчарова и Н. Д. Мурашовой
(№ 10). — Ред.
же небольшие изменения в строении
витаминов приводят к потере их активности.
Инактиваторами витаминов чаще всего
бывают вещества, похожие на те
соединения, которые необходимы для образования
и «работы» витамина, но несколько от них
отличающиеся. Их и называют обычно
антивитаминами.
Антивитамины нередко образуются в
процессе жизнедеятельности растений. Так,
было давно известно, что вытяжка из
проростков гороха и сахарной свеклы или из
лепестков мака задерживает размножение
дрожжей. Оказалось, что эти растения
содержат антивитамины — антагонисты
витаминов биотина и пантотеновой кислоты,
которые необходимы дрожжам для
нормального развития.
В зерне кукурузы найден антагонист
витамина РР, а в папоротнике —
вещество, являющееся антивитамином
витамина Вг
В настоящее время синтезированы
антивитамины почти всех известных
витаминов. Пользуясь ими, можно изучать
потребность растений в витаминах. Так,
известно, что сульфамидные препараты —
например, стрептоцид — являются
антагонистами витамина парааминобензойной
кислоты. Если обработать семена
подсолнечника, риса или пшеницы белым
стрептоцидом, то они или совсем не прорастают,
или растут плохо. У проростков
появляются различные отклонения от нормы:
утолщенный, короткий стебель, необычно
тонкие вытянутые листья, расположенные на
стебле совершенно не так, как свойственно
нормальным растениям, и т. д.
Аналогично белому стрептоциду
действует на растения и аминоптерин D-ами-
ноптероилглутаминовая кислота) —
антагонист витамина фолиевой кислоты,
тормозящий ее превращение в фолиновую.
Полагают, что аминоптерин необратимо
О
X
О
<
<
41

связывается с ферментной системой,
обусловливающей это важное для растения
превращение. При обработке растений фо-
линовой и фолиевой кислотами
тормозящее действие аминоптерина
снимается, и проростки принимают нормальный
вид.
Таким образом, действие
антиметаболитов сводится к тому, что они, попав в
растение, «выводят из строя» жизненно
необходимые соединения. Это тормозит
процессы роста, а иногда приводит к гибели
растений.
СТИМУЛЯТОРЫ РОСТА
И ИХ АНТАГОНИСТЫ
Еще Ч. Дарвин высказал предположение,
что в клетках, находящихся у самого
окончания колеоптиля — первичного
листочка, появляющегося при прорастании
семян злаков,— содержится какое-то
вещество, которое сильно ускоряет
растяжение клеток и их рост. Это вещество
было выделено из растения и названо
ауксином.
За последние годы получены данные,
что в тканях растений присутствуют и
такие вещества, которые подавляют рост.
Другими словами, антагонисты ауксинов —
антиауксины. Подобные соединения —
ингибиторы, как показывают недавние
исследования, образуются в тканях пшеницы,
капусты, коры и почек ивы.
Недавно внимание многих
исследователей привлекла новая группа стимуляторов
роста — гиббереллины. Они выводят
семена и клубни из состояния покоя,
способствуют цветению не цветущих в обычных
условиях растений, сильно ускоряют рост
стеблей у конопли, табака, льна и других
растений, заметно увеличивают размер
ягод у винограда.
Вместе с тем вызываемый избытком
гиббереллинов усиленный рост стеблей
иногда приводит к образованию
недоразвитых бледно-зеленых листьев, к
медленному накоплению сухих веществ в
растениях. Эти обстоятельства побудили
ученых к поискам веществ, которые тормозили
бы действие гиббереллина. Такие
вещества — антигиббереллины — вскоре были
найдены. Наибольшей известностью среди
них пользуется 2-хлорэтилтриметиламмо-
нийхлорид, известный под названием
«ССС». Препарат «ССС» влияет не только
на рост, но и на цветение и плодоношение
ряда культур. Пшеница, обработанная
этим препаратом, становится приземистее
и крепче, имеет больше колосков. «ССС»
рекомендуют применять в тех случаях,
когда растения страдают от недостаточного
освещения.
сн
з
CI CH2CH2—N—ПН,
С1
СН,
Препарат «ССС»
Сходным действием обладает и фосфо-
ний B,4-дихлорбензилтрибутилфосфоний-
хлорид). Американские цветоводы
пользуются им для укорочения стеблей
хризантем, петуний, лилий и других растений.
С1
с4н9
с'-<3-сн2--р —гн
4W9
с4н9
С1
Фосфоний
При обработке растворами этих веществ
развиваются крепкие приземистые
растения с темно-зелеными широкими
листьями. Такие растения заметно ниже
контрольных, но не уступают им по весу.
АНТИМЕТАБОЛИТЫ
И ПРАКТИКА
Изучение свойств антиметаболитов
позволило широко применить многие из них и
в практике растениеводства. Например,
они могут быть использованы в качестве
гербицидов — препаратов, уничтожающих
сорняки.
В последние годы для борьбы против
многолетних злаковых сорняков (пырея,
гумая и других) применяется гербицид
далапон B,2-дихлорпропионовая кислота).
42

Это антиметаболит витамина пантотеновой
кислоты, и именно этим объясняется его
губительное для сорняков действие.
С1
I
сн3—с—соон
I
С1
Далапон
Сравнительно недавно было
установлено, что обработка семян растений
аминокислотой р-аланином, необходимой для
образования пантотеновой кислоты,
снимает ингибирующее действие далапона.
Влияние далапона на рост пырея в посеве огурцов:
слева — контроль, справа — обработка дилапоном
Как показали наши опыты, такая
обработка может повысить устойчивость к
гербициду культурных растений: введение
в семена |1-аланина надежно защищает
от вредного действия далапона
проростки огурцов, пшеницы, свеклы и других
культур.
Результаты дальнейшего изучения
физиологического действия далапона на
растения позволяют сделать вывод о том, что
антиметаболиты не всегда отрицательно
влияют на процессы роста: при
определенных условиях они, по-видимому, могут
превращаться в растении в жизненно
необходимые соединения. Так, недавно
оказалось, что при опрыскивании
хлопчатника слабым раствором далапона
(концентрация 0,1—0,3%) резко стимулируется
образование коробочек хлопчатника и заметно
повышается урожай хлопка-сырца.
Интересные результаты дает
использование антиметаболитов, тормозящих
образование составных частей нуклеиновых
кислот. Так, например, в состав РНК
входит пиримидиновое основание урацил.
Если же обработать растение — например,
бальзамин — аналогом урацила —
уреидом ?-бромизовалериановой кислоты, то
это вызовет резкие изменения формы и
внешнего вида растения, а также всех его
физиологических процессов. Растения
бальзамина, подвергшиеся обработке,
начинают цвести на 21 день раньше
контрольных и непрерывно цветут большее
6 месяцев. Каждый цветок держится на
растении 3—4 недели (вместо обычных
5—10 дней). Потребность растения в свете
резко снижается.
Форсирование развития растений при
обработке уреидом а-бромизовалериановой
кислоты, однако, отличается от
стимуляции, вызываемой гиббереллином: в этом
случае не происходит резкого увеличения
роста растения. Подобная обработка
растений может иметь практическое
применение в тех случаях, когда необходимо
значительно ускорить цветение растений при
ограничении их роста.
Открытие ант и метаболитов сыграло
существенную роль в изучении
особенностей обмена веществ в растении.
Выключая с помощью антиметаболитов тот или
иной метаболит, можно детально изучить
его физиологическую роль, выявить новые
взаимосвязи между метаболитами и
естественными их ингибиторами. Несомненно,
что дальнейшее изучение антивитаминов
и других антиметаболитов позволит
установить новые принципиальные факты,
которые будут иметь большое теоретическое
и практическое значение.
43

говорит
АНДРЭ ЛЬВОВ
Читатели нашего журнала уже
имели возможность
познакомиться с работами выдающегося
французского микробиолога,
лауреата Нобелевской премии Андрэ
Львова — статьи о них были
опубликованы в мартовском и
июньском номерах «Химии и жизни»
за 1966 год. Как президент
Международной ассоциации
микробиологических обществ Андрэ Львов
участвовал в недавно
проходившем в Москве Международном
конгрессе по микробиологии; это
позволило нашим
корреспондентам побеседовать с ним.
Итак, говорит Андрэ Львов:
...В Москве я не в первый раз.
Еще до войны — нет, не этой, а
той — родители привозили
меня в Россию. В 1912 году, мне
было тогда 10 лет... Отец у меня
русский, и мать тоже, она
двоюродная сестра художника
Серова. С нее написана «Девушка,
освещенная солнцем». В этот
приезд я уже снова побывал в
Третьяковке и повидал эту
картину. Дома родители говорили
по-русски, поэтому и я кое-что
еще помню.
...Как я стал ученым? Даже
знаменитым ученым? Может
быть, с легкой руки Мечникова.
Однажды — по-моему, это был
1915 год — отец привел меня в
Пастеровский институт, в
лабораторию к Илье Мечникову.
Отеп хорошо знал его. Кто был
отец? Медик, психиатр... Так
вот, он решил познакомить
меня с Мечниковым. Мечников
спросил, хочу ли я посмотреть
на бактерию — настоящую
бактерию. Я, конечно, захотел.
Мечников положил под
микроскоп культуру палочек
брюшного тифа и усадил меня
смотреть. Так состоялось мое
первое знакомство с
микробиологией. Сказать по правде, оно
не было очень удачным — я
ничего тогда так и не увидел.
Впрочем, Мечникову я в этом
не признался.
...Работать в Пастеровском
институте я начал с
девятнадцати лет — меня туда направил
известный биолог Шатен. До
этого под его руководством я
изучал на морской
биологической станции простейших, и у
меня было уже несколько
мелких работ по зоологии и
диплом Сорбонны. В этом
институте я все время и работал.
Сначала проблемы питания
простейших — это двадцатые,
тридцатые годы. Потом, в
пятидесятых годах — лизогенные
бактерии. С пятьдесят
четвертого — проблемы вируса.
...Да-да, именно, от
простейших — к совсем простым.
Могут ли существовать организмы
еще более простые, чем
вирусы? Не думаю... В космосе?
Это — серьезный вопрос? На
Луне, на Марсе? Откуда я
знаю?! На неуглеродной
основе? Кто может знать, что
находится там! Фантастика? Нет, я
не признаю фантастику, совсем
ее не читаю. Что же читаю?
Классику. И современную
литературу, конечно, модерн.
И рисую. Да-да, живопись..,
...Научно-популярная
литература? О! Это — да! Это —
совсем другое дело, очень нужное,
очень полезное. Читаю, и даже
иногда пишу.
...Наука и практика? Я могу
говорить только о вирусологии.
За последние десять лет мы
многое узнали о вирусах.
Несомненно, в ближайшие годы
вирусология даст новые
средства для борьбы с болезнями.
В том числе и такими, с
которыми сегодня мы еще не умеем
как следует бороться... Рак?
Рак — это очень сложно. О нем
мы уже многое узнали* Но ведь
мы до сих пор не знаем даже
того, почему делится простая,
здоровая клетка! Факторы
деления... причины... суть
процесса... Сейчас идут разносторонние
исследования, ученые
пытаются выяснить различия,
которые существуют между
делением простых и раковых
клеток. Когда будет найден ключ к
этой тайне, мы сумеем
приостанавливать болезнь... Да,
безусловно, между лизогенной
бактерией и раковой клеткой есть
известное сходство. Если
здоровую клетку заразить вирусом
рака, то этот вирус может себя
вовсе и не проявить. До поры
до времени, конечно, пока,
например, не вступят в действие
канцерогенные вещества или
44

излучение... Я не сомневаюсь,
что рак будет побежден. Но не
знаю, когда это произойдет.
Проблема все-таки очень
сложна, здесь нужны совместные
действия ученых всего мира.
...Сейчас немало говорят о
возможности индивидуального
бессмертия. И о невозможности
вечного существования
человека как биологического вида. Что
вам сказать... Я — рационалист.
Ничто не может быть вечным,
бессмертным. Мы не верим в
бессмертие души, так почему
же мы хютим верить в
бессмертие тела?..
Ресурсы нашей планеты
ограничены. А мы их
безжалостно уничтожаем. Особенно
быстро сейчас, в наше время.
Мы живем в очень
искусственных и очень опасных
условиях.
Я имею в виду большие
города. Выхлопные газы, шум,
дым — все это очень плохо для
человека. Говорят, что человек
может приспособиться к любым
условиям. Мне кажется, что это
не так. Очень большие
города — огромное зло.
...Вы говорите, что
корреспондент целый день просидел
на одной из секции конгресса
и почти ничего не понял?
Охотно верю. Бывает и так, что
мы сами друг друга не
понимаем. В этом смысле конгресс
был очень полезным.
Конгресс — это прежде всего общее
собрание ученых многих стран,
это — возможность личных
встреч, обсуждений, обмена
мнениями, это — большой
вклад в дружбу ученых всех
стран, в объединение их*
усилий...
Беседу записали
Ж. МЕЛЬНИКОВА,
Л. ФРАНК, В. РИЧ,
М. ЧЕРНЕНКО
МИКРООРГАНИЗМЫ —
источник электроэнергии
Одно из новейших достижений человека в
области энергетики — получение электроэнергии с
помощью микроорганизмов. Биологические процессы
как источник энергии особенно привлекательны
потому, что в конечном счете они порождены
солнечным светом — одним из немногих даровых
источников энергии, которыми располагает человек.
Мы печатаем сокращенный перевод статьи
известных американских исследователей в области
биологических процессов получения энергии Дж.
Брейка, Р. Таунсенда и Г. Силвермена, опубликованной в
журнале «Chemical Engineering Progress» [№ 12 за
1965 г.).
ДАРОВОЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ
Прежде всего, электроэнергия, полученная
биологическим путем, может быть
исключительно дешевой. Для «топлива» в этом
случае годятся любые природные органические
вещества, в том числе отбросы и сточные
воды, которые есть повсюду в изобилии и
ничего не стоят. Более того, этим путем с
выгодой разрешается проблема
уничтожения отбросов: одновременно с получением
электроэнергии отбросы разлагаются и
уничтожаются.
Потенциально биологическая
электроэнергия может применяться для самых
разных целей. Во-первых, ее можно будет
использовать в странах, бедных природными
энергетическими ресурсами. Во-вторых,
этой энергией выгодно питать морские
маяки — для этого можно воспользоваться
морскими микроорганизмами,
усваивающими питательные вещества непосредственно
из океана. Кроме того, возможно,
биоэлектроэнергию будут применять в космических
снарядах с экипажем — ведь такие снаряды
представляют собой замкнутую
экологическую систему.
Существует еще одна возможность
использования электрических свойств живых
организмов, не менее важная, чем
получение электроэнергии. Электрохимические
измерения в живом организме, по-видимому,
окажутся новым орудием в биологических
исследованиях. Такой метод уже
применяется на практике, например для обнаружения
бактерий в водоемах и в замороженных
пищевых продуктах.
Большая часть работ по
микробиологическому электричеству выполнена в
последние пять лет, но само явление известно уже
давно. Еще в 1911 г. английский ученый Пот-

тер заметил, что между двумя электродами,
один из которых был погружен в растущую
культуру бактерий, а другой — в
стерильную контрольную среду, возникает разность
потенциалов. Подобные опыты были
многократно повторены впоследствии, и сейчас
измерением разности потенциалов
микробиологи широко пользуются для
характеристики биологических и биохимических
систем. Но до самого последнего времени
никто не пытался применять эти системы для
получения электрического тока во внешней
цепи.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ
ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ
Каким же образом возникает электричество
в микробиологических процессах?
Микроорганизмы растут и размножаются, получая
энергию за счет питательных веществ,
которые они усваивают из окружающей среды.
Усвоенные питательные вещества
разлагаются: в организме протекают
последовательные биохимические реакции, в которых
обязательно участвуют биологические
катализаторы — ферменты. Большая часть этих
реакций —
окислительно-восстановительные, т. е. в них происходит передача
электронов от одного соединения к другому.
Типичный пример такой биологической
реакции — окисление глюкозы, протекающее
в присутствии фермента глюкоксидазы:
СеН1206 -f- 02 — С6Н10О6 Чг Н202.
глюкоза о-глкжолактон
В этой реакции электроны передаются от
глюкозы к кислороду. Если кислород
заменить электродом, способным принимать
электроны, мы получим так называемый
«прямой» процесс получения
электроэнергии биологическим путем. Когда же в
реакцию с электродом вступает продукт
биохимической реакции, скажем, перекись
водорода, процесс называют «непрямым».
До сих пор попытки использовать прямой
процесс для получения электрического тока
были не особенно успешны. Причина — по-
видимому, в особенностях взаимодействия
электрода с ферментами и бактериями.
Например, механизм того же окисления
глюкозы в присутствии глюкоксидазы на самом
деле сложнее и протекает так:
глюкоза + фермент (окисленная форма) = £-глюко-
лактон + фермент (восстановительная форма);
фермент (окисленная форма) -Ь 02 = фермент
(восстановительная форма) + Н2О2.
Таким образом, в этом случае
фермент — посредник между окисляемым
веществом и окислителем — кислородом или
электродом. Для того чтобы электрод мог
принять электроны, он должен вступить в
реакцию с ферментом. Эта реакция —
самая медленная стадия процесса, потому что
молекула фермента велика и
«неповоротлива» (молекулярный вес глюкоксидазы
около 100 000) и перемещается она в среде
очень медленно. А из химической кинетики
известно, что в цепи последовательных
реакций скорость суммарной реакции
определяется скоростью самой медленной из
них. Неудивительно, что и плотность тока,
связанная с перемещением фермента к
поверхности электрода, будет невелика.
Кроме того, на плотность тока может
влиять пространственная ориентация
молекул фермента относительно электрода.
В принципе, передача электронов возможна
только тогда, когда молекула приближается
к электроду соответствующим концом.
Какая-то часть молекул фермента,
приближающихся к электроду, окажется
повернутой к нему «не тем концом», и для того
чтобы молекула повернулась «правильно»,
необходимо затратить время и энергию. Это
также уменьшает скорость процесса
возникновения биоэлектричества в прямом
процессе. Частично эти затруднения можно
обойти, применяя специальные вещества,
переносящие электроны, т. е. используя
непрямые процессы.
Особенно интересен непрямой процесс,
возникающий, когда водоросли
вырабатывают кислород. Необходимую энергию эта
реакция получает за счет света, таким
образом — это пример процесса, в котором
световая энергия превращается в
электрическую непосредственно с помощью
микроорганизмов:
Биологическая реакция:
СС02 6П2() С6Н120е ; ССJ;
Реакция на электроде:
02 , 2Н20-^4е 40Н-.
Существует еще один метод получения
электричества с помощью
микроорганизмов, промежуточный между прямым и
непрямым. Точный механизм этого явления
4G

пока не вполне изучен. Его сущность
заключается в том, что бактерии участвуют в
обычных электрохимических электродных
процессах и способствуют повышению
плотности тока и КПД этих процессов. Например,
на электролитическое получение водорода
из серной кислоты влияют бактерии Desul-
fovibrio desulfuricans. Эти бактерии
восстанавливают сульфат-ион в сульфид, расходуя
водород:
S042- -f- 4H2 -> Sa~ + 4Н20.
Таким образом, они удаляют с
поверхности электрода адсорбированный водород.
А так как десорбция водорода — самая
медленная стадия электрохимического
разложения серной кислоты, лимитирующая
весь процесс, то процесс в целом течет
быстрее.
БАКТЕРИИ, ВЫРАБАТЫВАЮЩИЕ
МУРАВЬИНУЮ КИСЛОТУ
Муравьиная кислота — превосходное
горючее для биологических топливных
элементов. Ее вырабатывают бактерии Aeromo
nas formicans. Эти бактерии
перерабатывают глюкозу в смесь этилового спирта и
нескольких органических кислот, в том числе
и муравьиной. Из этой смеси, кроме
муравьиной кислоты, способен окисляться на
электроде еще этиловый спирт.
Чтобы получать электроэнергию от этих
микроорганизмов с высоким КПД, нужно
решить два основных вопроса.
Первый из них относится к области
бактериологии: как получить в данной
питательной среде максимальное количество
горючего. Второй вопрос электрохимический:
как переработать это горючее с
наибольшим выходом энергии.
Что же влияет на производство
муравьиной кислоты бактериями? Оказалось, что
самое важное — это температура и
кислотность среды. Для этой системы самой
благоприятной оказалась слабощелочная среда
и температура около 30°С. Когда в среде
накапливается много свободной кислоты, рост
культуры прекращается. Из этого следует,
что избыточную кислоту по мере ее
образования необходимо как-то выводить из
системы. Чтобы поддерживать постоянную
кислотность в растворе, химики издавна
пользуются буферными растворами.
Буфер — это такой раствор, в котором
присутствуют химические вещества,
связывающие свободную кислоту, когда она
присутствует в избытке, и освобождающие еег
когда кислотность падает. Культуру
бактерий тоже можно выращивать в буферном
растворе. Муравьиная кислота при этом
переходит в соль, но способности окисляться
на электроде не теряет. В буферном
растворе бактерии в самом деле размножались
значительно лучше, а количество муравьи-
нокислой соли возрастало.
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Обе реакции — биохимическая и
электрохимическая — объединяются в топливном
элементе. Это объединение можно
осуществить двумя путями. В совместной системе
бактерии помещаются прямо в электродное
пространство. Таким образом, получение
и потребление горючего происходит в
одном и том же месте. В раздельной системе
бактерии отделены от электродного
пространства, и обе реакции проводятся в разных
сосудах. Совместная система проще и
компактнее, но в ней трудно создать
оптимальные условия для обеих реакций. В
раздельной системе и электрохимический и
биологический процесс можно проводить в
оптимальных условиях, но установка получается
сложнее и занимает больше места.
Уже сейчас действует модель
совместной установки с бактериями Aeromonas
formicans. Батарея состоит из трех
последовательно соединенных элементов.
Питательная среда в них — сок кокосовых орехов.
Ста миллилитров сока (это меньше
содержимого одного ореха) хватило, чтобы 50
часов питать транзисторный приемник,
потребляющий ток силой 10 миллиампер при
напряжении 1,5 вольта.
Прежде чем удастся получить от
биоэлектрохимии все, что она может дать,
предстоит еще большая работа. Чтобы КПД
прямых процессов биологического
окисления стал достаточно высоким, необходимо
глубже изучить взаимодействие
биологических систем с электродами, расширить
знания в области обмена веществ
микроорганизмов, конструктивно усовершенствовать
топливные элементы. Работы в этом
направлении сейчас интенсивно ведутся во всем
мире.
Сокращенный перевод кандидата
химических наук М. Т. ФИЛИППОВА
47

КОММЕНТИРУЕТ
профессор Н. А. КРАСИЛЬНИКОВ
В последние годы вопрос о возможности
получения электрической энергии при
помощи микроорганизмов занимает многих
исследователей. В ряде лабораторий
имеются модельные энергетические установки.
Для одних видов микроорганизмов
характерны преимущественно
восстановительные процессы, для других —
окислительные. Иными словами, в одних случаях
создаются условия для передачи
электронов от питательного субстрата к кислороду,
в других — от кислорода к субстрату.
Перенос электронов происходит через длинную
цепь передатчиков — ферментов, цитохро-
мов и других компонентов клетки. Если в
качестве приемника электронов
использовать специальный электрод, то возникает
электрический ток.
Существенное значение имеет подбор
питательных веществ для микроорганизмов.
Обычно берут легко окисляемые и легко
восстанавливаемые микробами вещества —
сахара, органические кислоты, сульфаты,
нитраты и т. д.
Имеющиеся лабораторные модели дают
пока очень слабый ток, пригодный,
например, для питания карманных фонариков
или транзисторов.
Этот способ получения электрической
энергии очень интересен, но он только еще
начинает разрабатываться, и пока трудно
определить его практическую значимость.
когда...
однажды...
как-то раз.
Однажды Либиха попросили
выступить с докладом о
спиритизме и рассказать о связанных с
ним таинственных силах и
явлениях.
— Во-первых, — ответил
ученый, — здесь не может быть и
речи о сипах, скорее — о чьей-
то слабости. Во-вторых, здесь нет
никаких таинственных явлений.
В-третьих, наука со всем этим не
hSb #
hansi
имеет ничего общего. В таких
делах скорее сможет разобраться
господин Запьбрих, директор
больницы для умалишенных.
Как-то раз немецкий химик Эгон
Виберг начал одну из лекций
следующими словами:
— Итак, господа, я приступаю
к демонстрации опытов с хлором.
Хпор — ядовитый газ. Если я
упаду, вынесите меня, пожалуйста, на
свежий воздух и считайте
сегодняшнюю лекцию законченной.
~*Ж
Однажды видный польский
ученый Скаржинский сказал:
— Невеселые мысли
одолевают меня, когда я смотрю на шкаф
с книгами по биохимии. Ведь я
прекрасно понимаю, что сам
шкаф будет служить мне гораздо
дольше, чем содержание
заключенных в нем книг...
Рисунки В. ЗУЙКОВА

щ
ЕЁ^-"
г i
' ГТО? . /
»>•:**
СХЕМЫ
БЕЗ СХЕМЫ
Инженеры М. А. ГУРЕВИЧ
и В. А. ЛИТВИНЕНКО
Откройте крышку телевизора или
приемника — и вы увидите десятки больших и
малых ламп, транзисторов, сопротивлений,
конденсаторов. Они соединены паутиной
тонких разноцветных проводков. А в
местах соединений лежат покрытые лаком
слезинки припоя. Все это —
материализованная схема.
Пройдя путь от логарифмической
линейки до паяльника, радиоэлектронная
схема становится строгой, как
математическое уравнение, и законченной, как
скульптура. В ней нет ни одной лишней детали.
А следующая схема будет еще
совершенней — и еще сложней.
«ЖИЗНЬ — СЛОЖНАЯ ШТУКА»
Электронно-вычислительной технике
пропето немало дифирамбов. Машины в
несколько минут решают инженерные и
научные задачи, с которыми не справился бы
за год целый коллектив; они играют в
шахматы, добросовестно переводят с
одного языка на другой, пишут музыку (пока
плохую) и стихи (из рук вон плохие).
Но машина действует не сама по себе.
Без вмешательства человека
наисовершеннейшая электронно- вычислительная
машина не осилит даже арифметической
задачки с дележкой яблок.
Кибернетические автоматы работают по программе,
четко заданной их хозяевами. Они
выполняют необходимые операции лишь тогда,
когда имеют ясные, выраженные языком
математики правила, порядок работы,
алгоритмы.
Кибернетические машины охватывают
все новые виды человеческой
деятельности. И вдруг оказывается, что не все
можно запрограммировать. Невольно
приходит в голову банальное утверждение:
«Жизнь — сложная штука». Она и в самом
деле сложная, со множеством
непредвиденных ситуаций, которых не учтет самый
опытный программист. Такие ситуации
возникают и в технике при управлении
химико-технологическими процессами и
ядерными реакциями, на транспорте и в
космических полетах.
А иногда для внешне простых явлений
не удается разработать алгоритмы. В са-
4 Химия и Жизнь, № 1Д
49

мом деле, по каким законам мы узнаем
малознакомого человека, встретив его на
улице постаревшим на десять и даже
двадцать лет?
Невольно приходишь к выводу, что
биологические «машины» намного
совершеннее м ашин, созданных человеком.
Наш мозг поразительно гибко реагирует на
изменения условий окружающей среды и
способен решать неожиданно
поставленные перед ним задачи.
Сегодня физиологи еще очень далеки
от детального понимания механизма
работы мозга высших животных и человека.
Но одно совершенно ясно: когда речь идет
о мозге, термин «схема» не точен. Ведь
радиосхема — фиксирована и пропаяна.
Элементы живой вычислительной
машины — мозга связаны между собой
бесчисленными, как будто даже случайными
соединениями; и, что очень важно, эти
соединения не постоянны — они меняются
в процессе работы. «Схема» нервной
системы под влиянием внешних раздражителей
как бы перестраивается: одни связи
отмирают, другие возникают, появляются и
исчезают условные рефлексы.
Очевидно, и в кибернетическом
автомате, способном приспосабливаться к
условиям окружающей среды, правильно
реагировать на события, не предусмотренные
программой, связи между логическими и
исполнительными элементами не должны
быть жестко предопределены. Связи
должны создаваться в процессе работы, подобно
условным рефлексам животных. Такие
кибернетические системы называют
самоорганизующимися.
Самоорганизующиеся автоматы уже
существуют. Большей частью — это
весьма сложные электронно-механические
устройства. Они приспосабливаются к
внешним воздействиям благодаря
изменению параметров отдельных элементов и
блоков. Есть машины, которые можно
обучать, используя систему «поощрений и
наказаний» (совсем как дрессированных
животных). В литературе встречаются
описания электронных «мышей», «белок» и
«лисиц», у которых можно выработать
некоторые условные рефлексы. И все же до
последнего времени ученым не удавалось
найти принцип построения машины со
связями, меняющимися без участия человека.
Лишь совсем недавно удалось нащупать
действия «растущих» схем
принципиально новый способ построения
самоорганизующихся систем. И, как это
нередко бывает, этот способ внешне
удивительно прост, а механизм его давным-
давно известен.
СОРНЯКИ ГАЛЬВАНОТЕХНИКИ
Me ^МеПг ; пе.
Эта реакция в самом общем виде
описывает процессы электрохимического
растворения (слева направо) и осаждения
(справа налево) металлов. Анод и катод,
раствор электролита, содержащий соль
металла, источник постоянного тока —
этого достаточно для
электроосаждения.
В гальванотехнике, естественно,
стремятся получить как можно более гладкое
покрытие — ведь оно не только защищает
изделие от коррозии, но и служит
декоративной отделкой. Но всегда ли покрытие
получается гладким? Давайте проверим
это на опыте.
Приготовьте в чайном стакане такой
электролит: 40—50 г медного купороса и
10—15 г серной кислоты на стакан воды.
Опустите в стакан на проволочке медную
пластинку (анод) и трехкопеечную монету
(катод). Замкните цепь батарейкой,
реостатом и миллиамперметром. Установите
ток 10 ма. Монетка покроется ровным
розовым слоем осажденной меди. Увеличьте
силу тока до 100 ма — осадок станет
грубым и шероховатым. Когда ток превысит
50

500 ма, монета покроется
темно-коричневой губкой, которая легко осыпается. Если
осаждать металл при такой силе тока
длительное время, катод обрастет
металлическим «мхом» причудливой кораллообраз-
ной формы. Это — дендриты. В
гальванотехнике губка и дендриты — брак.
Поэтому в гальванотехнике применяют строго
ограниченные, определенные для каждого
процесса плотности тока.
Если в процессах электроосаждения
металлов дендриты появляются только
при грубых нарушениях технологии, то в
аккумуляторах металлические нити
образуются даже при правильной
эксплуатации. Например, при зарядке серебряно-
цинкового аккумулятора цинк
кристаллизуется в виде нитей-дендритов, которые
достигают серебряного электрода и
вызывают короткое замыкание.
Одним словом, дендриты — сорняки
электрохимической технологии. А в
радиоэлектронике эти сорняки принесли
великолепные плоды.
БЕЗ ПАЯЛЬНИКА
В мелкий стеклянный сосуд опустим
электроды — три платиновые проволочки
(рис. 1). Проволочки покроем
электроизоляционным лаком так, чтобы открытыми
остались лишь торцы. Зальем электроды
подкисленным раствором железного или
медного купороса и присоединим их к
полюсам источника постоянного тока: II и
III электроды — к положительному, I — к
отрицательному. Чтобы электроды можно
было включать в работу поочередно,
поставим в их цепи выключатели.
Пусть ток подается на электроды I и II.
На катоде I начнется осаждение металла.
При достаточной плотности тока (нужна
небольшая сила тока, так как площадь
торца проволоки очень мала)
металлический осадок образует нить — дендрит,
направленный по линии максимального
тока— к аноду II (рис. 2,а). Через некоторое
время нить достигнет анода и произойдет
короткое замыкание. Не дожидаясь этого,
выключим электрод II, а электрод III
включим. Металлическая нить послушно
изменит направление и отклонится к
новому аноду (рис. 2,6). А теперь включим оба
анода сразу (рис. 2,в). В момент
включения нить раздвоится.
4*
8
Рис. 2. Схемы роста металлических дендри-
тов в электролитической ванне
В кислом растворе металлический
дендрит все время растворяется. Пока ток
включен, нить не разрывается, так как
идет электрохимическое осаждение
металла. Но если выключить оба анода, ничто
не помешает нити растворяться. На каком-
то участке она полностью разрушится
(рис. 2,г). Теперь вновь замкнем цепь
электрода П. Часть дендрита, электрически
связанная с электродом I, будет расти по
направлению к электроду II.
Изолированный кусок нити ведет себя, как
биполярный электрод: растворяется со стороны I
и растет в сторону II. Значит, место
разрыва дендрита перемещается по
направлению его роста<>
51

Для такого эксперимента можно
использовать любой электролит,
применяемый в гальванотехнике. Но наиболее
прочные и быстрорастущие дендриты
получаются из растворов железнения, лужения
и меднения. К электролиту предъявляются
довольно простые требования: удельное
сопротивление раствора должно быть
значительно больше удельного сопротивления
металлической нити; процесс должен
протекать с малым газовыделением.
Как же можно использовать
управление ростом дендрита? Опустим
компоненты электронной схемы (сопротивления,
конденсаторы, транзисторы) в ванну с
электролитом. Оператор без паяльника и
припоя может «вырастить» нужную
схему — скажем, схему радиоприемника.
Допустим, эта схема его не устраивает.
Несложные манипуляции с кнопками и
выключателями — ив ванне другая
схема. Когда же оператор выберет
окончательный вариант соединений, электролит,
растворяющий «провода», можно вылить,
а управляющий ток отключить. Не правда
ли, заманчиво?
У вас есть радиоприемник, но нет
телевизора. Послушав радиопередачу, вы
заливаете в приемник электролит и «пере-:
краиваете» приемник в телевизор или
магнитофон. Зачем держать дома громоздкий
комбайн?
Конечно, это фантазия. Но тогда для
чего нужны «растущие» схемы?
На конвейере нужно контролировать
детали. Полностью соответствующие
чертежам — направлять на дальнейшие
операции, остальные — в брак. Бывает, что
обычными методами контроля сделать это
слишком сложно.
Можно пользоваться
запрограммированной машиной. Но если видов брака
слишком много, создать программу
практически невозможно. Здесь-то и нужен
обучаемый самоорганизующийся автомат.
В электролитической ванне со
множеством различных электронных
компонентов расположены две группы электродов.
Первая группа соединена с датчиками,
«ощупывающими» и «осматривающими»
деталь, другая — с исполнительным
механизмом. Оператор, обучающий машину,
показывает ей деталь. Машина должна
решить, брак зто или нет. Если машина
ошибется, ее «наказывают» электрическим
током, изменяющим внутренние связи.
Вырастает новая схема. И так до тех пор,
пока машина не поумнеет и не научится
безошибочно узнавать брак. Тогда
электролит можно вылить, а автомат установить
на конвейере. Можно обойтись и без
оператора. Нужно только поставить
устройство, в котором выходной сигнал нашей
машины будет сравниваться со
стандартными сигналами эталонной детали.
Машина с таким устройством —
самообучающаяся.
Если потребуется выполнять иную
задачу (например, контролировать новые
детали), обучение придется начинать
сначала. (Мозг тоже приходится учить и
тренировать). Машина на дендритах может
распознавать объекты, отличительные
черты которых не сможет сформулировать
даже ее хозяин — человек. Она сама
«найдет» эти признаки и закрепит их в своей
схеме.
Вот еще один пример. Обучаемые
распознающие машины помогут
криминалистам отыскивать преступников, как бы они
не изменяли свою внешность.
Фальшивомонетчикам тоже придется туго — любая
подделка будет хоть чуть-чуть отличаться
от оригинала, и машина это заметит.
Другое применение растущих дендри-
тов — память электронных приборов.
Положение дендрита (или разрыва в
дендрите) точно определяется направлением и
силой тока, протекающего через
электроды устройства. «Стереть» записанную
таким способом информацию и вырастить
новую схему можно довольно быстро:
скорость роста дендритов достигает 10 мм/мин.
В ПЛАСТМАССОВОМ ЧЕРЕПЕ
В статье «Железные нервы» * мы
рассказали об электрохимическом аналоге
биологического нейрона — железной
проволоке в крепкой азотной кислоте. А что если
объединить в машине «железные нервы»
с железными, медными или оловянными
дендритами? Получим ли мы таким
образом «электрохимический мозг»? Ведь мозг
животных тоже состоит из нейронов,
соединенных между собой дендритами.
* «Химия и жизнь», 1966 г., № 10.
*7Ы

Недавно фирма «Спейс Дженерал Кор-
порейшен» опубликовала сообщение о
такой экспериментальной машине. Череп
этой машины — пластмассовая коробка.
Она заполнена «нейронами» — железными
и золотыми таблетками, разделенными
кусочками стекла. «Нейроны» залиты
концентрированным раствором азотной
кислоты с добавками солей металлов, служащих
для выращивания дендритов. Эту машину
американские специалисты предполагают
использовать для распознавания своих и
неприятельских самолетов и ракет.
Обучение ведется просто: машине показывают
фотографии объектов и, если она ошиблась
и ответила на двойку, ее «наказывают»
электрическим током.
В течение ближайших 2—3 лет предпо-
Редакция получила письмо жителя Нижнего Тагила
И. Каплуна. Вот что он пишет:
«В журнале «Химия и жизнь» (№ 4 за 1966 год)
я прочитал ответы министра химической
промышленности СССР Л. А. Костандова на вопросы редакции.
Особенно заинтересовал меня вопрос о шариковых
ручках. У меня есть превосходная четырехцветная
шариковая ручка, но к сожалению, паста на исходе,
а ждать, пока ее начнет выпускать
промышленность,— долго. Я химик, и у меня есть возможность
самому изготовить пасту, но я не знаю ни состава
ее, ни технологии изготовления. Может быть вы
сможете помочь мне и вышлете соответствующие
рецепты?»
Тов. Каплун не одинок. Письма с просьбой
раскрыть «секрет» изготовления паст для шариковых
ручек прислали нам читатели О. Лисицын из г. Сла-
вута, О. Ганенко из Хабаровска, Л. Лещинский из
Астрахани и многие другие. С этой же просьбой мы
обратились в Научно-исследовательский институт
органических полупродуктов и красителей (НИОПИК).
Вот что нам рассказал начальник лаборатории по
нетекстильному применению красителей и бытовой
химии Б. Р. Фейгельсон.
Вообще говоря, пишущий узел шариковой ручки
рассчитан только на однократное использование,
и после того, как паста в нем кончилась, его надо
выбросить и заменить новым. Дело в том, что сам
шарик (если только он не изготовлен из
специального сплава) очень быстро «списывается». Некоторые
лагается создать «мозг» с миллиардом
металлических «нейронов». Собрать такую
машину можно быстро, а вот учить ее
придется целый год.
Конечно «электрохимический мозг» еще
очень несовершенен. Его работа сильно
зависит от температуры. Он быстро
устает: в устройстве накапливаются продукты
химических реакций, например, азотистая
кислота.
Еще не ясно, как поведет себя машина,
если распознаваемые ею «друзья» и
«враги» будут отличаться от своих фотографий,
использованных во время обучения.
Но уже сейчас очевидно, что
«электрохимический мозг» может успешно
моделировать многие свойства своего
биологического прототипа.
ручки (самые дешевые) даже делаются с таким
расчетом, чтобы их просто физически нельзя было
бы перезарядить: для этого пишущий узел
запрессовывается в легком пластмассовом корпусе.
Естественно, что «шарикоручковладельцев» такая
постановка вопроса удовлетворить никак не может,
они любой ценой — даже ценой качества
письма — готовы продлить жизнь своих любимцев.
Но их придется огорчить: изготовить самому (не
только в домашних условиях, но и в условиях
химической лаборатории!) высококачественную пасту не-
возможно. Точнее — невозможно изготовить пасту,
которой можно писать...
Дело в том, что к качеству веществ, входящих
в состав паст для шариковых ручек (некоторые из
них пока что приходится импортировать),
предъявляются строгие требования, а сама технология очень
капризна. Например, если вязкость пасты будет
отличаться от необходимой хотя бы совсем
незначительно, то шариковая ручка откажет.
Сейчас прошли испытания черная, фиолетовая,
синяя, красная и зеленая пасты; они уже
изготавливаются на опытном заводе НИОПИКа, и
производство их будет расширяться. В ближайшее время
будет удовлетворен спрос населения и на пишущие
узлы, заправленные этими пастами, так как начнут
работать высокопроизводительные автоматические
линии в Ленинграде и других городах.
Подробнее о пастах для шариковых ручек будет
рассказано в одном из номеров «Химии и жизни»
в следующем году.
ПАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ
53

$ 1673 rolfe/ в гаагу приехал химик-онже врач и изобретатель
ОТКРЫТИЕ
АЛХШНША ВЕХЕРА
к 300-летию этилена
-О
о.
<
X
ш
с;
<
3
<
х
В 1673 году в Гаагу приехал
химик — он же врач и
изобретатель — Иоганн Иоахим Бехер.
Он предложил местным властям
свое изобретение: золото из
обыкновенного песка.
Осторожные голландцы колебались. Но
красноречие Бехера увлекло
гостившего при голландском
дворе принца Германа Баден-
ского. Принц заинтересовался
изобретением. Тогда вмешались
и местные власти: они
согласились финансировать
строительство необходимых
«производственных сооружений» и выдали
Бехеру 350 тысяч марок. При
этом его предупредили: если
золота не будет, дело кончится
виселицей.
Бехера не смутило это
предостережение. Он построил
водяную мельницу с огромным
наливным колесом,
внушительную печь, и в присутствии
городских властей Амстердама в
1679 году «получил» из песка
золото!
Бехеру пожалована большая
награда. От него требуют
ускорения «производства». Понимая,
что в любой момент его может
настигнуть расправа за
мошенничество, Бехер бросает свое
алхимическое предприятие и
бежит в Англию...
54

ЖИЗНЬ, ПОЛНАЯ
ПРЕВРАТНОСТЕЙ
И ПРИКЛЮЧЕНИЙ
Родился Бехер в 1625 году, в
городе Шпейере, в Германии.
Его отец, учитель, а потом
пастор, был высокообразованный
человек, говорил на многих
языках и написал несколько
научных трудов. Иоганн из-за
ранней смерти отца не смог
получить систематического
образования, но самостоятельно
изучал технологию, химию,
медицину, юриспруденцию и
политику. Благодаря своим знаниям,
он стал личным врачом
правителя Майнца, который сделал
его профессором медицины в
местном университете.
Жизнь Бехера была
необычной даже для беспокойного
XVII века. В Майнце он
изобретает международный язык
и составляет его словарь из 10
тысяч слов. Там же он строит
«вечный двигатель». «Вечному
движению» не помогла даже
сверхчеловеческая
изворотливость Бехера: он был отставлен
от двора курфюрста.
Неудача не слишком его
обескуражила. Теперь он
предается новым начинаниям:
разрабатывает способ сухой
перегонки каменного угля,
изобретает прядильную и ткацкую
машины, вводит ряд новшеств
в металлургию, пытается
создать «вечно горящую лампу»,
занимается производством
стекла, бумаги, даже шелка, пишет
несколько экономических
трактатов и проект политического
объединения Германии.
Бехера часто преследуют
неудачи. Его обвиняют в
плутовстве, в хищениях, даже в
атеизме, а это наиболее опасно
в то время. Но иногда он
добивается успеха — именно ему
Европа обязана внедрением
культуры картофеля.
Слава Бехера как
экономиста вызвала интерес
императора Леопольда I. В 1666 году его
приглашают в Вену личным
финансовым советником
Леопольда. Здесь он создает
учебное финансовое заведение,
строит большую шелковую
фабрику и организует
собственную химическую лабораторию,
по оборудованию лучшую в
Европе.
Эти четыре года — с 1666 по
1670 — самые спокойные и
плодотворные в жизни Бехера.
Он много работает в
лаборатории, пишет теоретические
трактаты.
Но затем Бехера увлекли
новые планы: он решает
заняться колонизацией Южной
Америки, превратить
тропические джунгли между Ориноко
и Амазонкой в плодородные
земли. Торжественно
учреждается Ганзейская вестиндская
компания во главе с Бехером.
Ее задача — снабжать голодную,
разоренную войнами Европу
продуктами с американских
плантаций.
Компания лопнула, как
мыльный пузырь. Бехер снова
оказывается не у дел. Снова
начинаются скитания. Швеция,
Италия, Франция, Голландия,
Англия. И всюду предлагает он
разнообразные проекты —
вплоть до самых авантюрных.
ТЕОРИЯ ФЛОГИСТОНА
Несмотря на фантастичность
многих своих начинаний,
несмотря на почти безграничное
разнообразие увлечений, Бехер
остался в истории науки как
выдающийся химик. В 1669
году была опубликована его,
ставшая впоследствии
знаменитой, книга «Phisica Subterra-
пеа» — «Подземная физика».
В ней Бехер впервые изложил
взгляды, которые впоследствии
послужили основой учения о
флогистоне. Бехер утверждал,
что все горючие вещества
содержат некую субстанцию,
которую они утрачивают при
горении. Эта субстанция
получила название «флогистона» от
слова «флогистес», что
по-гречески значит «горящий». Тела,
содержащие эту субстанцию, по
мнению Бехера, горят хорошо;
тела, которые не загораются,—
потеряли ее, «дефлогистиро-
ваны».
Если рассматривать теорию
флогистона с точки зрения ее
преемницы — теории горения
как процесса окисления, — то
следует считать ее абсурдной;
но для своего времени это была
ценная теория, объяснявшая
множество различных явлений.
Она оказалась удобной рабочей
основой для лучших химиков
середины XVIII века.
Теорию флогистона, основы
которой заложил Бехер, высоко
оценили потомки. В 1882 г.
Фридрих Энгельс писал в
«Диалектике природы»: «Химия...
освободилась от алхимии
посредством теории флогистона...
Физика, в которой царила
теория теплорода, открыла ряд в
высшей степени важных
законов теплоты... В химии теория
флогистона своей вековой
экспериментальной работой
впервые доставила тот материал, с
помощью которого Лавуазье
смог открыть в полученном
Пристли кислороде реальный
антипод фантастического
флогистона и тем самым
ниспровергнуть всю флогистонную
теорию. Но это отнюдь не
означало устранения опытных
результатов флогистики...».
В «Историческом очерке
развития химии» А. М. Бутлеров
писал в 1879 г.: «Теория
флогистона, признанная во времена
Лавуазье неверной, была
совершенно заброшена. Антифлоги-
стики готовы были смеяться
над ней... Это в высшей мере
несправедливо... Они потеряли
55

из виду ту сторону явлений,
которая вызвала именно
гипотезу о существовании
флогистона и которая послужила
ныне к установлению понятия о
химической энергии».
Наш современник,
выдающийся английский ученый
Дж. Д. Бернал идет даже далее:
«Сейчас, в XX веке, мы можем
позволить себе снова
пересмотреть эту идею и вернуться к
к флогистону как веществу,
хотя и очень легкому; на
современном языке о нем можно
было бы говорить как об
электронах».
ОТКРЫТИЕ ЭТИЛЕНА
Гораздо меньше, чем учение о
флогистоне, известно другое
открытие Бехера. В 166G году,
проводя опыты в лаборатории
в Вене, он при действии
нагретой серной кислоты на винный
спирт получил новый* не
известный до того времени газ,
похожий на болотный газ, ныне
называемый метаном. Он горел,
но коптящим пламенем, и в
отличие от метана обладал
слабочесночным запахом. Он имел и
другое отличие: если метан был
химически инертен, то
«воздух» Бехера легко реагировал
с кислотами и некоторыми
другими веществами, образуя
новые химические соединения.
Бехер описал свойства
открытого им «горючего газа», но не
дал ему самостоятельного
названия. В 1795 году голландские
химики Бонд и Ловеренбург,
повторяя опыты Бехера,
исследовали состав полученного газа
и установили, что он состоит из
углерода и водорода, то есть
является углеводородом. По его
способности соединяться с
хлором с образованием
маслянистого вещества они назвали его
«олеффиновым», то есть «мас-
лородным» газом. Это название
надолго вошло в научную
терминологию. А соединение «мас-
лородного газа» с хлором стали
называть «маслом голландских
химиков».
БАЗА ДЛЯ ТЕОРИИ
Открытый Бехером «маслород-
ный газ» стал не только
предметом исследований
нескольких поколений химиков, но и
базой для их теоретических
обобщений. Французский
ученый Жан Батист Дюма в
1828 году выдвинул теорию,
согласно которой алкоголь и
его производные можно
рассматривать как соединения,
содержащие в качестве
основной составной части маслород-
ный газ; он сравнивал их с
соединениями аммиака.
Шведский ученый Иене Якоб Берце-
лиус сначала выступил против
этой теории, но затем принял
ее и предложил для маслород-
ного газа новое название — «эте-
рин» (от греческого слова
«этер» — «эфир»), «Этериновая
теория» просуществовала
недолго, но положила начало
разработке теории типов
органических соединений.
В пятидесятых годах XIX
века термин «этерин» был
заменен названием «этилен»,
которое и осталось в науке. От
«этилен» («этер» — эфир) при
разработке международной
химической номенклатуры были
образованы термины «этил» —
радикал этилового спирта,
«этан» — предельный парафи-«
новый углеводород и другие.
ПУТЕВКА В ЖИЗНЬ
Путевку в жизнь этилену дал
Александр Михайлович
Бутлеров. В своих исследованиях
1870—1876 г. он установил
способность этилена к
полимеризации, а также возможность
получения из него этилового
спирта.
«Удобное и быстрое
поглощение этилена
концентрированной серной кислотой при
температуре около 160°С,— писал
А. М. Бутлеров, — составляет
факт, обещающий приобрести
со временем практическое
значение; если бы удалось открыть
дешевый способ приготовления
этилена, то он составил бы
материал для добывания спирта».
Такой способ был найден
советскими химиками. В
начале 30-х годов инженер М. А. Да-
лин и его сотрудники в
промышленном масштабе
осуществили синтез спирта из этилена.
Источником этилена служили
отходы нефтепереработки. В 1950
году та же группа ученых
добилась прямой гидратации
этилена в этанол. В 1952 году в
Сумгаите был построен первый
в Советском Союзе мощный
комбинат по производству
спирта из этилена нефтяных
газов. Синтетический спирт,
получаемый из дешевого
нефтяного этилена, стал одним из
главных видов сырья для
получения синтетического
каучука.
ИМЕЕТ
1001 ПРИМЕНЕНИЕ
Советские ученые А. И. Динцес,
Б. А. Догадкин, Б. А. Долго-
плоск независимо друг от
друга создали несколько
способов получения из этилена
пластмассы.
Полиэтилен, получаемый в
результате полимеризации
этилена,— твердый, но гибкий
пластический материал, из
которого делают прочные пленки
и листы, гибкие трубы,
электроизоляцию, бутылки и т. п. Из
полиэтилена с очень длинными
цепочками (в 5—6 тысяч
звеньев) изготовляют прочные нити,
жесткие трубы, литые
изделия — от деталей машин до
посуды и игрушек. В одном из
56

магазинов Лондона, в котором
продаются изделия из
полиэтилена, даже вывешен плакат:
«Полиэтилен имеет 1001
применение».
В нашей стране за
послевоенные годы выросли мощные
нефтехимические предприятия,
в огромных масштабах
вырабатывающие из нефтяного
этилена полиэтиленовые материалы
и изделия.
СМЕРТЬ БЕХЕРА
...Мы покинули Бе хера в ту
трудную для него пору, когда
он вынужден был бежать из
Голландии.
В Англии его принял
под свое покровительство
племянник короля Карла I принц
Рупперт. Чтобы спрятать
беглеца от голландских агентов,
принц посылает его в
Шотландию, а затем в Корнуолл и на
остров Уайт.
В 1682 году, вернувшись
в Лондон,
пятидесятисемилетний алхимик внезапно
умирает — в крайней бедности и
полном одиночестве.
Так окончил свою жизнь
Иоганн Иоахим Бехер.
Профессор К. В. КОСТРИН
Рисунки Д. ЛИОНА
ЧТО ЧИТАТЬ о И. И. БЕХЕРЕ
Д. Берн ал. «НАУКА В
ИСТОРИИ ОБЩЕСТВА». М., Изд-во
иностр. лит. 1956, стр. 218—
219, 245—247,
Бернард Яффе. ИОГАНН
ИОАХИМ БЕХЕР. «Успехи
химии», т. VII!, вып. 4, 1939,
стр. 618—626.
Ю. С. My сабе ков. ЮБИЛЕЙ
БЕНЗОЛА. СТО ЛЕТ
СТРУКТУРНОЙ ФОРМУЛЫ
ВЕЩЕСТВА. «Природа», 1965, № 12.
понимая,что ълн&ой момент его могут настигнуть о/О и расправа
за мошенничество, Бехер бежит в англию, г

РАЗБОРЧИВЫЕ ИОНИТЫ
Кандидат химических наук И. А. ТАРКОВСКАЯ
Еще несколько десятков лет назад очень чистыми считались вещества, содержащие
0,1—0,01% примесей.
Впервые значительные количества материалов, содержащих не более 10 4—10~ъ%
примесей, потребовались при постройке атомных реакторов.
И, наконец, современная полупроводниковая промышленность требует, чтобы
вещества были просто фантастически чистыми. Например, германий, идущий на
производство полупроводников, должен содержать не более 10~9% примесей.
Достигнуть чистоты 99,9% сравнительно
легко: сплошь и рядом с такими
препаратами химики имеют дело в ходе
повседневной исследовательской работы. Но
получить «сверхчистое» вещество — это уже
особая наука. Ведь каждая следующая за
запятой «девятка» требует все больших и
больших усилий...
Оригинальным и вместе с тем очень
простым методом, с помощью которого можно
достигнуть чрезвычайно высокой степени
очистки веществ, является так называемый
ионный обмен. Суть его вкратце можно
объяснить следующим образом.
Пусть у нас имеется раствор
какой-нибудь соли — например, хлористого натрия.
Если прилить к этому раствору серной
кислоты, то никакой реакции не произойдет, так
как в растворе все эти вещества полностью
ионизированы:
Nat+ СГ+ 2Н + + SO4"
Другое дело, если остаток серной кислой
ты (SO3H) «привязать» к какому-нибудь не-*
растворимому в воде веществу, например,,
полимеру. В этом случае реакция пройдет
практически до конца:
- S03H + Na
- SO^Na + Н
Но равновесие можно сместить и в
обратную сторону, промывая использованный
полимер избытком какой-нибудь кислоты.
При этом произойдет его регенерация:
- SO^Na+H
SO3H + Na
Это и есть ионный обмен; само
полимерное вещество, осуществляющее обмен
ионами, носит название ионита.,
В зависимости от того, какие ионы
обменивают иониты, они делятся на две группы.
Те из них, которые обменивают катионы,—
положительно заряженные ионы,—
называются катионитами; те из них, которые
обменивают анионы,— отрицательно
заряженные ионы, — называются а н и о н и-
та ми.
Особенно эффективны иониты в тех
случаях, когда из раствора надо удалить все
ионизированные примеси. Например,
пропуская водопроводную воду
последовательно через катионит и анионит, «заряженные»
соответственно Н - или ОН " -ионами (или,
как говорят, в Н^- или ОН -формах),
можно практически полностью очистить ее — до
содержания менее 10" 7% примесей. Такой
способ очистки очень удобен и экономичен.
Поэтому сейчас почти на всех предприятиях,
где требуется чистая и особо чистая вода,
отказались от громоздкого и дорогого
способа перегонки.
Сложнее обстоит дело в том случае, если
нужно извлечь из раствора одни ионы, а
другие оставить. Например, если нужно
очистить ту же поваренную соль от
посторонних примесей. Дело в том, что обычные
ионообменники малоизбирательны и охотно
обменивают свои ионы как на ионы
примесей, так и на ионы основного вещества.
Последние же при обмене имеют явное
преимущество: ведь их неизмеримо больше,
чем ионов примесей. К тому же следы
посторонних элементов часто не просто
примешаны к основному веществу, а находятся
с ним в более или менее прочных
химических соединениях. Именно поэтому на
обычных ионитах очистка растворов электролитов
от микропримесей часто вовсе не идет.
Следует заметить, что, кроме малой
избирательности, обычные синтетические ио-
58

ниты часто обладают еще и недостаточной
механической прочностью, разрушаются под
действием высоких температур,
концентрированных растворов кислот и щелочей. Это,
естественно, ограничивает
продолжительность их использования.
Лднако существуют иониты, не имеющие
этих недостатков. Например,
активированные угли, издавна известные как
поглотители газов, паров (и особенно растворенных
веществ), обладают интересным
свойством— в зависимости от способа
предварительной обработки они могут проявлять
либо катионообменные, либо анионообмен-
ные свойства. В частности, если обычный
активированный уголь ведет себя как анионит,
то после обработки окислителями он
становится катионитом.
В Институте физической химии им.
Л. В. Писаржевского АН УССР под
руководством проф. Д. Н. Стражеско недавно
было найдено, что окисленные угли можно
использовать в тех случаях, когда
синтетические иониты неприменимы. Оказалось,
например, что помимо свойственной всем
углеродистым сорбентам механической,
химической, термической и радиационной
устойчивости окисленный уголь-катионооб-
менник обладает еще одной замечательной
особенностью, а именно: необычайно
высокой избирательностью обменного действия,;
то есть способностью к преимущественно-!
му поглощению отдельных компонентов)
смесей.
Эта особенность окисленного угля объ-?
ясняется тем, что поглощаемые ионы
образуют координационные соединения с
кислородсодержащими функциональными
группами, имеющимися на его поверхности.
Причем для тех или иных ионов различия
в прочности связи весьма велики.
Практически это проявляется в том, что
уже при однократном фильтровании
растворов через колонки с окисленным углем
происходит весьма эффективное разделение
смесей. Более того, на окисленном угле
могут быть полностью извлечены
микропримеси ионов, даже если содержание
основного вещества в 105—109 раз превышает
концентрацию примеси.
Эти замечательные свойства окисленного
угля были использованы для удаления
примесей щелочноземельных и тяжелых
металлов из очень многих соединений. Оказалось,
что после обработки окисленным углем в
растворах остается менее 10 6—10 ~8%
примесей. При этом на 10 граммах окисленного
угля очищалось от 200 граммов до 4—5
килограммов вещества!
С помощью окисленного угля оказалось
возможным освободить от многих примесей
целый ряд веществ, для которых вообще
пока не известно подходящих способов
«глубокой» очистки.
В качестве примера можно привести
едкие щелочи. Без всякого преувеличения
можно сказать, что в той или иной мере
щелочи необходимы в любом химическом
производстве, в том числе, конечно, и при
получении полупроводниковых материалов.
Ясно, что в этом случае в них должны
практически отсутствовать всякие примеси.
Между тем очистка едких щелочей крайне
затруднена их высокой агрессивностью.
Многие вещества, в том числе и синтетические
ионообменники, при соприкосновении с
концентрированными растворами щелочей
разрушаются, а очистка разбавленных
растворов неэкономична. В то же время
окисленный уголь совершенно не изменяет своих
свойств при контакте со щелочами и весьма
эффективно извлекает из них
разнообразные примеси.
П ри получении высокочистых веществ
обычно возникает еще одна проблема.
Очень трудно удалить примеси, но не менее
сложно и удостовериться в их отсутствии.
Если даже исключить мешающее действие
основного вещества, приходится считаться
с тем, что чувствительность аналитических
методов ограничена. Так, «классическими»
весовым и объемным методами можно
определить в благоприятных условиях
только до 10~ 1—10^2% примесей,
спектральным— до 10 4—10~5%. Правда, сейчас
известны и намного более чувствительные
способы — например, радиоактивационный
и масс-спектрометрический; однако все же
в большинстве случаев примеси приходится
предварительно выделять и
концентрировать.
Способность окисленного угля
полностью извлекать микропримеси в присутствии
большого избытка основного вещества
позволяет широко использовать этот катионит
для аналитического концентрирования.
Например, с помощью сорбции на окисленном
угле можно за один цикл на несколько по-
59

рядков изменить соотношение
концентраций анализируемого вещества и примеси.
Как ионообменник активный уголь
обладает еще одним, совершенно уникальным
свойством. Его ионообменное поведение
может быть изменено не только путем
предварительной обработки (окисления), но,
при определенных условиях, и простым
изменением атмосферы, в которой
проводится сорбция. Это объясняется тем, что в
атмосфере некоторых газов — например,
кислорода, водорода, окиси углерода —
активный уголь ведет себя как газовый
электрод.
Так, на воздухе обычный активный уголь
проявляет свойства кислородного
электрода: он заряжается положительно и на его
поверхности в водных растворах образуются
легко отщепляемые гидроксильные ионы.
Если же на такой уголь нанести небольшое
количество платины, он приобретает
способность перезаряжаться при изменении
газовой атмосферы. Например, в атмосфере
водорода он зарядится отрицательно и при
соприкосновении с растворами электролитов
станет обменивать поверхностные ионы
водорода на катионы.
Такая перемена электродных и
ионообменных функций происходит практически
мгновенно и вполне обратимо. А это значит,
что анионы, поглощенные на воздухе, могут
быть десорбированы без применения каких-
либо химических реагентов, а просто путем
замены воздуха в сосуде над углем на
водород. При этом десорбция происходит, как
правило, полностью, и уголь может быть
использован для следующих опытов без
дополнительной регенерации*
ДОЛОМИТОВЫЕ
УДОБРЕНИЯ
Агрохимик Ф. П. КАЩЕНКО
2
DC
с;
О
<
<
X
В одном из предыдущих номеров журнала
«Химия и жизнь» мы рассказали о том, как
и зачем нужно определять кислотность
почвы *. Это свойство почвы оказывает
сильнейшее влияние на развитие растений. При
повышенной кислотности почвенного
раствора ухудшаются физико-химические
свойства протоплазмы клеток корня, нарушается
рост корневой системы и обмен веществ в
растении. В кислых почвах, бедных кальцием
и другими поглощенными основаниями,
постепенно разрушаются почвенные
коллоиды, что ведет к разрушению структуры
почвы. Значительный вред растениям наносит
повышение подвижности ионов алюминия,
наблюдающееся в кислой среде. Высокая
кислотность отрицательно сказывается и на
жизнедеятельности полезных
микроорганизмов, которые обеспечивают растения
питательными веществами в доступной для них
форме.
* См. статью «Известкование: когда оно нужно?»
в № 9 за 1966 г. — Ред.
Все эти неблагоприятные последствия
повышенной кислотности легко устранить
путем известкования — внесения с целью
нейтрализации почвы кальция или магния в виде
карбонатов, окиси или гидроокиси.
Наилучшее сырье для известкования
почв — известковые породы, содержащие,
кроме карбоната кальция (СаСОз), еще и
карбонат магния (MgCCb). Это доломиты,
содержащие больше 18% окиси магния, до-
ломитизированные известняки A2—18%
MgO) или так называемая доломитовая
мука — мягкая порода, наполовину состоящая
из карбоната магния. Доломитовые породы
широко распространены в природе. Под
Москвой крупное месторождение
доломитового известняка расположено, например,
близко от города в районе станции Битца.
Основная область применения
доломитового известняка — металлургическое
производство: этот огнеупорный материал идет
на футеровку печей для плавки металла.
Под действием высоких температур
известняк теряет воду и углекислоту и превраща-
60

ется в смесь окислов кальция и магния.
Такая отработанная футеровка после размола
дает доломитовую пыль (ее тоже называют
доломитовой мукой) — прекрасное
магниевое удобрение.
Что же происходит при внесении в почву
доломитовой муки?
Под влиянием содержащейся в
почвенном растворе углекислоты карбонаты
кальция и магния превращаются в бикарбонаты
и частично переходят в раствор:
СаС03 ■$- Н2С03 2 Са (НС03K,
MgC03 + Н2С03 ^ Mg A1С03J.
Бикарбонаты кальция и магния вступают
в реакцию с поглощающим комплексом
почвы:
(Почва)Н + <* (НШзЬ ^ (Почва) Cag ^ „^
В конечном итоге ионы кальция и магния
вытесняют из почвы поглощенный водород,
и ее кислотность снижается.
Доломитизированный известняк и
доломитовая мука имеют большую
растворимость, чем соответствующие соединения
кальция (молотый известняк, гашеная
известь), и поэтому нейтрализация почвы при
их внесении происходит гораздо быстрее, а
дозы доломитового удобрения — меньше,
чем чисто известкового. Там, где нужно
было бы внести 100 г углекислого кальция
(молотого известняка), достаточно 93 г доломи-
тизированного известняка, 66 г гашеного
доломита и всего 48 г обожженного
доломита.
Но это — не единственное и, пожалуй,
даже не главное преимущество
доломитовых удобрений. Доломитовый известняк и
доломитовая мука — ценнейшие
комплексные удобрения. С ними в почву вносится
важный элемент минерального питания
растений — магний.
Магний — непременная составная часть
молекулы хлорофилла, без которого
невозможен фотосинтез* Но этим функции магния
в жизнедеятельности растения не
ограничиваются. Он участвует в процессах
передвижения фосфора: при созревании семян
растений фосфор передвигается в них из
листьев в виде фосфата магния.
В растительных и животных организмах
магний служит активатором многих
ферментов, участвующих в образовании и
расщеплении соединений глюкозы с фосфорной
кислотой, и, таким образом, играет
большую роль в углеводном обмене. Вместе с
фосфором магний содержится в тканях, из
которых построены органы плодоношения.
Кроме того, при участии магния в растении
образуются витамины А и С.
Далеко не всегда растения могут
получать из почвы достаточное количество
магния: в песчаных и супесчаных почвах его в
несколько раз меньше, чем в почвах
суглинистых и глинистых.
При недостатке магния растения
медленнее развиваются, у них появляются
характерные признаки «магниевого голода»:
края листьев и пространство между
жилками становятся желтыми, оранжевыми,
красными, фиолетовыми; из-за недостатка
хлорофилла листья могут побледнеть; иногда
наблюдается их скручивание. Нередко при
недостатке магния в легких почвах
растения заболевают мраморностью листа,
хлорозом.
Именно в таких случаях незаменимы
содержащие магний доломитовые удобрения.
Их лучше вносить в почву под зиму и без
глубокой заделки (не глубже 5—7 см).
Дозы доломитовых удобрений определяются
с учетом степени кислотности почвы и в
зависимости от их вида. Для почв, имеющих
слабокислую или близкую к нейтральной
реакцию, дозы магниевых удобрений не
превышают 10 ц/га.
Недавнее Постановление ЦК КПСС и
Совета Министров СССР «О широком
развитии мелиорации земель для получения
высоких и устойчивых урожаев зерновых и
других сельскохозяйственных культур»
намечает широко развернуть в этой пятилетке
работы по известкованию кислых почв. Нет
сомнения, что применение для
известкования доломитового известняка и
доломитовой муки будет неуклонно расширяться.
61

Не знаем, как в других мирах, — но у нас на Кассиопее главной бедой
цивилизации всегда были преждевременные открытия. Джек Соколиный глаз, впервые
добывший огонь трением, спалил вигвам своего дяди с материнской стороны.
Джон Купферникель, впервые обнаруживший цепную реакцию в уране,
разрушил весь свой город. Но все это были невинные цветочки по сравнению
с тем, что натворил профессор Смит.
Как это чаще всего бывает, сам по себе профессор Смит отличался редким
благородством, добродушием и даже сентиментальностью. Знай он, к чему
приведут его педагогические исследования, такие безвредные на первый взгляд,
он сжег бы свои рукописи по крайней мере на двадцать лет раньше. Но увы,
вначале он этого не знал, а когда узнал — было поздно...
Все началось с методики преподавания. В двух словах;, проблема сводилась
к тому, что рост объема знаний стал резко обгонять скорость совершенствования
методов их усвоения. Оно и понятно: накоплением знаний кассиопейцы
занимались всем скопом, а усваивать приходилось индивидуально.
Если на заре цивилизации кассиопеец становился полноценным охотником
за скальпами уже в шестнадцать лет, то, скажем, в миллион тысяча девятьсот
двадцатом году кассиопейцу, прежде чем он мог по всем правилам снять скальп,
надо было десять лет учиться в колледже, да потом еще столько же в
специализированном скальпоснимательном учебном заведении. Так что практически
полжизни он вбирал знания, а уж только потом испускал их с тем или иным
технико-экономическим эффектом.
К моменту, когда Смит получил профессорскую кафедру, это соотношение
стало еще менее благоприятным. Сам Смит, например, получил семиступенча-
тое образование: детский сад с математическим уклоном, колледж общего типа,
подготовительный факультет университета, университет, магистратура,
докторантура, краткосрочные (шесть лет) курсы профессоров. И хотя средняя
продолжительность жизни кассиопеица достигла к тому времени ста девяноста трех
лет, профессору Смиту, начавшему испускать знания в возрасте семидесяти
трех, было над чем задуматься.
С детства питая склонность к математике, профессор Смит купил
портативную электронную машину и с ее помощью быстро сосчитал, что примерно
через полтора века кассиопейцу придется расходовать всю свою жизнь на
впитывание знаний, необходимых для поддержания цивилизации на достигнутом
уровне. А на испускание у него не останется ни минуты. Произойдет своего
рода короткое замыкание, результаты которого трудно предусмотреть.
Надо было что-то делать. И притом срочно.
Тогда-то профессор Смит и сделал свое изобретение, напоминающее о себе
кассиопейцам и по сей день...
Выглядело это просто и даже, по мнению некоторых, глупо: диета. До сих

пор не могут разобраться, из чего эта диета состояла, но, по утверждению
большинства участников эксперимента, главным продуктом, который они
потребляли, был пчелиный мед с добавкой небольшого количества муравьиных
яиц.
...В положенный срок в семьях участников эксперимента начали рождаться
мальчики и девочки. Примерно до года они ничем особенно не проявляли себя,
если не считать того любопытного факта, что первыми словами этих младенцев
были не «мама» и «папа», а «дважды два четыре» и «сумма квадратов катетов
равна квадрату гипотенузы». Но затем...
Вот зауряднейший протокол, составленный дежурным полицейским сектора
невинного детства в четверг 32 числа десятого месяца 1 202 964 года:
«Задержанный по обвинению в похищении большого синхротрона Академии
наук Аллан Роллан Макфарлан четырех лет шести месяцев, проживающий по
улице Изоспинов, 242, заявил, что вышеуказанный синхротрон обменян им на
говорящего скворца по имени Ив, каковой скворец третьего дня вылетел в
форточку и скрылся в неизвестном направлении. Имя и фамилия, а также место
пребывания бывшего владельца вышепоименованного говорящего скворца, а ныне
владельца похищенного синхротрона Аллану Роллану Макфарлану неизвестны...»
В другой раз из центрального космопорта исчезли два трансгалактических
корабля. Их случайно обнаружили сорок тысяч лет спустя в галактике М-124.
В третий раз...
Но все это — чепуха! Самое худшее произошло в тот день, когда профессор
Смит собирался отпраздновать пятую годовщину эксперимента.
На рассвете кассиопейцы услышали оглушающий грохот. Выскочив из своих
домиков, они обнаружили, что солнце, едва показавшись из-за горизонта,
медленно уходит обратно за горизонт. А те, кто не успел выскочить, уже никогда
ничего не смогли обнаружить, — потому что через мгновенье все домики на
поверхности Кассиопеи срезало, словно бритвой.
Эти сорванцы стали раскручивать планету в обратном направлении!
Громадных трудов стоило кассиопейцам навести порядок. До сих пор кас-
сиопейские сутки никак не придут в норму — то длятся на полминуты дольше,
то становятся короче положенного на семьдесят девять секунд...
Больше всех огорчен случившимся сам профессор Смит. Он подал в отставку,
сжег свои рукописи и сейчас работает сторожем в кооперативном пансионате
для потомков участников эксперимента. Встречая кого-нибудь из знакомых кас-
сиопейцев, он каждый раз повторяет одну и ту же фразу:
— И кто бы мог подумать?..
ВАЛЕНТИН РИЧ
Рисунки В. ЗУЙКОВА
63

ИСКУССТВЕННЫЕ
МИНЕРАЛЫ
Кандидат химических наук
Д. Н. ФИНКЕЛЬШТЕЙН
Соседство слов, вынесенных в заголовок,
для многих пока еще малопривычно.
В укоренившихся представлениях
минералы неотрывны от природы; это
вещества, составляющие земную кору,
образовавшиеся естественным путем на разных
стадиях эволюции планеты.
Число известных минералов во много
раз меньше числа органических
соединений; тем не менее минералы окружают
нас повсюду. И не только природные. В
последнее время все большее
распространение получают искусственные минералы —
синтетические вещества, по всем или почти
по всем признакам повторяющие
природные, и нередко превосходящие их.
ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО!
Своим появлением на свет искусственные
минералы обязаны прежде всего
современной технике, ее возможностям и
потребностям. Почему возможностям — понятно:
минеральный синтез требует высоких
давлений и температур, либо вакуума,
специального оборудования, особо чистого
сырья. Но, с другой стороны, именно техника
(в том числе и техника научного
эксперимента) нуждается в разнообразных
кристаллах, а это, как правило, минеральные
соединения.
Обходиться одними только природными
минералами уже невозможно — по разным
причинам. Иногда необходимость синтеза
возникает оттого, что нужный минерал
редок, его мало в доступных глубинах, или
он очень рассеян. Примерами такого рода
могут служить алмаз, исландский шпат,
оптический флюорит, высококачественный
горный хрусталь.
Но промышленность искусственных
минералов (а такая отрасль уже
существует!) производит не только редкие
кристаллы. Слюду или графит, например, в
большинстве стран выгоднее добывать из
недр, чем получать на заводах. Но их
синтезируют, и производство их растет,
потому что природные кристаллы этих веществ
обычно недостаточно чисты, имеют
дефекты структуры, химического состава, а
отсюда — и физических свойств. Это делает
их неприменимыми в наиболее
ответственных установках и аппаратах, а иногда и в
целых отраслях промышленности.
Графит, например, очень широко
применяется в атомной технике, но только
искусственный графит удовлетворяет всем
требованиям физиков, и поэтому даже
страны, богатые природным графитом,
вынуждены осваивать его промышленный
синтез.
Нельзя забывать еще об одном
назначении минерального синтеза. Он помогает
геофизикам проследить этапы эволюции
нашей планеты, выяснить, как образовался
в природе тот или иной минерал.
Промышленный синтез кварца, например, позволил
установить стадг.и образования горного
хрусталя в недрах. Синтез алмазов
подтвердил догадку минералогов о том, что
«карбонадо» — черные алмазы —
возникли в земных глубинах при относительно
малых давлениях, а бесцветные — при
больших. Можно предположить, что в
недрах земли происходили процессы,
подобные тем, что идут сейчас в заводских
коксовых печах. Иначе необъяснимо
образование мощных месторождений графита
из углистых материалов.
В достоверных сведениях о генезисе
минералов нуждается и практическая
геология. Они нужны для того, чтобы знать,
в какой геологической обстановке, по
соседству с какими минералами и горными
породами могут залегать искомые
минералы и руды. Знать, как произошел
минерал, значит представлять, где и как его
искать.
64

НАХОДКИ
ПОСЛЕ СИНТЕЗОВ
Не раз случалось, что вещество вначале
получали в лаборатории, а затем,
руководствуясь найденными приметами, его
искали и находили в земных недрах. К тому
времени, когда в природе был обнаружен
редчайший минерал, названный муассани-
том (в честь выдающегося французского
химика А. Муассана), это вещество,
широко известное как абразивный материал
карборунд (SiС), уже вырабатывалось на
заводах.
В 1953 году француз Л. Коэс получил
неизвестную в природе модификацию
кварца (Si02), на 12% более тяжелую, чем
горный хрусталь. Для этого он провел
реакцию между силикатом натрия и двуза-
мещенным фосфатом аммония при 750°С
под давлением 35 тысяч атмосфер. Через
восемь лет молодые советские ученые
С. Стишов и С. Попова, работавшие под
руководством академика Л. Ф.
Верещагина, создали новый искусственный минерал,
по составу соответствующий кварцу, но
еще более тяжелый. Синтез шел при
температуре около 1600°С под давлением 115—
145 атмосфер.
Американские ученые, узнав об
открытии Коэса, пришли к заключению, что
тяжелый «кварц» можно найти и в природе.
По их расчетам получалось, что этот
минерал должен существовать в Каньоне
Дьявола — метеоритном кратере в Аризон-
ской пустыне. Поиски увенчались успе-
Природный кристалл оптического флюорита
Кристаллы и изделия из синтетического
оптического флюорита
5 Химия и Жизнь, № 11
хом, найденный минерал был назван коэ-
ситом. Затем в образцах природного коэ-
сита удалось обнаружить и модификацию
кварца, синтезированную советскими
учеными. Эта модификация была названа
(в СССР) стиповеритом по первым слогам
фамилий всех трех первооткрывателей —
Стишова, Поповой, Верещагина.
Коэсит и стиповерит оказались не
единственными находками. Обнаруженные в
кратере кристаллики алмаза
свидетельствовали, что при ударе метеорита о землю
развилось давление в десятки тысяч
атмосфер. Найденные тут же оплавленные
силикатные стекла убеждали, что
температура превышала 1000°С.
Так изучение материалов природного
«эксперимента» подтвердило лабораторные
опыты. А совместно они убедительно
продемонстрировали один из интереснейших
п утей минералообразования.
МИНЕРАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ
СЕГОДНЯ И ЗАВТРА
Вероятно, самым естественным
продолжением статьи были бы рассказы о каждом
представителе класса искусственных
минералов. Но такой «ход» практически
невозможен: даже если бы каждому из
известных сейчас искусственных минералов
автор посвятил всего пять строк, то этот
номер журнала превратился бы в краткий
минералогический справочник. В
промышленных масштабах сейчас производятся
десятки различных искусственных
минералов. (Представление об отдельных
веществах этого класса и о преимуществах
синтетических минералов перед природными
дают заметки о слюде, графите, оптиче-
(>5

ском флюорите и боразоне, напечатанные
ниже. А материалы об искусственном
алмазе, рубине и асбесте уже были
опубликованы в «Химии и жизни»*.)
Многие ученые считают, что в
предвидимом будущем удастся получить
искусственным путем большинство минералов,
причем природные соединения чаще всего
будут заменены их синтетическими
аналогами. Это утверждение отражает общую
тенденцию современной технологии:
любое природное сырье не бесконечно,
поэтому, чтобы взять от сырья действительно
все, что оно может дать, нужно, чтобы оно
обязательно прошло этапы разделения,
обогащения, химического
облагораживания. Сырье становится все дороже.
С другой стороны, производство
искусственных минералов, как правило,
энергоемко, оно требует высоких температур,
вакуума и больших давлений. Однако
увеличение энерговооруженности
производства — тоже тенденция современного
развития.
Овладение атомной энергией
удовлетворит потребности в электричестве и
тепле, сделает энергию более дешевой. Но
ядерные излучения могут стать и
непосредственными участниками синтеза
некоторых минералов. Исследования последних
№ 1,
См. «Химия и жизнь», 1965, № Ю и 11, 1966,
лет показали, что гамма-, бета- и
нейтронное облучения способны быть
инициаторами кристаллизации; они регулируют и
«подстегивают» рост кристаллов,
устраняют дефекты их решеток. Можно ожидать,
что радиационный синтез будет
использован для ускоренного и направленного
выращивания монокристаллов, повышения
их качества.
Но не следует думать, что овладение
энергией ядра разрешит все проблемы
минерального синтеза. Вспомним, что
многочисленные попытки получить
искусственный исландский шпат (оптический
кальцит) или, скажем, малахит не увенчались
успехом. Собственно, проще простого
синтезировать точные химические подобия
этих минералов — карбонат кальция, всем
известный в виде мела, или основной
карбонат меди, повторяющий состав
малахита. Однако структурно это различные
вещества, поэтому карбонат кальция, в
отличие от исландского шпата, не поляризует
свет, а блеклые тона основного
карбоната меди и отдаленно не напоминают
радостную игру ярко-зеленых узоров
малахита.
Вывод напрашивается сам собой:
ученые, работающие в области минерального
синтеза, добились многого, но они еще не
могут подобно шахматисту, добившемуся
выигрышной позиции, сказать:
«Остальное — дело техники».
Пока не могут.
графит
Графит образует в недрах
скопления в миллионы тонн;
природный графит легко поддается
очистке с помощью
флотационного обогащения. Его мировая
добыча достигает четверти
миллиона тонн в год.
Искусственный графит на первых порах
играл роль скромного подспорья
к ископаемому графиту и
производился лишь в тех странах,
где не было природного.
(Промышленное производство
искусственного графита началось с
1929 года.) Но в последние 10—
15 лет графит стал
конструкционным материалом для
химической аппаратуры и
ядерных реакторов. Химиков
привлекло сочетание в графите
таких ценных свойств, как
высокая жаро- и коррозионная
стойкость, выдающиеся
теплопроводность и стойкость к
термическим ударам, самосмазы-
ваемость, а также то, что на
графитной поверхности накипь
и загрязнения откладываются
незначительно. Однако
искусственный графит обладает
большей прочностью, чем
природный. Только синтетический
графит непроницаем для газов и
жидкостей, природный же
материал — пористый.
В ядерных реакторах графит
служит замедлителем и
отражателем нейтронов. И здесь
предъявляются высокие требования
по прочности, но кроме того,
графит, идущий в атомную
технику, должен быть свободным
от нейтронных ядов —
малейших следов бора и ванадия.
Этому требованию
удовлетворяет только искусственный
продукт, полученный
термической обработкой нефтяного кок-
№

са. В процессе вторичной гра-
фитизации, которая сводится
к восстановительному обжигу
кокса при 2800°С в течение
месяца, почти все примеси
испаряются.
Самый высококачественный
и тщательно обогащенный
природный графит все-таки
уступает по чистоте искусственному
аналогу.
Причина более высокого
качества искусственных
минералов (включая графит)
заключается в там, что их
изготовляют в строго контролируемых
условиях. Однако сама суть
технологии, как правило,
заимствована у природы.
слюда
Лет триста назад пластины
слюды вставляли в окна.
Оконная слюда давно ушла
в историю, ее вытеснило
стекло. Зато слюда и поныне
держит первенство среди
электроизоляционных материалов по
теплостойкости и
негигроскопичности. Ее пластина
толщиною в один миллиметр
выдерживает напряжение до 200,
даже 400 тысяч вольт — в
зависимости от вида и чистоты
слюды.
Слюда — это не один
минерал, а обширная группа
минералов — алюмосиликатов,
имеющих однотипное слоистое
строение. Они легко
расщепляются на тонкие листы с
гладкой поверхностью; чем
поверхность больше, тем выше
ценится слюда. В земной коре
обильно представлены слюды,
их почти четыре процента от
общей ее массы, но пригодной
для добычи слюды несравнимо
меньше. Из многочисленных
природных слюд наибольшее
промышленное значение имеют
мусковит: KAI2[Si3AIO,0] [OH,F]2;
флогопит: KMg3[Si3AIO10] [F, OH]2,
а также литиевые слюды:
лепидолит и циннвальдит. Их
добыча идет полным ходом, тем
не менее во многих странах
слюду (белый флогопит)
получают и синтетически. Более
того, исследования, цель
которых — разработка и
усовершенствование синтеза слюд, —
продолжаются почти
повсеместно.
В чем преимущества
синтетической слюды? В отличие от
естественной в ней
отсутствуют газовые включения и
связанная, в виде гидроксила,
вода.
Синтетическая слюда, даже
раскаленная докрасна, не
выделяет газов, а это позволяет
использовать ее в
нагревающихся электровакуумных
приборах. Она неплохо держит
вакуум. К тому же она чище
лучших природных слюд,
имеет большую теплостойкость
(до 1000°С против 600—700°С) и
лучшие диэлектрические
характеристики.
Пластины из синтетической
слюды прозрачны, однородны
и легко сгибаются. Применение
их повышает надежность
электрических машин, уменьшает
потери тока. Получают
синтетическую слюду при
температуре около 1400°С и
нормальном давлении.
Почти все элементы в
слюде поддаются изоморфному
замещению на атомы других
элементов. Это открывает
перспективу синтеза новых видов
слюды с широким диапазоном
полезных свойств. На основе
искусственной слюды создано
несколько новых
неорганических материалов различного
назначения, например слюдо-
керамика и пенослюда.
Последний материал интересен тем,
что, будучи диэлектриком, он
абсолютно «прозрачен» для
радиоволн.
В 1957 году научный мир уэнал
об открытии американского
химика Р. Уинторфа, который
получил кристаллическое
соединение бора и аэота — бора-
зон. Эти кристаллы оставляли
царапины на алмазах, а ведь
алмаз всегда считался самым
твердым веществом.
Сообщалось, что с точки зрения
химии боразон представляет
собой нитрид бора (BN).
Химикам было известно вещество
с такой формулой — белый
кристаллический порошок, по
строению и структуре похожий
на графит.
Из него и был получен
боразон. Под давлением в 60—70
тысяч атмосфер при температуре
выше 1500"С кристаллическая
решетка гексагонального
нитрида бора перестраивается:
атомы азота и бора
сближаются, их взаимное
расположение уподобляется
расположению углеродных атомов в
алмазе. Прочность связи между
ними усиливается, и твердость
кристаллов в громадной мере
возрастает.
Боразон получен и в
Советском Союзе.
Этот искусственный
минерал может оказаться
наилучшим материалом для
абразивных инструментов и буровых
коронок. Инструмент на его
основе сможет работать на
громадных скоростях — разогрев
ему не помеха: боразон
выдерживает температуру почти
2000СС, тогда как алмаз на
воздухе загорается уже при 850°С.
Как и синтетический алмаз,
боразон — полупроводник, как
и алмаз, он находит
применение в полупроводниковых
приборах, работающих при
высоких температурах.
В природе этот минерал
неизвестен.
5*
67

or
фл. ■ i
Сплошные массы
мелкокристаллического флюорита — не
редкость в земной коре. Тысячи
тонн его поступают на
металлургические заводы в качестве
плавня» химики вырабатывают
из него плавиковую кислоту
и ее соли. Из ярко окрашенных
кусков флюорита многие века
изготовляют вазы и другие
художественные изделия.
Однако техника остро
нуждается в особом сорте
флюорита, который в природе
встречается крайне редко. Это —
оптический флюорит — лишенные
каких бы то ни было примесей
однородные бесцветные и
абсолютно прозрачные кристаллы
фторида кальция с размером
ребра (кристаллы флюорита
имеют форму куба) не меньше
0,75 см.
Даже лучшие оптические
стекла пропускают только
видимые световые лучи, а
оптический флюорит прозрачен длн
широкого диапазона волн — от
0,125 микрона в далекой
ультрафиолетовой области спектра до
9,5—10 микронов в инфракрас-
Ф
ной. У этих кристаллов немало
и других ценных свойств:
водоустойчивость, низкий
показатель преломления, малая
дисперсия видимого света;
последнее означает, что красные лучи
преломляются во флюорите
почти под тем же углом, что
и фиолетовые.
Оптический флюорит нужен
приборостроению и лазерной
технике, потребности в нем
значительно превышают
возможности горнодобывающей
промышленности. В последние 5—
6 лет в нескольких странах
началось производство
искусственного оптического
флюорита. Этому предшествовали почти
двадцатилетние лабораторные
исследования.
Кристаллы искусственного
флюорита получают так.
Графитовый или молибденовый
тигель с тщательно очищенным
CaF2 и специальными
добавками помещают в электрическую
печь, имеющую две камеры.
Шихта расплавляется в верхней
камере, где строго
выдерживается необходимая
температура — 1380°С. Чтобы фторид
кальция не начал разлагаться
от воздействия паров влаги,
газы, выделяющиеся в верхней
камере, непрерывно откачива-
Кто не помнит этого рисунка
из школьного учебника
физики? Он хорошо поясняет,
почему молекулы, находящиеся на
поверхности раздела фаз,
оказываются в более активном
состоянии по сравнению с
молекулами, находящимися внутри
тела.
ются. Так проходит несколько
часов, после чего тигель с
расплавом очень медленно
опускают в нижнюю камеру, где
кристалл растет при
постепенно падающей до 800СС
температуре. Полученный монокристалл
«отжимают» в специальной
печи при 1100°С, чтобы устранить
в нем внутренние
напряжения. В завершение его
медленно охлаждают до комнатной
температуры. Искусственный
флюори! выгодно отличается
от природного еще и тем, что
при нагревании не
растрескивается.
Наряду с получением
оптического флюорита были
предприняты попытки
синтезировать фториды других металлов,
обладающие интересными
оптическими свойствами. После
этих синтезов оказалось, что
неизвестный в природе
монокристаллический фтористый
барий уступает флюориту в
прозрачности к дальнему
ультрафиолету, но зато пропускает
более широкий участок
инфракрасных лучей. Фтористый
литий, наоборот, лучше флюорита
пропускает ультрафиолетовое
излучение, но у него уже
пределы проницаемости для
инфракрасных лучей.
При измельчении твердого
тела отношение его свободной
поверхности S к объему v (так
называемый фактор S/v)
значительно увеличивается. Но
насколько повышается при этом
его активность?
На первый взгляд может
показаться, что увеличение ак-
„АКТИВНЫЕ
ПОВЕРХНОСТИ"
и ЖИЗНЬ
68

тивности должно быть прямо
пропорционально фактору S v.
Однако в действительности при
измельчении твердого тела
возрастает и его удельная
реакционная способность, то есть
реакционная способность,
отнесенная к единице площади
свободной поверхности. Очевидно, это
происходит благодаря
возникновению каких-то
дополнительных сил, которые вызывают не
просто активизацию твердого
тела, но одновременно изменяют
его физико-химические
свойства: например, давление
насыщенных паров, температуру
фазовых превращений,
растворимость и т. д.
Один из зтих факторов —
увеличение радиуса кривизны
частиц. Но, если подсчитать
вклад, который дает
повышение S/v и радиуса кривизны, то
окажется, что он обычно
составляет только часть тех
дополнительных сил, которые
резко увеличивают
реакционную способность твердых тел
при измельчении.
Причина этого явления
нашла неожиданное объяснение.
Давно известно, что сажа, мука
и другая «пыль» может
самопроизвольно загораться. Точно
так же горючие смеси газов
иногда неожиданно
взрываются, если в стенке колбы
появляется трещина: предполагали
даже, что появление трещины
сопровождается небольшой
искрой, вызывающей
воспламенение горючей смеси. Но только
сравнительно недавно было
установлено, что всему виной
«активные поверхности»: при
измельчении твердых тел (то
есть при обнажении чистых
поверхностей) происходит
разрыв меж молекулярных связей
и образуются активные
центры — свободные
«макрорадикалы». Причем количество этих
радикалов оказалось
неожиданно большим. Так, у графита
и сажи на 10 поверхностных
атомов приходится 2—5
активных центра; именно они
вызывают цепное воспламенение.
Особые свойства «активных
поверхностей» могут найти и
практическое применение.
Например, академик В. А. Карги и
и его сотрудники проводили
радикальную полимеризацию
стирола и метилметакрилата
при вибропомоле с кварцем,
графитом и даже... поваренной
солью! Такая полимеризация,
инициированная буквально
«механически», идет при
комнатной температуре.
Обнаружилось и еще одно
явление, приводящее к
активации, — изменение самой
структуры твердых тел при их
измельчении. Так же как и при
полировке металлов, когда на
их поверхности возникает
химически активный аморфный
слой (так называемый слой
Бзйлби), при измельчении
любых других твердых тел их
поверхность также
активизируется. У кварца, например,
толщина аморфного слоя составляет
всего 0,03—0,1 микрона; однакр
и зтого оказывается
достаточно для того, чтобы
растворимость этого вещества в воде
увеличилась более чем в 15 раз
по сравнению с нормой. Если
же аморфный слой снять с
помощью плавиковой кислоты, то
растворимость кварца вновь
уменьшится.
Резкое увеличение
химической активности твердых тел
при измельчении может быть
причиной и многих, пока еще не
разгаданных, явлений природы.
Например, океанологи недавно
признали, что недооценивали
роль мельчайших частиц,
взвешенных в водах морей и
океанов. По-видимому, именно на
их поверхностях и происходит
превращение устойчивых
органических веществ в
питательные легкоусвояемые
соединения, идут окислительные
процессы, переносятся многие
микроэлементы.
Химики могут указать
геологам на многие интересные
аналогии. Нашу биосферу,
вероятно, можно рассматривать
как тонкий аморфный слой
Бэйлби на поверхности
твердого тела — Земли.
Не удивительна тогда
активность этого слоя: в нем,
даже в отсутствие мощных
электрических разрядов (а к такой
гипотезе приходится прибегать
так же, как и к гипотезе о
появлении искры при
образовании трещины в стекле), могли
совершаться сложнейшие
химические превращения,
приведшие к образованию
органических веществ, затем
биополимеров и, наконец,
жизни.
Что ж, в таком случае
Земля — это микрочастица с амор-
физированной поверхностью,
взвешенная в океане
Вселенной?..
Т. А. АЙЗАТУЛЛИН,
зав. лабораторией химии
моря учебно-научного
судна «Батайск»
69

ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ
СВЕТОТЕХНИКА
Эпектрические лампы
накаливания верой и правдой служат
человеку вот уже почти сто пет. Но
в последнее время у них
появляются все более грозные
соперники. Одни, как например
люминесцентные источники света,
уже прочно вошли в быт; другие
используются пока лишь в
ограниченных областях практики.
К последним принадлежат
новые источники света —
полупроводниковые пампы. Это,
например, «светящиеся панели», уже
нашедшие применение в
качестве ламп ночного освещения. Эти
лампы по своему устройству
напоминают электрический
конденсатор: между двумя
металлическими электродами находится
спой полупроводника, который
при пропускании переменного
тока возбуждается и излучает
видимый свет.
Недавно в Англии
сконструированы такие панели, способные
сохранять полученное
изображение в течение получаса и более.
Чтобы стереть изображение с
панели, достаточно выключить ток.
Предполагается, что такие пане-,
ли могут оказаться полезными
врачам — на них можно
записывать рентгенограммы, когда нет
необходимости долго их хранить.
Существуют и другие
конструкции полупроводниковых
источников света — например, лампы,
представляющие собой
крохотные диски из арсенида или
фосфида гаппия. Первые излучают
инфракрасный свет, вторые —
видимый, красный. Такие лампы
более долговечны и потребляют в
десятки раз меньшую мощность,
чем лампы накаливания.
ЦВЕТ ЗУБОВ
И АНТИБИОТИКИ
Группа бостонских врачей
установила, что временное потемнение
зубов, нередко встречающееся
у американских школьников,
является следствием лечения
распространенными антибиотиками, в
частности, тетрациклином. Как
выяснилось, пигмент, содержащийся
в них, соединяется с растущей
эмалью и придает ей
коричневатую окраску. Обычно это
происходит в раннем возрасте, но
иногда окрашивание появпяется
спустя несколько пет после
употребления лекарства. Причиной
изменения цвета зубов у детей
может быть и прием
тетрациклина матерями в последние месяцы
беременности.
ГЕРБИЦИД ЗАЩИЩАЕТ...
АСФАЛЬТ
Время от времени в вечерних
газетах появляются заметки о том,
как на улицах больших городов
находят шампиньоны, проросшие
сквозь толстый спой асфальта.
Однако не все знают, что прорывать
асфальтовые и битумные
покрытия способны не только грибы, но
и многие другие растения.
Нередко дороги, каналы, резервуары,
трубопроводы выходят из строя
именно в результате такой
«агрессии».
По сообщениям зарубежной
печати, ангпо-гоппандская фирма
«Ройяп Датч Шелл» разработала
новый гербицид «префикс»,
который вводится в асфальтовые и
битумные покрытия и
предотвращает их порчу сорняками.
Предварительные испытания нового
гербицида в Голландии, Италии и
ФРГ показали, что это
высокоэффективное средство с длительным
сроком действия.
ТОКОПРОВОДЯЩАЯ КРАСКА
Печатные схемы — одна из самых
многообещающих новинок в
радиоэлектронной технике. И во
многих странах ищут новые токо-
проводящие материалы, которые
можно было бы наносить на
основу путем печати.
По сообщениям зарубежной
печати, фирма «Динэлой»
разработала такую краску-проводник,
содержащую наполнитель из
серебра. При нанесении на
металлы, пластмассы, стекло, каучук
или керамику эта краска через
15 минут высыхает и накрепко
прилипает к основе. Обжиг при
температуре 100—175° С упучшает
ее сцепление с основой и
электропроводность. Удельное
сопротивление токопроводящей краски
не превышает 0,001 ом • см.

ХИМИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ
ВОДЯНОГО ЖУКА
В лаборатории профессора
Г. Шипьдкнехта (Гейдельбергский
университет) недавно обнаружен
интересный факт: оказалось, что
некоторые водяные жуки
выделяют гормон млекопитающих —
кортексон A1-дезоксикортикосте-
рон). Такг у водяного жука Dytis-
cus marginalis на груди имеются
две железы, которые
вырабатывают похожую на молоко
жидкость, содержащую 10 процентов
кортексона. Всего в грудных
железах жука этого гормона
содержится столько же, сколько у
1300 голов крупного рогатого
скота!
В организме млекопитающих
кортексон регулирует процессы
водносопевого обмена и, в
частности, поддерживает необходимое
соотношение ионов капия и
натрия. У водяных жуков кортексон
выполняет функции, не имеющие
с этим абсолютно ничего общего:
он служит как безотказно
действующее химическое средство
защиты от крупных рыб. Как только
рыба заглатывает жука, его
грудные железы выделяют капельку
богатой кортексоном жидкости,
которая немедленно вызыввет у
рыбы шок. В течение пяти минут
агрессор находится в оцепенении,
и за это время жук успевает
вылезти на свободу. Но даже если
ему это не удалось, то своей
гибелью он сохраняет жизнь
многим своим собратьям — после
такого удара рыба навсегда
исключает водяных жуков из
своего рациона.
БАКТЕРИИ ИЛИ ГРИБЫ!
Актиномицеты —
микроорганизмы, обитающие в почве, долгое
время были причиной спора
между биологами. Ученые никак не
могли прийти к соглашению в
вопросе о том, что такое
актиномицеты— бактерии или грибы!
Депо в том, что по своей
физиологии они должны быть отнесены к
бактериям, однако, обладают
морфологией грибов.
В последнее время благодаря
применению новой техники
исследований биологи все же
пришли к заключению, что
актиномицеты — бактерии. Тем не менее
классификация их как бактерий и
определение отдельных видов
представляют большие трудности
именно вследствие их
двойственной природы, чуждой для
бактерий морфологии.
Чтобы обойти эти затруднения,
ученые Института микробиологии
(США) разработали химический
метод классификации актиномице-
тов. Они провели хроматографи-
ческий анализ состава клеточных
стенок 150 видов актиномицетов
и показали, что различные виды
обладают различным
соотношением компонентов: хроматограм-
ма гидролизата стенки
представляет собой как бы «отпечаток
пальцев» бактерии, по которому
ее можно опознать. Таким
образом — при помощи химического
анализа — микробиологи
определили наиболее «трудные» виды
актиномицетов.
БЕЛОК — ИНСЕКТИЦИД
На одном из собраний
английского Королевского общества было
сделано сообщение о том, что из
Bacillus thuringiensis (вид бацилл)
удалось выделить бепок,
специфически токсичный для гусениц.
Попадая в кишечник гусеницы.
этот белок очень быстро
вызывает паралич и смерть личинки.
Препарат токсичен только для пи-
чинок чешуйчатокрыпых и
совершенно безвреден для самих
насекомых и млекопитающих.
Автор этого сообщения
выделил токсин в кристаллическом
состоянии и разработал метод
получения этого белка в больших
количествах. Он надеется, что эта
работа может привести к
созданию нового инсектицида.
ЖИВЫЕ КЛЕТКИ И РАДИАЦИЯ
Новые данные о механизмах
радиационных повреждений клеток
получены д-ром Э. Поппардом,
который доложил о своих
исследованиях на съезде
Американского биофизического общества
в Бостоне. Поппард пришел к
выводу, что даже клетки,
«пережившие» облучение, могут погибнуть
в дальнейшем в результате
глубоких нарушений процессов
синтеза бепка.
Воздейсгвие ионизирующей
радиации вызывает превращение
части содержащейся в клетках воды
в перекись водорода, в
результате чего прекращается
выработка аденозинтрифосфата —
вещества, служащего источником
энергии для синтеза бепка. Не
получая этой энергии,
аминокислоты теряют способность
активироваться, и синтез белка в клетке
приостанавливается.
Рисунки А. СУХОВА
4 Л%
" Р

11 ' i
If ..
Если по Волоколамскому шоссе отъехать от
Москвы километров на девяносто, на берегу
большого озера можно увидеть причудливые башни
и купола Иосифо-Волоколамского монастыря.
Все постройки этой древней подмосковной
крепости опоясывают изразцовые пояса. Их тонкое
кружево отливает всеми цветами радуги.
Изразцами в прошлые века украшали и
внутренние покои зданий. В изразцах одной печи
иногда отражалась целая повесть. Кто бывал под
Ленинградом в Петродворце, тот видел в
павильоне Монплезир уникальные печи, каждая
изразцовая плитка в которых — самостоятельная
миниатюрная картина.
До XVII века в архитектурном убранстве
зданий применяли обычно однотонные неполивные
изразцы естественного красного цвета
(обожженной глины). В XVII веке на изразцовых плитах,
обычно на зеленом фоне, появились изображения
богатырей, сказочных; животных, в затейливых
узорах переплелись причудливые цветы.
Цветные орнаменты опоясывают купола, карнизы.
Керамические изразцы XVII—XVIII веков.
■"г*<о
окна и входные порталы зданий. Стряхни этот
узор — и здание сразу потускнеет.
У нас в стране ведутся сейчас большие работы
по восстановлению памятников старинной
архитектуры. Возник вопрос: как быстрее, проще
и дешевле изготовлять элементы, необходимые
при реставрации. Архитекторы-реставраторы
вспомнили про старинное искусство «ценинного
дела», как в старину называли ремесло
строительной керамики. «Ценинным» оно называлось
потому, что на изготовление изразцов шли эмали,
в которые входила окись олова— по-немецки
олово называется «zinn».
КАК ДЕЛАЮТ ИЗРАЗЦЫ
Изготовление из керамики изразцов —
длительный, трудоемкий процесс. Сначала делают
формы для рельефного изображения. В них
укладывают сырую глину. Чтобы при просушке в
изразцах не появились трещины, заготовки
приходится все время перекладывать, а пересохшие
места — увлажнять. После просушки заготовки
обжигают в печи. Получается однотонная
керамика с выпуклым узором. А в это время
отдельно варят цветную змаль (поливу), которую
72

1
потом мягкими беличьими кистями мастера
наносят на изразцы. Эмаль приготовляют на
неорганических («земляных») пигментах. В старину
обычно готовили пятицветные изразцы с белым,
синим, желтым, коричневым и зеленым тонами.
Раскрашенный изразец просушивали в
течение суток, а затем еще раз обжигали в наглухо
замурованной печи. После обжига печь
остывала. Чтобы от резкой перемены температуры
изразец не потрескался, мастера ждали, когда
печь полностью остынет, а потом ее разламывали.
Теперь был виден результат работы. Иногда
печь готовила сюрпризы: фон вместо зеленого,
как ожидали, мог стать розовым или желтым.
Появлялись новые оттенки, менялись очертания
контура.
Искусство ценинного дела тонко.
Результат зависит от качества глины, положения дров
в печи, рисунка изразца. Случалось, что
неожиданные помехи помогали гончарам создать
новую, удачную гамму оттенков, придававших
особую живописность архитектурным
сооружениям.
РЕСТАВРАТОРЫ ИЩУТ
Чтобы восстановить старый памятник, нужно
получить изразцы совершенно определенного
тона, заданной формы и размера. Из обычных
материалов, которыми пользуются при
гончарном производстве, их изготовить не так-то
просто. И еще: каждый изразец, изготовленный
кустарным способом, стоит от двух до пяти
рублей. Это означает, что покрытие в один
квадратный метр обойдется в 20—40 рублей.
Несколько лет назад в Ярославле, славящемся
памятниками зодчества, реставраторы
восстановили производство цветных изразцов. Но
архитекторов не устраивала их высокая стоимость,
что особенно ощущалось при небольших заказах.
Не нравился им и другой путь — наносить на
изразцы утраченный рисунок масляными
красками. Это получалось грубо, аляповато и
главное — непрочно...
ХИМИЧЕСКИЕ ИЗРАЗЦЫ
В выставочном зале Московской областной ре-
ставрационно-производственной мастерской
среди чертежей и фотографий старинных
сооружений внимание посетителей привлекают яркие
изразпы. Каждый образец изделия — парный.
— Попробуйте-ка отличить гончарный
изразец от «химического»! — с законной гордостью
в голосе предлагает посетителям главный
архитектор мастерской Е. Н. Цукерман.
Действительно, изразцы почти невозможно
различить. Но если сравнить стоимость одного
и другого, быстро ощутишь разницу!..
Недавно при мастерской организована
лаборатория по изысканию новых материалов для
реставрационных работ. Сотрудники лаборатории
осваивают различные процессы изготовления
артификатов — заменителей «натуральных» ке-
73

«чг^
рамических изделий, в которых используются
эпоксидные и полиэфирвые смолы.
Производство при зтом значительно упрощается. Вместо
гончарной обжиговой заготовки берется
цементная, заданной формы и размера. Ее покрывают
тонким слоем эпоксидной смолы, в которую
добавляется краситель (обычно — земляные
кратки). На зеленый фон наносят желтые, белые,
коричневые цветы или другие узоры. Краска
в течение часа-двух полимеризуется — и изразец
готов. При новом способе изготовления изразцов
найденный нужный тон красителя сохраняется,
«ели взята правильная дозировка. Изразцы
выдерживают температуру от минус 70 до плюс
90°С.
ОПЫТЫ С НОВОЙ КЕРАМИКОЙ
Ti 1671 г. в подмосковном дворцовом селе
Измайлове по приказу царя Алексея Михайловича на
месте ветхой деревянной церквушки был
воздвигнут монументальный Покровский собор. Этот
Памятник на Бородинском попе. Установлен к
столетию подвига дивизии Капцевича, отразившей во
время Бородинской битвы нападение французской
конницы. В 1941—1945 гг. был разрушен; недавно
памятник восстановлен, с применением химических
изразцов.
Комната А. С. Пушкина в усадьбе Ярополец. Печь,
реставрируемая сейчас, будет облицована
изразцами, изготовленными из новых материалов.
собор до сих пор — центр целого архитектурного
ансамбля. Украшен он в традиционном русском
стиле. Необыкновенно нарядны керамические
поверхности его стен со стилизованным
изображением белоснежных лебедей, цветные пояса
карнизов л барабаны под главками, оттеняющие
темную кирпичную кладку.
Великолепное архитектурное убранство за
прошедшие века потускнело, обветшало, частично
разрушено. Многое нужно было восстанавливать.
И здесь при реставрации керамических поливных
поверхностей были применены химические
изразцы. Химические заменители изразцов
готовились и для реставрации барабанов под куполами
Андреевского монастыря в Москве, на Ленинских
горах.
В старину купола многих соборов России
были покрыты яркой зеленой черепицей. Когда
эти «уборы» разрушались, главки церквей
покрывали часто листовым железом. Оно быстро
ржавело и, конечно, не украшало старинные
памятники.
Ныне архитекторы ищут материалы, чтобы
восстановить первоначальный облик древних
церквей, не затрачивая при зтом слишком много
средств. Для воспроизведения покрытий они
используют древесно-стружечные плитки и
цементные черепички, покрытые слоем прозрачной
эпоксидной смолы. Когда «панцирь» подсыхает,
«парадную» сторону снова покрывают тем же
слоем смолы, но с добавлением зеленого пигмента.
и

ИЗРАЗЦОВАЯ ПЕЧЬ
В УСАДЬБЕ ГОНЧАРОВЫХ
Первая работа мастерской по восстановлению
с помощью нового материала печных изразцов —
Пушкинская комната в усадьбе Ярополец, в
бывшем имении родителей жены Пушкина. Эта
затерянная в лесах живописнейшая, в стиле
классицизма, старинная усадьба во время войны была
разрушена. Внутреннее убранство дома полностью
утрачено. Теперь здание отдано студенческому
дому отдыха. Новые хозяева усадьбы и
реставраторы сошлись в одном мнении: комнату, где
останавливался Александр Сергеевич Пушкин,
необходимо восстановить в мельчайших
подробностях. Комната была когда-то отделана
искусственным мрамором и отапливалась печью,
украшенной изразцами с голубым веселым
орнаментом. После реставрации печь топиться не будет —
в доме сделано центральное отопление.
Новый материал для изготовления печных
изразцов намного удешевит реставрационные
работы. В лаборатории сделаны первые пробные
изразцы. Сейчас готовят деревянный каркас
Читатель нашего журнала И. И. Попов из Ставрополя
задал два вопроса. Какие изменения претерпевает
азот в цилиндре автомобильного двигателя! Почему
нефтяные продукты не тушатся водой, а, напротив,
горят еще интенсивнее!
1. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания азот
частично окисляется. Выхлопные газы содержат до
25 мг/л связанного азота в виде окислов. Это
количество не так уж мало. Неоднократно ставился даже
вопрос о промышленном получении окислов азота
таким способом.
Процесс образования окислов азота в цилиндре
двигателя идет достаточно сложно и изучен не до
конца. По современным представлениям, окислы
образуются при очень высокой температуре (до
2200—2700°С), например по такой реакции:
N2 + 02 -> 2NO.
При столь высоких температурах окислы азота
неустойчивы и могут вновь разлагаться на азот и
кислород. Но если происходит резкое охлаждение
газа, примерно на 1000—1500°С (а это бывает во
время хода расширения), то окислы азота переходят
в устойчивое состояние.
Окислы азота могут реагировать с другими ком-
печи; по нему и будут укреплены химические
«изразцы». Частично в печь будут вкраплены
и настоящие, старинные изразцы, найденные на
пепелище. Это делается для достоверности.
ЗАБОТЫ И ЗАМЫСЛЫ
Забот очень много. Пока еще не выяснено, как
будут вести себя краски в смеси со смолами в
течение долгих лет, под действием солнечных
лучей, изменений температуры, осадков.
Неизвестно, появятся ли на изразцах крокилюры —
волосяные трещинки, которые бывают на настоящих
гончарных изделиях (и которые так радуют
реставраторов, как художников — трещинки на
старинном лаке масляной живописи, по которым
опытный любитель старины отличит подлинник
от подделки).
Но это — лишь одна сторона дела. Вместе с тем
нужно искать и другие новые способы для
быстрого, надежного и дешевого восстановления
художественных сокровищ нашей Родины.
Архитектор В. ЖИЛИНА
понентами выхлопных газов — углеводородами,
окисью углерода, водородом. При этом образуются
аммиак, вода, углекислый газ и другие продукты.
Несколько иначе обстоит дело с образованием
окислов азота в дизеле. Хотя температура
сгорания в дизеле редко поднимается выше 2200°С, азот
все же окисляется. Это, очевидно, объясняется
особенностями образования смеси и сгорания топлива
в дизеле. Если в карбюраторном двигателе к
моменту зажигания смесь однородна по составу, то
в дизеле такой однородности нет. В каком-то месте
может образоваться смесь более богатая, чем в
целом по цилиндру. Это приведет к местному
повышению температуры и, следовательно, к
образованию окислов азота.
2. Нефтяные продукты (бензин, керосин и т. д.)
не растворяются в воде, а образуют на ее
поверхности пленку. При тушении горящих нефтепродуктов
водой горит, собственно, эта пленка, значительно
превышающая по площади поверхность горевших
нефтепродуктов. А значит, резко увеличивается
площадь горения (фронт пламени).
Кстати, вода создает еще иллюзию интенсивного
горения. Пузырьки водяного пара разбрасывают
горящие углеводороды, и наблюдателю кажется, что
пламя стало выше.
7а
КОНСУЛЬТАЦИИ

н
ч
}*
АНГЛИЙСКИЙ -
для химиков
ПРИЧАСТНЫЕ ОБОРОТЫ, НАЧИНАЮЩИЕСЯ
С ПРЕДЛОГА WITH
О
и
В современной английской научной и технической
литературе часто встречаются причастные обороты,
начинающиеся с предлога with. Многие из них
равнозначны абсолютным причастным оборотам,
выражающим сопутствующие обстоятельства или
причину (см. № 10) и переводятся аналогичным образом,
причем предлог with заменяется
обстоятельственным словом (союзом) типа «поскольку», «когда»,
«причем».
Например:
With the isomer i sat ion preceding the
reaction, the yields were very low.
«Поскольку до реакции происходила
изомеризация, выходы были очень низкими».
Experiment indicated that 90°/0 of the
reactions proceed according to reactions 1 and
2, with the former predominating.
«Эксперимент показал, что 90% реакций идет в
соответствии с реакциями 1 и 2, причем
преобладает реакция 1» (см. также № 10, 43).
Уже неоднократно упоминалось, что в
английском языке часто опускаются инфинитив и инговая
форма глагола быть — to be, being (см. № 6; 7; В,
33). В связи с этим в английской научной и
технической литературе встречаются причастные обороты,
вводимые предлогом with с пропущенным being
(having been). Убедительным доказательством того,
что эти обороты эквивалентны оборотам с инговой
формой, служит приведенный ниже пример, в
котором есть инговая форма смыслового глагола, но
одновременно отсутствует being.
The model is oriented as in (b) with the
carbon chain (being) vertical and (being) to
the rear and the hydrogen and hydroxy 1
standing out in front.
«Модель ориентирована как в (Ь), причем
углеродная цепь вертикальна и расположена сзади, а
водород и гидроксил расположены спереди».
Если же в предложении отсутствуют инговые
формы глаголов и опущен being (having been), то
единственным формальным показателем
причастного оборота служит непереводимый предлог with.
Кроме того, в предложении должен быть один из
гех элементов, которые обязательно стоят после
глагола to be: обстоятельство, имя существительное
или имя прилагательное, III форма глагола.
Выявление функции пропущенного глагола to be гарантирует
точную передачу непереводимых на первый взгляд
предложений.
Например:
Thus, with the models in the position
shown with group 1 above group b in both
Fig. 19 and 21, it is clear that d is closer
to a in Fig. 19 than in Fig. 21, and the
same is true for groups f and c.
В этом предложении находим два предлога
with, которые при переводе причастного оборота
заменяются соответственно союзами «когда» и
«причем», и вводим два пропущенных being каждый раз
в смысловом значении «находиться» и
«располагаться» (being in the position и being above = to be -f
обстоятельство). И только тогда получаем четкий и
грамматически оправданный перевод:
«Таким образом, когда модели находятся в
указанном положении, причем группа J расположена
выше группы bf как на рис. 19, так и на рис. 21,
ясно, что d ближе к а на рис. 19, чем на рис. 21, и то
же самое справедливо для групп f и с».
А теперь перейдем к анализу предложений,
помещенных в конце прошлой статьи. Каждое из них
обладает своими специфическими особенностями,
но у них есть одна общая черта: все они требуют
при переводе на русский язык коренной
перестройки порядка слов. Для этого надо иметь
представление о той роли, которую играют в языке научной и
технической литературы отдельные члены
предложения, и о том, в какой последовательности они
стоят в английском и русском языках.
Предложения, характерные для языка научной и
технической литературы, содержат информацию,
состоящую из тесно взаимосвязанных элементов
четырех степеней значимости.
В качестве основного центра информации
выступает подлежащее, состоящее из многих слов,
характеризующих и определяющих основную мысль
научно-технического высказывания.
76

Вторую степень значимости имеет сказуемое,
обычно Очень краткое. Задача короткого
сказуемого — разъяснить действие или состояние длинного
подлежащего; сказуемое часто имеет дополнение,
уточняющее действие подлежащего.
Третью степень значимости имеют
обстоятельства, указывающие на время, место или причину
действия или состояния подлежащего.
Четвертую степень значимости имеют вводные
слова, устанавливающие логические связи между
предложениями (см. № 5).
Как же располагаются эти члены предложения
в английском и русском языках? Известно (№ 2,
3), что английское предложение строится, как
правило, по жесткой схеме.
Русское предложение теоретически имеет
свободную схему. Например, фраза, состоящая из
четырех слов: «Поэтому сегодня проводится опыт»,—
может быть записана 24 различными способами!
В действительности же, порядок слов в русском
письменном языке находится в прямой зависимости
от степени смысловой значимости и строится в
порядке ее возрастания, а именно, четвертая
(вводное слово) —> третья (обстоятельство) —> вторая
(сказуемое) —>. первая (подлежащее).
Применим эту формулу (IV+III + N + I) для
перевода предложений 46—50.
46. A new paper has also been published
this year.
«Кроме того, в этом году была опубликована
новая статья».
47. Recently the properties of many
compounds previously investigated by chemical
methods have, therefore, been studied
physically in this laboratory.
«Поэтому недавно в этой лаборатории были
исследованы физическими методами свойства
многих соединений, которые раньше исследовались
химическими методами».
48. In many ways such a reduction
resembles the action of a Grignard reagent,
hydrogen entering into the reactant
molecule.
«Во многих отношениях такое восстановление
напоминает действие реактива Гриньяра, поскольку
в реагирующую молекулу вступает водород».
В первом (главном) предложении логическое
следование членов предложения в английском и
русском языках практически совпадает, и при
переводе сохраняется тот же порядок слов. Но во
втором (обстоятельственном) предложении имеется
абсолютный причастный оборот (см. формулу в № 10),
и при переводе мы вводим союз «поскольку».
Тут же приходит в действие формула III + II + lf
которой и обусловлен предлагаемый вариант
перевода.
49. Definite proof to that effect is lacking.
«В настоящее время отсутствует убедительное
доказательство этого эффекта».
Формы Continuous употребляются в английском
языке в тех случаях, когда упор делается не так на
само действие, как на время его протекания.
Соответственно, Present Continuous грамматически
указывает на то, что действие протекает в момент
высказывания и передается на русском языке словами
«в настоящее время». Введя эти обстоятельственные
слова (III), мы получаем возможность применить
формулу III + II + I.
50. A number of derivatives of this
compound were prepared and tested with
few results of any promise.
«Был получен и испытан ряд производных этого
соединения, причем почти не было получено
обнадеживающих результатов».
Начнем с анализа второго (обстоятельственного)
предложения. Это причастный оборот с
непереводимым предлогом with и опущенным being.
Обнаружив with и восстановив being, мы вводим союз
«причем» и затем переводим сначала сказуемое, а
затем подлежащее.
Сложнее обстоит дело с первым (главным)
предложением. В нем нет ни слова,
обеспечивающего логическую связь между двумя
предложениями, ни обстоятельства. Но для языка научной и
технической литературы характерна строгая
последовательность и тесная связь отдельных элементов
высказывания. В нем не встречается изолированной
мысли и нет ни одного утверждения, высказанного
вне времени и места; поэтому слова, указывающие
на логическую связь между отдельными этапами
изложения или на время и место действия или
состояния, нередко подразумеваются, или как бы
«затапливаются» в грамматическом контексте. В таких
случаях мы их либо восстанавливаем, либо
используем при переводе остальные члены формулы:
(IV) + (III)+II + I.
В заключение необходимо отметить, что
предлагаемая формула дается в обобщенном виде.
Читатели могут сами выявить те случаи, когда она
действует полностью или частично. Кроме того,
следует помнить, что во многих предложениях (см.,
например, № 11, 47) логическое следование членов
предложения в английском и русском языках
практически совпадает и при переводе сохраняется тот
же порядок слов.
Кандидат филологических наук
Л. Л. ПУМПЯНСКИЙ
77

СТЕКЛОДУВНАЯ
МАСТЕРСКАЯ
как делать „внутренний" спай
Научившись делать простой и тройниковый спаи,
о которых говорилось в предыдущем номере
журнала, вы уже можете считать себя
достаточно умелым мастером — во всяком случае
достаточно умелым, чтобы обеспечить себя
основной стеклодувной продукцией — капиллярами,
пробирками, стаканчиками и т. д. Но будет еще
лучше, если кроме того вы научитесь делать так
называемый «внутренний» спай.
Вспомните, как устроен обычный холодильник
для перегонки жидкостей. Его внутренняя
трубка окружена стеклянной рубашкой:
/ л
Спай, которым соединены рубашка и
внутренняя трубка холодильника (он отмечен на
рисунке стрелками), называется «внутренним».
Внутренний спай можно делать двумя
способами: «через стенку» и «на шарике». Первый
способ требует больше труда, однако ему легче
всего научиться; вторым способом можно быстро
делать очень красивый спай, однако он,
одновременно, требует более искусного владения
стеклом; поэтому подробно рассказывать о нем мы
не будем.
Внутренний спай приемом «через стенку»
делается так. Возьмите широкую трубку
(например, диаметром 25—30 миллиметров), сделайте
у нее с одной стороны оттяжку и отломайте ее
кончик. Затем отложите эту трубку в сторону
и займитесь пока подготовкой других деталей.
Подберите узкую трубку (например, диаметром
8—10 миллиметров) и отрежьте от нее два куска
длиной сантиметров по 15. Один торец каждого
из этих кусков аккуратно разверните
«тарелочкой»; другой торец одной из трубочек оттяните,
и кончик оттяжки обломайте.
Теперь положите узкую трубочку внутрь
широкой тарелочкой наружу (а) и осторожно
оттяните широкую трубку несколько выше
развернутого конца узкой. Теперь у вас получилась
широкая заготовка с запаянной внутри нее узкой
трубочкой (б).
Только что сделанную оттяжку (то есть ту
оттяжку, со стороны которой находится
тарелочка внутренней трубки) отпаяйте и на ее
месте, как обычно, сделайте круглое дно (в).
Только будьте внимательны: ЗАГОТОВКУ НАДО
ДЕРЖАТЬ ДНОМ ВВЕРХ —так, чтобы
внутренняя трубка не соскользнула на горячее стекло.
После этого дайте дну чуточку охладиться,
и затем переверните заготовку так, чтобы
тарелочка узкой трубки плотно легла на внутреннюю
часть круглого дна (г). Держа трубку в этом
положении (то есть уже дном вниз) и непрерывно
вращая ее вокруг собственной оси, осторожно
нагрейте центр дна. Когда стекло немного
размягчится, внутренняя трубочка припаяется своей
тарелочкой к круглому дну. Образовавшийся шов
надо пропаять, периодически вынимая заготовку
из пламени, поддувая немного через оттяжку и
снова нагревая. Еще раз: НАГРЕВАТЬ НАДО
ТОЛЬКО ЦЕНТР ДНА, не затрагивая
«плечиков».
Спай можно считать удовлетворительным,
если на его месте видно темное, резко очерченное
кольцо. После этого прикоснитесь стеклянной
палочкой к центру круглого дна (точно
посередине темного кольца) и оттяните маленький
стеклянный «хвостик». Нагрев его сильным
пламенем и сильно дунув через оттяжку, вы
получите в центре дна отверстие. Теперь быстро
запаяйте оттяжку заготовки, возьмите в другую
руку вторую приготовленную заранее трубочку
и припаяйте ее к отверстию уже известным вам
приемом (д).
Образовавшийся шов можно пропаивать по
частям; но лучше делать зто сразу — в зтом
случае спай будет надежнее и аккуратнее (во время
выполнения зтой операции плечики дна
нагревать нельзя). Дайте спаю чуть-чуть остыть, затем
78

осторожно, только до слабого размягчения,
нагрейте плечики и «вправьте» центральную
трубку — так, чтобы ее ось в точности совпадала
с осью рубашки. После этого нагрейте узкую
трубку у самого спая и выровняйте ее тоже.
Готовый внутренний спай надо очень тщан
тельно отжечь на коптящем пламени. В
стеклодувных мастерских его еще раз отжигают в
специальных печах, медленно нагревая и затем
охлаждая.
Внутренний спай «на шарике» делается
несколько иным образом. Сначала выполняют
несколько подготовительных операций: во-первых,,
из широкой трубки делают обычную заготовку
(не запаивая в нее ничего) и, во-вторых, берут
узкую трубку, но вместо того, чтобы разрезать
ее на две части, выдувают посередине небольшой
шарик. Затем у заготовки делают круглое дно
и в его центре продувают отверстие, размером
шире, чем сама узкая трубка, но уже, чем
выдутый на ней шарик. Узкую трубку вводят
внутрь широкой — так, чтобы шарик плотно лег
на края развернутого отверстия, и спаивают
широкую трубку с узкой, разогревая место
соединения по окружности. Как уже говорилось,
этот прием удается только после серьезной
тренировки.
В. ЖВИРБЛИС

Ibi
чгш
Это пол. Тот, по которому мы ходим. Ходим
дома, на работе, переходя от прилавка к
прилавку в магазине, пробираясь в темноте
зрительного зала к своему месту. Пол,
который занимает ровно столько же места,
сколько потолок, но который доставляет
гораздо больше хлопот.
Что же такое пол? Смотрим в
«Энциклопедический словарь»: «Пол — строительная
конструкция, состоящая из черного пола
(основания), чистого пола (одежды) и
различных прослоек для соединения одежды с
основанием».
Действительно, такому определению
полы в зданиях соответствовали, пожалуй, во
все времена человеческой истории. Они не
были такими только в жилищах наших
далеких предков и перестают быть сегодня.
Предки наши были люди закаленные, и
потому им были неведомы строгие
требования строительных норм и правил о том, что
пол должен быть «теплым», не вызывая
значительной теплоотдачи при наступании
босой ногой. Они не строили многоэтажных
домов, и не знали, что такое проблема
звукоизоляции междуэтажных перекрытий от
ударного и воздушного шумов. Неведомы
им были противопожарные и
санитарно-гигиенические требования. Их вполне
устраивали полы из утрамбованного грунта, а полы
каменные были просто роскошью.
Затем появились полы деревянные. Кто
их придумал первый — неизвестно, но
затем их стали делать все. Человечество
стало меньше болеть насморком и гриппом, но
сделалось более изнеженным.
По эксплуатационным качествам
деревянные полы — торцовые, досчатые,
паркетные, щитовые — остаются, пожалуй, до сих
пор лучшими для большинства помещений
в жилых и общественных зданиях, но...
лесов на земле стало в сотни раз меньше, чем
80

тысячу лет назад. Дерево становится
дороже с каждым годом. Необходимо было
найти ему замену. Да и сама конструкция пола
нуждалась в усовершенствовании.
Так, постепенно, искусственные
материалы стали вытеснять традиционные
материалы для полов — природный камень и
дерево. Вот далеко не полный перечень их:
рулонные и плиточные материалы на основе
синтетических каучуков, поливинмлхлорид-
ной, кумароновой и других смол;
сверхтвердые древесно-волокнистые и
древесностружечные плиты; мастичные полимерце-
ментные и полимербетонные составы;
поливинилхлоридный линолеум на тепло-
звукоизоляционной основе, ворсовые
синтетические ковры и другие (не говоря уже
об асфальтовых, керамических и т. д.).
И это была не простая замена одних
материалов другими. Синтетические
материалы придали полам совершенно новые
качества. Соответственно изменились и
требования.
Сложный комплекс
архитектурно-строительных требований к покрытиям и
конструкциям полов в современных зданиях
можно условно разделить на несколько
групп.
Первая из них — общестроительные
требования: полы должны быть дешевле,
труда на их изготовление должно затрачиваться
меньше, качество полов должно быть
максимально высоким. В соответствии с этим
конструкции перекрытий должны быть
просты, покрытия — недороги и долговечны в
эксплуатации.
Не менее важны эксплуатационные
требования. Покрытия полов должны быть
стойкими ко всевозможным воздействиям:
истиранию, ударам, сосредоточенным
нагрузкам, увлажнению, воздействию
ультрафиолетовых лучей, а в промышленных
зданиях, кроме того, — к действию различных
химических агентов (растворов солей,
кислот, щелочей) и высоких температур.
Существуют еще
санитарно-гигиенические требования: полы не должны быть
источником каких-либо вредных выделений;
не должны пахнуть; быть светлыми,
чтобы в помещении не становилось темнее,
цвет и рисунок их должны создавать самые
благоприятные условия для отдыха и
работы (известно, что голубой и зеленый цвета
успокаивают, а контраст цветов —
раздражает).
Весьма важны также акустические
требования.
Познакомимся с ними поближе.
На стр. 82 показана схема конструкции
междуэтажного перекрытия с
синтетическим линолеумным покрытием пола. Эта
схема пока еще соответствует
«энциклопедическому» определению: по несущему
железобетонному основанию уложены
последовательно тепло-, гидро-j^
звукоизоляционные прослойки,-а затем так называемый
«чистый» линолеумный пол. Устройство
такого многослойного «пирога» трудоемко и
недешево. Но эта конструкция хорошо
изолирует помещение от воздушного и
ударного шума, причем, чем толще перекрытие
(и тяжелее), тем шума доносится меньше.
Один квадратный метр перекрытия должен
весить не менее 350 килограммов. Ударный
звук изолируется упругими прокладками
или песчаными засыпками между
покрытием пола и несущим основанием.
Существует и другой способ
звукоизоляции междуэтажных перекрытий —
устраивают конструкции раздельного типа.
Перекрытие состоит здесь не из одной, а из двух
панелей: потолочной и панели пола, между
6 Химия и Жизнь. № 11
81

которыми укладывают упругие прокладки.
Есть и другие конструктивные схемы, но они
тоже сложны, неэкономичны, изготовлять
их трудно.
А нельзя ли разрешить проблему тепло-
звукоизолирующего покрытия проще? Один
из возможных путей — применение новых
рулонных материалов на волокнистых и
пористых основах и синтетических ворсовых
ковровых покрытий. Материал покрытия
пола одновременно и декоративный, и
износостойкий, и хороший изолятор.
s////(>/S//y/ssj/swzzz
4 --Уу^лИхУУу # ^ё§:
1
1^%шшё£^т^>
т
Перекрытие жилого здания:
а — с полами из обычного линолеума; 6 — с полами
из «теплого» линолеума на войлочной основе или
из синтетического ковра; 1 — обычный линолеум; 2,
4, 5 — древесно-волокнистые плиты; 3 — стяжка из
цементно-песчаного раствора; 6 — сплошная
железобетонная панель перекрытия; 7 — «теплый»
линолеум или ворсовый ковер
Тепло-5вукоизоляционные материалы
для полов уже прошли экспериментальную
проверку на многих новостройках и
начинают широко применяться в массовом
строительстве. Это — поливинилхлоридные лино-
леумы на войлочной и пористой основе,
трехслойный релин (резиновый линолеум)
со средним губчатым слоем, ворсовые
синтетические ковры — сплошные ковровые
настилы, покрывающие всю площадь
помещения, от стены до стены. «Теплые»
покрытия полов укладываются прямо на несущую
железобетонную панель перекрытия без
«прослоек», о которых упоминается в
словаре. Многослойный «пирог» становится
двухслойным. Конструкция пола снова
упростилась, перестала быть
«энциклопедической», качественно изменившись.
Может быть, можно пойти еще дальше и
полностью ликвидировать слоистые
междуэтажные перекрытия, выпускать на заводе
панели с готовым лицевым слоем, не
требующие никаких доделок на строительной
площадке? Ведь выпускают же сейчас
полностью отделанные стеновые панели!
Частично это уже сделано: давно выпускаются
панели перекрытий лестничных площадок,
полностью отделанные на заводе. Но это
полы «холодные». А для «теплых» полов
квартир и общественных зданий надо еще
найти ответы на ряд сложных вопросов: как
защитить лицевой слой панелей от
повреждений во время транспортировки и
монтажа, как быть со стыками и на многие
другие. И самый главный вопрос: будет
ли выгодна 100-процентная заводская
готовность? Может быть, при тщательном
подсчете мы получим отрицательный
ответ.
При современном крупнопанельном
строительстве несущая часть междуэтажных
перекрытий — панель делается размером,
рассчитанным на комнату. А рулонные
материалы для покрытия полов небольшой
ширины, обычно не более 1,4—1,6 метра.
Исключение составляют синтетические
ковры, которые уже сейчас выпускаются
шириной до 3 метров. Из-за небольшой ширины
рулонов возникла новая проблема —
крепления и герметизации стыков. Особенно это
относилось к линолеумам на
тепло-звукоизоляционной войлочной и пористой
основах, так как клей, проникая в них, сильно
снижал изолирующие свойства. Для
выпуска же линолеума большей ширины надо
было не только полностью заменить
промышленное оборудование, но и значительно
изменить технологию производства
материалов.
Помогла сварка токами высокой
частоты. На Мытищинском комбинате «Строй-
пластмасс» впервые было освоено
производство поливинилхлоридных линолеумов
практически любой требуемой ширины.
Отпала необходимость и в наклейке материала
покрытия на основание пола. Полотно тепло-
звукоизоляционного покрытия расстилают
по полу помещения и закрепляют по
периметру плинтусом, а у входов в помещение—
порожками специального профиля. И пол
готов.
Так химические материалы
преображают полы наших домов. Они становятся
красивее, дешевле, проще в устройстве и
удобней в эксплуатации.
Кандидат архитектуры
Дм. АИРАПЕТОВ
Рисунки А. СУХОВА
83

нужен лак
для паркета
Как сделать полы вашей кварти-»
ры чистыми, блестящими и
привлекательными? Что могут
предложить наши магазины домашним
хозяйкам?
На вопросы отвечает заве-»
дующий химико-москательной
секцией московского магазина
«1000 мелочей» на Ленинском
проспекте Иосиф Наумович Ай^
зенберг:
— Деревянные попыг как
известно, красят. В нашем
магазине вам предложат большой выбор
красок: масляных, эмалевых и
других. Пользоваться ими умеет
всякий.
Для придания бпеска
паркетным полам и полам, покрытым
линолеумом, служат мастики —
жидкости или пастыг содержащие
воск. Есть мастики водные и
скипидарные, бесцветные (белые),
коричневые, красные, желтые.
Они придают паркету оттенок,
подкрашивают его.
Я могу назвать мастику «БМ»
(белая мастика], скипидарную
мастику «Экстра», выпускаемые
московским
Опытно-экспериментальным химическим заводом НИТХИБ,
мастику «Особую», выпускаемую
в Ленинграде на заводе НИТХИ.
Новинкой является «Жидкая
мастика на силиконе», которая более
долговечна, прочна и
предохраняет пол от влаги.
Получаем мы и импортный
товар. Из ГДР — мастику для
мебели и попов «Эдельвакс» в
полихлорвиниловых тубах. Это гораздо
удобнее, чем банки.
Пользоваться мастиками очень
просто. На вымытый и просохший
пол наносится тонкий слой
мастики. Затем ее, подсушив,
растирают суконкой или щеткой. Такую
щетку вы тоже можете купить в
нашем магазине. Можно
воспользоваться и электрополотером.
Очень удобен «Лак для
паркета». Один раз покроешь им пол—
и достаточно в течение года или
двух протирать его мокрой
тряпкой. Прочная и блестящая пленка
защищает паркет от грязи,
царапин, даже от металлических
головок каблуков-«шпилек». Мы
получаем такой лак из Польши и
Венгрии, правда, довольно
редко.
Отечественного пака пока не
было.
Главный товаровед Мосхозтор-
Га Всеволод Александрович
Фомин был более краток:
— Писать надо вот о чем.
Очень жалко, что наши товары
для полов не имеют особой тары,
своего лица. Ведь не продают же
духи в бутылках из-под детского
молока! Тубы с мастиками
должны снабжаться и щеточками для
нанесения мастики на пол. Очень
удобно для хозяек. Руки у них
будут гораздо чище.
И еще. Пора, наконец,
выпускать отечественный лак для
паркета. Покупатель ждет его.
Мы попросили
прокомментировать эти интервью заместителя
начальника Главного управления
по производству товаров бытовой
химии Министерства химической
промышленности СССР Евгения
Яковлевича Калинина:
— К сожалению, наши товары
бытовой химии, и в частности
товары для попов выпускаются в
случайной таре — здесь и
консервные банки и всевозможные
бутылки. Сейчас разработкой
тары занимается специальная
лаборатория в институте НИТХИБ. Я
думаю, мы скоро увидим
результаты ее работы...
Лак для паркета! Я ничего не
могу сообщить вам об этом.
Лаками занимается другое
управление.
В поисках неуловимого лака
для паркета мы попали к
заместителю главного инженера Главного
управления промышленности
лаков и красок того же
министерства Анне Юрьевне Каплан. Она
была весьма оптимистична:
— Наша промышленность
выпускает пак для паркета МЧ-26
кислотного твердения, типа
польского. Опытный завод ГИПИ-4
разработал и выпустил опытную
партию лаков ПФ-231 и УР-19. По
своим качествам они не уступают
заграничным. Загорский
лакокрасочный завод выпустит в
следующем году 250 тонн лака МЧ-26,
правда в крупной расфасовке, так
что он будет поступать не в
магазины, а на стройки.
Для бытового потребления лак
для паркета МЧ-26 выпускается
ленинградским производственным
объединением «Лакокраскам. Он
расфасован более мелко.
Почему не поступает в
магазины Москвы! Вероятно,
расходится в Ленинграде. Сколько
выпускают! В 1966 году выпустят
200 тонн.
Будем надеяться, что вскоре
химическая промышленность
сделает все необходимое для того,
чтобы продавцы магазинов
химических бытовых товаров не
пожимали недоуменно плечами в
ответ на вопрос: «Когда будет лак
для паркета?»
Записал
Л. КУПЕРШМИДТ
G*
83

ковры из синтетики
На цветной вклейке —
фотографии синтетических ворсовых
материалов для покрытия попов.
Правда, их расцветка не может
пока еще сравниться с
прихотливым узором текинских или
бухарских ковров, но зато у них есть
другие качества, искупающие этот
маленький недостаток.
Синтетические ворсовые
ковры — многослойный рулонный
материал, который постепенно
будет вытеснять деревянный поп
в помещениях, где полы не
должны вызывать ощущения холода и
где передвижение по ним должно
быть бесшумным. Дпя этого к
ковру снизу подклеивается тепло-
звукоизоляционный губчатый слой
из вспененного латекса ипи
синтетического каучука. Есть ковры и
без изолирующего слоя, — с
более высоким ворсом. Обычный же
синтетический ковер нужно
постилать на войлочные маты — при
этом теряется одно из важных
преимуществ — возможность
укладывать ковер прямо на
бетонную плиту перекрытия.
Как закреплены ворсинки из
синтетического волокна на
хлопчатобумажной [джутовой] основе
ковра!
Если ковер изготовляется на
обычной ковровой машине или
более производительной —
прошивной, то ворсинки, обернутые
вокруг толстой нити джута,
держатся довольно прочно и без
дополнительных мер. Но для
надежности основа промазывается с
тыльной стороны латексной или
поливинилхпоридной пастой,
которая, застывая, крепко держит
ворсинки.
Другую группу ковров — не-
тканную — изготавливают
следующим способом. Волнообразно
изогнутые нити (волокна)
закрепляются нижним гребнем вопны на
основе из джутовой ткани с
помощью каучукового латекса или
поливини л хлорида. Вместо джутовой
ткани можно использовать
полимерную пленку, и тогда ковер
становится полностью
синтетическим.
Нетканные ворсовые ковры,
изготовленные иглопробивным
способом, тоже промазаны с
тыльной стороны
поливинилхпоридной пастой. Она закрепляет
концы нитей (волокна), которые
специальными игпами «пробиты»
сквозь основу.
Очень интересен метод
изготовления ворсовых нетканных
ковров без хлопчатобумажной
основы. Ворсинки здесь падают на
покрытую специальным клеем
губку в электростатическом поле
и приклеиваются поэтому строго
вертикально.
Синтетический ковер не съест
моль; его легче чистить
пылесосом, можно даже протирать
влажной тряпкой. Он очень
долговечен. Рассеянный гость может
уронить на него горящую
сигарету — ковер не загорится, а
только чуть оплавится.
Вот сколько достоинств у
синтетических ворсовых ковров для
полов.
И, кроме всего прочего, они
довольно красивы.
Синтетические ковры в разрезе
П. САМОЙЛОВ

Небольшое черное пятно в середине лепестка мака Papaver commutatum разрослось в полосу
перечеркивающую весь лепесток. Такие маки растут на медном месторождении. Внизу: слева —
нормальный экземпляр Dianthus versicolor, обычной полевой гвоздики, и гигантское растение, вы
росшее на свинцовом месторождении; в середине — гипсолюбка Gypsophila Patrinia — индикатор
алтайской меди; справа — нормальный экземпляр Patrinia ruspestris и экземпляр с необычным рас
положением листьев, выросший на месторождении свинца

гипсолюбка
ищет медь
Т. МОИСЕЕВА, Географический факультет МГУ
Долгим путем идут к открыв
тиям геологи, дорога цена их
неудач. На помощь приходят
смежные с геологией науки —
и в их числе геоботаника.
Дешевизна работ и быстрота
ориентировки принесли
заслуженный успех
гидроиндикации — поискам воды по
растениям, галоиндикации —
поискам солей. Мы хотим
рассказать о наиболее трудной и
малоизученной области
геоботаники — индикации металлов. О
надеждах, столько раз
оправданных растениями, и о тупиках,
из которых до сих пор не
нашли выхода. О том, что может,
а что пока не может знать ме-
таллоботаник, и о его помощи
геологам в поисках руды.
Первыми металлоботаника-
ми стали рудокопы XIV—
XV веков, когда они начали
приглядываться к травам,
кустам, деревьям, растущим над
рудными жилами. Из этих
наблюдений родились
многочисленные народные поверья:
орешник, крушина, рябина,
например, считались в Западной
Европе указателями
драгоценных камней и руд; пихта,
сосна, ель в России — золота;
некоторые виды луков — золота и
серебра. Верили, что если в
горах есть минерал нефрит, то
ветви деревьев обвисают.
Насколько серьезно в старину
расценивали возможность
отыскивать руды по растениям,
свидетельствует хранящаяся в
историческом архиве наказная
грамота XVII века царя Алек-i
сея Михайловича дьяку Желя^*
бужскому, которого послом
направляли, ичтобы ему
промышлять в Англии травы, кои на
золотых и серебряных рудах
растут».
Первые специальные, еще
наивные работы, посвященные
описанию растений
металлоносных почв, появляются в конце
XVIII — первой половине XIX
веков в Германии.
В середине XIX века немец-.
кий ботаник Форхгамер и его!
ученики впервые ввели
понятие о «цинковой» и
«марганцевой» флорах, отметив
постоянных и верных спутников
цинка и марганца: галмейную
фиалку, ярутку, зостеру, фукус.
К этому лее времени относятся
первые упоминания о таких
широко известных теперь инн
дикаторах свинца, хрома и ме-?
ди, как аморфа, асплениум, по-?
ликарпа.
Придирчивый анализ инди^
каторов начался в конце XIX —
начале XX века. После «чистч
ки» число индикаторов заметно
сократилось, и сейчас
геоботаники насчитывают примерно
212—215 видов. Из них
несомненных индикаторов (по
сведениям советского геоботаника
Н. Г. Несветайловой) — всего 54.
Это значит — выявлены,
специально изучены и применены
в геологической практике.
Остальные — возможные или
сомнительные индикаторы.
Но найти далее несомненные
растения-индикаторы — это
еще далеко не все.
Нужно еще подробно
изучить характер связи
индикаторов с рудой, исследовать
признаки и особенности всей
растительности в области
месторождения. Занялись этим только в
последние десятилетия, хотя
индикация полезных
ископаемых по растительности была
введена в практику как
самостоятельный метод еще в
1937 году немецким ботаником
Дорном.
Отношение к методу
менялось: 30—40-е годы —
индикация руды по растениям
признана не очень перспективной;
40—50-е — начало 60-х —
реабилитация метода: с его
помощью в эти годы открыто не
одно месторождение; 60-е
годы — снова заметный «холодок»
у геологов к индикационной
ботанике. Скоро ли
«потеплеет»? Сейчас самые верные
рыцари индикационной
ботаники, которых не смущают
немалые трудности ее, — зто
советские и американские ученые.
В СССР и США определились
три индикационных
направления: собственно ботанико-инди-
кационное, микробиологическое
и биогеохимическое.
Самое привлекательное,
конечно, собственно ботаническое
направление — оно не требует
ни озоления растений для
анализа, ни использования
химических реактивов.
Индикаторы-универсалы
угадывают руду точно, «с первого
попадания», угадывают везде,
где растут, даже за пределами:
I
85

континентов, где были впервые
встречены. Это кротолярии,
родом из Катанги — указатели
тяжелых металлов, марганца,
кобальта; смолка и армерии из
ГДР — указатели медноцинко-
вых руд, несколько видов
астрагалов иэ США —
индикаторы селеново-урановых руд-
Жаль только — их немного,
около 40 видов.
Гораздо чаще картина
совсем другая. Мексиканский мак
эшольция — точный указатель
меди для Аризоны — в Монтане
сменяется одним из видов
дуба — индикатором тех же
медных руд. Алтайская медь
безошибочно опознается
гипсолюбкой Патрэна — растением из
семейства гвоздичных, для
поисков нее забайкальской меди
гипсолюбка бесполезна.
Капризный, непостоянный «нрав»
этих индикаторов (геоботаники
называют их локальными)
неизбежен, потому что от области
к области, от страны к стране
меняются климат, почва,
геология и, следовательно, виды
растительности. Вероятность того,
что медь Катанги укажут
шведские медные индикаторы,
ничтожна. Это был бы
редкий случай универсального
индикатора, «прорвавшегося»
сквозь климатический барьер
из Европы в Африку.
Но мало того, что многие
индикаторы — локальные. Очень
часто одно и то же растение
связано сразу со многими
элементами. В Катанге известно
растение напака, которое
указывает в одном случае медь, в
другом — марганец. В каком же
случае марганец, а в каком
медь? Оказывается, у напаки
есть спутники: на меди — хаму-
ма ниаструм, на марганце —
меховия. Уточняют они.
Индикацию ведут не только
по отдельным растениям. Вот
похожая на просеку полоса
среди леса. Но деревья никто
не вырубал, просто им не дала
вырасти здесь цинковая жила,
обнаруженная именно по зтому
признаку в США, в штате
Теннесси. В штате Арканзас по
тому же признаку открыт
сульфат стронция. На платиновой
руде в Трансваале и на
хромовых месторождениях в штатах
Мэриленд и Пенсильвании
вообще нет никакой
растительности. «Плешины» эти, — как
правило, безошибочный
признак, ведущий геоботаника к
платине, хрому, урану, хотя и в
этом случае часто не так уж
просто решить, платина ли,
например, тут виновата или
бедные питательными веществами
ультраосновные породы.
Породы же меняются от места к
месту, поэтому «плешины» — тоже
локальные индикаторы: могут
быть, а могут и не быть. В
самом деле, на алмазоносной
кимберлитовой породе в
Южной Африке — плешины, а на
тех же породах у нас в
восточной Сибири — густые леса.
И, наконец, еще один
признак, часто приносящий успех
в поисках,—растительные
патологии: искривление стеблей, по-
бурение листьев, изменение
окраски венчика и т. д.
Уродство растения — «мета»
руды. Причем каждый элемент
«уродует» по-своему. Вот
несколько примеров.
БОР, Растения растут
гораздо медленнее, их листья
белеют — зта болезнь называется
«хлороз», стебли краснеют,
замедляются сроки созревания
семян, на стеблях образуются
наросты.
МАРГАНЕЦ. Прежде
всего бросается в глаза изменение
окраски цветов у гвоздик и
астр — она становится темно-
пурпуровой.
МЕДЬ. Тоже изменяется
окраска цветов — в этом
случае преобладает синий цвет
Часто на лепестках цветов
появляются необычные черные
полосы (например, у мака),
краснеет стебель, иногда
растение распластывается по
земле.
УРАН, РАДИЙ, ТОРИЙ
И ДРУГИЕ
РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
Они причиняют растениям
наиболее тяжелые «увечья».
Действуя на генеративные
органы, «путая» постоянное
для каждого вида число
хромосом в ядре клеток, они
расшатывают наследственность
вида. Облученное растение
часто дает нежизнеспособные
семена. Если из семян все же
вырастают растения, то сильно
отличающиеся от материнского:
другой цвет венчика,
увеличенное или уменьшенное число
лепестков и тычинок, странная
форма плода. Меняются и
размеры растений: при слабом
облучении возникают гиганты,
при сильном — карлики,
распластанные по земле.
Плохо, что одни и те же
признаки — хлороз, ржавость
листьев, гигантизм — могут
повторяться для разных
элементов. Именно это осложняет
индикацию. Как определить, что
вызвало хлороз — цинк, медь
или свинец? И опять выручают
спутники признака: хлороз
плюс усиленное опушение —
присутствие бора, хлороз плюс
недоразвитие цветов — уран. Но
иногда и в этом случае верный
ответ маскируется так
называемыми болезнями
«недостатка». Дело в том, что хлороз
может развиваться у растения
при недостатке железа, «белая
чума» у злаков — при
недостатке меди, гниль сердцевины
у свеклы — при недостатке бора.
Значит, симптом и в случае
«болезни избытка» меди,
кобальта, цинка, и в случае
«болезни недостатка» железа
может быть один и тот же —
хлороз.
86
I

Справку дает уже
физиология растений. Оказывается, что
медь, кобальт, цинк и марганец
враждуют с железом. Если в
избытке, например, медь, то
железо растением не усваивается.
В свою очередь, там, где
железо, — растению не страшны
«отравления» медью — она не
поглощается растением. На
медном месторождении Алтая,
казалось бы, растительные
патологии должны быть
непременно. Но высокое содержание
железа в коренных породах
нейтрализует «медный яд», и дело
обходится без
растений-уродцев. У индикатора этого
месторождения гипсолюбки — нет
никаких патологий. Сгущения
или разрежения гипсолюбки
служат поисковыми
признаками концентрации меди: где
гипсолюбка растет целыми
полянами — меди много, где
разреженно — меньше. Карта этих
полян послужила геологам для
уточнения места бурения при
поисках меди.
Итак, у растения на
месторождении обнаружен тот или
иной признак. Теперь надо
выяснить, действительно ли он
связан именно с рудой, надежен
ли этот признак в поисках ме^
талла. Насколько этот признак
достоверен? Геоботаник
решает зто на паре «контрастных
участков». Один участок —
месторождение, в пару к нему
выбирают участок с таким же
геологическим строением, почвой,
уровнем подземных вод и
другими природными
показателями. Разница между ними
только в том, что в одном есть
металл, в другом — металла нет.
Если на «пустом» участке у
растений нет никаких уродств и,
наоборот, на месторождении
они есть и повторяются с
достаточной частотой, то
исследователь приходит к выводу:
уродства связаны именно с
металлом. А теперь надо попытаться
эти же уродливые растения
отыскать вдалеке от этого
месторождения, в радиусе,
скажем, нескольких десятков
километров: ведь по ним можно
обнаружить и новые жилы
этого месторождения, если
только индикационный признак по
каким-либо причинам (а их, как
мы убедились, к сожалению,
немало) в этих местах «не
захочет» затаиться.
Исследователю трудно предугадать все
возможные коррективы природы.
Тем не менее «послужной
список» индикационной
геоботаники насчитывает десятки
месторождений. Кроме того,
простота метода делает его
доступным и не только для
геоботаников. В самом деле, разве
только геоботаник мог увидеть
желтые листья деревьев на
железистых известняках (по этому
признаку открыты большие
месторождения в СССР и США)
или отметить хлороз хлебов на
цинконосных доломитах?
Очень важна
первично-опознавательная информация «с
мест», источником которой
могут стать и геологи, и
колхозники, и
юннаты-естественники. Анализировать же их будет
специалист, отбрасывая
случайные признаки и исключая
упрощенное толкование их.
Но поток информации
должен поступать сразу с
нескольких сторон. Наилучший эффект
дают комплексные экспедиции,
в состав которых входят
геоботаники, геохимики, геофизики.
За ними — будущее.
Более подробно об
индикационной геоботанике можно
прочесть в книге Н. Г. Несве-
тайловой «Ботанические
показатели полезных ископаемых»
(Москва, 1965 г.).
ПАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ
Некоторым читателям нашего журнала показалось
странным то обстоятельство, что в статьях кандидата
филологических наук А. Л. Пумпянского
«Английский — для химиков» два разных английских слова —
ether и ester — переводятся одним и тем же русским
словом «эфир».
Эфиры бывают двух типов — простые и сложные.
Простые эфиры имеют общую формулу ROR и
образуются путем отщепления молекулы воды от двух
молекул спирта:
2ROH -> HOR -\ H20
а сложные эфиры имеют общую формулу RCOOR и
образуются путем отщепления молекулы воды от
молекулы спирта и молекулы кислоты:
ROH -ф- RCOOH -> RCOOR -[- Н20.
Исторически сложилось так, что в русском языке
оба типа веществ стали называться одинаково —
эфирами.
В английском же языке слово ester (собственно
«эфир») относится только к сложным эфирам, а
словом ether обозначаются эфиры простые. Последнее
слово возникло путем слияния двух слов: ethyl и
ester. Ethyl ester — это диэтиловый эфир, C2H5OC2Hr)f
наиболее известный представитель класса простых
эфиров.
S7

совершенно очевидно:
шутят
не только физики!
Попытайтесь достать и прочесть
книжку «Физики шутят»,
выпущенную в этом году московским
издательством «Мир». Надо
честно предупредить, задача не из
легких. На московских книжных
прилавках, во всяком случае,
книжка эта не залежалась..
Чтобы убедиться, что шутят не
только физики, прочтите «Сагу о
новом гормоне» биохимика
Нормана Апплцвайга, которую мы
перепечатываем из этой книги.
САГА
О НОВОМ ГОРМОНЕ
За последние месяцы мир узнал
об открытии трех
чудодейственных лекарств тремя ведущими
фармацевтическими фирмами.
При ближайшем рассмотрении
выяснилось, что все три
препарата — это один и тот же
гормон. Если вам интересно узнать,
как одно и то же химическое
соединение получает несколько
разных названий, давайте
проследим за цепочкой событий,
предшествующих создании)
чудотворного средства.
Первым его обычно
совершенно случайно открывает
физиолог н погоне за двумя
другими гормонами. Он дает ем.,
название, отражающее его
функции в организме, и
предсказывает, что новое соединение
может оказаться полезным при
лечении редкого заболевания
крови. Переработав одну тонну
свежих бычьих гланд, он
выделяет 10 граммов чистого
гормона и отправляет их к
специалисту по физхимии на анализ.
Физхимик обнаруживает, что
95% очищенного физиологом
гормона составляют разного
рода примеси, а остальные 5%
содержат по крайней мере три
разных соединения. Из одного
такого соединения он успешно
выделяет 10 миллиграммов
чистого кристаллического
гормона, предсказывает
химическую структуру нового
вещества и высказывает
предположение, что его роль в
организме, вероятнее всего, не
совпадает с предсказаниями
физиолога. Затем он дает ему новое
название и переправляет химику-
органику для подтверждения
своих предположений о
структуре соединения.
Органик этих
предположений не подтверждает и вместо
зтого обнаруживает, что новое
соединение лишь одной метиль-
ной группой отличается от
вещества, недавно выделенного из
дынной кожуры, которое,
однако, биологически неактивно. Он
дает гормону строгое
химическое название, совершенно
точное, но очень длинное. Органик
синтезирует 10 граммов нового
гормона, но сообщает
физиологу, что не может отдать ни
одного грамма, ибо все зти
граммы ему абсолютно
необходимы для дальнейших
исследований. Вместо зтого он дарит
ему 10 граммов того соединения,
которое выделено из дынной
кожуры.
Тут включившийся в поиски
биохимик внезапно объявляет,
что он обнаружил этот же
гормон в моче супоросых
свиноматок. На том основании, что
гормон легко расщепляется
кристаллическим ферментом,
недавно выделенным из слюнных
желез южноамериканского
земляного червя, биохимик
настойчиво утверждает, что новое
соединение есть не что иное, как
разновидность витамина В|б,
недостаток которого вызывает
сдвиги в кислотном цикле у ан-
нелидов. И меняет название.
Физиолог пишет биохимику
письмо с просьбой прислать
южноамериканского червя.
Пищевик находит, что новое
соединение действует в
точности так же, как «фактор ПФФ»,
недавно экстрагированный из
куриного помета, и поэтому
советует добавлять его в белый
хлеб с целью повышения
жизнеспособности грядущих
поколений. Пищевик, конечно,
придумывает новое название.
Физиолог просит у пищевика
кусочек «фактора ПФФ».
Вместо зтого он получает фунт
сырья, из которого «фактор
ПФФ» можно изготовить.
Фармаколог решает
проверить, как действует новое
соединение на серых крыс. Со
смятением он убеждается, что
после первой же инъекции
крысы полностью лысеют.
Поскольку с кастрированными крысами
зтого не происходит, он
приходит к заключению, что новый
препарат синергичен половому
гормону тестостерону и
антагонистичен поэтому гонадотроп-
ному фактору в гипофизе.
Отсюда он делает вывод, что новое
88

средство может служить
отличными каплями для
закапывания в нос. Он изобретает новое
название и посылает 12
бутылок капель вместе с пипеткой
в клинику.
Клиницист получает образцы
нового фармацевтического
продукта для испытания на
пациентах с простудой лобных
пазух. Закапывание в нос
помогает весьма слабо, но он с
удивлением видит, что три его
простуженных пациента, до того
еще страдавшие редкой
болезнью крови, внезапно
излечиваются.
И он получает Нобелевскую^
премию.
А теперь попытаемся занять
какую-то позицию по отношению к
важному вопросу, поднятому
составителями-переводчиками книги
Ю. Конобеевым, В. Павпинчуком,
Н. Работновым и В. Турчиным в
предисловии. Процитируем этот
вопрос вместе с тем ответом,
который дали
составители-переводчики, также целиком:
«...Вопрос, который почти
наверняка возникнет у читателя,
едва он прочтет на титульном
листе: «Физики шутят. Сборник
переводов».
— А что, разве советские
физики не шутят!
Отвечаем: шутят. И не менее
остроумно, чем их зарубежные
коллеги. Но чтобы издать
настоящий сборник, нам пришлось лишь
подобрать и перевести уже
опубликованные статьи и заметки, а
юмор советских физиков
существует пока лишь как фольклор, ибо
наши научные журналы (увы!)
такого сорта статей не печатают».
Добавим, что это все не в
меньшей степени относится к
химикам или, скажем, биологам.
Первой нашей попыткой
восполнить этот досадный пробел
была опубликованная в прошлом
номере заметка «Десять
заповедей химика-органика».
Предлагаем вашему вниманию еще одну
попытку.
СОВЕРШЕННО СЕРЬЕЗНО
Научные статьи принято
излагать языком научным,
популярные — популярным (это
прибежище на полпути к литературному
языку). Но если уважаемый автор
популярной статьи двадцать лет
пишет в научных трудах слово
«спонтанно», то ох как трудно на
двадцать первом году написать
«самопроизвольно»...
В этом номере журнала
помещена статья инженеров М. А. Гу-
ревича и В. А. Литвиненко
«Схемы без схемы». Вот как выглядит
краткий вариант той же статьи в
«серьезном» изложении,
выполненном ее авторами.
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ
ПОСТРОЕНИЯ
ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ФИКСИРОВАННЫХ
СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ
Рассмотрение современных
методов решения электронных
схем, их компоновки и
монтажа в теле- и радиоприемниках
приводит к выводу о
существовании поверхностной аналогии
между указанными схемами и
некоторыми аналитическими
зависимостями, известными в
математике, а также
отдельными объектами монументального
искусства.
Интегрирование известных
из периодической литературы
данных об утилитарных
возможностях отдельных
кибернетических автоматов дает
основание постулировать априорную
непригодность электронных
вычислительных устройств с
жестко детерминированными
связями между отдельными
функциональными группами
для решения задач, связанных
с перманентно меняющимися
ситуациями (т. е. задач, в
приближенном виде описываемых
формулой «жизнь — сложная
штука»).
Бесспорные преимущества
кибернетических автоматов
биологического толка создают
предпосылки для быстрейшей
реализации к в аз и- или
псевдобиологических систем,
обладающих свойствами
самоорганизации и самообучения. Один из
новейших методов построения
упомянутых систем основан на
широко распространенном в
современной технологии процессе
электролитической
седиментации металлических пленок на
подходящем субстрате при
экстремальных: значениях
рабочих параметров. Метод удается
моделировать в эксперименте
с гальванизацией
металлических денежных знаков,
содержащих в качестве одного из
компонентов медь, при высоких
плотностях тока.
Основой связи в
псевдобиологической
недетерминированной электронной схеме является
ориентированный комплекс
кристаллитов (так называемый
дендрит), распространяющийся
от электрода-субстрата к
управляющему электроду по
направлению максимальной
концентрации силовых линий
электрического поля, причем
наложение дополнительного
электрического поля дает возможность
влиять на пространственную
ориентацию дендрита.
Изменение направления роста,
задаваемое оператором, приводит к
построению электронной схемы
непосредственно в
электролитической ванне, оборудованной
группой управляющих
электродов и радиотехнических
компонентов, без использования
термического монтажного
инструмента (паяльника).
Электролитические схемы
могут найти широкое
применение в народном хозяйстве,
например д.ля машинной
отбраковки некондиционных деталей
на конвейере. Они могут быть
использованы также для
перцепции определенного круга
объектов, визуальная оценка
которых по тем или иным
причинам затруднена.
Уважаемые читатели! Приглашаем
вас присыпать научный фольклор
к нам в редакцию. Лучшее вудем
публиковать.
8»

Ь;>
Опытные образцы туб и пакетов
из полимерных материалов,
разработанные рижскими химиками
РИЖСКИЕ МОДЫ:
товары одеваются
по-новому
Часто спорят: что вызывает
появление новой моды — прихоть
или целесообразность? Что
касается нового оформления
товаров, то здесь ответ ясен. Это
прежде всего гигиеничность,
удобство для покупателей, ну и,
конечно. более современный
вид, изящество новой упаковки.
Специальное
конструкторское бюро химизации народного
хозяйства, созданное недавно в
Риге, разрабатывает тару из
полимерных материалов для
продуктов бытовой химии и
парфюмерии. Привычные для
этих товаров бутылки, банки
и бумажные пакеты заменяются
тубами. Тубы изготовляют из
полиэтиленовой или
полихлорвиниловой пленки.
Серьезное препятствие для
использования полиэтиленовых
туб — большая
газопроницаемость этого материала; поэтому
ароматические и маслянистые
продукты расфасовываются в
тубы из полихлорвинила.
Стандартная туба весит 5—
6,5 граммов н вмещает 200 см5
жидкого или пастообразного
препарата. На рижском заводе
«Сподриба» в такую тару
упаковывают подкрашивающее и
накрахмаливающее средство
«Велте», профилактическую
пасту для рук, зеленое мыло,
шампунь для мытья головы. На
пищевых предприятиях тубы
используют для упаковки
горчицы, джемов, соусов и других
продуктов.
Рижане осваивают также
производство пакетов из
полихлорвиниловой пленки,
предназначенных для упаковки паст:
мастики для натирки полов,
обувной, полировочной пасты.
Такой пакет — изделие
разового пользования. Он
герметичен, пока потребитель не
отрежет уголка с горловиной.
Н. РЫЖДКОВД

unvc юный
nJUD химик
ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ
БИОХИМИЯа Занятие четвертое
На прошлом занятии («Химия и жизнь»,
№ 8 за этот год) мы исследовали ферменты
молока и мышц животных. Вот какие
выводы можно сделать из проведенных
исследований.
Ферменты дегидрогеназы, имеющиеся в
свежем молоке, ускоряют реакцию
окисления формальдегида (это заметно по
обесцвечиванию красителя метиленового синего,
который переходит в так называемую лей-
коформу). Происходящие при этом реакции
можно записать так:
.0
с<^ + н2о-
н
Формальдегид
он
Муравьиная
Н2:
кислота
(CH3JN
N(CH3J
CI + На—
(CH3bNH
xflo "l
01
Обесцвеченному (восстановленному)
красителю можно вернуть синий цвет,
окисляя его. Для этого достаточно продуть
через раствор воздух.
Можно заметить также, что дегидрогена-
за молока медленно «работает» при низкой
температуре, а после кипячения молока
вовсе теряет активность. Значит, этот
фермент тоже имеет оптимальную температуру
реакции.
В опытах с кашицей из мышц фермент
дегидрогеназа янтарной кислоты после
кипячения теряет активность, как и все
ферменты. Реакция не идет также и в отсутствие
янтарной кислоты (если только мы
предварительно хорошо промыли кашицу из мышц
и удалили таким образом содержащуюся в
них янтарную кислоту). Фермент довольно
быстро окисляет янтарную кислоту до фу-
маровой с переносом атомов водорода на
краситель метиленовый синий. Краситель
при этом обесцвечивается. В этом опыте
идет такая реакция:
сн2—соон
сн2-соон
сн — соон
+ и.
сн —соон
Янтарная кислота Фумароеая кислота
Теперь займемся новой
экспериментальной работой. Она будет посвящена
ферментам микроорганизмов. До сих пор мы
имели дело с животными й растительными
тканями. Но микроорганизмы, пожалуй,
лучше всего вооружены ферментами: ведь
у них нет других средств борьбы за
существование, кроме биохимических. С одним из
микроорганизмов (точнее — грибов) мы и
поставим опыт. Речь идет об обычных
пекарских дрожжах, которые можно купить
в магазине. Дрожжи вырабатывают
множество активных ферментов, среди которых
уже знакомые нам дегидрогеназы,
восстанавливающие краситель метиленовый синий.
Лабораторное оборудование:
2 флакона из-под пенициллина;
блюдце;
3 пипетки;
стеклянная палочка;
чайная пожка.
Материалы и реактив ы;
дрожжи пекарские — 2 г;
сахарный песок — 1 г;
раствор красителя метиленового синего (примерно
0,02%)-Змл;
вазелиновое [или свежее растительное) масло —
3 мл;
кипяченая вода — 2 чайные пожни*
91

Кусочек прессованных дрожжей
разотрите на блюдце с двумя чайными ложками
кипяченой воды. Растирать лучше
пластмассовой или алюминиевой ложкой. Когда
смесь станет совершенно однородной,
внесите ее чистой пипеткой в пеницилпиновые
флаконы (по 20—25 капель]. Флаконы
нужно тщательно вымыть с мылом ватным
тампоном на палочке, ополоснуть водой и
высушить. Другой пипеткой добавьте в оба
флакона 10—15 капель масла, чтобы
изолировать раствор от кислорода воздуха.
Один флакон поставьте на пять минут
в кастрюльку с кипящей водой. Чтобы вода
не попала внутрь, флакон нужно закрыть
пробкой. Прогретый раствор охладите до
комнатной температуры.
Теперь в оба флакона добавьте по
щепотке сахарного песка и осторожно
взболтайте, чтобы сахар растворился. Затем
третьей пипеткой введите во флаконы по
10—15 капель красителя. Наблюдайте за
окраской растворов. Не забудьте записать
результаты опыта!
Опыт можно несколько усложнить. Для
этого понадобится больше флаконов, и
навески реактивов тоже придется увеличить.
Методика же проведения опытов останется
прежней. Попробуйте варьировать
температуру раствора (охлаждать и нагревать его),
изменять количество дрожжей и сахарного
песка. Выводы из полученных результатов
попытайтесь сделать сами.
Одно замечание: в реакциях участвуют
несколько веществ и ферментов
одновременно, поэтому написать уравнение реакции
трудно. Однако, как и в предыдущей
работе, образуется один и тот же продукт
реакции — бесцветная лейкоформа красителя
метиленового синего.
ВИКТОРИНА
КАПРИЗНЫЙ ГАЗ
В сосуд, наполненный окисью азота,
опустили горящую лучинку. Она, конечно, тотчас
погасла.
В тот же сосуд внесли ложечку с
зажженной серой, и сера тоже погасла.
В третий раз опустили в сосуд ложечку
с горящим фосфором — и он продолжал
гореть, как ни в чем не бывало.
Почему одни вещества горят в окиси
азота, а другие нет?
ТОЛЬКО ЛИ АЦЕТИЛЕН?
Чтобы получить ацетилен, достаточно
опустить кусочек карбида кальция в воду.
А могут ли при взаимодействии этих двух
веществ образоваться другие газы? (Речь идет,
конечно, о чистом карбиде кальция и чистой
воде).
ВЕЛИКА ЛИ РАЗНИЦА?
Во сколько раз самое легкое на Земле
твердое вещество легче самого тяжелого?
вниманию новичков!
Устав клуба состоит всего из двух пунктов.
Пункт первый. Членом клуба может быть каждый школьник.
Пункт второй. Ответы на вопросы викторины клуба Юный химик нужно
высылать в редакцию до выхода в свет следующего номера журнала
(потому что в этом следующем номере ответы будут уже
опубликованы).
Десять школьников, которые пришлют лучшие ответы в течение
учебного года, будут премированы подпиской на наш журнал на следующий
год.
92

ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ
К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ?
ТРИ НЕИЗВЕСТНЫХ
Имеется смесь, состоящая из трех веществ. В каком
количестве взяты эти вещества! Чтобы решать такие
задачи, нужно составлять системы алгебраических
уравнений.
Однако сущность предлагаемых задач — не в
числовых преобразованиях. Чтобы довести их решение
до «чистой техники», необходимо свободно
оперировать рядом важнейших химических понятий.
ЗАДАЧА I. Предполагается, что смесь
металлических опилок содержит магний, алюминий и олово.
При растворении 0,75 г опилок в соляной кислоте
выделилось 0,784 л водорода (условия нормальные).
При сжигании такой же навески в токе кислорода
образовалось 1,31 г окислов. Установите процентный
состав исходной смеси.
ЗАДАЧА II. Газовая смесь, состоящая из
водорода, метана и окиси углерода, имеет плотность
0,857 г/л (при нормальных условиях). Для полного
сжигания одного объема смеси требуется 4,52
объема воздуха. Определите состав горючей смеси
в объемных процентах.
ЗАДАЧА III. На нейтрализацию 4,36 г смеси
муравьиной, уксусной и щавелевой кислот
расходуется 45 мл 2 н. раствора щелочи. При полном
окислении такой же навески образуется 2464 мл
углекислого газа (условия нормальные). В каком
молярном отношении смешаны кислоты!
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ЗАДАЧА I.
1. Определим суммарное число
грамм-эквивалентов металлов при реакции смеси с кислотой.
Грамм-эквивалент водорода A г) занимает объем
11,2 л. 0,784 л водорода составляют —- = 0,07 гэ.
Следовательно, в смеси содержится также 0,07 гэ
металлов.
2. Определим суммарное число
грамм-эквивалентов металлов при реакции смеси с кислородом.
При окислении металлов увеличение веса
составило 1,31 г — 0,75 г —0Г56 г. Значит, в реакцию всту-
п ^fi
пило 0,56 г кислорода, или же — =0,07 гэ A гэ
8
кислорода равен 8 г). Следовательно, в реакцию
вступило также 0,07 гэ металлов. Обе навески смеси
равны и содержат одинаковое число
грамм-эквивалентов как по отношению к водороду (в реакции
с кислотой), так и по отношению к кислороду.
Рассмотрим, в каком случае это возможно.
3. Составим уравнения реакций.
2-1-
Mg -|- 2НС1 = МйС12 ■ Н2;
з
2А1 -; 6НС1 - 2А1С13 ! ЗН2;
2-'-
Sn , 2НС1 - SnCl2 | Н2;
2+
2М« | 02 = 2MgO;
3+
4A1 -|- 302 = 2AL03;
4-1-
Sn |- 02 = Sn02.
Из уравнений видно, что грамм-атом магния
в обоих случаях содержит по 2 гэ, а грамм-атом
алюминия — по 3 гэ. По-иному ведет себя олово.
Если в первом случае грамм-атом его содержит 2 гэ
(валентность 2 »), то во втором тот же грамм-атом
содержит 4 гэ (валентность 4 '). Таким образом,
если бы в смеси металлов находилось олово [ка*
предполагалось по условиям задачи), то
общее число грамм-эквивалентов в реакции с
кислородом было бы больше, чем в реакции с кислотой.
Значит, олова в смеси металлов нет.
4. Определим содержание магния и алюминия
в смеси. Число грамм-эквивалентов магния примем
за х, а алюминия — за у.
Mg \1
гэ = 12 г го = 9 г
х ] у= 0,07 (общее число
грамм-эквивалентов)
12х 9у : 0,75 (общая масса металлов в
навеске)
Решение системы уравнений дает такие значения
неизвестных:
х - 0,04; у - 0,03.
Содержание в смеси магния: 12 X 0,04 = 0,48 (г),
J^**L ^ 100 -64%.
0,75
Содержание в смеси алюминия: 9 X 0,03 = 0,27 (г),
0,7о
ЗАДАЧА II.
1. Примем содержание (в объемных долях)
водорода за х, метана за у, окиси углерода за z.
х у z - 1 (I)
2. С помощью неизвестных выразим плотность
газовой смеси.
Н, СН, СО
2 г 16 г 28 г
Так как грамм-молекупярный объем газов — 22,4 л,
то вес Н2, СН4 и СО в 1 л газовой смеси выразится
соответственно:
2 16 , 28
х; . у: z.
22,4 22,4 22,4
А суммарный вес 1 л смеси газов запишется так:
^_i6J.±i.8L=, 0,857,
22,4
или:
х | 8у -, 14z = 9,6. (II)
3. Для составления третьего алгебраического
уравнения следует рассмотреть реакции горения
каждого компонента смеси.
1K

2H2 + О, - 2Н20,
СН4 202 ■=- С02 2Н20,
2С0 02 = 2С02.
Из равенств следует, что х п водорода
реагируют с 0,5 х л кислорода, у п метана — с 2 у п
кислорода, игл окиси углерода — с 0,5 z п кислорода.
Общий расход кислорода на сжигание 1 л газовой
смеси: 0,5х -f- 2y -f- 0,5z.
Нам известно, что на сжигание 1 л газов
расходуется 4,52 л воздуха. Объемное содержание
кислорода в воздухе — 21%. Значит, расход кислорода
составляет 4,52 п X 0,21 = 0,95 п. Составляем
алгебраическое уравнение:
0,5х + 2у + 0,5z = 0,95
ипи:
х 4у + z = 1,9. (HIJ
4. Решаем систему уравнений (I, llf III):
|х у + z — 1
х 8у r 14z = 9,6
х ; 4у ■' z = 1,9
Значения неизвестных:
х = 0,2 (объемная доля водорода);
у - U,3 (объемная доля метана);
z = 0,5 (объемная доля окиси углерода).
Объемный состав газовой смеси таков:
Н2 — 2()9„; СН4 — 30% 5 СО — 50%.
ЗАДАЧА III.
I. Выразим с помощью неизвестных общее число
грамм-эквивалентов в смеси кислот.
Расход щелочи: 2 гэ/лу 0,045 п 0,09 гэ. Значит,
кислот было взято также 0,09 гэ.
Формулы кислот:
НСООН или Н2С02 — муравьиная (одноосновная),
СН3СООН или Н4С202 — уксусная (одноосновная),
СООН
| или Н2С2О4 — щавелевая (двухосновная).
СООН
Грамм-молекула одноосновных кислот содержит
1 гэ, а грамм-мопекупа двухосновных кислот — 2 гэ.
ЧТО ЭТО ТАКОЕ!
Если вы решили» что на фотографии
изображены таинственные кристаллы,
напоминающие обросший лишайником валун, —
то вы ошиблись. На фото — настоящий
валун, обросший настоящим лишайником.
НЕЗНАКОМЕЦ МУТИТ ВОДУ
Один из реактивов нам известен —
поваренная соль NaCI. А присутствие хлоридов
Если число грамм-молекул каждой кислоты
обозначить через х (муравьиная), у (уксусная) и z
(щавелевая), то можно составить уравнение:
х + У I 2z = 0,09. (I)
2. Выразим количество каждой кислоты в
граммах.
НоС02 n4Cg02. Н,С,04.
46 г ' СО г ' 90 г
Получим уравнение:
46х 60у , 90z = 'i,36
Или:
23х -+ ЗОу I 55z ^2,18. (II)
3. Установим, сколько образуется углекислого
газа при окислении каждой кислоты.
Из моля кислоты образуется столько молей
углекислого газа, сколько углеродных атомов
содержится в молекуле кислоты:
Н2С02 -> С02
Н4С А > 2СО,
П2С А > 2С02
X молей Н2С02 — х молей С02,
у молей Н4С202 — 2у молей С02,
z молей Н2СА — 2z молей С02.
Следовательно, всего образуется х -Ь 2у -f- 2z молей
углекислого газа.
В то же время из условий задачи известно, что
углекислого газа выделилось 2464 мл, то есть
2,464:22,4 = 0,11 гм.
Составим алгебраическое уравнение:
х +2у -J 2z = 0,11. (Ill)
4. Решим систему уравнений (I, II, III):
(х + У + 2z 0,09
Шх 1-30у I 45z — 2,18
(х + 2у J 2z — 0Л1
Значения неизвестных: х = 0,01; у = 0,02; z = 0,03.
Таким образом, кислоты смешаны в молярном
отношении 1:2:3*
в растворе легко обнаружить по их реакции
с солями серебра — при этом образуется
белый осадок хлористого серебра. Самая
распространенная растворимая соль
серебра — это азотнокислое серебро, ляпис. Его
раствор и находился в пузырьке
незнакомца. Пузырек был не зря обернут синей
бумагой — ведь на свету азотнокислое
серебро разлагается. Кстати, вода в котелке
была, очевидно, очень чистой, так как ион
серебра обнаруживает очень малые
количества хлористых солей.
ответы на вопросы
прошлого номера
91

ВВЕРХ
И ВНИЗ
Совершенно ясно, почему яйцо тонет —>
просто его плотность больше плотности
слабой соляной кислоты. А на поверхность
его увлекают пузырьки углекислого газа.
Скорлупа состоит, в основном, из
углекислого кальция, который растворяется в
кислоте с выделением С02. Яйцо покрывается
пузырьками газа, и они увлекают его
наверх. Освободившись от пузырьков, яйцо
Цветные химические реакции, которые вы,
конечно, не раз наблюдали, дают
возможность проделать множество эффектных
фокусов. Подготовить такие фокусы несложно
и можно вполне обойтись без редких,
экзотических реактивов. Клуб Юный химик
предлагает вам описания пяти химических
фокусов. Их можно показать и дома, и на
школьном вечере.
Мы умышленно не приводим уравнения
реакций, не раскрываем химической сути
фокусов. Попробуйте сделать это сами.
Тогда вы не только позабавите публику
удивительными превращениями, но и
пополните немного свой багаж химических знаний.
Один практический совет. Чтобы не
усложнять подготовку фокусов
взвешиванием реактивов, сделайте деревянную
мерку— лопаточку примерно на 5—10 мг. Еще
проще воспользоваться готовой меркой —
ложечкой, которая прикладывается к
флакончикам с противогриппозной сывороткой.
Ложечку нужно наполнять реактивом «без
верха». В описании фокусов количества всех
веществ приводятся в «мерках».
СТРАННЫЙ ПЛАТОК
Растворите две мерки хлористого кобальта
в пробирке, заполненной на три четверти
водой. Смочите в этом растворе небольшой
белый платок (не синтетический). После
того, как он хорошо пропитается раствором,
выньте его и просушите. Платок приобретет
красивый голубой цвет. Теперь можно
показывать фокус.
Сначала покажите голубой платок ауди-
вновь тонет; снова образуется углекислый
газ — и все начинается сначала...
ИЗ СТАКАНА В СТАКАН
Над стаканом с сиропом меньше давление
паров, так как молекулы сахара уменьшают
испарение воды с поверхности. Поэтому
вода более энергично испаряется из стакана
с водой и конденсируется в стакане с
раствором сахара. Уровень понижается в
стакане с водой.
тории. Затем скомкайте его в кулаке и в
течение некоторого времени сильно
продувайте его. Когда вы разожмете кулак, у вас
в руках окажется белый платок. Он вновь
станет голубым после высушивания.
БЕЛОЕ И ЧЕРНОЕ
Насыпьте в один стакан две мерки
хлористого стронция, в другой— одну мерку тан-
нина. Добавьте в оба стакана по чайной
ложке воды и размешайте содержимое до
полного растворения. В третьем стакане,
наполненном водой, растворите пять мерок
соли Мора (двойной сернокислой соли
железа и аммония).
Если теперь раствор из третьего стакана
разлить по «пустым стаканам», то в первом
стакане получится «молоко», а во
втором — черные «чернила».
СВЕЧА, ЗАЖГИСЬ!
Обычная свеча сама собой не зажигается.
Поэтому придется сделать фальшивую
свечу. Стеклянную пробирку облейте снаружи
стеарином. Фитиль пропустите через
отверстие в МЕТАЛЛИЧЕСКОМ колпачке,
который плотно закрывает пробирку. В
пробирку налейте слирт, чтобы фитиль хорошо
пропитался, и облейте колпачок
стеарином.
Свеча, конечно, должна зажечься от
прикосновения волшебной лалочки. Обычную
стеклянную палочку можно сделать
волшебной, если на ее конец набрать немного
заранее приготовленной кашицы из марганцево-
химические фокусы
95

кислого калия и серной кислоты
(ОСТОРОЖНО! НЕ КАСАТЬСЯ РУКАМИ!).
Сделав несколько пассов «волшебной
палочкой», вы приказываете свече:
«Зажгись!» — и дотрагиваетесь до фитиля
палочкой. И свеча тут же зажигается.
КУВШИН АЛХИМИКА
Приготовьте непрозрачный кувшин (можно
взять и стеклянную банку, оклеенную
цветной бумагой с различными «тайными»
символами) и пять стаканов. В кувшин налейте воду.
В первый стакан поместите одну мерку
карбоната натрия, в другой — три капли
раствора фенолфталеина, а в третий — четыре
мерки бисульфата натрия. Остальные два
стакана нужны только для того, чтобы
превращения выглядели более сложными.
Добавьте во все стаканы по несколько капель
воды, чтобы растворить химикалии.
Запомните, в каком стакане растворен бисульфат
натрия.
Покажите зрителям, что в вашем
кувшине— обыкновенная вода (можете даже
отпить немного). Наполните все стаканы
водой из кувшина, затем вылейте их обратно
в кувшин, кроме раствора бисульфата
натрия. После нескольких «алхимических
заклинаний» наполните пустые стаканы из
кувшина жидкостью, которая стала кроваво-
красной. Снова перелейте жидкость в
кувшин, теперь уже вместе с раствором
бисульфата натрия. Еще несколько
заклинаний— и можно разливать из кувшина в
стаканы жидкость, снова превратившуюся в
«воду».
ФЛАГИ ДРУЗЕЙ
На листе белой бумаги наметьте слабыми
карандашными линиями контуры и рисунок
флагов: Польши (две продольные полосы)
и Чехословакии (треугольник у основания
и две продольные полосы). Приготовьте
следующие растворы: одну мерку кислого
железосинеродистого натрия в половине
пробирки воды, одну мерку салицилата
натрия в половине пробирки воды и,
наконец, одну мерку соли Мора в половине
пробирки воды.
Те участки флагов, которые должны быть
синими, покройте первым раствором
(кислого железосинеродистого натрия), поверх*
ности, которые должны стать красными,—
вторым раствором (салицилата натрия).
Дайте бумаге хорошо просохнуть. Перед
демонстрацией фокуса приколите листы
к стене.
Окунув мягкую кисть или ватный тампон
в раствор соли Мора, проведите ими по
белой бумаге. Бесцветным раствором (можно
объявить, что это вода) вы нарисуете
цветные флаги.
На первой странице обложки — пробный рельефный изразец,
имитирующий древнюю керамику. Сделан из цемента, на который нанесены смолы разных
тонов. Изготовлен в Московской областной специальной научно-реставрационной
мастерской (см. статью В. Жилиной «Искусство ценинного дела»)
Редакционная коллегия:
Главный редактор И. В. Петрянов-Соколов
П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, С. В. Кафтанов, Л. И. Мазур,
Б. Д. Мельник, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), П. А. Ребиндер,
М. И. Рохлин (зам. главного редактора), С. С. Скороходов, Б. И. Степанов, А. С. Хохлов,
М. Б. Черненко (зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль
-£-
Рукописи не возвращаются. При перепечатке ссылка на журнал «Химия и Жизнь» обязательна
Оформление С. Верховского Технический редактор Э. Язловская
Адрес редакции: Москва, В-333, Ленинский проспект, 61/1. Телефоны АВ 7-72-64 и АВ 7-66-23
Подписано к печати 18/Х 1966 г. Т 14212. Бумага 84 < 108'/н. Бум. л. 3,0. Печ. л. 6,0. Усл. п. л. 10,08 + 1 вкл. Уч.-изд. л. 11.1.
Тираж 83 000. Зак. N2 1364. Цена 30 коп. Набор и печать выполнены в Московской типографии № 2 Главполиграфпрома Комитета по
печати при Совете Министров СССР. Москва, Проспект Мира, 105.
Печать обложки и цветной вклейки и брошюровочные работы выполнены во 2-й типографии издательства «Наука».
Москва, Шубине кий пер., 10.

^^=^k?
0^ 4Г i
1
S S