Text
                    химия и жизнь
Налчно-псшулярныи журнал Академии на}к СССР 1968
11
г ев jiempa иутавпа


1918 1968 ...Тогда они начинали с азов -запечатленные художником Б. В. Иогансоном комсомольцы, призванные в науку. Ныне рабфаковцы двадцатых годов возглавляют научные школы, руководят заводами и стройками. Славные тоадиции комсомола продолжают их внуки сегодняшние студенты и школьники, завтрашние строители, командиры прпизвод- ства, исследователи
ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО- ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР Мастерские науки Институт стабильных пов . изото- ХИМПЯ П ЖИЗНЬ № 11 ГОД ИЗДАНИЯ 4-й НОЯБРЬ 1968 Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, B. А. Каргин, C. В. Кафтанов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, Б. Д. Мельник, B. И. Рабинович (ответственный секретарь), П. А. Ребиндер, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), C. С. Скороходов, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам, главного редактора), Н. М. Эмануэль Редакция: Б. Г. Володин, B. Е. Жвирблис, A. Д. Иорданский, О. И. Коломийцева, О. М. Либкин, Э. И. Михлин, B. В. Станцо, Т. А. Сулаева, B. К. Черникова Художественный редактор C. С. Верховский Технический редактор Э. С. Язловская Корректоры: Ю. И. Глазунова, Е. И. Сорокина При перепечатке ссылка на журнал «Химия и жизнь» обязательна. Адрес редакции: Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны: 135-52-29, 135-32-41, 135-63-91. Подписано к печати 4/Х 1968 г. Т 13232. Бумага 84 X X108'/i6- Печ. л. 6,0 Усл. печ. л. 10,08. Уч.-изд. л. 11,2+ + 1 вкл. Тираж 135 000. Заказ 2723 Цена 30 коп. Московская типография JV° 2 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР. Москва, проспект Мира, 105. 14 20 24 30 32 34 41 44 46 51 55 58 62 66 68 72 74 76 78 Классика науки Изгнание максвеллова демона Страницы истории «...Если не теперь, то в будущее время» Экономика — производству Линия жизни этилового спирта Элемент №... Аргон Страницы истории «Химия» начиналась так... Письмо А. М. Горького М. А. Блоху Наука о живом Вирусы и рак Жабры — для нас с вами Патентное бюро Что есть изобретение? Наш календарь Гавриил Гавриилович Густав- сон Что мы едим Химия в кастрюле «На букву «К» экзаменую завтра...» (Страницы жизни Менделеева) Растворимые волокна Первый советский химический Новости отовсюду Рассказы о болезнях и лекарствах Жаба-фармацевт Что вы знаете и чего не знаете о жабах и жабьем яде Живые лаборатории Фитоалексины — антибиотики растений Информация Пластики на обеденном столе 80 Что есть что Полезные советы и пояснения к ним 82 Как зимуют автомобили Учитесь переводить 85 Французский — для химиков Клуб Юный химик 88 Викторина. Задачи с «подтекстом». Что это такое? Подлинное путешествие. Можно ли стать невидимым? Наш практикум 96 ...Из полиэтилена В. Станцо М. В. Волькенштейн A. И. Дубравин Г. Л. Аврех, О. В. Макаров Д. Н. Финкельштейн B. А. Волков A. X. Баталии И. Б. Обух Е. Муслин B. П. Рассохин Ю. С. Мусабеков П. П. Трофименко А. А. Макареня, И. Н. Филимонова К. Е. Перепелкин С. Мартынов К. Мюллер В. А. Войтович В. В. Гончаров Т. Н. Комровская В. Жвирблис
МАСТЕРСКИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ На окраине Тбилиси стоит пятнадцатиэтажная башня из бетона и стекла. Над ней высокий громоотвод, а рядом с ним — две дуги, образующие контур человеческого глаза, в котором, правда, вместо зрачка — стилизованная буква «И», символ Всесоюзного объединения «Изотоп». Это главный и самый заметный производственный корпус Научно-исследовательского института стабильных изотопов. В школах и институтах учат: изотопы не являются носителями индивидуальных химических свойств; электронные оболочки, от которых зависят эти свойства, у всех изотопов одного элемента построены одинаково; разница между изотопами — в строении ядра, в количестве нейтронов. А раз так,ф то в проблеме разделения изотопов роль химии и химических методов должна быть сведена к анализу и очистке... И мое знакомство с Институтом стабильных изотопов началось с невежливого вопроса: «Но при чем тут химия?» ДИАЛОГ С ЗАМЕСТИТЕЛЕМ ДИРЕКТОРА НИИСИ Еленой Давидовной ОЗИАШВИЛИ — Но при чем тут химия? — Например, при этой вот шестидесятиметровой башне. Что у нее внутри — знаете? — Нет, и хотел бы узнать. — Башня так высока потому, что в ней — ректификационные колонны. Ректификацией можно отделить не только одно химическое вещество от другого. Ректификация— это и метод разделения стабильных изотопов. Подчеркиваю, стабильных, а не радиоактивных, несмотря на то, что наш институт находится в подчинении Государственного комитета по использованию атомной энергии. Атомной технике нужны некоторые стабильные изотопы, в первую очередь нерадиоактивные бор-10 и бор-11. Разработка методов разделения изотопов началась почти одновременно с открытием явления изотопии. В 1906 году был «закрыт» радиоактивный элемент ионий: оказалось, что, несмотря на разницу в атомном весе и радиоактивных свойствах, ионий и открытый раньше него торий — это один и тот же элемент. У них одинаковые химические свойства, одинаковые спектры. Ионий оказался изотопом тория. Термин «изотопы» введен в науку в 1910 году известным английским ученым Ф. Содди. Это название непосредственно связано с системой элементов. В таблице Менделеева изотопы занимают одну клетку, одно место; по-гречески ^о; значит «одинаковый», тотгос; — «место»... А в 1913 году впервые удалось разделить стабильные изотопы. Выдающийся английский физик Дж. Дж. Томсон сумел доказать, что природный неон состоит из смеси двух изотопов — неона-20 и неона-22, использовав различия в массах их атомов. Он придумал замечательный метод разделения изотопов, основанный на различном отклонении заряженных частиц, движущихся в магнитном и электрических полях. Через несколько лет появился еще один метод разделения изотопов, основанный на различной скорости диффузии частиц, обладающих разной массой. Но только в середине 30-х годов были созданы первые не чисто физические, а физико- химические и химические способы разделения изотопных смесей. — И они оказались лучше? — Что значит «лучше» — эффективнее? Но эффективность зависит и от затрат энергии, и от стоимости аппаратуры, надежности ее работы, ресурсов сырья, 2
Башня — главный производственный корпус института. Здесь разделяют изотопы легких элементов а главное — от величины изотопных эффектов. — А что это такое изотопные эффекты? — Различия в свойствах изотопов, вызванные разницей их масс. И не только самих изотопов: неодинаковые атомные веса сказываются и на свойствах изотопных соединений. Отличаться могут не только плотность, вязкость, показатель преломления, коэффициенты диффузии и другие чисто физические характеристики, но и термодинамические— теплоемкость, температуры кипения и плавления, давление насыщенного пара. Химические свойства непосредственно от массы не зависят, но иногда на них сказывается термодинамическая неравноценность изотоп- 3 ных соединений. При взаимодействии двух веществ в одном из них может накапливаться один изотоп, в другом — другой. Поэтому одним из основных методов разделения изотопных смесей стал метод химического обмена. Коэффициент разделения? Это, если хотите, математическое «зеркало» изотопных эффектов. В случае, когда мы делим изотопы, используя минимальные различия в летучести их соединений, то коэффициент разделения — это отношение давлений насыщенных паров. К сожалению, этот коэффициент редко отличается от единицы больше чем на один процент. Вот почему так трудно делить изотопы и получать вещества измененного изотопного состава. Вот почему продолжается разработка новых и физических, и химических методов разделения. Ради этого, собственно, и был создан наш институт — институт физиков и химиков. Диалог с главным химиком рассеял опасения: нашей принцессе (или королеве, если следовать терминологии научно-популярной литературы конца 50-х годов) превращение в Золушку не грозит. Химия изотопов и моноизотопных соединений становится важным разделом современной химической науки. ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО РАССКАЗЫВАЕТ ГЛАВНЫЙ ИНЖЕНЕР НИИСИ Гурам Александрович ТЕВЗАДЗЕ К нейтронам — возбудителям цепных ядерных реакций — разные материалы относятся по-разному. Одни их активно захватывают и не дают реакции развиваться (в этом случае говорят, что у материала большое поперечное сечение захвата нейтронов), другие для нейтронов так же прозрачны, как стекло для солнечных лучей (и поперечное сечение захвата у них ничтожно). И те и другие нужны атомной технике. Первые—для защиты от излучения и для изготовления регулирующих стержней, с помощью которых управляют ходом ядерной реакции; вторые — как конструкционные материалы активной зоны. Не нужны только «середнячки». Здесь нет золотой середины, напротив, золотыми могут считаться только обладатели крайних свойств. Если по химическим свойствам изотопы— двойники или почти двойники, то по
сечению захвата нейтронов они часто отличаются сильнее, чем самые непохожие друг на друга вещества. Возьмем, к примеру, бор, ставший важным «атомным» элементом. Природный бор состоит из двух изотопов — с массовыми числами 10 и 11. Бор-10, которого в природной смеси 19,6%, имеет сечение захвата 4017 барн*, а бор-11 можно считать прозрачным для нейтронов*: его сечение захвата всего 0,005 барна; те самые золотые крайности, о которых мы говорили. Есть изотопы с большим, чем у бора-10, сечением, например, некоторые изотопы редкоземельных элементов — самария и тадолиния. Но эти элементы — очень редкие, рассеянные и дорогие. К тому же у них больше изотопов, чем у бора. Очевидно, что смесь из двух веществ разделить легче, чем из шести или восьми. Это относится и к изотопным смесям. Вот почему первой задачей института (она была поставлена еще до его организации) стала разработка методов получения изотопов бора в значительных количествах. Научную работу мы начинали с изучения термодинамических свойств изотопных соединений бора и химических исследований. Одновременно росла башня — было ясно, что придется ставить высокие разделительные колонны. К тому времени, когда нужно было начинать монтаж установок, мы уже знали, что будем получать моноизотопные соединения бора двумя методами — низкотемпературной дистилляцией и методом химического обмена. Какой из них окажется эффективнее, предсказать было невозможно— у обоих методов были и достоинства, и недостатки. Методы должны были пройти проверку в условиях производства. Труднее всего, наверное, было обучить людей — аппаратчиков и инженеров, приучить их к необычайной требовательности изотопной химии. Культура производства должна быть высочайшей, без этого не- * Сечение захвата измеряется в барнах. Слово «барн» по-английски означает амбар. 1 барн равен поперечному сечению 10 ~24 см2. Сначала это забавное слово служило для первых исследователей шифром, а потом стало общепринятым названием этой важной физической единицы. «Поперечное сечение 10~24 см2 для ядерных процессов так же велико, как амбар» (из научного отчета). возможно получать моноизотопную продукцию. Отсюда — исключительно высокая степень автоматизации наших процессов. Не случайно возглавляет наш институт специалист по автоматике — кандидат физико-математических наук Г. Н. Мусхелишвили. Сложностей, проблем и проблемок, особенно на первых порах, было много. Не было среди них только одной — проблемы внедрения, связи с производством. Институт создавался как единый научно- производственный комплекс. Результаты исследований тут же проходили проверку башней. Одни методы и аппараты надолго «оседали» в ней, давали продукцию и совершенствовались в процессе работы Другие — либо отметались как бесперспективные, либо ждали своего времени — времени, когда прогресс науки и техники сделает их промышленно применимыми, По производительности методы (и установки) низкотемпературной дистилляции и химического обмена оказались примерно равноценными. Содержание легкого бора в получаемых нами соединениях — от 80 до 95%, в зависимости от требований потребителя. Естественно, производительность установок связана со степенью разделения; чем выше концентрация изотопа в продукте, тем труднее его получать. Как это делается? А это лучше объяснять не на пальцах, а непосредственно у аппаратов... ДИАЛОГ НА ПЯТНАДЦАТИ ЭТАЖАХ Идем в башню. Начальник производства При- дон Ягорович Асатиани сначала ведет меня не на первый этаж, а на пятнадцатый — чтобы показать панораму Тбилиси. А потом — вниз по лестничным пролетам, по залитым солнцем квадратам комнат, иногда почти пустым, иногда густо заставленным аппаратурой. На одном из верхних этажей, кажется двенадцатом, комната совсем пустая. Лишь три трубы прорезают пол и потолок. Совсем не толстые, похожи на трубы центрального отопления. Это — колонны для разделения изотопов. — Будем говорить про оба метода одновременно или по отдельности? — спрашивает Асатиани. — Наверное, лучше по отдельности. Но есть, вероятно, какие-то общие принципы, тогда о них — вместе. 4
Схема установки для разделе- тилляции: 1 — колонна; 2 — телъ. Высота колонны — почти ния трехфтористого бора мето- точка подачи исходной смеси; 50 метров дом низкотемпературной дис- 3 — конденсатор; 4 — испари- — В таком случае начнем не с бора, а с неона. Вам, вероятно, известно, что 104-й элемент был получен при бомбардировке мишени из плутония-242 ионами неона-22 *. «Снаряды» для этой ядерной реакции были изготовлены в нашей башне. Поскольку изотопные эффекты очень незначительны, однократное разделение изотопной смеси дает практически неощутимые результаты: смесь обогащается нужным изотопом очень незначительно. Поэтому нужен целый каскад однотипных масс-диффузионных установок. Операция разделения повторяется в них многократно и, как говорится, капля камень точит... Ректификационная колонна — это тоже каскад, но каскад скрытый. Вместо отдельных аппаратов каскада здесь тарелки — реальные или теоретические. * Подробнее см. «Химия и жизнь», 1966, № 8. — В этих тонких трубах есть еще и тарелки? — Теоретические тарелки. Колонны плотно заполнены насадкой, сделанной из медной проволоки. Определенный участок колонны эквивалентен по производительности одной ступени разделения в тарельчатой колонне... Исходная смесь вводится примерно посередине колонны. По закону всемирного тяготения она обязана стекать вниз. Насадка мешает этому, но рано или поздно жидкость все-таки стечет. А внизу стоит испаритель, который превратит ее в пар. Пар устремляется наверх, навстречу потоку жидкости. Изотопные эффекты проявляются, в частности, в том, что одни и те же соединения разных изотопов неодинаково летучи. В результате один изотоп будет постепенно накапливаться в жидкой, а другой в газовой фазе. Над колонной, естественно, устанавливается конденсатор — аппарат, превращающий пар в жидкость, и встречные потоки циркулируют непрерывно. В конце концов можно добиться достаточно полного разделения изотопной смеси. Вот так, методом низкотемпературной дистилляции мы разделяем изотопы бора. Естественно, разделяется не элементарный бор (его температура плавления — 2300, а кипения — 2550°С), а его соединение — BF3. При обычных условиях это газообразное вещество, превращающееся в жидкость при —101°С. Вот почему дистилляция низкотемпературная. Наши исследователи доказали, что лучше вести процесс разделения B!0F3 и BnF3 при температуре — 78°С и давлении 4 атмосферы. Эти условия нужно соблюдать очень точно по всей высоте аппарата. Поэтому термостатированием колонны ведает автоматика, тем более, что процесс идет непрерывно в течение многих недель. Даже у самого квалифицированного аппаратчика недостаточен «коэффициент надежности» для того, чтобы справиться с этой задачей... Но проходят недели, месяцы, и почти чистый BI0F3 можно отправлять на переработку. Правда, вопреки закону всемирного тяготения, трифторид более легкого бора-10 собирается не наверху, в конденсаторе, а внизу. Это объясняется тем, что молекулы В nF3 более подвижны, более летучи. Разница в летучести, конечно, не- 5
велика. Коэффициент разделения в этом процессе равен 1,006. Это значит, что BUF3 испаряется в 1,006 раза интенсивнее, чем B10F3. На этой минимальной разнице и основана низкотемпературная дистилляция. — А метод химического обмена? Что, чем и с чем обменивается? — Принцип этого процесса можно выразить такой реакцией: (СН3J0 • BUF3 + + B10F3^(iCH3JO. B*°F3 + B"F3. Бор-Юи бор-11 неравномерно распределяются в трехфтористом боре и комплексном соединении того же трехфтористого бора с ди- метиловым эфиром. В оптимальных условиях у этого процесса более высокий коэффициент разделения: 1,012. Температура, при которой происходит разделение, более удобна: -Ы00°С. Меньше высота установки, ее легче термостатировать. И все-таки метод химического обмена не смог вытеснить низкотемпературную дистилляцию. Дело в том, что комплекс трехфтористого бора с эфиром нестоек; среди продуктов, на которые он разлагается, есть вещества, твердые в условиях процесса. Они забивают колонну, делают процесс менее надежным. Атомы бора, входящие в состав этих продуктов, в обмене уже не участвуют. Поэтому наши исследователи продолжают поиски новой пары веществ для разделения изотопов бора этим методом. А уже созданные методы сосуществуют в башне, благо аппаратурное оформление их похоже. — А что потом происходит с разделенным трехфтористым бором? Ведь это газ, ни управляющие стержни, ни защиту от излучения из него не сделать. — Трифториды изотопов бора нетрудно превратить в более транспортабельные соединения, в твердую борную кислоту Н3В10Оз, например, что и делают наши химики. А можно — в металлический бор. НЕ БОРОМ ЕДИНЫМ В этой главе диалогов не будет: она сложилась из рассказов всех трех моих главных собеседников и многих других сотрудников института. В НИИСИ получают не только бор. Современной науке нужны стабильные изотопы многих легких элементов, особенно «элементов жизни» — углерода, азота, кислорода. Их используют в качестве метки, чтобы прослеживать сложные химические процессы в живом организме. До последнего времени использовались только радиоактивные метки, которые принесли большую пользу науке. Но как бы мягко ни было излучение этих изотопов, оно всегда влияет на живое вещество и тем самым искажает реальную картину процессов жизнедеятельности. Поэтому в биологических и медицинских исследованиях стабильные метки безусловно перспективнее радиоактивных. Нужны эти изотопы и химикам. Например, синтезируется новое вещество, и нужно выяснить, в какое место сложной органической молекулы присоединяется очередная функциональная группа. Пометив эту группу углеродом-13 или азо- том-15, ее место в новой молекуле можно установить безошибочно. В тбилисской башне уже получают соединения азота-15 и углерода-13 в количествах, удовлетворяющих основные потребности ученых нашей страны и стран социалистического содружества. Часть этой продукции экспортируется и в капиталистические страны, в частности, в США, ФРГ, Австрию. Все моноизотопные соединения очень дороги, однако тбилисские азот-15 и углерод-13 в несколько раз дешевле зарубежных. А по чистоте, по концентрации изотопа они лучше. Потребность в стабильных изотопах и их соединениях все время растет. ВМЕСТО ЭПИЛОГА Работая над этими заметками, автор нашел в них явный изъян: из рассказа об институте полностью выпала история института! Пробел? По-видимому нет. В этом есть свой смысл. Институт очень молод, как и большинство его сотрудников. Их средний возраст — около 30 лет, а сам институт вчетверо моложе. Он был задуман в конце пятидесятых годов, после того, как в Сухумском физико-техническом институте группа физиков во главе с членом-корреспондентом Академии наук Грузинской ССР И. Г. Гвердцители закончила серию исследований, целью которых было разделение изотопов бора и некоторых других элементов. В 1961-м началось строительство башни. В 1963 году башня дала первую продукцию. Вот пока и вся история. История очень молодой и очень своеобразной мастерской науки — Научно-исследовательского института стабильных изотопов. В. СТАНЦО О
ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ИЗ ПИСЕМ В-РЕДАКЦИЮ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ■ КОГДА ЖЕ РОДИЛСЯ БУТЛЕРОВ? Л. ПЕТРОВ из Луганска пишет: «В № 8 «Химии и жизни» за 1968 г. напечатано, что Александр Михайлович Бутлеров родился 15 сентября 1828 года. А между тем в Большой Советской Энциклопедии (т. 6, стр. 378) сказано, что А. М. Бутлеров родился 25 ав- . густа 1828 года. Какая же дата правильна? Где ошибка?» Отвечает доктор химических наук, профессор Ю. С. МУСАБЕКОВ. Дата энциклопедии неверна. Дело в томг что уже лосле выхода в свет шестого тома БСЭ казанский историк химии Б. Е. Нагирнер обнаружил в архиве метрическое свидетельство, из которого следует, что Александр Михайлович Бутлеров родился 3 сентября (по старому стилю] 1828 года, то есть 15 сентября. Об этом сделана соответствующая публикация — статья «Новые материалы о жизни и деятельности А. М. Бутлерова в Казани» («Вопросы истории естествознания и техники», выпуск 14, стр. 79—82). ■ КАКОМУ АВТОРУ ВЕРИТЬ? Читательница Г. А. ЗАВАЛИШИНА из города Рудного Кустанайской области пишет: «Очень прошу ответить: какому автору верить? В пособии для учителей П. А. Гло- риозова по поводу открытия галлия Буабодраном говорится, что когда Буабодран получил письмо от Д. И. Менделеева, где он указывал на ошибку французского ученого по определению удельного веса открытого нового металла, то Буабодран был возмущен... Кто же открыл галлий — он или Менделеев? В брошюре С. Альтшулера «Как был открыт Менделеевым периодический закон» написано: Менделеев написал письмо в Париж, что Буабодран ошибся. Авторитет Менделеева был так велик, что французский химик начал снова проверять вес галлия и обнаружил свою ошибку... А другие авторы утверждают, что первоначально периодический закон был встречен холодно и недоверчиво, что Менделеев не создал тогда еще основных работ, которые утверждали бы его авторитет». Мы попросили прокомментировать письмо директора музея-архива Д. И. Менделеева при Ленинградском государственном университете кандидата химических наук А. А. МАКАРЕНЮ. Вот что он сообщил. Галлий был первым из открытых в природе элементов, существование которых было предсказано Д. И. Менделеевым теоретически, на основании периодического закона. Открытие галлия принадлежит французскому спектроскописту Лекоку де Буабодрану, опубликовавшему сообщение об этом осенью 1875 года в журнале «Доклады Парижской академии наук». В статье не упоминалось имя Д. И. Менделеева и не делалось никаких ссылок на периодический закон. Французский ученый, до этого мало интересовавшийся неорганической и теоретической химией, попросту ничего не знал о замечательном открытии Менделеева... Когда Д. И. Менделеев прочел статью Лекока де Буабодранаг он 4 ноября 1875 года сделал сообщение об открытии своего французского коллеги на заседании Русского физического общества, а 6 ноября — на заседании Русского химического общества. Затем он направил Ж. Б. Дюма, редактору парижских «Докладов», заметку «По поводу открытия галлия» с сопроводительным письмом. В заметке Д. И. Менделеев писал, что на основе периодического закона могут быть теоретически вычислены свойства элементов. По предсказаниям Менделеева, плотность галлия должна быть равной 5,9. А между тем Лекок де Буабодран получил величину 4,7. По-видимому, это письмо побудило Лекока де Буабодрана ознакомиться с работами Менделеева, провести исследования с более чистыми препаратами, включающими галлий, и уточнить свои результаты. Открытие галлия оказалось первым практическим подтверждением правильности периодического закона. В то время у Менделеева было еще много противников. Например, один его корреспондент из Бонна писал: «Ваша периодическая система... считается здесь (Кекуле) остроумною спекуляциею, не дающей, однако, прямых выводов». Открытие галлия привлекло к Менделееву многих новых сторонников. Недаром он писал в 1879 году: «Открытие металла галлия, сделанное Лекоком де Буабодраном, которого я теперь имею честь считать в числе моих друзей, может рассматриваться как утверждение периодического закона». Скоро последовали и другие открытия, блестяще подтверждавшие правильность воззрений Менделеева. Между Менделеевым и Буабодраном завязалась дружеская переписка. Французский ученый присылал Менделееву в дар свои статьи; они до сих пор хранятся в библиотеке Д. И. Менделеева в нашем музее. В одном из писем Лекок де Буабодран приглашает Менделеева приехать на свадьбу своей дочери. В 1879 году на заседании Отделения химии в Москве Менделеев демонстрировал образцы металлического галлия, галпиевых квасцов и некоторые другие соединения, присланные ему из Франции Буабодраном. Скоро произошло и их знакомство. В 1890 году Менделеев совершил поездку во Францию. Лекок де Буабодран дал в его честь обед, на котором присутствовали многие видные химики Франции. 7
КЛАССИКА НАУКИ ИЗГНАНИЕ МАКСВЕЛЛОВА ДЕМОНА Член-корреспондент АН СССР М. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙН ВЕЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ В 1775 году французская Академия наук постановила прекратить навсегда рассмотрение каких-либо проектов регре- tuum mobile — вечного двигателя. Речь в этом решении шла о вечном двигателе первого рода — о машине, которая, будучи однажды пущена в ход, совершала бы неограниченно долго работу, не получая энергии извне. Невозможность создания perpetuum mobile первого рода равносильна основному закону физики — закону сохранения и превращения энергии. К сожалению, до сих пор не было принято решения прекратить рассматривать и проекты «вечных двигателей» второго рода, то есть устройств, производящих работу за счет охлаждения единственного теплового резервуара. Право, было бы весьма заманчивым получить практически неограниченное количество полезной работы, например, за счет охлаждения мирового океана. Ведь понижение температуры каждого грамма океанской воды на один градус приносило бы целую калорию, а весь океан — колоссальные, фантастические количества энергии. Впрочем, слово «вечный» в названии вечного двигателя второго рода все равно бы имело лишь условный смысл, так как получение работы должно прекратиться, как только океан охладится до ■—273°С, ибо дальнейшее охлаждение неосуществимо. Однако создание вечного двигателя второго рода невозможно, как и создание вечного двигателя первого рода, правда, по совершенно иным причинам. Если бы мы погрузили чайник с водой в ведро с водой такой же температуры и — допустим невероятное — вода в чайнике начала бы нагреваться до кипения, а вода в ведре охлаждаться, то закону сохранения энергии это бы не противоречило. Это противоречило бы другому постулату физики: «Теплота не может сама собой переходить от более холодного тела к более горячему» — такова самая простая его формулировка. Охлаждение воды в ведре при одно* временном нагревании чайника сопровождалось бы внесением определенного порядка в рассматриваемую систему (когда обе .порции воды — в ведре и в чайнике — имеют одинаковую температуру, система не упорядочена, однородна). Если бы затем чайник начал нагреваться, а ведро охлаждаться, появился бы порядок, то есть возникла бы определенная неоднородность системы. Но ведь так не бывает. Бывает как раз обратное. Тепло переходит самопроизвольно только от тел более нагретых к телам более холодным. Если температура воды в чайнике выше, а в ведре ниже, то энергия перетекает лишь в одном направлении и лишь до тех пор, пока температура обеих порций воды не сделается одинаковой, то есть пока не возникнет максимальная однородность, неупорядоченность в распределении тепла. Для нарушения этой однородности нужно затратить энергию, скажем, вытащить чайт- ник из ведра и подогреть его на газовой плите. Р1менно поэтому и нельзя создать вечный двигатель второго рода. Можно привести другие примеры того же типа, но к принципиальной схеме процесса, тысячекратно зарегистрированного опытом, они ничего не прибавят. Итак, наукой сформулировано общее положение — физический закон. Самая простая его формулировка о невозможт- ности перехода теплоты от более холод- 2 Химия и Жизнь, № 11 I)
ных тел к более теплым была уже приведена. В другой форме этот закон звучит так: макроскопическая система, состоящая из атомов и молекул, не подвергаемая внешним воздействиям, самопроизвольно стремится к состоянию максимальной однородности, неупорядоченности. Следует еще раз подчеркнуть, что мы говорим о физической неупорядоченности, т. е. именно об однородности. Если температура всех тел системы одинакова — система не упорядочена, если есть разность температур между разными частями системы, то внесен определенный порядок. Однако здесь еще не все сказано. При трактовке изучаемых явлений физика всегда вводит строгую количественную меру. Здесь нам нужна «мера неупорядоченности». Такая мера называется энтропией. О смысле этого звучного слова будем говорить дальше, а пока приведем окончательную формулировку постулата. Вот она: изолированная (т. е. не подвергаемая внешним воздействиям) система физических тел самопроизвольно переходит в состояние с максимальной неупорядоченностью, то есть в состояние, которому отвечает максимальная энтропия. Этот закон называется в физике вторым началом термодинамики или просто вторым началом (первое начало — закон сохранения энергии). Конечно, энтропия не такое простое понятие, как энергия. Поэтому энтропию изгнали из средней школы, и студенты часто мучаются, готовясь к экзаменам по термодинамике. В действительности же ничего «страшного» в энтропии нет. Эта величина характеризует состояние вещества, она может быть измерена и вычислена так же, как внутренняя энергия. Только измеряется она не в калориях, а, подобно теплоемкости, в калориях на градус. Так, повышение энтропии при плавлении кристалла (при этом, очевидно, происходит уменьшение атомного порядка), просто равно скрытой теплоте плавления, деленной на температуру плавления, выраженную в абсолютной шкале — в градусах Кельвина. НАУКА — ДРУГ СЛУЧАЙНОСТЕЙ Наука лишена эмоций и поэтому никому и ничему не может быть другом или врагом. Есть друзья и враги науки, но это уже совсем другое дело. Однако наш заголовок все же уместен; ведь еще недавно по любому поводу с кафедр и в печати повторяли фразу «наука — враг случайностей». Фраза эта безграмотна, ибо случайность — объективная категория окружающего нас мира. Случайное поведение реальных тел подчиняется строгим законам теории вероятности. Эти законы имеют фундаментальное значение не только в естествознании — в физике, химии, биологии, но и в науке об обществе — в экономике и в социологии. Второе начало — статистический, вероятностный закон. Упростим до предела приведенный пример с чайником. Допустим, что имеется сосуд с газом, имеющий форму параллелепипеда. Разделим мысленно этот сосуд на две равные части. Молекулы газа движутся по всем направлениям, сталкиваясь друг с другом и со стенками сосуда. Их движение совершенно случайно. Их много. Очевидно, что, благодаря случайным движениям, молекулы распределяются по сосуду равномерно — в обеих половинах сосуда будет равное число молекул. Равное или почти равное. Такое равномерное, однородное распределение будет тем более точным, чем больше молекул в сосуде. Это утверждение столь же строго, как и утверждение о том, что, бросая монету очень много раз, мы получим в 50% бросаний «орла» и в 50 % — « решку ». Иначе говоря, равномерное распределение молекул обладает максимальной вероятностью. То же относится и к распределению температуры в нагретом теле. Температура характеризует скорость движения молекул. Молекулы сталкиваются друг с другом, их скорости выравниваются, выравнивается и температура, опять- таки по законам случая. Смысл второго начала состоит в том, что изолированная физическая система приходит в наиболее вероятное и, следовательно, наименее упорядоченное состояние. Мера упорядоченности — энтропия — есть мера вероятности состояния. Значит нагревание чайника, погруженного в ведро, не невозможно. Оно невероятно. Теоретически однажды в мил- 10
лиарды миллиардов лет такое событие может вдруг да и произойти. Но эта вероятность так мала, что считаться с нею совсем не следует. Поэтому в известном курсе статистической механики Джон и Мария Майер предпослали разделу о втором начале такой эпиграф: «What, never? No, never! What, never? Well, hardly ever». «Это никогда не бывает? — Никогда! — Совсем никогда? — Ну, вряд ли когда-нибудь». Второе начало совершенно справедливо для достаточно большой совокупности молекул. Но для малого числа частиц оно не пригодно. Если бы в нашем сосуде оказались всего две движущиеся молекулы А и Б, то в нем непрерывно бы сменялись следующие ситуации: то молекула А была бы в правой половине сосуда, а молекула Б — в левой. То молекула Б — в правой половине сосуда, а молекула А — в левой. То обе молекулы собрались в правой половине сосуда, то обе молекулы — в левой половине. Равномерное беспорядочное распределение, отвечающее первому и второму случаям, лишь вдвое более вероятно, чем неоднородное распределение в случаях третьем и четвертом. Однако с увеличением числа молекул различие вероятностей резко возрастает. Попробуйте подсчитать все возможные распределения для трех и четырех молекул. Если молекул много, скажем тысяча, то, конечно, достаточно вероятно распределение: 502 молекулы в одной половине сосуда и 498 в другой. Вероятность же скопления всей тысячи молекул в одной половине ничтожно мала. Не является ли и первое начало также статистическим законом? Может быть, закон сохранения энергии выполняется в среднем, но может нарушаться в элементарных процессах, в которых участвуют отдельные атомы и электроны? Эту идею нельзя отвергнуть a priori, с порога. Но если бы она оказалась правильной, то пришлось бы перестраивать всю физику микромира — квантовую механику. А ведь ее справедливость доказана громадным числом разнообразных экспериментов. Полная точность первого начала была подтверждена всем развитием физики. Первое начало и, следовательно, невозможность вечного двигателя первого рода — закон абсолютно строгий. Второе начало и, соответственно, невозможность вечного двигателя второго рода оказались законом вероятностным. РАЗИТЕЛЬНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ Насколько универсально второе начало термодинамики? Все ли явления в природе ему подчиняются? Сразу приходит на ум, что живая природа не подчинена второму началу. Ведь в мире живого все упорядочено максимально: упорядочено расположение клеток и внутриклеточных структур, упорядочено и согласовано течение биохимических процессов в организме. Разумная деятельность человека состоит во внесении порядка в окружающий мир. Человек строит и создает высокоупорядо- ченные структуры. Второе начало этому противодействует, оно стремится превратить здания в груды щебня. Однако человек способен поддерживать свой дом в порядке. В гениальной речи «О назначении поэта» Александр Блок говорил: «Поэт — сын гармонии; и ему дана какая-то роль в мировой культуре. Три дела возложены на него: во-первых, освободить звуки из родной безначальной стихии, в которой они пребывают; во-вторых, — привести эти звуки в гармонию, дать им форму; в третьих,— внести эту гармонию во внешний мир». Выбор поэтом слов и звуков из их беспорядочной массы, приведение их в гармонию, внесение гармонии, то есть порядка в мир, — тоже процессы антиэнтропийные. Конечно, человек может действовать и в соответствии со вторым началом. Когда хунвэйбины жгут книги и ломают древние статуи, они энтропию повышают. Но в целом жизнь антиэнтропийна. Она вносит порядок в окружающий мир и непрерывно его воспроизводит. Разительное противоречие со вторым началом, не правда ли? ВИТАЛИЗМ СЕГОДНЯ Христианская религия признает наличие души у человека, но отказывает в ней другим живым существам. Буддизм более щедр: в своих перевоплощениях человек может стать и крокодилом, и обезьяной. Но еще щедрее оказалась идеалистиче- 2* 11
екая биология. Она исходит из существования если не души, то особой жизненной силы, жизненного поля, «энтелехии», у любой бактериальной клетки. Жизнь совершенно особенна, познать ее природу средствами точного естествознания невозможно, — такова концепция витализма. Идеи эти очень цепки, от них не избавилась и современность. И если говорить о душе или о жизненной силе клетки уже почитается неприличным, то сегодня еще говорят о неприменимости законов физики и химии в биологии. Или о неподчинении живого организма второму началу. Или о том, что, конечно, физика действует всюду, но мы еще не знаем особых, как принято выражаться, «качественно отличных» физических закономерностей живого, и познание их — дело будущего. А пока — упаси вас боже «сводить» биологию к физике и химии. Вы немедленно впадете в ересь механицизма. Апелляция к недостатку знаний, к тому, что завтра мы будем знать больше, чем сегодня,—бессодержательна. Это ведь истина тривиальная. Важно установить другое: встретилась ли уже существующая сегодня физика с реальными границами своей применимости при исследовании живого организма? Ведь новые физические представления рождаются именно тогда, когда старые натыкаются на такие границы. (Так возникли и теория относительности, и квантовая механика.) Что касается «сводимости», то этот жупел не страшен. Дело заключается не в «сводимости» или «несводимости», а в выходе на перекресток физики, химии и биологии, в нахождении области их перекрывания. Конечно, здравомыслящему человеку не придет в голову утверждать, что кристалл кварца и живая лягушка не имеют качественных различий. Но познаваемы ли и кристалл и лягушка средствами единого точного естествознания? Вся история науки показывает, что ее развитие в громадной степени определяется именно выходами на перекрестки, нахождением новых связей. Напротив, любые попытки отгородить одну область знания от другой под флагом «несводимости» мешали науке. Не так давно отрицалась возможность эффективного применения квантовой механики в химии. Но сейчас мы понимаем, что основные химические явления — химическая связь, химическая реакционная способность — могут быть объяснены только квантовой механикой. Химия как наука «не сводится» к физике. Она сохраняет всю мощь и своеобразие своих идей и методов. Но ни в одном химическом процессе нет ничего кроме физических явлений, природа которых в целом достаточно ясна. Современный виталист не отрицает, конечно, пользы физических методов в биологии. Более того, он готов призвать к их широкому внедрению и усовершенствованию и гордится на этом основании. своей прогрессивностью. Но речь-то идет не об экспериментальных методах. Физические методы применяются в биологии чуть ли не с момента ее возникновения. Микроскоп — сложнейший физический прибор — состоит на вооружении у биологов со времен Левенгука. И обычный медицинский градусник — тоже! Нет, не о методах речь. Надо установить, где и как физика и биология выходят на скрещение своих путей, установить, что вносит в биологию весь комплекс идей экспериментальной и теоретической физики. И, прежде всего, надо ответить на вопрос о применимости термодинамики к живым системам. Иногда говорят, что понятие энтропии уместно применительно к системе неупорядоченной, что высокий порядок в живой клетке выводит ее из области приложений термодинамики. Это — просто чепуха. Кристалл подлежит термодинамическому рассмотрению в той же мере, что и жидкость; только его энтропия гораздо меньше. Допустим, что организм действительно не подчиняется второму началу. Это ведет к очень большим научным и философским затруднениям. Мы считаем, что жизнь на Земле возникла из неживой природы. Это важнейшее положение материалистического естествознания является общепринятым, оно детально и глубоко аргументировано. Однако неживая природа подчиняется второму началу, а живая, говорят, нет. Почему? Может быть, в момент возникновения жизни на Земле что-то произошло с термодинамикой? По какой причине? В результате самого акта творения жизни?... Следуя такой логике, без господа бога не обойтись! А так как реальная трудность все-таки налицо, то обратимся за помощью к демо- 12
ну. Но без всякой мистики, демон этот физический, хотя, как все демоны, и не существующий в природе. ИТАК, ДЕМОН Интереснейший русский поэт Андрей Белый вспоминал в поэме «Первое свидание»: И строгой физикой мой ум Переполнял: профессор Умов. Над мглой космической он пел, Развив власы и выгнув выю, Что парадоксами Максвелл Уничтожает энтропию... Упомянутый здесь парадокс — «демон Максвелла». Оный демон появился на свет в 1871 году в качестве «существа, способности которого настолько изощрены, что оно может следить за каждой молекулой на ее пути и в состоянии делать то, что в настоящее время для нас невозможно... Предположим, что имеется сосуд, разделенный на две части А и Б перегородкой с небольшим отверстием, и что существо, которое может видеть отдельные молекулы, открывает и закрывает это отверстие так, чтобы дать возможность только более быстрым молекулам перейти из А в Б и только более медленным перейти из Б в А. Это существо, таким образом, без затраты работы повысит температуру в Б и понизит в А, вопреки второму началу термодинамики». Эта цитата заимствована из «Теории теплоты» Максвелла. Действительно, Максвеллов демон создает без затраты работы порядок из беспорядка: равномерно нагретый газ разделяется на две части — горячую и холодную. Может ли такой демон существовать? А если может, то не сидит ли он в каждой живой клетке? Работу демона анализировали многие крупные физики, и Мариан Смолуховский в 1912 году показал, что тепловое движение молекул должно нарушать управляемое демоном закрывание и открывание дверцы между А и Б — ведь дверца тоже состоит из молекул. А из чего состоит демон? Смолуховский пришел к выводу о невозможности работы демона, и поэтому — о сохранении второго начала в неприкосновенности. Позднее, в 1929 году, появилась работа Лео Сцилларда, в ней впервые в физику было введено понятие информации. Именно с помощью теории информации демона удалось изгнать окончательно. ...В следующий раз мы и расскажем о том, как это удалось. ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ДЗИНЬ, БОМ... По подвешенной стальной пластинке ударяют стальным шариком. Звук, возникающий от удара, улавливает специальный микрофон. По величине звукового давления и скорости затухания звона можно судить о твердости и составе сплава, из которого сделана пластинка, а также о том, есть ли в сплаве дефекты — раковины, трещины. Этот метод обнаружения брака в различных металлических изделиях разработан в Московском институте стали и сплавов. При испытании звуковой спектр стальной детали сравнивается с эталонным образцом. «Металловедение и обработка металлов», 1968, № 5 ТРЕТЬЕ НАПРАВЛЕНИЕ Как известно, прочность слоистых армированных пластиков зависит не только от того, какой это пластик и чем он армирован, но и от того, как его разрывают. Сопротивление сдвигу слоев у этих материалов незначительно. Но недавно американские ученые разработали армирующий материал трехмерной структуры, придающий пластику равную прочность (около 2800 кг/см2) во всех трех взаимно перпендикулярных направлениях. Это почти в 20 раз больше прочности соединения слоев в обычных слоистых пластиках. Армирующий материал плетут. Плоские сетки или ткани на специальном ткацком станке сплетают нитями в третьем, перпендикулярном первым двум, направлении. Заготовки в виде сплетенных из нитей панелей, блоков, цилиндров, тел вращения пропитываются фенольными или эпоксидными смолами и отверждаются в формах, находящихся под вакуумом. В качестве материала арматуры можно использовать стеклянные волокна, тетрафторэтилен, нейлон, волокна из керамики и металла. «Product Engineering» (США), 1967, № 25 13
СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ ,. ...ЕСЛИ НЕ ТЕПЕРЬ. ТО В БУДУЩЕЕ ВРЕМЯ" В докладной записке, адресованной «великим» мира тогдашнего, Менделеев писал: «Выросши в холодной Сибири, постоянно с величайшим вниманием следя за описаниями полярных путешествий и многое узнав о них от покойного моего друга Норденшельда, совершившего ряд славных экспедиций в области льдов, я получил полное убеждение в возможности решительной победы над полярными льдами при помощи соответственных для того приспособлений...» Тобольск, где Дмитрий Иванович Менделеев родился, был некогда опорным пунктом знаменитых Камчатских экспедиций, задуманных Петром Первым. В городе об этом помнили, и получдлось, что люди, жившие в нем даже более века спустя, чувствовали себя как бы чуточку причастными к славным походам. Искра интереса к Северу, по словам Менделеева, была заронена в его душу именно тогда, в юности. А потом, спустя годы, он следил за всеми новостями об изучении и освоении Крайнего Севера. Напечатал большую рецензию на книгу профессора Э. Гофмана «Северный Урал и береговой хребет Пай- Хой», чтобы высказать собственные мысли об использовании минеральных и лесных богатств Северного Урала и всего севера России. Менделеев дружил со знаменитым шведом А. Э. Норденшельдом, прошедшим в 1878—1879 гг. на «Веге» Северный морской путь или, как тогда говорили, «Северо-восточный проход», вдоль всего российского берега. И мореплаватель, и химик были, можно сказать, фанатически увлечены идеей покорения Севера. Всякий раз, когда Менделеев брался за совершенно, казалось бы, новое и даже чужое для него дело, он становился в этом деле исследователем в высокой степени профессиональным. Так было и с Севером. В докладе на VI съезде русских естествоиспытателей в декабре 1879 года Менделеев говорил: «На окраинах России есть не мало мест, обладающих суммою благоприятных естественных условий; те места могут со временем сделаться для России новым источником благосостояния. Рядом иногда лежат местности, совершенно иного характера, мало пригодные для помещения труда и капитала. Свое мы знаем вообще слабо, а экономическая сторона при описании новых краев часто вовсе упускается из вида. ...Естествоиспытатели: опишем возможно простым языком, сравнительно с разными полосами России, условия климата, почвы, растительности, животных и народонаселения, укажем горы и реки, леса и пустыни, всю совокупность усло- 14
вии, имеющих значение для экономического быта, в тех окраинах России, где возможны еще новые обширные поселения— если не теперь, то в будущее время». Первой задачей, без решения которой нельзя приступить к освоению северных окраин страны, Менделеев считал исследование их климатических особенностей. Начинать изучение надо было, по его мнению, с районов, прилегающих к полюсу, с Центральной Арктики. В этом Менделеев был единомышленником Нансена, который просто называл Центральный Полярный бассейн «кухней погоды». И когда в 1897 г. адмирал С. О. Макаров выступил со своей идеей похода к Северному полюсу «напролом» на мощном полярном ледоколе, Менделеев откликнулся первым. Он писал Макарову: «...Ваша мысль блистательна и рано или поздно неизбежно выполнится и разовьется в дело большого значения не только научно-географическое, но и в живую практику. Все мои симпатии с Вами, и если что в силах — сделаю непременно и охотно, насколько хватит моя добрая воля». И как всегда, он не ограничился одними словами, а включился в работу комиссии по выработке технического задания на проектирование ледокола для высокоширотной экспедиции. В 1898 году сошел со стапелей знаменитый «Ермак». Год спустя экспедиция под руководством Макарова совершила на нем пробное плавание в Северный Ледовитый океан к северу от Шпицбергена. Однако далее 81° северной широты проникнуть не удалось. Кроме того, льды повредили корпус корабля, пришлось возвращаться и ремонтироваться. В 1901 г. «Ермак» снова прошел на север — к Новой Земле, к Земле Франца-Иосифа, но дальнейшие полярные исследования не были поддержаны царским правительством — оно полагало, что ледоколы должны обеспечивать беспрепятственное плавание зимой в Финском заливе, близ Петербурга, ну, и еще в других русских портах на Балтике. Этого хватит. А Менделеев и Макаров с удивительной страстностью продолжали развивать свои планы, спорили о маршруте экспедиции 1899 года. Из-за маршрута между ними даже произошла размолвка. Вот что рассказал о ней тогдашний царский министр С. Ю. Витте. «Я помню довольно интересное заседание, которое было у меня в кабинете, в котором принимали участие: я, Менделеев и адмирал Макаров. Я поставил вопрос о том, каким образом установить программу для того, чтобы достигнуть намеченной мной цели, т<2 есть пройти на Дальний Восток к Сахалину через северные моря по нашему Сибирскому прибрежью. На это мне Менделеев после размышления, на которое я ему дал время, высказал то убеждение, что для того, чтобы найти путь на Дальний Восток, не следует идти из Петербурга, огибая Норвегию северными морями параллельно нашим северным побережьям, а нужно просто пройти прямо по направлению к Северному . полюсу, прорезать Северный полюс и спуститься вниз, что такой переход будет гораздо проще и может быть совершен и гораздо скорее, и безопаснее. Адмирал Макаров не вполне разделял это мнение, он находил, что это будет очень рискованный шаг, что благоразумнее будет попытаться идти по направлению нашего северного прибрежья. Между ними в мое присутствие произошел обмен взглядов, Менделеев утверждал, что не уверен, что то, что он предполагает, может быть вполне реализовано, но что есть гораздо более шансов к тому, что можно прорезать Северный полюс и спуститься вниз южнее. На вопрос Макарова, согласится ли с ним ехать Менделеев на «Ермаке» по плану, им предложенному, Менделеев ему категорически ответил, что по этому плану, то есть идти на Северный полюс и там спуститься вниз, он совершенно согласен и с ним поедет, тогда Макаров ему предложил с ним ехать, но только не по этому направлению, а опять-таки по нашим северным морям, придерживаясь к Сибирскому побережью. Менделеев ответил, что такое 15
плавание и более рискованное и более трудное, и поэтому он ехать с ним по этому направлению не согласен. Таким образом, между этими двумя выдающимися лицами произошло в моем присутствии довольно крупное и резкое разногласие, причем оба эти лица разошлись и затем более уже не встречались. Уходя от меня, каждый из них мне повторил: Менделеев, что он во всякое время согласен ехать на «Ермаке» с адмиралом Макаровым на Дальний Восток к Сахалину, прямо прорезывая Северный полюс, а Макаров мне заявил, что он согласен на «Ермаке» ехать к Сахалину, придерживаясь направления параллельно нашим северным прибрежьям. В конце концов ни тот, ни другой проект не осуществился, отчасти вследствие этого разногласия, а отчасти оттого, что Макаров в скором времени был назначен начальником Кронштадского порта, а затем началась несчастная Японская война». У Витте был заместитель (тогда говорили— «товарищ министра») В. И. Ковалевский — ученый, друг Менделеева и к тому же, как замечал Витте в тех же воспоминаниях, считавшийся в те годы «человеком политически неблагонадежным». Свидетельство Ковалевского о дальнейших событиях заставляет прийти к выводу, что осуществлению планов Менделеева помешало не его упорство в споре с Макаровым, а совсем другие причины. «...Мысль о Северном полюсе, — писал Ковалевский, — не покидала Дмитрия Ивановича. Однажды рано утром он зашел ко мне в министерство в сильно возбужденном состоянии. — Я много потратил труда, — сказал он с беспокойством, — чтобы попытаться найти надежный путь к Северному полюсу. Для нас это имеет огромное значение, как ближайший путь к Дальнему Востоку. Вот мой проект с необходимыми картами и графиками, переписанный в нескольких экземплярах. Я твердо решил провести его в исполнение, уверенный в удаче настолько, что беру с собой дорогих мне Анну Ивановну и сына Ванюху *. Мне хочется сделать доброе дело для моей Родины. Вот вам один экземпляр моей работы, поезжайте к великому князю Александру Михайловичу и попросите его * Анна Ивановна — жена Д. И. Менделеева; Ванюха — его сын Иван Дмитриевич. помочь мне так же, как он помогал адмиралу Макарову. Я сказал, что еду сейчас к великому князю, но на успех не рассчитываю. Князь отнесся очень несочувственно, не взял от меня экземпляра проекта и сказал: «Такому дерзкому человеку, как Менделеев, я помочь отказываюсь». Я вернулся от князя с большим огорчением и сообщил Дмитрию Ивановичу о своей неудачной миссии. Дмитрий Иванович между тем сидел у моего камина и нетерпеливо меня поджидал. Он курил свои «крученки» одну за другою. Тут же Менделеев молча бросил все экземпляры своего проекта в камин. Во всяком случае, сколько мне известно, после его кончины ни одного экземпляра проекта не оказалось». Планы экспедиции погибли в огне... Как все очень талантливые и яркие люди. Менделеев был страстен в увлечениях. Конечно, в те времена замысел Макарова легче было осуществить, потому что навигаторы и гидрологи уже довольно хорошо знали особенности прибрежных районов Арктического бассейна. Однако и этот вариант при царском правительстве не смогли претворить в жизнь. Северный морской путь стал морской дорогой только при Советской власти Сама идея освоения высокоширотного морского маршрута, которую отстаивал Менделеев, была великолепной. Немногие сохранившиеся детали менделеевского проекта трансарктической экспедиции вызывают искреннее восхищение у современных исследователей Арктики. Особенно — предложенная Менделеевым конструкция ледокола, дошедшая до нас в виде черновых расчетов, эскизов и описаний. Сначала Менделеев предложил специально переоборудовать ледокол «Ермак» для плавания в высоких широтах — заменить угольное отопление котлов не- 16
■'#> '-•... Vo>Av Модель судна, созданная по чертежу Менделеева, при испытаниях проявила замечательные для ледового корабля качества Этот черновой чертеж: корпуса ледокола был найден в архиве Д. И. Менделеева 3 Химия и Жизнь, JM° 11 17
фтяным. Затем возникла мысль о специальном высокоширотном ледоколе. Менделеев был хорошо знаком с методами проектирования кораблей — многие годы он состоял научным консультантом тогдашнего морского ведомства и был связан по работе с кораблестроителями. Именно по заданию морского ведомства он обобщил в 1880 г. огромный научньхй материал и написал книгу «О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании». Ведь он был не только химик, но еще и истинный физик. Проектируя корпус корабля, Менделеев учитывал и свойства ледового покрова Арктического бассейна, и многовековой опыт русского деревянного кораблестроения, и опыт постройки и плавания нансе- новского «Фрама», русских ледоколов «Надежный» и «Ермак». Ледокол был рассчитан на длительное плавание с маневрированием среди льдов, с разрушением ледовых перемычек взрывами. Менделеев считал, что в полярных льдах пройти «напролом», как предполагал адмирал Макаров, будет нельзя, а конструкция задуманного им судна позволяла дрейфовать при вмерзании в лед. Его высокоширотный ледокол был бы значительно меньше «Ермака»: 3100 тонн водоизмещения против 8200. Мощность главных машин ледокола тоже была бы сравнительно небольшой — около 4000 лошадиных сил, но здесь Менделеев задумал еще не виданное тогда на флоте: электрические двигатели для ледокола, турбогенераторы или дизель-генераторы, все электрические вспомогательные механизмы и устройства. Это было за полвека до постройки первых л едокол ов-эл е ктроходов. «LC колько мне известно, — записано у В. И. Ковалевского, — после его кончины ни одного экземпляра проекта не оказалось». К счастью, это не так. Автору этих заметок удалось обнаружить в Музее-архиве Менделеева черновые материалы к проекту высокоширотного ледокола. И в 1965—1966 гг. по ним был восстановлен так называемый теоретический чертеж корабля, а затем удалось построить и модель. Модель ледокола Менделеева была изготовлена и испытана в опытном судостроительном бассейне. Испытали ее и в ледо- термическом бассейне Арктического и Антарктического института. И эти испытания подтвердили, что замыслы Менделеева были верны, что конструкция его ледокола близка к современным. Быть может, ледокол, задуманный Менделеевым, будет еще построен — для высоких широт и для тех районов Северного морского пути, где большим ледовым кораблям из-за мелководья трудно подойти близко к берегу, закрытому льдами. Инженер-капитан I ранга в отставке А. И. ДУБРАВИН, научный сотрудник Музея-архива Д. И. Менделеева НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ КАШИ ■ В ЧЕМ ОШИБКА? Мы учимся в 10 классе и работаем в химическом кружке. Нам рассказали о методе хроматографии как о методе, при помощи которого можно разделить различные аминокислоты и опознать их по высоте подъема на хрома- тографической бумаге. Мы заинтересовались этим методом, достали книгу (Б. И. Збарский, И. Б. Збарский, А. И. Солнцев, "Практикум по биологической химии», стр. 177, 1964 г.|, приготовили смеси аминокислот, отличающихся по Rfl и стали разгонять. Но у нас ничего не получилось. Мы много раз повторяли опыты, брали только те смеси, которые рекомендованы в учебнике. Наши аминокислоты (с различными R f ]' проявлялись одним пятном на фронте растворителя. У нас растворитель (фенол + вода| и аминокислоты (с различными Rf| двигались с одной скоростью, и разделения не происходило. Мы обратились в университет,, на кафедру биохимии, но там ска- 18
зали, что и они пробовали эту работу ставить, но у них тоже не получилось. Мы не знаем своей ошибки, помогите нам исправить ее и провести разделение аминокислот на хроматографической бумаге. Реактивы у нас чистые, а аминокислоты взяли из «набора аминокислот». Эдик БАЙКАЛОВ, Киев Поскольку из письма неясно, в чем состоит ошибка кружковцев (а также сотрудников кафедры биохимии), перечислим по порядку все возможные ошибки, которые приводят к плохому разделению веществ по величинам их Rf. 1. Хроматографическая камера закрыта неплотно, и поэтому растворитель испаряется по мере его продвижения по бумаге. В этом случае разделения обычно не происходит, и все вещества (с различными Rf ) собираются в одно пятно на фронте. 2. Система растворителей, применяемых при хроматографии, «не уравновешена», то есть ее компоненты не пришли в равновесие друг с другом, со своими парами, находящимися в объеме камеры, а также с водой, адсорбированной волокнами бумаги. Поэтому порядок работы должен быть таков: готовится смесь растворителей, этой смеси дают постоять несколько часов, потом ее наливают в камеру, в которую уже помещена хроматографическая бумага с нанесенными на старте смесями веществ — но бумагу при этом не смачивают, а дают повисеть ей в парах растворителя несколько часов, и лишь после этого начинают прогонять растворитель. 3. По бумаге пошел так называемый «второй фронт», иначе говоря, по бумаге последовательно идут две фазы. «Второй фронт» смывает все вещества в одно пятно, которое и движется вместе с ним. Поэтому уравновешенные между собой фазы следует возможно тщательнее отделять одну от другой и использовать только ту из них, что указана в руководстве (другую фазу рекомендуется налить на дно хроматографической камеры, если используется нисходящий метод, или поместить на дно камеры в отдельный стаканчик, если хроматографирова- ние ведется восходящим методом). 4. Пробег растворителя по бумаге очень мал. Для того чтобы разделение было удовлетворительным, он должен составлять 20—25 сантиметров. 5. Не соблюдена методика приготовления реактива для обнаружения пятен (или неверно проведен сам процесс обнаружения, например не выдержаны температура и продолжительность нагревания). В этом случае пятна, принадлежащие аминокислотам, не будут видны, а появится пятно примесей (они содержатся и в «чистых» реактивах!), которые обычно идут вместе с фронтом растворителя. 6. На хроматограмму нанесено очень мало смеси веществ, и поэтому пятна аминокислот обнаружить не удается (каждый реактив обладает определенной чувствительностью), а обнаруживается только пятно примесей, идущих вместе с фронтом растворителя. ■ ВАЛЕНТНОСТЬ АЗОТА .„Меня очень интересует вопрос, связанный с высшей положительной валентностью азота. Как известно, внешние электроны атома азота имеют конфигурацию s2p3... но в то же время известны соединения азота, например, N205r HNO,f где азот пятивалентен. Объясните, за счет чего азот проявляет свою высшую положительную валентность! Ю. М. ЛОМАНО, Луганск Если под понятием «валентность» подразумевать число электронов, принимающих участие в образовании общих электронных пар в ковалентных соединениях («кова- лентность»), то во многих своих соединениях (N2, NH2OH, N2H4, NH:5) азот трехвалентен. Но азот может быть и четырех-, и двухвалентным. Здесь опять речь о ко- валентности азота, которая не имеет знака. Например, в катионе NO2 "•" азот четырехвалентен: [ : О = N = О : ]+, а в анионе NH2~ (в амидных соединениях)—азот двухвалентен: N :;/ \ Пятивалентным в этом смысле азот быть не может: высшая положительная валентность ( + 5), которую может проявлять азот, есть не его ковалентность (ведь она не имеет знака), а его электрохимическая валентность, или степень окисления *. В соединениях N205 и HN03 ковалентность азота равна четырем: : О О О: -\ /-\ /- :0 О: О Н — О— N+<^" а степень окисления +5. * О степени окисления рассказывалось недавно в письме В. М. Чистякова («Химия и. жизнь», 1968, № 7). 3* 19
ЭКОНОМИКА — ПРОИЗВОДСТВУ линия жизни ЭТИЛОВОГО СПИРТА Г. Л. АВРЕХ, О, В. МАКАРОВ Людская изворотливость по части приготовления спиртных напитков просто поразительна. Но долгое время никому и в голову не приходило выделять из этих напитков спирт — люди вполне удовлетворялись его растворами... Дистилляционныи аппарат изобрели в Италии, в XI веке. В аппарат налили вина, затем нагрели и, по выражению Шиллера, «к черту пошел спирт, осталась одна флегма». Первооткрыватель, очарованный приятным и энергичным ароматом дистиллата, окрестил его spiri- tus vini — дух вина. Несколько веков этиловый спирт почти не применяли в чистом виде, разве что в лабораториях алхимиков. Интереснее другое. В 1525 году знаменитый Парацельс заметил, что эфир, получающийся при нагревании спирта с серной кислотой, обладает снотворным действием. Он описал свой опыт с домашними птицами. Через каких-нибудь три столетия хирург Варрен усыпил эфиром первого пациента. Точная дата операции —■* 20
17 октября 1846 года. Впоследствии спирт, не употребляемый в приготовлении напитков, стали называть техническим. Спрос на любой продукт можно изобразить в виде линии. Такой «линией жизни» технического этилового спирта и открывается наша статья. Мы не будем останавливаться на потреблении спиртных напитков. Спрос на них то взлетает, то падает; причины этого предоставим объяснять социологам и медикам. А сами прокомментируем лишь линию жиэни технического спирта. Без такого комментария нельзя себе уяснить перспективы продукта в будущем. А сейчас эти перспективы несколько туманны: достигнув очень значительных размеров, спрос на технический спирт в развитых странах пока стабилизировался. Но стабилизация — явление не вечное. А что будет дальше: спад или подъем спроса? Предположим, спад. А временный или окончательный? Одно дело — законсервировать производство, а другое — стереть его с лица земли. То же самое относительно скачка: окупится ли спешащее за спросом производство до наступления очередного спада? Вопросы, как видите, не праздные и для продукта менее масштабного, чем технический спирт. У спирта в технике и медицине насчитывается ныне свыше 150 приложений. Перечислять их, разумеется, скучно; к тому же они легко укладываются в три группы: — производство дивинила (мономера синтетического каучука) и ацетальдегида — основы целого каскада синтезов; — легколетучие универсальные растворители, которые используют для отмывки узлов и деталей, для изготовления фармацевтических препаратов, парфюмерии, лаков, политуры и т. д.; — так называемые «прочие» синтезы, многочисленные и малотоннажные (уксусная кислота, эфиры, аминосоединения, всем известный ДДТ, хлорофос, хлораль и др.). Большая часть технического спирта расходуется в первой группе. Две другие вполне удовлетворяются остатком, деля его между собой примерно пополам. В ресурсы технического этилового спирта сейчас входят спирты: синтетический (из этилена), гидролизный (из древесных отходов), сульфитный (из щелоков, остающихся после варки целлюлозы) и пищевой, а также разные отходы, содержащие спирт. Но вернемся к «линии жизни». Начинается она с 1855 года, когда в Англии был издан указ, освобождающий технический спирт от акцизного сбора. Дело обстояло так. Поскольку торговля крепкими напитками исключительно доходна, государство взимало с производителей и продавцов спиртного дополнительный (и немалый) налог — акциз. Трактирщики не очень страдали от этого, перекладывая тяжесть акциза на плечи своих посетителей. Иное дело — техника и медицина. Акцизный сбор начисто съедал доходность любой непитьевой области применения спирта; но такие области уже появлялись' Налоговый шлагбаум вскоре заскрипел в Германии, а чуть позже и в Северной Америке. В России же этиловый спирт в технике применяли мало, хотя страна числилась среди основных производителей спирта в мире. В 1913 году свыше 55 миллионов декалитров спирта на двухстах казенных заводах были почти нацело переработаны на водку. Все «освободительные» законы требовали обязательной денатурации, то есть смешения этилового спирта с какой-нибудь зловонной и вредной добавкой, чтобы оградить монополию торговли напитками. Это не всегда давало эффект. Так, законодательство Великобритании освобождало от налога денатурат, в котором на девять частей этилового спирта приходилось одна часть метилового. Вскоре, однако, был найден способ доведения такого спирта до питьевых кондиций. Лица же, подверженные алкоголизму, вообще считали всякую очистку уделом гурманов. Поэтому законодатели заставили превращать технический спирт едва ли не в самую зловонную жидкость, когда-либо применявшуюся в технике. Постепенно рецептура денатурации совершенствовалась: добавки должны были мешать «нецелевому» потреблению продукта, но не нарушать технических требований промышленного использования. Сейчас в технический спирт добавляют метанол, бензин, бензол, пиридин, терпентин, йод, шеллак и многие другие вещества, разумеется, в зависимости от конкретного применения спирта. Вторая половина XIX века совпала с бурным ростом спроса на спирт для химии и медицины. Франко-прусская война была, пожалуй, последней, когда корпия служила единственной защитой ран от инфекции. В практику больниц и амбулаторий прочно вошел спирт. В нем хранят хирургические инструменты, им обрабатывают раны. В 1890 году был изобретен нитратный шелк. Его готовили из нитроклетчатки, растворенной в смеси эфира и спирта. (Правда, вскоре его производство приостановилось, так как этот шелк вспыхивал от малейшей искры.) Потом спирт начали использовать и для приготовления искусственной кожи. 21
Обрезки целлюлозы растворяли в спирте, добавляли масло и полученной жидкостью пропитывали обыкновенную ткань. А затем началось производство бездымного пороха: -с помощью спирта и эфира француз Вьель превратил пироксилин в тестообразную массу, которую прессовали и сушили. (Вот, кстати, и объяснение первой извилины «линии жизни» — мировая война. Ведь только английская и французская армии с помощью бездымного пороха ежемесячно в течение четырех лет производили свыше 12 миллионов выстрелов. А спирт применяли еще и для изготовления разного рода взрывчаток и горчичного газа.) Скачок спроса на спирт во время первой мировой войны носил откровенно нездоровый характер. И тотчас по окончании военных действий наступил резкий спад потребления. В период между войнами на базе спирта создается крупное производство каучука и аце- тальдегида. Среди новых для того времени приложений следует упомянуть применение спирта в качестве автомобильного топлива. Здесь ему прочили блестящие перспективы. Появился даже термин — «силовой алкоголь». (Впоследствии выяснилось, что применять бензин гораздо выгоднее.) Следующий скачок спроса был обусловлен, однако, не потребностью в спирте как моторном топливе, а резким ростом производства каучука в годы второй мировой войны. Впрочем, пророчество до некоторой степени сбылось: связь с автомобилями осталась — из спиртового каучука делали шины. В 1945 году спрос на продукт падает, а затем, в мирное время, нарастает вновь. И при этом у спирта не появилось ни одной новой значительной области применения! Напротив, в некоторых случаях от спирта отказываются, например, в производстве антифризов, где спирт последовательно вытеснялся метанолом и этиленгли- колем. Но вплоть до недавнего времени структурные сдвиги в потреблении не вызывали опасений — общий объем спроса увеличивался. Затем последовало насыщение. Появились продукты-конкуренты, а насыщение сменилось стабилизацией. Это тревожно: стабилизация обещает скорый упадок спроса. Причин этому, по крайней мере, две. Первую причину поясним примером. Долгое время этиловый спирт расходовали в производстве печально известного ДДТ. Сейчас производство ДДТ постепенно сводят на нет. Здесь все просто: конечный продукт не нужен хозяйству. Сложнее в тех случаях, когда конечный продукт (тот же ацетальдегид) продолжает пользоваться спросом, но получать его гораздо эффективнее не из спирта. Тут важно установить, а не временная ли это конъюнктура? Легко в кустарной мастерской менять один сорт кожи на другой, если от этого обувь становится дешевле. Но для переориентировки таких гигантов, как заводы дивинила или аце- тальдегида, одной рыночной конъюнктуры маловато. Кризис спирта в этой основной, первой группе объясняется тем, что современной промышленности присуща тенденция исключать промежуточные звенья. Сравните: 1. Нефть — бензин (газ) — этилен — спирт — ацетальдегид; нефть — бензин (газ) — этилен — ацетальдегид; 2. Нефть — бензин (газ) — этилен — спирт — дивинил; природный газ — н-бу- тан — дивинил. Значит, можно и без спирта... В области «прочих» синтезов перспективы спирта тоже далеко не блестящи. Во-первых, некоторые продукты (как и дивинил) удается получать с большим эффектом, минуя спирт. Во-вторых, многими продуктами мировое хозяйство вполне насыщено; более того, иные и вовсе снимают с производства. В последние годы прирост потребления в этой группе настолько мал, что полагаться на нее не приходится. Остаются еще растворители. Их производство растет довольно быстро, но и здесь увеличение спроса на спирт далеко не такое бурное, как 10—20 лет назад. Правда, позиции этилового спирта среди растворителей пока прочны. Но конкурент уже нашелся — изопропа- нол. Он не дороже этилового спирта и к тому же менее токсичен. Короче говоря, в современной «междоусобице» продуктов спирт «не столько сражается, сколько сражаем». Его расход в первой группе стремительно уменьшается. Группа растворителей не в состоянии принять вытесняемый продукт, а на прочие синтезы полагаться не следует. Не без оснований предполагают, что если дело так пойдет и дальше, то в 1975 году потребление технического спирта может уменьшиться процентов на тридцать в сравнении с нынешним. Но, может быть, в недалеком будуще м появятся принципиально новые направления использования спирта? Исключать такую вероятность не приходится (хотя за многие годы ничего подобного не наблюдалось). Конечно, может появиться новый синтез. Даже завтра. А вот когда он скомпенсирует потери сбыта в производствах дивинила и ацетальдегид а, если такое вообще возможно, гадать не беремся. 22
Существует еще од ин способ расширить сферу применения продукта — снизить его цену. Впрочем, в условиях огромного спроса на спирт технология его производства весьма усовершенствовалась. Вряд ли в производстве технического спирта остались сколь-либо значительные резервы снижения себестоимости, а следовательно, и цены. Впрочем, стабилизация потребления спирта во всем мире только началась, и это может дать пищу различным толкованиям. Признавая это, авторы далеки от предсказания гибели технического спирта. Но как масштабное сырье химической промышленности продукт свои позиции сдает. Будущее его, видимо, в области растворителей, где он поистине универсален. В заключение поразмыслим лемного о судьбе технического ГЛАЗ НА АНАЛИЗ Возраст свиньи, поступившей на бойню, можно установить с точностью до одного месяца, если определить содержание азота в глазном хрусталике. Чем старее животное, тем больше азота. В первый год жизни миллиграмм азота откладывается в среднем за 18 дней. Содержание этого элемента в глазу животных разных пород неодинаково, но у всех свиней, независимо от пола и породы, оно увеличивается с возрастом. ПОЛЕЗНА ЛИ СПОКОЙНАЯ ЖИЗНЬ! Справедлив ли широко распространенный взгляд, согласно которому жизнь без треволнений гарантирует долголетие? В этом заставляют усомниться недавние спирта в трудных условиях предполагаемого спада потребления. В свое время гидролизный, сульфитный и синтетический спирты были созданы для того, чтобы высвободить пищевое сырье. Нельзя ли продолжить этот процесс дальше и вытеснить (хотя бы частично) пищевое сырье в производстве питьевого спирта? Лесохимики утверждают, что «их» гидролизный спирт отличается от пищевого не качеством примесей, а только количеством. Отсюда — принципиальная возможность доведения кондиций гидролизного спирта до питьевых. Качество же синтетического спирта пока не оставляет надежд на завоевание позиций в ликеро-водочной промышленности. Что касается сульфитного спирта, то из углеводов, содержащихся в щелоках, с равным эффектом мож- опыты группы медиков, которые подвергали мышей воздействию электрических ударов, резких температурных колебаний и других сильных раздражителей. Поведение грызунов заметно изменилось, а их состояние значительно ухудшилось. Но, несмотря на это, смертность среди подопытных животных, к большому удивлению ученых, оказалась ниже, чем в контрольной группе... МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ОРГАНИЗМЕ Конференция, посвященная роли микроэлементов в живом организме, состоявшаяся в 1967 г. в Миссурийском университете (США), пришла к следующим выводам. Девять элементов — хром, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, селен, молибден и йод — очень важны как катализаторы различных процессов с уча- но получать и спирт, и кормовые дрожжи. Итак, в ближайшие десять лет произойдет, вероятно, следующее. В странах, где развито производство синтетического спирта, он вытеснит в технике и медицине и гидролизный спирт, и сульфитный. Вместо сульфитного спирта станут получать кормовые дрожжи. Гидролизный же спирт, преодолев традиции ликеро-водочной промышленности, сэкономит человечеству зерно, картофель и прочее пищевое сырье, которое тратят сейчас на приготовление спиртных напитков. Сбудется ли это предсказание или его опровергнут неизвестные нам сегодня факторы? Будем соблюдать осторожность: вы, конечно, заметили, что «линия жизни» продлена в область будущего неуверенным пунктиром... стием ферментов. Кроме того, безусловно необходимы для организма ванадий, содержащийся во всех жирах, никель, мышьяк и фтор. Ученые предполагают, что в живых клетках должно быть столько каждого элемента, сколько было много миллионов лет назад в воде, омывавшей клетки, из которых впоследствии произошло все живое. Особый интерес представляют взаимозависимости различных элементов в организме. Например, как из-за недостатка, так и из-за избытка цинка замедляется рост клеток. Но избыток и недостаток цинка можно нейтрализовать медью. В свою очередь большой избыток меди усиливает симптомы, связанные с недостатком цинка. Большинство микроэлементов в значительных количествах ядовито, хотя и не в такой степени, как считалось раньше. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ 23
18 Атомный вес- 39,946 Массовые числа изотопов: стабильных- 36,38,40 нестабильных - в природе нет самого распространенного — 40 Число электронов в застраивающейся оболочке За23р* Число электронов в слое: ЭЛЕМЕНТ №... АРГОН Кандидат химических наук Д. Н. ФИНКЕЛЫПТЕЙН ТОЛЬКО ФАКТЫ И Аргон — самый распространенный на Земле инертный газ. В земной атмосфере аргона 0,93% по объему или 1,286% по весу. В Аргон — третий по плотности благородный раз; он в 1,38 раза тяжелее воздуха. | Сколько-нибудь стойкие химические соединения аргона пока не получены. Известны кристаллические клатратные * (молекулярные) соединения аргона, устойчивые при * Клатратные соединения, или соединения включения, — это вещества, занимающие промежуточное положение между твердыми растворами и истинными химическими соединениями. Такие соединения образуются при внедрении молекул одного вещества в полость молекулы или кристаллической решетки другого вещества; эти молекулы связываются ван-дер-ваальсовы- ми силами. повышенных давлениях и невысоких температурах. ■ В природе существуют три стабильных изотопа аргона: Ar36f Ar38 и Аг40. На Земле подавляющая масса аргона представлена изотопом с массовым числом 40, возникшим в результате распада радиоактивного калия-40. В веществе Вселенной, напротив, преобладает легкий Аг36. Щ Искусственным путем получены четыре радиоактивных изотопа аргона: Аг35, Аг37г Аг39 и Аг41 с периодами полураспада or 1,83 сек. до 265 лет. ■ Аргон, полученный из воздуха, исполь- зуется при сварке и резке металлов, в производстве и обработке тугоплавких и химически активных металлов и соединений, в. электронной и электровакуумной промышленности, в измерительной технике, а также для получения полупроводников и особо чистых веществ. 24=
ИЗ ИСТОРИИ ЭЛЕМЕНТА № 18 В 1785 году английский химик и физик Г. Кавендиш обнаружил в воздухе какой- то новый газ, необыкновенно устойчивый химически. На долю этого газа приходилась примерно одна сто двадцатая часть объема воздуха. Но что это за газ, Кавен- дишу выяснить не удалось. Об этом опыте вспомнили 107 лет спустя, когда Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) натолкнулся на ту же примесь, заметив, что азот воздуха тяжелее, чем азот, выделенный из соединений. Не найдя достоверного объяснения аномалии, Рэлей через журнал «Nature» обратился к коллегам-естествоиспытателям с предложением вместе подумать и поработать над разгадкой ее причин... О том, что было дальше, в нашем журнале уже рассказывалось A968, № 7, статья У. Рамзая «Благородные газы»). Спустя два года Рэлей и Рамзай установили, что в азоте воздуха действительно есть примесь неизвестного газа, более тяжелого, чем азот, и крайне инертного химически. Когда они выступили с публичным сообщением о своем открытии, это произвело ошеломляющее впечатление. Многим казалось невероятным, чтобы несколько поколений ученых, выполнивших тысячи анализов воздуха, проглядели его составную часть, да еще такую заметную — почти процент! Кстати, именно в этот день и час, 13 августа 1894 года, аргон и получил свое имя, которое в переводе с греческого значит «недеятельный». Его предложил председательствовавший на собрании доктор Ме- Дан. Между тем нет ничего удивительного в том, что аргон так долго ускользал от ученых. Ведь в природе он себя решительно ничем не проявлял! Напрашивается параллель с ядерной энергией: говоря о трудностях ее выявления, А. Эйнштейн заметил, что нелегко распознать богача, если он не тратит своих денег... Скепсис ученых был быстро развеян экспериментальной проверкой и установлением физических констант аргона. Но не обошлось без моральных издержек: расстроенный нападками коллег (главным образом химиков) Рэлей оставил изучение аргона и химию вообще и сосредоточил свои интересы на физических проблемах. 4 Химия и Жизнь, JSfe 11 ^** Электронная структура атома аргона Большой ученый, он и в физике достиг выдающихся результатов, за что в 1904 году был удостоен Нобелевской премии. Тогда в Стокгольме он вновь встретился с Рамзаем, который в тот же день получал Нобелевскую премию за открытие и исследование нулевой группы элементов. В том числе и аргона. ОБЛИК «НЕДЕЯТЕЛЬНОГО» ГАЗА Химическая инертность аргона (как и других газов нулевой группы) и одноатом- ность его молекул объясняются прежде всего предельной насыщенностью электронных оболочек. Тем не менее, разговор о химии аргона сегодня не беспредметен. Есть основания считать, что исключительно нестойкое соединение Hg—Аг, образующееся в электрическом заряде, — это подлинно химическое (валентное) соединение. Не исключено, что будут получены валентные соединения аргона с фтором и кислородом, которые тоже должны быть крайне неустойчивыми, поскольку нестойки аналогичные соединения криптона— газа, более тяжелого и, стало быть, более склонного к химическим реакциям, чем аргон. Еще в конце прошлого века француз Вийяр, сжимая аргон под водой при 0°С, получил кристаллогидрат Аг * 6НгО. А в 20—30-х годах нашего века Р. А. Фаркра- ном, Б. А. Никитиным и другими исследователями были получены при повышенных давлениях и низких температурах кри-
сталлические клатратные соединения аргона с H2S, S02, галогеноводородами, фенолами и некоторыми другими веществами. Из подгруппы тяжелых инертных газов аргон самый легкий. Он тяжелее воздуха в 1,38 раза. Жидкостью становится при —185,9° С, затвердевает при —189,4° С (в условиях нормального давления). Молекула аргона одноатомна. В отличие от гелия и неона, он довольно хорошо адсорбируется на поверхностях твердых тел и растворяется в воде C,29 см3 в 100 г воды при 20° С). Еще лучше растворяется аргон во многих органических жидкостях. Зато он практически нерастворим в металлах и не диффундирует сквозь них. Как все инертные газы, аргон диамагнитен. Это значит, что его магнитная восприимчивость отрицательна, он оказывает большее противодействие магнитным силовым линиям, чем пустота. Это свойство аргона (как и многие другие) объясняется «замкнутостью» электронных оболочек его атомов. Под действием электрического тока аргон ярко светится, сине-голубое свечение аргона широко используется в светотехнике. Теперь о влиянии аргона на живой организм. При вдыхании смеси из 69% Аг, 11% азота и 20% кислорода под давлением 4 ат. возникают явления наркоза, которые выражены гораздо сильнее, чем при вдыхании воздуха под тем же давлением. Наркоз мгновенно исчезает после прекращения подачи аргона. Причина — в неполярности молекул аргона, повышенное же давление усиливает растворимость аргона в нервных тканях. Биологи нашли, что аргон благоприятствует росту растений. Даже в атмосфере чистого аргона семена риса, кукурузы, огурцов и ржи выкинули ростки. Лук, морковь и салат хорошо прорастают в атмосфере, состоящей из 98% аргона и только 2% кислорода. НА ЗЕМЛЕ И ВО ВСЕЛЕННОЙ На Земле аргона намного больше, чем всех прочих элементов нулевой группы, вместе взятых. Его среднее содержание в земной коре (кларк)— 0,04 г на тонну, что в 14 раз больше, чем гелия, и в 57 раз больше, чем неона. Есть аргон и в воде, до 0,3 см3 в литре морской и до 0,55 см3 в литре пресной воды. Любопытно, что в воздухе плавательного пузыря рыб аргона находят больше, чем в атмосферном воздухе. Это потому, что в воде аргон растворим лучше, чем азот... Главное «хранилище» земного аргона — атмосфера. Его в ней (по весу) 1,286%), причем 99,6%) атмосферного аргона — это самый тяжелый изотоп — аргон-40. Еще больше доля этого изотопа в аргоне земной коры. Между тем, у подавляющего большинства легких элементов картина обратная— преобладают легкие изотопы. Причина этой аномалии обнаружена четверть века назад. В земной коре находится мощный источник аргона-40 — радиоактивный изотоп калия — К40. Этого изотопа, на первый взгляд, в недрах немного,— всего 0,0119% от общего содержания калия. Однако абсолютное количество калия-40 велико, поскольку калий — один из самых распространенных на нашей планете элементов. В каждой тонне изверженных пород 3,1 грамма калия-40. Радиоактивный распад атомных ядер калия-40 идет одновременно двумя путями. Примерно 88 % калия-40 подвергается Р -распаду и превращается в кальций-40. Но в двенадцати случаях из ста (в среднем) ядра калия-40 не излучают, а, наоборот, захватывают по одному электрону с ближайшей к ядру К-орбиты («К-захват»). Захваченный электрон соединяется с протоном— образуется новый нейтрон в ядре и излучается нейтрино. Атомный номер элемента уменьшается на единицу, а масса ядра остается практически неизменной. Так калий превращается в аргон. Период полураспада К40 достаточно велик— 1,3 миллиарда лет. Поэтому процесс образования Аг40 в недрах Земли будет продолжаться еще долго, очень долго. Поэтому, хотя и чрезвычайно медленно, но неуклонно будет возрастать содержание аргона в земной коре и атмосфере, куда аргон «выдыхается» литосферой в результате вулканических процессов, выветривания и перекристаллизации горных пород, а также водными источниками. Правда, за время существования Земли запас радиоактивного калия основательно истощился — он стал в десять раз меньше (если возраст Земли считать равным 5 миллиардам лет). Соотношение изотопов Аг40: К40 и Аг40: Аг36 в горных породах легло в основу аргонного метода определения абсолютного 2<;
Сосуд Дъюара жидких газов: стенки сосуда, пространство, возраста минералов. Очевидно, чем больше эти отношения, тем древнее порода. Аргон- ный метод считается наиболее надежным для определения возраста изверженных пород и большинства калийных минералов. За разработку этого метода профессор Э. К. Герлинг в 1963 году удостоен Ленинской премии. Итак, весь или почти весь аргон-40 произошел на Земле от калия-40. Поэтому тяжелый изотоп и доминирует в земном аргоне. Этим фактом объясняется, кстати, одна из аномалий периодической системы. Вопреки первоначальному принципу ее построения— принципу атомных весов — аргон поставлен в таблице впереди калия. Если бы в аргоне, как и в соседних элементах, преобладали легкие изотопы (как это, по-видимому, имеет место в космосе), то атомный вес аргона был бы на две-три единицы меньше... Теперь о легких изотопах. Откуда берутся Аг36 и Аг38? Не исключено, что какая-то часть этих атомов реликтового происхождения, то есть часть легкого аргона пришла в земную атмосферу из космоса при формировании нашей планеты и ее атмосферы. Но большая часть легких изотопов аргона родилась на Земле в результате ядерных процессов. Вероятно, еще не все такие процессы обнаружены. Скорее всего, некоторые из них давно прекратились, так как исчерпались короткоживущие атомы- « родители », но есть и поныне протекающие ядерные процессы, в которых рождаются аргон-36 и аргон-38. Это Р-распад хлора-36, обстрел о. -частицами (в урановых минералах) се- ры-33 и хлора-35: для хранения 1 — стеклянные 2 — разреженное 3 — абсорбент, 4 — металлическая оболочка, 5 — теплоизоляция, в — жид' кий газ n3fi Аг .36 18 -м, В материи Вселенной аргон представлен еще обильнее, чем на нашей планете. Особенно много его в веществе горячих звезд и планетарных туманностей. Подсчитано, что аргона в космосе больше, чем хлора, фосфора, кальция, калия — элементов, весьма распространенных на Земле. В космическом аргоне главенствуют изотопы Аг36 и Аг38, аргона-40 во Вселенной очень мало. На это указывает масс-спект- ральный анализ аргона из метеоритов. В том же убеждают подсчеты распространенности калия. Оказывается, в космосе калия примерно в 50 000 раз меньше, чем аргона, в то время как на Земле их соотношение явно в пользу калия — 660: 1. А раз мало калия, то откуда же взяться ар- гону-40?! КАК ДОБЫВАЮТ АРГОН Земная атмосфера содержит 66-Ю13 тонн аргона. Этот источник аргона неисчерпаем. Тем более, что практически весь аргон рано или поздно возвращается в атмосферу, поскольку при использовании он не претерпевает никаких физических или химических изменений. Исключение составляют весьма незначительные количества изотопов аргона, расходуемые на получение в ядерных реакциях новых элементов и изотопов. Получают аргон как побочный продукт при разделении воздуха на кислород и азот. Обычно используют воздухоразделитель- ные аппараты двукратной ректификации, состоящие из нижней колонны высокого давления (предварительное разделение), верхней колонны низкого давления и промежуточного конденсатора-испарителя. 4* 27
Цех проката чистых тугоплавких металлов при 2000—2500°С с аргонной защитной атмосферой В конечном счете азот отводится сверху, а кислород — из пространства над конденсатором. Летучесть аргона больше, чем кислорода, но меньше, чем азота. Поэтому аргон- ную фракцию отбирают в точке, находящейся примерно на трети высоты верхней колонны, и отводят в специальную колонну. Состав аргонной фракции: 10—12% аргона, до 0,5 % азота, остальное кислород. В «аргонной» колонне, присоединенной к основному аппарату, получают аргон с примесью 3—10% кислорода и 3—5% азота. Дальше следуют очистка «сырого» аргона от кислорода (химическим путем или адсорбцией) и от азота (ректификацией). В промышленных масштабах ныне получают аргон до 99,99 % -ной чистоты. Аргон извлекают также из отходов аммиачного производства — из азота, оставшегося после того, как большую его часть связали водородом. 28 Аргон хранят и транспортируют в баллонах емкостью 40 литров, окрашенных в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью. Давление в них 150 атмосфер. Более экономична перевозка сжиженного аргона, для чего используют сосуды Дью- ара и специальные цистерны. Искусственные радиоизотопы аргона получены при облучении некоторых стабильных и радиоактивных изотопов (С137, Аг36, Аг40, С а40) протонами и дейтонами, а также при облучении нейтронами продуктов, образовавшихся в ядерных реакторах при распаде урана. Изотопы Аг37 и Аг41 используются как радиоактивные индикаторы, первый — в медицине и фармакологии, второй — при исследовании газовых потоков, эффективности систем вентиляции и в разнообразных научных исследованиях. Но, конечно, не эти применения аргона самые важные.
«НЕДЕЯТЕЛЬНЫЙ» — ДЕЯТЕЛЬНЫЙ Как самый доступный и относительно дешевый инертный газ аргон стал продуктом массового производства, особенно в последние десятилетия. Первоначально главным потребителем элемента № 18 была электровакуумная техника. И сейчас подавляющее большинство ламп накаливания (миллиарды штук в год) заполняют смесью аргона (86%) и азота A4%). Переход с чистого азота на эту смесь повысил светоотдачу ламп. Поскольку в аргоне удачно сочетаются значительная плотность с малой теплопроводностью, металл нити накаливания испаряется в таких лампах медленнее, передача тепла от нити к колбе в них меньше. Используется аргон и в современных люминесцентных лампах для облегчения зажигания, лучшей передачи тока и предохранения катодов от разрушения. Однако в последние десятилетия наибольшая часть получаемого аргона идет не в лампочки, а в металлургию, металлообработку и некоторые смежные с ними отрасли промышленности. В среде аргона ведут процессы, при которых нужно исключить контакт расплавленного металла с кислородом, азотом, углекислотой и влагой воздуха. Аргонная среда используется при горячей обработке титана, тантала, ниобия, бериллия, циркония, гафния, вольфрама, урана, тория, а также щелочных металлов. В атмосфере аргона обрабатывают плутоний, получают некоторые соединения хрома, титана, ванадия и других элементов, вообще сильные восстановители. Уже существуют металлургические цехи объемом в несколько тысяч кубометров с атмосферой, состоящей из аргона высокой чистоты. В зтих цехах работают в изолирующих костюмах, а дышат подаваемым через шланги воздухом (выдыхаемый воздух отводится также через шланги); запасные дыхательные аппараты закреплены на спинах работающих. Защитные функции выполняет аргон и при выращивании монокристаллов (полупроводников, сегнетоэлектриков), а также в производстве твердосплавных инструментов. Продувкой аргона через жидкую сталь из нее удаляют газовые включения. Это улучшает свойства металла. Все шире применяется дуговая электросварка в среде аргона. В аргонной струе можно сваривать тонкостенные изделия и металлы, которые прежде считались труд- носвариваемыми. Не будет преувеличением сказать, что электрическая дуга в аргонной атмосфере внесла переворот в технику резки металлов. Процесс намного ускорился, появилась возможность резать толстые листы самых тугоплавких металлов. Продуваемый вдоль столба дуги аргон (в смеси с водородом) предохраняет кромки разреза и вольфрамовый электрод от образования окисных, нитридных и иных пленок. Одновременно он сжимает и концентрирует дугу на малой поверхности, отчего температура в зоне резки достигает 4000—6000° С. К тому же эта газовая струя выдувает продукты резки. При сварке в аргонной струе нет надобности во флюсах и электродных покрытиях, а стало быть, и в зачистке шва от шлака и остатков флюса. Таковы важнейшие применения аргона. Он стал нужен многим отраслям науки и техники, в том числе самым современным отраслям. Не следует, однако, считать, что все возможности элемента № 18 уже исчерпаны. Насколько нам известно, намечается вовлечение в технику даже твердого аргона: в Физическом институте Академии наук СССР его кристаллы (как, впрочем, и другие благородные газы в твердом состоянии) исследовали как возможный материал для лазеров, работающих в ультрафиолетовом диапазоне. Стремление использовать свойства и возможности сверхчистых материалов — одна из тенденций современной техники. Для сверхчистоты нужны инертные защитные среды, разумеется, тоже чистые; аргон — самый дешевый и доступный из благородных газов. Позтому его производство и потребление росло, растет и будет расти. 29
СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ „ХИМИЯ" НАЧИНАЛАСЬ ТАК... Цитировать себя нехорошо. Но так уж вышло, что документы о первых шагах издательства «Химия» мы получили с опозданием, и поэтому вынуждены, попросив извинения у читателей, почти дословно воспроизвести здесь заметку, напечатанную в разделе «Информация» в № 9 за этот год. Итак... В сентябре 1968 года исполнилось 50 лет со дня основания издательства «Химия» (в 1918 году оно называлось НХТИ — Научное химико-техническое издательство). Сейчас издательство выпускает отечественную и переводную литературу по всем разделам химии, химической технологии, нефтепереработки и нефтехимии, а также восемь отраслевых журналов. В издательстве работает тринадцать отраслевых книжных редакций. Книги издательства «Химия» переведены на иностранные языки в 42 странах мира. С первых дней советской власти государство взяло в свои руки пропаганду научных знаний, в том числе и по химии. В июне 1918 года Президиум ВСНХ решил выделить средства на издание монографий, справочников и учебников по химии. Рассмотрев заявление Хи мот дела, Президиум ВСНХ постановляет: «Ассигновать... на издание серии учебников и справочников... аванс в 50 000 рублей, из коих 10 000 выдать сейчас же из сумм Химического отдела ВСНХ». В августе 1918 года В. И. Ленин подписал декрет об учреждении при ВСНХ Научно- технического отдела. На одном из первых заседаний Коллегии Научно-технического отдела рассматривается вопрос о судьбе издательства, основанного в начале 1917 года при Осведомительно-статистическом бюро Комитета военно-технической помощи. Издательство было организовано химиком М. А. Блохом и выпускало «Бюллетени» и «Материалы по химико- техническим и химико-экономическим вопросам». Но выпускало недолго: у издателя деньги кончились, а предполагаемые государственные субсидии так и не были получены, и к Октябрю издательство уже находилось на грани банкротства. Коллегия Научно-технического отдела ВСНХ решила: «Принять Научное химико- техническое издательство при Осведомительно - статистическом бюро при химическом отделе Комитета военно-технической помощи в свое ведение и распоряжение на следующих условиях: а) ни одно издание, конченное набором, находящееся в наборе или предполагаемое к набору не может выйти под старой фирмой, но должно выходить от имени Научно- технического отдела; б) все корректуры и рукописи, имеющиеся в распоряжении издательства, предоставляются при отзывах Редакционного совета на утверждение Научно-технического отдела; в) Редакционный совет издательства утверждается Научно-техническим отделом из числа кандидатов, предлагаемых Бюро научной комиссии; г) ответственный заведующий издательством назначается Научно-техническим отделом ВСНХ; д) все дела издательства передаются ответственному заведующему после ревизии дел издательства Государственным контролем и под непосредственным наблюдением Государственного контроля. Предложить должность заведующего издательством Максу Абрамовичу Блоху». Решение было подписано 19 сентября 1918 года. Это и есть «день рождения» издательства «Химия»... В Положении об издательстве были определены его задачи: «собирание сведений и опубликование работ, касающихся научных химико-технических основ народного хозяйства». Осенью 1918 года избран первый Редакционный совет Химтехиз- 30
Отношение управляющего делами Совнаркома Н. JL Горбунова в Президиум ВСНХ с просьбой оказать НХТИ. Письмо 2 апреля 1922 года содействие датировано гч? правду Посылаю Вам хопвв письма Завещающего Научны* Хвмвхо-Техвичвсквм Издательством Макса Абрамовича БЛОХА. Прову Вас оказать атому Издательству всяческое содействие. Я соверщевво согласев с Н.А. Блохом, что нельзя останавливаться перед тем, что некоторне весьма полезные в нужные для насЛШШЛ- . нив экономически окажутся невыгодняжж.- ГФ Ш/М) дата. В него вошли известные советские химики: М. А. Блох, В. Н. Ипатьев, Ф. Ю. Левинсон- Лессинг, В. Я. Курбатов, А. Д. Архангельский, А. Е. Маковец- кий, А. Е. Ферсман, А. А. Богданов, Н. М. Тулайков, Я. В. Самойлов, В. Г. Хлопин. В декабре утверждено расходное расписание издательства: ему давался кредит на сумму 300 тысяч рублей, до 1 февраля 1919 года. Оно было принято на государственный бюджет. Руководители издательства энергично взялись за дело. Был составлен издательский перспективный план. Новые книги должны были дать: «знакомство с веществом, его свойствами и проявлениями; знание и учет различных его видов; необходимость не только максимального, но и рационального его использования; проблема суррогатов и отбросов; изучение наилучших форм использования и применения различных видов энергии при обработке вещества (вопросы теплового хозяйства и силовой техники), стремясь дать освещение этих вопросов не только специалистам высшей квалификации, но и рядовым рабочим, техникам и мастерам, а также сделать доступными широким кругам новейшие научные достижения». Были намечены типы изданий: справочные издания — настольные справочники, справочники для рабочих, руководства по отдельным отраслям чистой и прикладной химии; монографии: «Успехи науки и техники» — реферативные материалы о важнейших научных достижениях за рубежом;' биографии выдающихся химиков, истории открытий, книги для рабочих о разных химических производствах. Только с 1918 по 1924 год издательство выпустило 168 названий книг, не считая журналов. Общий тираж изданий составил 470 тысяч. Тираж книг колебал- 31
ся в среднем от 1000 до 3000 экземпляров. Одним из первых изданий были труды Д. И. Менделеева. В 1923 году Химтехиз- дат выпустил сборник «Периодический закон Д. И. Менделеева», а в 1924 — книгу Л. А. Чу- гаева «Д. И. Менделеев, жизнь и деятельность». Были переизданы «Основы химии». Большой успех выпал на долю книг В. Н. Ипатьева «Курс органической химии» A919), В Ленинграде, в архиве Академии наук СССР, хранится ранее не опубликованное письмо: «Дорогой Макс Абрамович! Проспект лекций по истории химии назначен Вами «для специалистов». Следует ли принять, что Вы переработаете лекции для широкой публики, придав им популярную форму? Если — да, то вопрос об издании можно считать принципиально решенным и о практической стороне дела Вам надлежит поговорить в конторе с И. В. Вольфсоном. Если же Вы предлагаете курс для специалистов, т. е. для ученых, Вам нужно подождать приезда редактора отдела естественных наук А. П. Пинкевича, он будет в Петрограде около 5-го сентября. Желаю всего хорошего. А. Пешков» На полях письма — приписка красными чернилами, рукой Л. А. Чугаева: «С своей стороны я считал бы, что издание популярного сочинения по истории химии в русской литературе было бы весьма желательно». А. Е. Ферсмана «Пути к науке будущего» и «Геохимия России» A922), Е. С. Лондона «Принцип относительности» A922), С. А. Аррениуса «Химия и современная жизнь» A924), М. Планка «Природа света» A922), Э. Ре- зерфорда, О. Лоджа и А. Эд- дингтона «Атомы, электроны, эфир» A924). Коллегия Научно-технического отдела ВСНХ в феврале 1925 года отметила: Письмо датировано 25 августа 1921 года. Трудно теперь сказать точно, об издании какой именно книги идет речь в этом письме. В начале 20-х годов М. А. Блох подготовил к печати целый ряд книг * по истории химии. В 1923 году вышла его книга «Жизнь и гений Вант-Гоффа», в 1924 — «Обзор истории и развития основных химических идей», в 1925 — текст его доклада «От Ломоносова до Менделеева » (в виде отдельной книги). В первые годы советской власти А. М. Горький был членом совета Государственного издательства. Вероятно, именно это и послужило Блоху формальным поводом для официального обращения к писателю. Но Блох не мог не знать, с каким огромным интересом и уважением относился Горький к науке и ее творцам. Недаром в 1915 г. Горький писал Тимирязеву: «Для нас наука естествознания — тот рычаг Архимеда, который единственно способен повернуть весь мир лицом к солнцу разума». «Признать деятельность Химтехиздата высоко полезной, необходимой и соответствующей научно-техническим требованиям страны». Название издательства было изменено только в 1964 году. В. А. ВОЛКОВ Сам выбившийся «в люди» из народных низов, сумевший самоучкой приобрести огромную эрудицию и обширные знания в самых разнообразных областях, великий писатель придавал исключительно важное значение пропаганде научных достижений, их всемерной популяризации для самых широких кругов трудящихся. «Создание популярно-научной литературы, — писал он в 1933 г., — необходимо и все более настоятельно для культурного воспитания трудовых масс». Работа по пропаганде науки была одной из важных сторон разнообразнейшей организаторской деятельности Горького. Еще в 1917 г. по его инициативе была создана «Ассоциация для развития и распространения положительных наук», которую возглавили крупнейшие русские ученые — Стеклов, Чу- гаев, Ферсман. Горький был вице-председателем совета Ассоциации и руководил ее лекционной работой. В 1920—1922 гг. — как раз в то время, к которому относится публикуемое письмо, — по предложению Горького издавал- письмо а. м. горького М. А. БЛОХУ 32
ся журнал «Наука и ее работники»; эпиграфом к нему были поставлены слова Ф. Лассаля: «В том и состоит величие века, что ему суждено выполнить то, о чем предшествующие века и помыслить не могли, а именно: привести науку к народу». Хорошо известно, как А. М. Горький всеми силами старался привлечь к пропаганде науки видных ученых, чьи общедоступные книги впоследствии вошли в золотой фонд мировой научно-популярной литературы, — А. Е. Ферсмана и К. А. Тимирязева. ДОРОГА ИЗ СТЕКЛА В Дании создан искусственный камень нового типа для мощения дорог — синопал. Его получают так же, как стекло: расплавляют песок, мел или известняк вместе •с небольшим количеством доломита, а затем расплавленную .массу охлаждают и гранулируют. Гранулированный материал кристаллизуют, повторно нагревая его до температуры, близкой к точке плавления. В результате получается снежно-белый материал, прочность которого достигает 40% прочности гранита, а твердость близка к твердости кварца. В сырую погоду синопал отражает свет так же, как в ясную, тогда как мокрый естественный камень отражает приблизительно на 40% меньше света, чем сухой. Для дорожного покрытия из си- нопала требуется примерно вдвое меньше освещения, чем для обычного асфальта. Считают, что новое покрытие окупается в течение двух лет. Сейчас 75 тысяч тонн сино- пала ежегодно изготовляет переоборудованный стекольный завод в Дании. Кроме того, завод с головой производительностью 150 тысяч тонн строят в США, где синопал заменит нынешнее покрытие на всех автострадах. МОЙТЕ СМЕЛО В последние годы для мытья посуды все шире применяются син- Йоэтому совет Горького Блоху «переработать лекции для широкой публики» — не случайная прихоть, а еще одно проявление заботы писателя о научно-популярной литературе. Лев Александрович Чугаев, принимавший участие в решении вопроса о книге Блоха, — выдающийся химик, создатель школы комплексных соединений, основатель и руководитель Института по изучению платины и других благородных металлов АН СССР. Другие упомянутые в письме лица — заведующий конторой тетические моющие средства. Естественно, возникает вопрос: насколько опасны следы этих химикалиев, которые остаются на посуде? Последними работами установлено, что если тарелку ежедневно в течение года мыть подобным химическим средством, то на ней отложится примерло 0,05 мг моющего вещества — настолько ничтожное количество, что ни о каком ядовитом действии его не может быть и речи. Но, может быть, вещества, не вызывающие отравления, могут способствовать возникновению рака? Для ответа на этот вопрос были отобраны добровольцы, которые ежедневно в течение четырех-пяти недель принимали по 7,5 г моющего средства. Ни у кого из них не было обнаружено каких-либо признаков заболевания. Врачи провели на себе и более длительный эксперимент: принимали по 0,1 г вещества в течение четырех месяцев. Здоровье их не пострадало. На основании этих данных немецкие врачи пришли к выводу, что современные методы мытья посуды не вызывают серьезных возражений с точки зрения токсикологии. ПЕНОПЛАСТ УПРОЧНЯЕТ АЛЮМИНИЕВЫЙ ЛИСТ Как утверждает журнал «Popular Science» A967, № 6), прочный, легкий строительный материал с хорошими изоляционными свойствами можно изготовлять из издательства И. В. Вольфсон (ведавший финансами) и занимавший руководящие посты в Народном комиссариате просвещения А. П. Пинкевич (известный педагог, ректор Н-го МГУ). А. X. БАТАЛИИ тонких листов алюминия (толщиной около 0,8 мм), покрытых с обеих сторон пенополиуретаном. Полиуретан вспенивают на месте применения. Если груз в 160 кг подвесить к вершине изготовленной из этого материала арки с •пролетом 6,6 м, то прогиб арки будет почти незаметен. Такие арочные элементы можно соединить один с другим в легкую конструкцию высокой прочности. ПРОСТО И ДЕШЕВО Коллоидная сера — ядохимикат, предназначенный для защиты растений от сельскохозяйственных вредителей. Но она выгодно отличается от других ядохимикатов тем, что совершенно безвредна для человека, животных и полезных насекомых, а медоносных пчел даже лечит от такого заболевания, как внутренний клещик. Коллоидную серу применяют для борьбы с растительными клещами в плодовых садах, против парши у яблонь и грибковых заболеваний. Как сообщает журнал «Кокс и химия» A968, № 2), на Московском коксогазовом заводе серную пасту, получающуюся при очистке коксового газа от сероводорода мышьяково-содовым методом, отмывают от примесей и обрабатывают сульфидным щелоком на центрифуге. В результате получают коллоидную серу, которая может храниться в полиэтиленовых мешках, практически не слеживаясь в течение двух лет. Тонна ядохимиката стоит около 60 руб. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ 5 Химия и Жизнь, № 11 33
Проблема рака волнует всех. Б ней скрещиваются интересы многих научных специальностей: биохимии и вирусологии, иммунологии и фарманологии. Наступление на рак идет с разных сторон. Различным подходам к этой сложной проблеме будет посвящена в "Химии и жизни" серия статей. Одну из точек зрения излагает в этом номере журнала вирусолог. НАУКА О ЖИВОМ ВИРУСЫ И РАК Кандидат медицинских наук И. Б. ОБУХ «По основным биологическим проявлениям разные виды животных не имеют резких различий между собой, и несомненно, что вирусы, вызывающие рак у животных, имеют прямое отношение к проблеме рака и у человека». У. Стенли, 1956 г. ОТКРЫТИЕ ПЕЙТОНА РАУСА В 1911 году американский ученый Пейтон Раус поразил медиков и биологов всего мира. Впервые за все время изучения злокачественных опухолей удалось «заразить» такой опухолью здоровое живое существо. Кусочек куриной саркомы, привитый совершенно здоровой курице, вызвал у нее точно такую же опухоль. Но даже не зто было самым удивительным в опытах Рауса. Оказалось, что и экстракт из опухоли, пропущенный через фильтр с мельчайшими порами, который задерживает даже самые мелкие бактерии, даже такой фильтрованный бесклеточный экстракт вызывает у здоровых кур саркому, ничем не отличающуюся ни от естественных, ни от возникающих после перевивания опухолевых клеток. Такой результат мог свидетельствовать лишь об одном: куриную саркому, часто встречающуюся в природе, вызывает инфекционное начало, размеры которого гораздо меньше, чем у самых маленьких бактерий, другими словами — вирус. Это открытие вызвало огромный интерес у онкологов всего мира. И вместе с тем оно было встречено резкими возражениями. Ведь до тех пор вирус ни разу не удалось найти ни в одной опухоли — ни у человека, ни у животного. Вирус ли это? Может быть, какие-нибудь клетки все же проникают сквозь поры фильтра? Но вскоре возражения были опровергнуты повторными экспериментами. 25 лет спустя после открытия Рауса было известно уже не менее 18 вирусов, вызывающих разнообразные опухолевые заболевания у птиц. Мысль о возможном вирусном происхождении опухолей высказал еще в 1903 году французский бактериолог Г. Боррель. А в 1908 году В. Эллерман и О. Банг сообщили, что ими обнаружен вирус, вызывающий куриный лейкоз. Однако и предположение Борреля, и зто открытие прошли незамеченными. Лейкозы тогда еще не считали опухолевыми заболеваниями, и связать работу Эллермана и Банга с проблемой рака никому не пришло в голову. Все зто происходило на заре вирусологии, не имевшей еще никаких точных и надежных методов исследования. Не было ни электронного микроскопа, ни ультрацентрифуг, ни метода тканевых культур — ни одного из тех совершенных инструментов, без которых сейчас не может обойтись вирусолог. Но самое главное, ученые еще продолжали мыслить бактериологическими масштабами: ведь на начало века приходится расцвет 34
На обеих микрофотографиях — щенные в культуре. Слева — формированные вирусом кури- клетки соединительной ткани здоровые клетки, справа — ной саркомы Рауса мышей (фибробласты), выра- клетки, зараженные и транс- бактериологии. Еще не сложилось представление о вирусах как о носителях особой, молекулярной инфекции. А даже самое блестящее открытие принципиально нового факта не всегда становится открытием: нужно еще знать место этого факта в сложной цепи биологических закономерностей. Это подтвердил и дальнейший ход исследований онкоген- ных вирусов. В 1933 году американец Р. Шоуп нашел вирус, вызывающий папилломы — бородавки у диких кроликов. Для диких кроликов такие папилломы вполне безобидны, но, как оказалось, у домашних они часто перерождаются в злокачественные опухоли. Это было еще одно подтверждение роли вирусов в развитии рака. И все-таки даже после этого немецкий ученый Биттнер, открывший в 1936 году вирус рака молочной железы мышей, передающийся от матери к детенышам с молоком, побоялся назвать его вирусом и ограничился расплывчатой формулировкой «фактор молока», — с таким большим трудом пробивала себе дорогу вирусологическая точка зрения на природу рака. В 30-е и 40-е годы рак еще не называли «болезнью века», но интерес ученых к нему неуклонно возрастал. Это было время накопления фактов. Рождались новые и новые обобщающие их гипотезы, обычно не выдерживавшие проверки времени. Упорным трудом ученых всего мира закладывалась грандиозная пирамида современной онкологии, но чуть ли не каждый, кто нес в нее свой камень, именно его считал предназначенным для увенчания этой пирамиды. И только к 50-м годам в этом мощном потоке исследований окончательно оформилось и окрепло самое молодое — вирусологическое направление. В 1951 году был открыт вирус, вызывающий лейкоз у мышей; в 1957 году С. Стюарт и Б. Эдди обнаружили один из самых активных вирусов животных — вирус полиомы, названный так за свою способность вызывать опухоли 23 различных типов. Перечень опухолей, вызываемых вирусами, насчитывает их уже несколько десятков и продолжает расти с каждым годом. А открытие Пейтона Рауса теперь оценено по достоинству: в 1966 году, спустя более чем полвека, его работы были удостое ны Нобелевской премии. ВИРУСЫ ОКАЗЫВАЮТСЯ УНИВЕРСАЛЬНЫМИ Долгое время считалось, что он- когенные вирусы, в отличие от «обычных» инфекционных, обладают способностью поражать только один определенный вид 5* 85
Вирус рака молочных желез зрелые вирусные частицы, бо- мышей (вирус Биттнера) в лее светлые — незрелые. Раз- клетках опухоли. Более темные мер каждой частицы — 800 А округлые образования — это Г# *.-: • : УФ". ^ -t'j ч у-чгаяир 7ав« >w-;'. :,*;;^v i^ *-.•• ^-- *>^v ^ItHiih^ -'"чШЪ Trr* . -■»,.. , ^ . . • v^ »i. ' * J? животных и даже лишь один определенный вид ткани. Только в 1957 году профессор JI. А. Зильбер с доктором биологических наук И. Н. Крюковой и одновременно с ними профессор Г. Я. Свет-Молдавский с кандидатом медицинских наук А. С. Скорико- вой произвели революцию в представлениях о возможностях онкогенных вирусов, показав, что вирус Рауса, вызывающий саркомы у птиц, способен вызывать опухоли и у крыс и кроликов (зта работа советских ученых была удостоена в 1967 г. Государственной премии). Дальнейшие исследования в этом направлении показали, что тот же вирус куриной саркомы может вызывать опухолевый процесс у хомячков, мышей, морских свинок, собак, обезьян и даже превращать (конечно, в пробирке) человеческую ткань в опухолевую. Вирус полиомы, обнаруженный у мышеи, как оказалось, также вызывает опухоли у хомячков, крыс, хорьков, морских свинок, кроликов, собак, обезьян. Это значило, что онко- генные вирусы все-таки могут преодолевать видовые барьеры и поражать животных не только других видов, но и других родов, семейств и даже классов. ВИРУСЫ ОНКОГЕННЫЕ И ИНФЕКЦИОННЫЕ В чем же различие между вирусами, вызывающими опухоли, и «обычными» — такими, например, как вирус гриппа? Долгое время ученые не могли этого понять. Вирусы обоих типов размножаются только в живой клетке; ни биохимическими, ни иммунологическими, ни, наконец, электронномикроскопиче- скими методами не удалось обнаружить между ними существенной разницы. Более того, известны случаи, когда заведомо онкогенный вирус вызывает у животных того же или другого вида процессы разрушения тканей, очень похожие на инфекционные. А в последнее время показано, что и «обычные » инфекционные вирусы, наоборот, могут вызывать опухоли у животных. Так, некоторые аденовирусы, вызывающие острые инфекционные заболевания дыхательных путей человека, оказались способными вызывать опухоли у хомячков и даже трансформировать в пробирке человеческую ткань в опухолевую. Какие причины заставляют один и тот же вирус проявлять себя то как инфекционный, то как онкогенный, пока еще неизвестно. Только в 1945 году была высказана гипотеза, утверждающая, что между этими группами вирусов все же существует различие в способе поражения 36
Вирус полиомы в культуре клеток. Размер каждой вирусной частицы — 400 А 9 л» * « - *. клетки, и различие принципиальное. Инфекционные вирусы убивают клетку. При этом выделяется огромное количество новых вирусных частиц, которые поражают другие клетки; этот процесс повторяется все время, пока в организме присутствует вирус. А если он погибнет или утратит способность инфицировать клетку, то заболевание прекратится. Совсем иначе действуют на клетку онкогенные вирусы. После проникновения вируса в клетку его генетический материал (нуклеиновая кислота) внедряется в хромосомы клетки. Клетка при этом не погибает, но изменяется ее генетический аппарат, причем такое изменение при делении клетки передается по наследству всем ее потомкам. Из мененная клетка уже не подчиняется контролирующим системам организма и безудержно размножается. Сам вирус уже не принимает участия в передаче этих изменений от материнской клетки к дочерним и в развитии опухоли: он действует лишь в самом начале, являясь «пусковым механизмом». Эта теория, получившая название вирусо-генетической, была разработана крупнейшим советским ученым Львом Александровичем Зильбером. В то время, когда она была высказана впервые, вирусология опухолей, по существу, только еще начинала развиваться. Было получено множество разнообразных противоречивых фактов, существовало много разных теорий, со временем опровергавшихся новыми фактами. И лишь вирусо-генетическая теория Л. А. Зильбера, на первых порах не нашедшая поддержки у большинства ученых, «устояла» и завоевывает все новые и новые рубежи даже сейчас, когда уровень эксперимента значительно повысился. Это одна из немногих принципиально новых теорий, получивших признание еще при жизни ее создателя. Вирусо-генетическая теория впервые позволила понять, почему так редко и с таким трудом удается выделить вирус из опухолей, заведомо им вызванных. Процесс образования опухоли, согласно этой теории, распадается на две фазы. Сначала под влиянием вируса происходит наследственное превращение нормальной клетки в опухолевую, но в этот момент еще невозможно заметить какие бы то ни было клинические проявления заболевания. Потом образовавшиеся опухолевые клетки начинают размножаться и превращаются в опухоль, но этот процесс уже не зависит от вируса. 37
Отдельные частицы аденовируса человека, способные вызывать злокачественную трансформацию клеток обезьян «9| Нормальная клетка может превращаться в опухолевую, даже если в клетку привнесена генетическая информация, кодирующая синтез одного-един- ственного белка; этого может оказаться достаточно, чтобы клетка вышла из-под контроля систем, регулирующих ее размножение. А может быть, в некоторых случаях злокачественность опухолевой клетки зависит и от вторичных условий, не связанных со свойствами самого вируса: ведь известно, что один и тот же вирус даже в пределах одного вида животных может вызывать и доброкачественные и злокачественные опухоли. Но первопричиной заболевания все равно остается онкогенный вирус. А КАК ЖЕ КАНЦЕРОГЕНЫ? Самое серьезное возражение против вирусо-генетической теории происхождения опухолей — это существование физических воздействий и химических веществ, тоже вызывающих опухоли, — канцерогенов. Для объяснения их роли предложено множество гипотез, большинство которых основано на представлениях о прямом действии канцерогена на клетку. Но... и здесь существуют многочисленные факты (полученные, между прочим, и сторонниками вирусной теории и ее противниками), которые не укладываются в зти представления. И без вирусов здесь тоже часто не обходится. Вот лишь один пример. Тщательное обследование мышей не обнаруживает у них вируса. Но если этих мышей облучить небольшой дозой рентгеновских лучей, у них развивается лейкоз. И теперь у больных мышей уже можно найти вирусные частицы, а если их ввести здоровой мыши, то и у нее возникает лейкоз. Такой вирус, вызывающий опухоли и «сам по себе», удалось выделить из большинства опухолей животных, вызванных канцерогенами. Иногда онкогенные вирусы присутствуют в организме в латентной форме — в скрытом виде, когда они в течение многих лет, а иногда на протяжении всей жизни хозяина, не вызывают заболевания. Эти вирусы могут активироваться под действием канцерогенов, а иногда — и других вирусов. Например, так называемый вирус лейкоза Мазуренко удалось обнаружить благодаря тому, что он вызывает заболевание лишь после введения мышам вируса оспенной вакцины. А так как латентное вирусоносительство онкогенных вирусов широко распространено, то возможно, что канцерогены просто делают организм более восприимчивым к их действию. 38
Частицы вируса SV-40, вызывающего опухоли у хомячков ,"W «5*5 •?*!ЗДМ* ** *• *;* ■ дм чг*~ -щ -я4Ш"** W *Ш Ш'' Гипотезу, хорошо объясняющую механизм действия канцерогенов, высказал в 1962 году советский биолог JL Л. Киселев. Процесс реализации генетической информации в клетке очень сложен. В 1961 году французские ученые Ф. Жакоб и Ж. Моно показали, что, помимо передачи информации от генов клетки к белку, существует особая система, регулирующая эту передачу через посредство ве- ществ-репрессоров, подавляющих передачу информации. Ре- прессор вырабатывается клеткой под контролем гена-регулятора. Киселев предположил, что канцерогены действуют именно на эту систему, вызывая изменение генов-регуляторов. В результате в клетке прекращается образование определенного ре- прессора, освобождается путь для передачи генетической информации, внесенной вирусом, начинает синтезироваться белок с измененными свойствами, и клетка превращается в опухолевую. Таким образом, по этой гипотезе химические и физические канцерогены не привносят в клетку дополнительную генетическую информацию, как вирусы, а действуют на системы, регулирующие ее передачу. от животных — К ЧЕЛОВЕКУ Итак, онкогенные вирусы известны уже шестьдесят лет. Но при этом мы пока еще не знаем вируса, который можно было бы с полной достоверностью назвать виновником опухоли и у человека. Все попытки выделить вирус непосредственно из такой опухоли были до сих пор неудачными. В этом нет ничего удивительного: мы уже говорили, что вирус принимает участие лишь в начальном этапе развития опухоли. Даже из заведомо вирусных опухолей животных вирус выделить, как правило, не удается. Постоянными источниками вируса являются лишь несколько видов опухолей, например куриная саркома Рауса. Но и из нее нельзя выделить вирус, если опухоль была вызвана небольшими его дозами и росла более 40 дней. В этом своеобразие и трудность работы с онкогенны- ми вирусами и опухолями. Может быть, дело отчасти в очень низкой концентрации частиц вируса в опухолях, лежащей за пределами чувствительности современных экспериментальных методов; возможно, что в некоторых опухолях человека вирус и не нужно искать, потому что на стадии клинически выраженного заболевания он там вовсе отсутствует. Однако у ученых и врачей сейчас есть основания надеяться на то, что проблема рака у 39
холи человека, где роль вируса I кажется весьма вероятной. Есть и другие. Но все же главный — и самый убедительный — аргумент, вдохновляющий вирусологов на поиски новых онкоген- ных вирусов человека, — эта мысль, высказанная в эпиграфе к нашей статье. Ведь большинство опухолей животных, встречающихся в естественных условиях, — вирусного происхождения. Трудно представить себе, чтобы опухоли человека были исключением из этого правила. Сейчас мы уже много знаем о раке. Но даже из этого краткого обзора ясно, насколько сложна задача вирусологов. Ведь цель — не только выяснить механизм воздействия вируса на генетический аппарат клетки, но и найти способ предотвращать его — возвращать измененную клетку к нормальному состоянию или убивать ее с помощью химических, иммунологических, физических средств, а может быть, и с помощью других, «противоопухолевых» вирусов, не затрагивая при этом нормальных клеток. Наконец, если будут открыты вирусы, вызывающие рак у человека, то можно будет попытаться создать эффективные вакцины против некоторых видов опухолей. Над этими (и многими другими) проблемами и работают сейчас вирусологи. АМФИБИИ 1935 Рак кожи тритона 1938 Рак почек лягушек ПТИЦЫ 1908 Лейкоз кур 1911 Саркома кур 1914 Миосаркома уток 1946 Лимфоматоз кур МЛЕКОПИТАЮЩИЕ 1920 Папиллома рогатого скота 1932 Фиброма кроликов 1932 Папиллома полости рта собак 1933 Папиллома и рак кроликов 1936 Папиллома полости рта кроликов 1936 Рак молочных желез мышей 1946 Аденоматоз легких у овец 1950 Папиллома обезьян 1951 Лейкоз мышей 1953 Опухоль околоушной железы мышей 1955 Фиброма белок 1955 Фиброма оленей 1956 Лейкоз крыс 1957 Опухоли крыс, мышейг хомячков, морских свинок и кроликов, вызываемые вирусом полиомы 1962 Опухоли хомячков, вызываемые вирусом SV-40 1964 Лейкоз кошек 1964 Лейкоз собак 1966 Опухоли, вызываемые аденовирусами, 3f 7, 12, 18 w 31 типов 1967 Опухоли хомячков, вызываемые вирусом гепатита, собак человека будет решена в свете вирусо-генетической теории. Есть много косвенных данных, указывающих на роль вируса в возникновении опухолей у человека. Весьма обнадеживающие результаты получены, например, в изучении лейкозов. По-видимому, скоро перестанет быть загадкой лимфома Баркита — одно из самых злокачественных заболеваний человека, получившее свое название по имени ученого, впервые описавшего ее в 1958 году в Африке. Опухоль эта развивается очень быстро, за несколько недель; болеют ею преимущественно дети в возрасте от 2 до 12 лет. Лиыфома Баркита, так же как и некоторые инфекционные болезни, имеет определенный ареал распространения: она встречается в широком поясе Центральной Африки от Уганды до Танзании. Заболевание обнаруживается лишь вблизи озер и не встречается в возвышенных местностях. Оказалось, что наибольшая часть заболевающих живет в местах с определенной температурой и влажностью. Значит, лимфома Баркита вызывается каким-то агентом внешней среды. Это скорее всего вирус, переносимый некоторыми членистоногими, ареалы распространения которых совпадают с «поясом лимфомы». Это лишь один пример опу- В конце статьи приведен список злокачественных опухолей, которые вызывают у животных онкогенные вирусы (перед названием каждой опухоли указан год открытия вируса). Н а вклейке — ультратонкий срез клетки почечной ткани обезьяны, зараженной аденовирусом человека. В ядре клетки видны гигантские кристал- лоподобные скопления вирусных частиц 40
ЖАБРЫ— ДЛЯ НАС С ВАМИ Долгие века человек завидовал рыбам, безмятежно скользящим в глубине рек, озер, океанов. Человек тоже пытался изобрести для себя какое-нибудь приспособление, которое позволило бы ему жить под водой. Но все созданные конструкторами аппараты — от первых неуклюжих водолазных колоколов до современных аквалангов — основаны на том, что водолаз или берет запас воздуха с собой, или же получает его по шлангам с поверхности. А ведь в воде всегда есть «собственный» растворенный кислород, каждый кубометр морской воды содержит его примерно 10 граммов. Это не так уж мало, если учесть, что человеку нужно для дыхания Этапы освоения человеком морских глубин. 1 — прообраз водолазного шланга — тростгштса, позволяющая дышать, находясь под водой; такими тростинками пользовались наши предки — славяне; 2 — искатели жемчуга, ныряющие без всякого снаряжения (если не считать камня на веревке) на глубину до 20 м; 3 — водолазный колокол; такие колокола применяли еще древние греки, но только в 1689 г. был изобретен колокол с подачей в него сверху сжатого воздуха; 4 — водолазный скафандр середины XIX века; 5 — жесткий глубоководный скафандр; 6 —Жак-Ив Кусто в своем первом акваланге A943 г.); 7 — современное снаряжение ныряльщика: маска, ласты, подводное ружье; 8 — батисфера В. Биба, совершившая в 1934 г. погружение до 830 м; 9 — современный акваланг и схема его устройства 6 Химия и Жизнь, № 11 41
В. А. Эйре демонстрирует свои «искусственные жабры» всего чуть больше 30 г кислорода в час. Но можно ли дышать этим растворенным кислородом? Научный сотрудник одной из фирм, производящих медицинское оборудование, Вальдемар А. Эйре считает, что ему удалось найти ответ на этот вопрос. Эйре сконструировал аппарат, позволяющий извлекать из воды растворенный кислород и использовать его для дыхания, а выдыхаемый углекислый газ удалять, растворяя его в воде. Чтобы получить патент на этот аппарат, Эйре в присутствии свидетелей и репортеров целый час дышал через него, погрузив лицо в воду... Но прежде, чем рассказать об аппарате Эйрса, — несколько слов о том, что такое дыхание. В основе дыхательных процессов почти всех живых организмов лежит просачивание кислорода и углекислого газа сквозь тонкие мембраны. У рыб кислород, растворенный в воде, переходит сквозь такие мембраны в жабрах в кровеносную систему, а избыточный углекислый газ, растворенный в крови, переходит через эти же мембраны из крови в воду, где и растворяется. У человека кислород воздуха сквозь тончайшие легочные мембраны тоже переходит в кровь, а углекислый газ тем же путем покидает организм. Переход кислорода из одной среды сквозь мембраны в другую зависит от парциальных давлений: из среды с высоким парциальным давлением газ переходит в среду с низким. Парциальное давление кислорода в легочном, так называемом альвеолярном воздухе — 100 мм ртутного столба — выше, чем в венозной крови D0 мм рт. ст.), поэтому кислород и переходит в кровь. Далее кровь попадает в капилляры, пронизывающие ткани, бедные кислородом (от 5 до 30 мм рт. ст.), и кислород сквозь стенки капилляров переходит в ткани. С углекислым газом все происходит наоборот: он, покидая ткани и кровь, переходит в воздух. Как же обстоит дело с водой? Известно, что поверхностные слои моря по содержанию в них кислорода и азота находятся почти в равновесии с воздухом. Парциальное давление кислорода, растворенного в морской воде, обычно держится около 159 мм рт. ст. Это значительно больше тех 80 мм рт. ст., которых вполне хватает для обычного легочного дыхания, и перепад давления по сравнению с венозной кровью, по-видимому, достаточно велик, чтобы кислород из воды через проницаемую мембрану переходил в какой- 42
нибудь воздушный объем, а из него через легочные мембраны — в кровь. Что же касается углекислого газа, то его парциальное давление в венозной крови человека составляет 45— 47 мм рт. ст., а в морской воде у поверхности — всего 0,23 мм рт. ст. Здесь давления разнятся в 180 раз! Нет никаких сомнений, что углекислый газ будет просачиваться через легочные мембраны в воздушный объем, а из него через искусственные проницаемые мембраны ■— в воду. В природе существуют и другие существа, кроме рыб, которые используют растворенный в воде кислород. Например, существуют насекомые, способные нырять, захватывая при этом с собой с поверхности прилипший к их телу пузырек воздуха. Казалось бы, очень просто: насекомое дышит воздухом, запасенным в пузырьке. Но оказалось, что даже если бы пузырек состоял из чистого кислорода, то время, на которое его хватило бы для дыхания, было бы в 13 раз меньше, чем то, которое насекомые способны проводить под водой! Долго не могли понять, почему это происходит. Наконец, загадку разгадал датский физиолог Р. Эдге, обнаруживший, что пузырек служит насекомому настоящими «подводными легкими». Когда давление кислорода в нем становится ниже, чем в окружающей воде, кислород начинает диффундировать в пузырек. Насекомое благодаря этому может оставаться под водой, пока существует пузырек, то есть пока не растворится в воде азот, из которого он, в основном, и состоит. Можно было бы попытаться сконструировать искусственные жабры и на таком принципе: удерживая под водой большой воздушный пузырь, заключенный в какую-нибудь пористую оболочку, не пропускающую воду. Однако и в человеческих легких и в рыбьих жабрах природа воспользовалась не пористыми, а проницаемыми пленками. На них и остановился В. Эйре. В сущности, его «жаберный респиратор» — это замкнутый воздушный объем, в котором и дышит водолаз. Стенки его образует искусственная пленка, проницаемая для кислорода и углекислого газа, которая снаружи омывается водой. На первый взгляд кажется, что построить такой аппарат очень просто. Но на самом деле трудности оказались столь велики, что изобретателю потребовалось на это больше десяти лет. Главный вопрос, естественно, заключался в том, какую взять пленку. Требования к ней были вполне определенными: она должна быть достаточно проницаемой для газов, прочной, не промокать, не подвергаться химическому воздействию солей морской воды, хорошо приклеиваться к другим материалам. Оказалось, что лучше всего этим требованиям отвечают пленки из полистирола или силиконового каучука. Толщина пленки в аппарате Эйрса •— около 20 микронов; такая пленка достаточно прочна и хорошо пропускает газы. Изобретателю пришлось учесть и еще одно существенное обстоятельство: необходимо, чтобы мембраны аппарата все время омывал поток свежей воды. Иначе кислород, растворенный в прилегающей к аппарату воде, будет быстро израсходован, и ныряльщик начнет задыхаться. Именно поэтому у рыб есть специальные органы, непрерывно прогоняющие через жабры струю воды, а у некоторых видов эту роль выполняет рот: открывая и закрывая его, рыба нагнетает воду в жабры. Поэтому даже когда рыбы находятся в покое, они непрерывно «зевают». Сколько же воды нужно прокачивать через аппарат? Эйре поинтересовался, сколько воды проходит через жабры крупных рыб, сравнимых по размеру с человеком. Оказалось, что до него никто еще этим вопросом не занимался. Изобретателю пришлось самому определять эту величину. Изучая акул в океанарии города Майами, он установил, что через акульи жабры каждую минуту проходит около 50 л воды. Чтобы получить соответствующий поток в аппарате Эйрса, нужно, чтобы скорость движения воды была всего один сантиметр в минуту. Такие течения есть даже в самой спокойной воде. К тому же ни один ныряльщик, даже если захочет, не может сидеть под водой совершенно неподвижно. Да и сам пакет проницаемых пленок периодически сокращается в такт дыханию человека и при этом прокачивает через себя немного воды. Так что «проветривание» воды ныряльщику обеспечено. Конструкция аппарата еще далека от совершенства. Но сама идея, заложенная в основу этого изобретения, очень заманчива. Е. МУСЛИН Рисунок на вклейке М. СЕРГЕЕВОЙ 6* 43
ПАТЕНТНОЕ БЮРО ЧТО ЕСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЕ? В. П. РАССОХИН Люди, с патентным делом не знакомые и заявок на изобретения не подававшие, на такой вопрос обычно отвечают не задумываясь: — Что касается химии, то это, скажем, порох... бумага... искусственный каучук... нейлон... полиэтилен... Разумеется, все это действительно изобретения, причем изо- брения с большой буквы. Но ведь только в нашей стране ежегодно выдаются сотни авторских свидетельств на изобретения в области химии, а во всем мире — тысячи и тысячи патентов. Среди них «изобретения с большой буквы» — это капля в море. Значит, чтобы создать патентоспособное изобретение — вовсе не обязательно «выдумывать порох»... ТОЧКА ЗРЕНИЯ ЭКСПЕРТА Патентоспособное изобретение — это такое решение технической задачи, которое может быть защищено авторским свидетельством или патентом. В «Положении об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях» дается следующее законодательное определение: «Изобретением признается отличающееся существенной новизной решение технической задачи в любой области народного хозяйства, культуры, здравоохранения или обороны страны, дающее положительный эффект». Первое, что сразу бросается в глаза, когда речь идет об изобретении, это требование его новизны. Изобретение должно быть новым по сравнению с решениями, уже известными в мировой технике. Поэтому любое описание сущности аналогичного изобретения в любой публикации, появившейся в какой бы то ни было стране хотя бы за день до подачи заявки, «порочит» ее новизну. Это правило распространяется и на публикации самого автора, и на сведения о применении изобретения. Очень важным признаком изобретения служит положительный эффект, в чем бы он ни выражался: в упрощении ли процесса, в повышении качества продукции или же в достижении такого технического результата, который до появления изобретения был недостижим. Словом, положительный эффект — это то, ради чего изобретение создается. Если бы дело ограничивалось этими двумя признаками, то особых трудностей при экспертизе заявок не возникало бы. Но оказывается, что формальной новизны недостаточно, новизна должна быть еще и существенной. КРИТЕРИИ СУЩЕСТВЕННОЙ НОВИЗНЫ Когда речь идет о «пионерских» изобретениях, эксперты не сомневаются в существенности их новизны. Куда сложнее решить, существенна ли новизна рядового, на первый взгляд, усовершенствования. Например, по заявке «Способ приготовления катализатора окисления антрацена в антра- хинон» эксперт дважды отказывал в выдаче авторского свидетельства на том основании, что описанный в этой заявке способ приготовления катализаторов (замешивание компонентов с последующей формовкой, сушкой и прокалкой) широко известен. Однако опытному патентоведу, к которому обратились авторы, удалось выявить патентоспособную «изюминку» предлагаемого способа: она заключалась в том, что катализатор приготовлялся из одних активных компонентов, без применения связующих веществ и без носителей. В промышленности же используется активная масса, нанесенная на пемзу. Прочность такого катализатора весьма невысока. Попытки увеличить ее обычным путем, то есть смешивая катализатор со связующими веществами, к хорошему не привели (резко ухудшились каталитические свойства). Но в ходе экспериментов авторы попробовали приготовить катализатор из одних активных компонентов, взятых в новой пропорции. И результат оказался совершенно неожиданным: прочность, а следовательно, и срок службы катализатора увеличились в три раза, причем получался антрахинон высокого качества. Неожиданность полученного эффекта и его значительность позволяли настаивать на признании предложенного способа изобретением. Авторское свидетельство, в конце концов, было выдано. Следовательно, если даже новизна технического предложения незначительна, но полученный в результате эффект представляет несо мненный интерес для промышленности, такая новизна должна быть признана существенной. 44
ПРОСТОТА — НЕ ХУЖЕ ОРИГИНАЛЬНОСТИ В руководстве для экспертов Комитета по делам изобретений сказано: «При оценке существенности новизны изобретения эксперту надо помнить, что простота решений — не недостаток изобретения, а его преимущество. Практика показывает, что часто простое решение — самое трудное». Это правило подтверждается решениями Экспертного Совета, вынесенными по особо спорным делам. Так, в Комитет была подана заявка на «Способ получения алкилфенолов алкилированием фенолов олефинами в присутствии смол сульфобутадиенсти- рольного типа». Заявителям было отказано в выдаче авторского свидетельства ввиду того, что способ алкилирования фенолов в присутствии катиони- тов уже известен. Однако при рассмотрении заявки на Экспертном Совете было установлено, что новизна предложения заключалась в использовании в качестве катио- нитов сульфированных отходов резиновых изделий, изготовленных из бутадиенстироль- ных каучуков. Учитывая доступность и дешевизну исходного сырья, Экспертный Совет счел возможным выдать на предлагаемый способ авторское свидетельство. Патентоспособными признаются у нас и способы лабораторных исследований. Например, была подана заявка на «Способ раздельного определения трех-, четырех- и пятивалентного ванадия в смешанном ванадий-калий-сульфатном катализаторе». Вначале эксперт вынес отрицательное заключение, указав, что предлагаемый аналитический способ представляет собой «обычную инженерную разработку методики анализа с использованием совокупности независимых друг от друга известных приемов, применяемых по своему прямому назначению». Однако в правильности этого решения можно было усомниться, поскольку в результате применения данного способа точность анализа повышалась на целый порядок. А ведь чудес не бывает, если способ полностью «неоригинальный», то откуда же такой эффект?! В конце концов было установлено, что причиной столь ощутимого эффекта служит новая комбинация приемов, которые порознь, вообще говоря, в аналитической химии были известны... Из этих примеров следуют три важных вывода. 1. Если предлагаемое решение кажется «само собой разумеющимся», но никому раньше в голову не приходило использовать его в данной области, а результат заставляет себя уважать, то перед нами — патентоспособное изобретение. 2. Если тем или иным способом получен неожиданный эффект (такой, который нельзя было предвидеть и который подчас трудно сразу объяснить), автор может с уверенностью требовать выдачи авторского свидетельства. 3. Если все использованные приемы (узлы, детали и т. д.) сами по себе известны, но их сочетание ново и с помощью этой комбинации уже известных элементов удалось получить новый эффект, то изобретение налицо. ЧТО НЕ ЕСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЕ? Практикой экспертизы изобретений во всех технически развитых странах были выработаны определенные критерии, которые в спорных случаях помогают решить, можно ли признать заявленное техническое предложение изобретением. Таких критериев немало, и формулируются они в разных странах по-разному. Но одно правило всюду незыблемо: если техническое предложение заключается в перенесении известного в какой-либо отрасли техники способа или устройства на частный случай в той же отрасли и при этом назначение способа или устройства остается неизменным, то такое формально новое применение известного технического решения не признается патентоспособным. Например, в заявке на получение кетена или его гомологов пиролизом ацетона и других ке- тонов было предложено проводить пиролиз в керамическом реакторе, используя для нагрева движущийся твердый теплоноситель или псёвдоожиженный керамический материал. То, что кетен можно получать пиролизом ацетона в огнеупорном сосуде, давно известно; применение твердого теплоносителя и псевдоожиженного слоя тоже известно в химической технологии. И эксперт пришел к выводу, что использование широко распространенного приема передачи тепла в уже описанном способе получения кетена представляет собой применение известного технического средства по своему прямому назначению в той же самой отрасли техники; любой специалист-химик должен был бы использовать этот прием как наиболее целесообразный. Поэтому предложенный способ не был признан изобретением. С помощью подобных правил-критериев и устанавливается примерный предел, отделяющий изобретение от рядовой рационализации. Но, разумеется, не существует годного на все случаи жизни рецепта патентоспособности. Это и понятно: ведь изобретение — результат творчества. А творчество не может быть втиснуто в какие бы то ни было заранее установленные рамки... 45
Б 1968тоду исполняется 60 лет со дня смерти Гавриила Гаврииловича Густавсона, автора классических исследований в области органического катализа. а *але$. а *. 1968^ ГАВРИИЛ ГАВРИИЛОВИЧ ГУСТАВСОН A842—1908) В ленинградском отделении архива Академии наук СССР хранится письмо профессора Петровской сельскохозяйственной академии (ныне — Московская ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная Академия имени К. А. Тимирязева) Гавриила Гаврииловича Густавсона, датированное 17 марта 1877 года. Письмо адресовано А. М. Бутлерову. В нем ученый рассказывает о серии исследований, приведших его к значительному открытию: он доказал каталитическое действие галогенида алюминия на течение органических реакций. «Мне хочется, — пишет Густавсон, — поделиться с вами химическою новостью, которая, вероятно, вас заинтересует, и для вящего интереса изложу 46
всю историю последовательно. Мне нужен был бромистый этилиден для количественного сравнения действия брома на него и на бромистый этилен. Я думал получить его из хлористого этил- идена, который был под руками, и бромистого алюминия. Чтобы не приготовлять отдельно А1Вгз, я стал пробовать действие брома и А1 на хлористый этилиден (надо вам сказать, что А1 можно облить бромом и оставить стоять, не боясь сильной реакции, хотя, как вы увидите далее, при этом образуется А1Вг3, но весьма медленно). Из смеси брома, А1 и хлористого этил- идена начал тотчас после смешения выделяться с шипением НВг, несмотря на то, что смесь стояла в снегу, и в конце концов произошел об- ромленный хлористый, а может быть, и бромистый этилиден, ибо полученное масло кипело при 120—180°. На другой день, то есть сегодня, пробую действие брома на хлористый этилиден — не действует: только бросишь кусочек А1 — выделяется масса НВг, и если не охлаждать, то происходит взрыв. Заключение отсюда то, что присутствие А1 до крайней степени облегчает бромирование. Беру бензол — и наблюдаю то же самое. Алюминий обливаю бензолом и прибавляю брома, ставя все в снег. Реакция спустя 2—3 минуты начинается, НВг так и валит, и, если вначале чуть много прибавлено брома, — взрыв... Начинаю испытывать, что собственно так усиливает бромирование. Беру готовый и чистый А1Вг3, не содержащий брома, обливаю бензолом, кипячу — ничего, только растворяется немного; прибавляю туда же AI, кипячу — ничего, действия нет; прибавляю каплю брома — шипение и на стенках еще пробирки является многообромленный бензол. Значит, действует побуждающим образом А1Вг3. Беру А1Вг3 одну каплю в пробирку, вливаю 10 грамм брома туда же и приливаю по каплям 0,7 г бензола — сильнейшая реакция... Вот и факты. Не правда ли, можно ожидать многого...» 7 апреля 1877 года А. М. Бутлеров на заседании Русского химического общества сделал сообщение об открытии Густавсона: «...бромирование ароматических углеводородов в присутствии самых малых количеств бромистого алюминия,— говорил он,— идет весьма энергично и требует охлаждения до 0°. При этой реакции замещается водород только ароматических радикалов. Автором получены в этих условиях СбВг5Н, С6Вг5(СН3) и С6Вгз(СН3)з». Вскоре в печати появилась статья Густавсона: «Новый метод бромирования ароматических углеводородов в присутствии бромистого алюминия». Аналогичные исследования проводил французский химик Шарль Фридель, работавший вместе с американцем Д. М. Крафт- сом. И Фридель, и другой известный немецкий химик того времени — А. Ладен- бург отмечали, что открытия в области синтеза с использованием галогенидов алюминия— развитие идей Густавсона. УЧЕНИК МЕНДЕЛЕЕВА И БУТЛЕРОВА Гавриил Гавриилович Густавсон в 1865 году окончил Петербургский университет. Он остался работать при университете, в лаборатории Д. И. Менделеева, участвовал в разработке идей периодического закона. Густавсон пишет в магистерской диссертации: «Исследованные мною реакции взаимного обмена в отсутствии воды находятся в зависимости от атомных весов элементов, входящих в состав реагирующих соединений». Молодого ученого, как и его научного руководителя, интересовала зависимость свойств элементов от их атомных весов. Тщательно проведенные наблюдения Густавсона Менделеев подробно изложил в «Основах химии». С 1869 по 1875 год Гавриил Гавриилович работает ассистентом у Бутлерова. Это — весьма плодотворный период его научной деятельности. В 1874 году он получает научную командировку в Европу, знакомится с постановкой исследований во многих химических лабораториях («Проездом я был в шести лабораториях,— пишет Густавсон Бутлерову. — В Вене у Гла- зивеца, в Мюнхене, в Лейпциге и Берлине у Гофмана, Раммельсберга и Байера...»). Вернувшись в Петербург, он осуществляет ряд интересных работ (по синтезу галоге- нопроизводных). Его избирают на кафедру технической химии в Новороссийский университет (в Одессе) и одновременно — на кафедру органической и агрономической химии в Петровской сельскохозяйственной академии. Он выбирает академию и надолго поселяется в Москве. Густавсон занимается синтезом простейших циклических углеводородов, открывает новый способ получения циклопропана и его гомологов из дигалогенопроизводных, получает так называемый «углеводород Густавсона», исследованием которого впоследствии занимались и другие химики — Н. Я. Демьянов, В. Н. Ипатьев, А. Е. Фаворский. 47
ПРОФЕССОР ПЕТРОВСКОЙ АКАДЕМИИ Диапазон деятельности Густавсона широк. По отзывам крупных ученых — В. Р. Виль- ямса, А. Ф. Фортунатова, Н. Я. Демьянова— Густавсон был лучшим лектором Петровской академии. Стройное, строго последовательное и яркое изложение лекций производило на слушателей неизгладимое впечатление. Он внес крупный вклад в агрономическую химию и почвоведение, издал весьма оригинальный и содержательный учебник «Двадцать лекций по агрономической химии»; на этом учебнике воспитывались многие поколения студентов сельскохозяйственных вузов. Актовые речи Густавсона «О микробиологических основах агрономии» и «О химической роли минеральных солей в органической природе» вошли в золотой фонд научной литературы. Им разработан упрощенный метод определения углерода в почве, получивший широкое практическое применение, внесены усовершенствования в методы агрохимического анализа. В 1890 году Густавсон вышел в отставку и переехал жить в Петербург. Там он восемь лет преподает на Высших женских курсах, воспитывает плеяду талантливых женщин-химиков. Среди них — Н. Богословская, О. Поппер, Е. Булатова, Л. Кауфман. В 1894 году он избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук. Но он не любит представительствовать, чаще работает дома, на собственные деньги покупает нужное ему оборудование. Сохранилось много интересных писем Гавриила Гаврииловича Густавсона его друзьям и ученикам, полных тонкого юмора и лукавства. В одном из писем Н. Я. Демьянову (их в Архиве Академии наук СССР всего около семидесяти, и большая часть из них до сих пор не опубликована) он описывает, например, «способ получения премий»: «Что касается до премии, то прием получения ее очень прост: не надо ходить в общество, что я и делаю (не был с 1892 года); тогда не выберут в комиссию по присуждению премии, а раз вы не в комиссии, куда запихнуты все конкуренты, то премия и достается вам». Когда в марте 1898 года Густавсон узнал о смерти художника И. И. Шишкина, он написал другу: «Меня поразила смерть Шишкина... Не Г. Г. Густавсон (слева) и его друзья-химики Н. Я. Демьянов и В. И. Виноградов (фотография публикуется впервые) могу взять в толк, да окончено дело: наконец понял. Служили панихиду в Казанском соборе. Вот как это все умирают: Бутлеров умер, брат умер, Богдановская умерла, Львов умер и Шишкин умер... Выходит так, что теперь уже приятнее быть на том свете, чем на этом, прежде там было мало знакомых, а теперь образовалась милая и дружеская компания, в которой не соскучишься». В письме Н. Я. Демьянову он описывает посещение его лаборатории Н. Д. Зелинским: «Был как-то в лаборатории Зелинский 4гН
и нюхал особенным способом мои спирты из винилтриметилена и этилидентримети- лена: уверяет, что если бы я ему ничего не сказал, то он отгадал бы тот, в котором водный остаток в триметилене». Он любил вспоминать эпизод, как жена французского философа Огюста Конта, когда философ состарился и одряхлел, не давала ему писать: вынимала из рук перо, говоря при этом: «Лучше прежнего ничего не напишешь, а напишешь хуже!» Сам Гавриил Гавриилович Густавсон до последнего дня жизни сохранил ясность ума, энергию, доброжелательность. Скончался он в 1908 году. ЧТО ЧИТАТЬ О Г. Г. ГУСТАВСОНЕ: И. В. ЕГОРОВ. О научных трудах Г. Г. Густавсо- на. Киев. 1909. Н. Я. ДЕМЬЯНОВ. Гавриил Гавриилович Густавсон. «Журнал Русского физико-химического общества. Часть химическая». 1909, т. 41, стр. 549. Б. А. КАЗАНСКИЙ. Г. Г. Густавсон. «Успехи химии», 1943, т. 12, вып. 4. А. Е. АРБУЗОВ. Краткий очерк развития органической химии в России. Издательство АН СССР, 1948, стр. 159—167. Доктор химических наук, профессор Ю. С. МУСАБЕКОВ ВОСПОМИНАНИЯ СОВРЕМЕННИКОВ ...Последние годы Г. Г. ... все время посвящал научной работе. Не имея в своем распоряжении никакой казенной лаборатории, Г. Г. на свой счет устроил у себя на квартире кое-какие приспособления, небольшую тягу, провел из кухни воду, купил весы и при таком скудном оборудовании продолжал неутомимо работать. Отсутствие более порядочной лаборатории очень тяготило его, и он завещал химическому отделению Русского физико-химического общества 17 000 руб. на устройство лаборатории, где могли бы производить нужные исследования лица, по какой-либо причине, подобно ему, лишенные возможности пользоваться казенными учреждениями... И. В. ЕГОРОВ ...Это было время, когда я, никому не известный и сомневающийся в своих силах молодой химик, напечатал свое первое большое исследование — «О строении фосфористой кислоты и ее производных» (СПб., 1905). Г. Г. Густавсон прочитал мою работу и написал мне небольшое письмо, открытку, где в нескольких теплых словах выразил удовольствие, испытанное им при чтении моего, как он выразился, «мастерски выполненного исследования». Эта маленькая открытка, как сейчас помню, написанная синими чернилами размашистым почерком, представлялась мне тогда дипломом на звание настоящего химика, да оно, пожалуй, так и было. Академик А. Е. АРБУЗОВ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИЙ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ НАШИ ■ можноли СИНТЕЗИРОВАТЬ СОЕДИНЕНИЯ ДЕЙТЕРИЯ? Я уже много слышал о так называемой тяжелой воде. Знаю, что плотность ее равна 1,104, и замерзает она при более высокой температуре, и формула ее D20, но я нигде не мог найти описание химических свойств тяжелой воды. Можно ли, используя тяжелую воду, получить меченный дейтерием этиловый спирт и уксусную кислоту такого строения: CD3CD2OH; CHD2COOH! Член Кпуба Юный химик В. ЧУРАКОВ, гор. Зуевка Кировской обл. Изотопы — это разновидности одного и того же химического элемента. У них — одинаковый заряд ядра, но массовые числа (то есть массы ядер, выраженные в атомных единицах) у различных изотопов одного и того же элемента различны. А химические свойства элементов определяются как раз строением их электронной оболочки, а оно, в свою очередь, определяется зарядом ядра. Получает- 49
ся, что химические свойства изотопов одного элемента должны быть одинаковыми. И действительно, в качественном отношении изотопы ведут себя совершенно одинаково — скажем, вступают в те же реакции. Но когда дело касается количественных характеристик, то в поведении изотопов наблюдаются некоторые различия. Например, есть небольшая разница в константах равновесия и скорости различных реакций для соединений разного изотопного состава. Эти отклонения объясняются тем, что энергия химических связей и подвижность атомов и ионов все же зависят от массы изотопа. И, как правило, различия в поведении изотопов тем больше, чем больше отличаются друг от друга их массы. У водорода это заметнее всего — ведь масса дейтерия в два раза больше массы протона. Это приводит, например, к тому, что жидкая тяжелая вода примерно в пять раз слабее диссоциирована, чем обыкновенная. Используя тяжелую воду и тяжелый водород, можно синтезировать соединения с помощью тех же реакций, которые идут с обычной водой и с обычным водородом. Однако направленный синтез веществ, в состав молекул которых входит определенное количество атомов дейтерия,— задача не простая. Она осложняется еще и тем, что в ряде случаев идут реакции изотопного обмена, в которых молекулы обменивают атомы дейтерия на протоны и наоборот. И в результате могут получаться вещества с самым различным изотопным составом. Каждая реакция с участием изотопов требует специального изучения. Поэтому CD3CD2OH и CHD2COOH непосредственным действием тяжелой воды на обычный спирт или уксусную кислоту получить нельзя. Для этого применяют более сложные химические реакции. При смешении любого из этих веществ с тяжелой водой легко обмениваются на дейтерий только атомы водорода в гидроксильной и карбоксильной группах. О получении дейтерированных органических соединений можно прочесть в книге А. И. Шатенштейна «Изотопный обмен и замещение водорода в органических соединениях» (Издательство АН СССР, I960), где этому вопросу посвящена специальная глава. Множество примеров направленного синтеза веществ — соединений дейтерия можно найти в книге А. Меррея и Д. Л. Уильямса «Синтезы органических соединений с изотопами водорода» (Издательство иностранной литературы, 1961). О свойствах изотопов самых разных элементов написано в прекрасной монографии А. И. Бродского «Химия изотопов» (Издательство АН СССР, 1957). Эта книга в своей описательной части вполне доступна старшеклассникам. ■ КАК БОРОТЬСЯ С ДРЕВЕСНЫМ ГРИБКОМ? И. И. ХЛЕБЕЦ из поселка Бело- озерск Брестской области спрашивает: «Почему на строительных бревнах, из которых возводятся жипые дома, появляются грибы- паразиты, из-за которых дерево начинает гнить! Какие средства можно применить дпя уничтожения этих грибов, а лучше — как предохранить от них древесину!» Отвечает инженер-миколог Н. Д. ЛЕОНТЬЕВА: Древесина состоит из органических веществ, которыми и питаются грибы-паразиты. Грибы подстерегают и дерево в лесу, на корню, и валежник, и древесину на складе, и постройки. Особенно благоприятны для развития грибов повышенная влажность и тепло. Дерево надо оберегать от его врага. Готовый лесоматериал нужно время от времени ошкуривать и просушивать. Хранить его следует в штабелях, с прокладками между рядами, чтобы возникало естестч венное проветривание. Пораженный грибами л ее ом а-» териал надо тщательно отсорти-* ровать и удалить из штабеля; его можно использовать для строительства сараев, заборов и других сооружений открытого типа. Древесину, идущую на строительство жилых домов, необходимо обработать антисептическим составом. Для этого надо взять фтористый натрий или крем нефтористый аммоний и растворить их в разжиженной глине или экстракте сульфитных щелоков до консистенции сметаны. На ведро жирной глины берется два-три килограмма антисептика. Раствором, с помощью малярной кисти, надо смазать полы и чердачные перекрытия строящегося дома (перекрытия— со стороны чердака, а низ стен — со стороны подполья). Но надо всегда помнить: главное условие предохранения древесины в постройках — тщательная гидроизоляция; влажную древесину от поражения грибком не спасут практически никакие антисептические составы. Более подробно о борьбе с древесным грибком можно узнать из книг: М. М. ГОЛДИН. Антисептическая защита деревянных конструкций. Госстройиздат, 1951. К. К. КРЕЙШМАН. Защита деревянных конструкций от гниения, древоточцев и огня. Стройиздат, 1967. ло
G<4>;- F*> its*: ЧТО МЫ ЕДИМ ХИМИЯ В КАСТРЮЛЕ Из записок инженера П. П. ТРОФИМЕНКО Наша тема — химия в кастрюле, кухонная технология. Но всякий технолог, решая поставленные перед ним задачи, ревниво относится к исходным веществам — сырью и материалам. Чтобы автомобильная шина была все прочнее, совершенствуются не только способы ее изготовления. Одновременно выбираются новые ткани для армирования, расширяется ассортимент каучуков, улучшаются составы резиновых смесей, изыскиваются многочисленные химические добавки, чтобы уберечь шину от действия ультрафиолета и преждевременного старения резины. Технологи сделают добротную шину, только если хороши исходные материалы. Для долговечности шины нужен прочный корд. Для корда нужно высококачественное вискозное волокно. Вискозное волокно нужно делать из отличной целлюлозы. В производстве ее большое значение имеет не только основное сырье — древесина, но и чистота технологической воды. Именно это обстоятельство и привело цел- люлозников к легкомысленному решению с боем обосноваться на озере Байкал. Окончание. Начало в № 10 за 1968 г. Но жизнь человека дольше и сложнее жизни шины. Поэтому неизмеримо ответственнее проблема качества пищевых продуктов. Если технологи так дальновидны, настойчивы и упорны в заботе о судьбе своих изделий, в своих требованиях к химическим веществам, вовлекаемым в производство, то технологам кухни, работающим на здоровую, долгую человеческую жизнь, тем более стоит думать, в каких условиях, на каких кормах развивается куриная мякоть, ломтик которой нужно подать к столу с отварным рисом под белым соусом. Недостаточно судить о полноценности продуктов, закладываемых в кастрюлю, по их внешнему виду или по содержанию крахмала в картофеле, а жира — в молоке и мясе. Нужны надежные данные о содержании в пище множества естественных химических веществ. Нужно знать, каким сеном и силосом и в каком соотношении кормили корову, на каких кормах выращен барашек, с какого цветка брала взяток пчела и полностью ли воспроизведен естественный рацион при искусственном разведении карпа, карася и осетров. Далеко не просто кормить скот и птицу так, чтобы мясо было вкусное. Вкус кури- 51
цы, выкормленной рыбной мукой, неприятно напоминает о существовании рыбьего жира, ворвани и ржавой селедки. Курица же, предоставленная самой себе, чего только не ест, а мясо ее все равно остается вкусным. Даже дождевой червь входит в наш рацион через курицу. Не зря после дождя наседка торопится вывести цыплят на двор и обучает их клевать червяков. Будет ли курица полноценной, если цыпленком не съела положенной ей нормы дождевых червей? Куры любят разгребать сено. Конечно, не из озорства. Они клюют семечки. Какие? Знаем ли мы это? Имеет ли это значение для питательных — обеспечивающих жизнь и здоровье — качеств куриного мяса? Все эти примеры подтверждают основную мысль о необходимости углубленного химического изучения пищи, сопоставления имеющихся сведений о химическом составе лекарственных веществ и содержании этих веществ в продуктах питания. Велико ли дело — семечко? Аптекоуправления заготавливают укропное семя. Из него делают укропную воду для граждан грудного возраста, орущих до хрипоты и испарины от боли в животике. Мчится машина неотложной помощи. Врач оставляет рецепт на укропную воду. Чайная ложка ее внутрь, несколько минут — и изнуренное существо всхлипывает в последний раз, поворачивается на бочок и засыпает, будто ничего не случилось. Больше полувека назад в деревенской избе шел жаркий спор между хозяйкой и учительницей у подвешенной к потолку люльки с малышом. Ребенок с удовольствием посасывал мякоть соленого огурца. Учительница упрекала хозяйку в бескультурье, а та стояла на своем: — Матушка ты моя, ведь дитё без этого криком изойдет. Живот вздует. Огурцы-то у меня с укропом, дубовым да смородинным листом. Это ж как лекарство! Конечно, соленый огурец не детское питание. Но дело-то не в огурце, а в укропе... Взрослый купеческий младенец, обросший бородой, утром, после кутежа и обжорства, принимал вместо чайной ложки укропной воды ковш огуречного рассола с тем же экстрактом укропа. Да и более поздний опыт подтверждает, что нередко хвативший лишку с неумеренной закуской спасается на другой день от неприятностей по работе экстрактом укропа из бочки с огурцами. В зелени укропа образуются, а в семени концентрируются витамины А, В и С и придающие укропу запах эфирные масла — фелландрен, терпинен, лимонен и карвон. Укроп ускоряет пищеварение, I помогает организму скорее избавиться от притока в кровь зловредных веществ, образующихся в кишечнике от застольных злоупотреблений. Переполненный желудок перестает давить через диафрагму на сердце. Нормализуется кровообращение. Проясняется сознание. Человек обретает почти спортивную форму. А что говорит медицина? Лет пятнадцать назад в витрине отдела лекарственных трав самой большой московской аптеки появилась действующая и теперь пропись, рекомендующая желудочным больным принимать отвар укропного семени, мяты, валерианового корня и ромашки. Такой отвар, гласила пропись, улучшает пищеварение, излечивает гастриты, снимает спазмы желудка и возбуждает аппетит. Про укроп мы уже говорили. А остальные компоненты? Мятные пряники знала еще древняя 52
Русь. Наши современники, знающие цену настоящему свежему мятному прянику, предпочитают его другим лакомствам. Однако есть и такие, кто пренебрежительно считает мятный пряник нестоющим деревенским гостинцем. А многие ли когда- нибудь пробовали хлебный квас, насто- енный на мяте с сахаром и медом? Действие его схоже с действием театральной конфеты или аэрофлотского леденца, которые помогают человеку преодолеть духоту в зрительном зале и непривычные ощущения при взлете и посадке самолета. Уже не одно столетие из мяты извлекают мятное масло. Давно выделяют из этого масла циклический спирт, известный под названием ментола. А 25—30-процентный раствор ментола в ментоловом эфире изовалериановой кислоты, извлекаемой из корня валерианы или получаемой искусственно окислением амиловых спиртов, называется валидолом. Коробочку с таблетками валидола врачи рекомендуют носить в кармане каждому, кто нажил постоянные боли в области сердца, знаменующие возможность будущего инфаркта. Корень валерианы, как мы уже знаем, числится среди четырех трав для желу- 53 дочников. Валериана и ее препараты действуют как регулятор, успокаивая перевозбужденную и возбуждая угнетенную нервную систему. А может быть, и до «валидольного состояния» мы иногда доходим потому, что не получаем изовалериановой кислоты и ментола в составе пищи — непосредственно или в виде производных, образовавшихся в организмах животных? Последняя же из трав, вошедших в пропись,— ромашка, без которой немыслимо сено от самых южных широт до северной границы земледелия и скотоводства,— прерывает острые воспалительные процессы. Тот, кто спасался от флюса до появления антибиотиков и стрептоцида, знает, что нескольких часов непрерывного полоскания или компресса с отваром ромашки достаточно, чтобы опухоль спала. Еще о семечке. В былые времена делали в Белоруссии и на Украине национальное блюдо — шулики. Пресное тесто из пшеничной муки замешивали с маком и из него в русской печи выпекали тонкие коржи с двумя подрумяненными хрустящими корочками. В глиняном, глазурованном только снаружи горшке — макитре запаривали мак с крутым сахарным сиропом или медом. Набухший в сиропе или меду мак растирали на неглазурованной поверхности горшка деревянным пестом — макогоном, постепенно добавляя горячую воду. Оболочка макового семени отделялась, масло и ткани семени со всеми белками, углеводами и другими веществами переходили в коллоидное состояние и в сахарный экстракт. Шелуха семени оседала на дно, и получался отстой — «маковое молоко», похожее на топленое коровье. Холодные коржи и остывшее маковое молоко подавали к столу. В миску или глубокую тарелку клали разломанные коржи и заливали одним-двумя стаканами макового молока. Это была порция на одну персону. Еще несколько лет назад в Иркутске, в кулинарном магазине на проспекте Маркса, продавались настоящие пирожки с маком. 100 г сладкой начинки из набухшего, распаренного мака запекали в тонкой оболочке из сдобного, но не приторного дрожжевого теста. Два таких пирожка со стаканом чая за час перед сном располагали к спокойной беседе. Вскоре вас начинало клонить в крепкий сон, а утром вы просыпались со здоровой бодростью.
В маковом семени есть и белки, и углеводы, и даже жиры — маковое масло. Но маковое семя — это еще и такие вещества, как папаверин и морфин. При первом приступе гипертонии больному прописывают по 20 миллиграммов папаверина. Доза ничтожная, а действие изумительное,— головной боли нет. И надолго. В пирожках же и шуликах — соизмеримые количества папаверина. Но не везде и не всегда можно сейчас купить килограмм мака. Мак остался за пределами перечня сельскохозяйственных культур, которые учитывает статистика. По-видимому, мы склонны соглашаться с украинской поговоркой: «Семь лет мак не родил, а голода не было»... Вот и стали на Украине забывать шу- лики. Редко где продаются халы-плетенки и бублики с маком. Маковые рулеты постепенно стали больше сдобным тестом и меньше — маковой начинкой. И мак, и укроп, и мята исчезают из нашей пищи, как исчезают из рациона скота вместе с сеном ромашка, мята, валериана и ландыш. Зато появляются новые врачебные снадобья. Сравнительно недавно выпущено пока еще малодоступное лекарство «Ане- тин». Anethum — это латинское название укропа, а «Анетин» — сухой экстракт укропного семени... Есть еще антиспастическое средство, серьезно улучшающее работу сердца. Называется этот препарат дау- карином. Это заделанный в драже сухой экстракт семени моркови. А дальше следует проторенная фармакологами дорога: идентификация химических веществ, содержащихся в лекарствах, и выпуск их синтетических аналогов. Можно, конечно, выделять лимонен, карвон, действующее начало ромашки и другие химические вещества и изучать их действие на организм. Это нужно делать, чтобы сознательно запретить пищевым и торговым предприятиям квасить огурцы и помидоры в собственном соку, без укропа и прочих специй из вековечного опыта хозяек. Этим следует заниматься, чтобы рекомендовать повсеместно выращивать укроп, умело сушить и солить его на зиму, чтобы организовать выпуск консервов с его соленой зеленью,— а не для того, чтобы, изучив «действующие начала», выпустить еще одно синтетическое лекарство, ставшее необходимым потому, что исчез укроп из кухонного и столового обихода. А изучив естественные связи организма с природой, нужно стремиться к тому, чтобы сохранять лимонен и карвон, изова- лериановую кислоту и ментол, папаверин и другие вещества в нашей пище — в соленом помидоре, в гарнире к мясу, в зелени, а главное — в говяжьей и бараньей туше, в молоке и молочных продуктах — в виде естественных экстрактов из растений и продуктов их химического взаимодействия. Рисунки И. ЗАХАРОВОЙ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ПРОТОННЫЙ МИКРОСКОП В Харуэллском научно-исследовательском центре по атомной энергии (Великобритания) создан протонный микроскоп, с помощью которого хорошо исследуются поверхностные слои твердых кристаллических тел. Прибор предназначен главным образом для изучения кристаллических решеток. Работает он так: исследуемый кристалл помещают на специальный манипулятор в вакууме, и на образец под острым углом направляют пучок протонов. После столкновения протонов с рядами атомов кристалла траектории их сильно меняются, а интенсивность пучка ослабевает. Поэтому на светящемся экране отраженные протоны выписывают увеличенный «портрет» скульптуры кристалла. ЕЩЕ ОДНА ПРОФЕССИЯ УРАНА Уран, как известно, не сразу стал «атомным» элементом. Задолго до того, как он стал ядерным топливом и сырьем для производства другого ядерного топлива — плутония, уран (в виде окиси) использовался как пигмент в производстве глазури. «Атомный век» наступил много лет спустя... А недавно уран начали использовать в качестве катализатора при получении некоторых продуктов органического синтеза. Как сообщил еженедельник «Plastics Week» A968, № 17), обедненный уран и смесь урана с окисью сурьмы оказались очень эффективными катализаторами в процессе получения акрилонитри- ла из пропилена и аммиака. 5-4
„НА БУКВУ „К" ЭКЗАМЕНУЮ ЗАВТРА..." Страницы жизни Менделеева Это отрывки из воспоминаний современников о Д. И. Менделееве, сборник которых к 100-летию открытия периодического закона выпускает в свет Атомиздат. Сборник составлен директором музея-архива Д. И. Менделеева при Ленинградском государственном университете кандидатом химических наук А. А. МАКАРЕНЕЙ и научным сотрудником музея-архива И. Н. ФИЛИМОНОВОЙ. Ими же подготовлена к печати настоящая публикация. И. М. СЕЧЕНОВ тотчас по приезде, я нашел большую русскую компанию: знакомую мне из Москвы семью Т. П. Пассек * (мать с тремя сыновьями), занимавшегося у Эрленмайера химика Савича, трех молодых людей, не оставивших по себе никакого следа, и прямую противоположность им в этом отношении— Дмитрия Ивановича Менделеева. Позже — кажется, зимой — приехал А. П. Бородин. Менделеев сделался, конечно, главою кружка, тем более, что, несмотря на молодые годы (он моложе меня летами), был уже готовым химиком, а мы были учениками. В Гейдельберге в одну из комнат своей квартиры он провел за свой счет газ, обзавелся химической посудой и с катетометром от Саллерона засел за изучение капиллярных явлений, не посещая ничьих лабораторий. Этим летом и следующей за ним зимой жизнь наша текла так смирно и однообразно, что летние и зимние впечатления перемешивались в голове и в памяти остались лишь отдельные эпизоды. Помню, на- * Писательница, родственница А. И. Герцена. пример, что в квартире Менделеева читался громко вышедший в это время «Обрыв» * Гончарова, что публика слушала его с жадностью и что с голодухи он казался нам верхом совершенства. Помню, что А. П. Бородин, имея в своей квартире пианино, угощал иногда публику музыкой, тщательно скрывая, что он серьезный музыкант... никогда не играл ничего серьезного, а только по желанию слушателей, какие-либо песни или любимые арии из итальянских опер... Г. Г. ГУСТАВСОН лекции Д. И. Менделеева по органической химии в 1862 и 1863 годах, по возвращении Д. И. из двухлетней заграничной командировки и тотчас после издания им книги: «Органическая химия». Эта книга теперь почти совсем забыта. * У И. М. Сеченова здесь ошибка: роман «Обрыв» издан лишь в 1869 г. В это время вышел в свет «Обломов». 55
Тем не менее она глубоко интересна уже по одному тому, что представляет первое крупное литературное произведение Менделеева— ему было 26—27 лет. Известно, что в первых произведениях высоко одаренных натур весьма ярко и рельефно обозначаются особенности их таланта... В ней (книге. — Ред.) приведена принадлежащая Менделееву теория пределов — предшественница теории строения. Фактическое содержание книги не только в общем, но и в частях ярко освещено выводами. В этой ее особенности, отличающей ее от других руководств, видится уже будущий автор «Основ химии»... Она так целостна, что, начав ее читать, трудно от нее оторваться... По словам Менделеева она была написана им в два месяца, почти не отходя от письменного стола. Замечу здесь, по этому поводу, что Менделеев вообще являлся противником гигиенического распределения занятий и говорил, что только при односторонних, непрерывных и упорных усилиях, направленных к одной цели, хотя бы и отзывающихся болезненно на организме, возможно создать что-либо ценное, что-либо такое, чем сам останешься доволен. Достоинство книги было тогда оценено всеми. Ей, как известно, была присуждена первая Демидовская премия. В это время органическая химия находилась как раз в состоянии полнейшего переворота, вследствие вновь возникших представлений о связи атомов в органических соединениях.... Создалась теория строения, и развитие ее взяло верх над всем остальным в органической химии. Появилось «Введение к полному изучению органической химии» Ал. Мих. Бутлерова. Книга Менделеева, по ее оригинальности и целостности, не могла быть приноровлена к новым веяниям времени. Она осталась историческим памятником, но памятником, полным значения и для настоящего времени, заключающим в себе заветы тех широких взглядов на специальные науки о природе, которые возвышают их значение и отвечают требованиям, к ним предъявляемым. А требования эти, которые и теперь нередко слышатся, все одни и те же, все сводятся к одному и тому же. В частностях — не забывать общего; в погоне за фактами не игнорировать идей, их одухотворяющих, не лишать наук о природе их философского значения» К. А. ТИМИРЯЗЕВ работает в современных лабораториях- дворцах, может быть, любопытно увидеть картинку лаборатории в самом начале шестидесятых годов. Когда Д. И. Менделеев предложил студентам, для практики в органической химии, повторить некоторые классические работы, пишущему эти строки выпало проделать известное исследование Зинина — получение анилина. Материал — бензойную кислоту, конечно, пришлось купить на свои гроши, так как этот расход не был под силу лаборатории, с ее 300-рублевым бюджетом, но затем понадобилась едкая известь. При исследовании —находившаяся в складе оказалась почти начисто углекислой. Почтенный лаборант Э. Ф. Радлов дал благой совет: «А затопите-ка горн да прокалите сами, кстати ознакомитесь с тем, как обжигают известь». Сказано — сделано, но здесь встретилось новое препятствие: сырые дрова шипели, свистели, кипели, но толком не разгорались. На выручку подоспел сторож. «Эх, барин, чего захотел, казенными дровами да горн растопить, а вот что ты сделай: там в темненькой есть такая маленькая не то лежаночка, не то плита, положи прежде на нее вязаночку, да денек протопи,— дрова и просохнут». Так и пришлось поступить. Сушка казенных дров, как первый шаг в реакции Зинина, вот уже подлинно, что называется, начинать сначала! ...По предложению и плану Д. И. Менделеева Вольным Экономическим Обществом была организована система опытных полей — несомненно первая когда-либо осуществленная в России. Таких полей одновременно было устроено четыре (в Петербургской, Московской, Смоленской и Симбирской губ.). Наблюдателями в последних двух были — мой добрый товарищ Г. Г. Густавсон и я, и это участие, несомненно, имело влияние на нашу преподавательскую деятельность, когда судьба снова свела нас в Петровской академии. Достойно изумления, что это начинание нашего знаменитого ученого не нашло под- 56
держки, да и сам он, к сожалению, перешел к другим экономическим задачам, по своему значению и направлению едва ли одинаково важным для нашей страны. В. А. КИСТЯКОВСКИЙ * на экзамене один из студентов заявил свою фамилию — «князь В.» Дело в том, что Менделеев обыкновенно не вызывал студентов на экзаменах, а был заведен такой порядок, что сами студенты выходили экзаменоваться по алфавитному списку и объявляли свои фамилии. — На букву «К» я экзаменую завтра, — сказал Дмитрий Иванович, и князь В. попал в глупое положение. Остальные князья, графы и бароны (их было немного) на экзаменах называли себя просто по фамилии. Теперь это кажется очень логичным, но тогда, при царском режиме, отделявшем «белую кость» от остальной массы народа, требование Менделеева было большим ударом по престижу этой белой кости. В. А. ПОССЕ ** ДаяиП ШЛИ_ентором университета в то время был профессор ботаники академик Фаминцын. Этого высокого, худощавого старика с умным, серьезным лицом ученого я часто встречал в доме его друга П. П. Храповицкого. Фаминцын, отдавший все свои умственные силы научным работам, мало интересовался политикой. Тем не менее он был * Академик В. А. Кистяковский A865—1952) — выдающийся советский физико-химик, ученик Менделеева. ** В. А. Поссе A864—1940) — русский журналист и общественный деятель. арестован и посажен в предварилку, как фамильярно называли дом предварительного заключения. Просидел он, кажется, только несколько дней. Не помню, до ареста или после ареста Фаминцын получил приказ генерала Гурко явиться к нему. Приказ был получен во время заседания университетского совета. Фаминцын собрался тотчас ехать. — Постойте,— сказал знаменитый химик профессор Менделеев,— я поеду с вами. Одному вам с ним не справиться. О том, что произошло в кабинете у Гурко, рассказали мне и мой брат, и Храповицкий. Вошедших профессоров генерал встретил фельдфебельским криком. Смущенный Фаминцын молча слушал, как Гурко кричал, что сам придет в университет и не только студентов, но и профессоров согнет в бараний рог. Сначала молчал и Менделеев. Но затему тряхнув своей львиной головой, стал тоже кричать своим басом с характерным для него оканьем. Кричали оба, но скоро голос генерала стал ослабевать, и слышны были только менделеевские громы: — Как вы смеете мне грозить?! Вы кто такой?! Солдат и больше ничего. В своем невежестве вы не знаете, кто я такой. Имя Менделеева навеки вписано в историю науки. Знаете ли вы, что он произвел переворот в химии, знаете ли вы, что он открыл периодическую систему элементов? Что такое периодическая система? Отвечайте. О периодической системе Гурко, вероятно, не имел понятия. Это его смутило. Свидание закончилось торжеством науки. Энергичным жестом распахнув двери кабинета, Менделеев спокойно, но внушительно сказал, обращаясь к Фаминцыну: — Пойдемте. Он теперь не пойдет разносить университет *. * В воспоминаниях Поссе содержится ряд неточностей. Ректором университета в то время был не А. С. Фаминцын, а другой известный ботаник И. А. Бекетов. Вызволять из-под ареста Фаминцына к генерал-губернатору Петербурга Гурко Д. И. Менделеев ездил вместе с Бекетовым. — Прим. составителей. 57
РАСТВОРИМЫЕ ВОЛОКНА Доктор технических наук К. Е. ПЕРЕПЕЛКИН Хлопок и шерсть, натуральный шелк и капрон, вискоза и лавсан, нитрон и хлорин — число и многообразие волокон, используемых для изготовления одежды и технических тканей, растут из года в год. Но мало кто слышал о другом использовании волокон, когда по достижении той или иной цели их, собственно, и не остается. Многие отрасли науки и техники нуждаются в волокнах, способных в определенных условиях набухать и даже растворяться. В принципе, растворить можно что угодно, в том числе и волокна. К примеру, целлюлозные волокна сравнительно легко растворяются в медноаммиачном растворе, ацетатные и хлориновые — в ацетоне, капроновые — в крепкой серной и муравьиной кислотах. Иногда этим свойством пользуются при получении искусственных волокон из природного сырья, и тогда оно полезно, но, столкнувшись с растворимостью волокон в быту, мы обычно огорчаемся: попробовал ацетоном свести пятно с сорочки из ацетатного шелка и вместо пятна получил дырку... Тем не менее, всем нам, независимо от возраста, пола, профессии и характера, растворимые волокна очень нужны. Собственно, растворимыми волокнами химики называют строго определенные и немногочисленные волокна — те, что легко растворяются в доступных растворителях, прежде всего, в водных растворах или чистой воде. А видов таких волокон всего четыре: натуральный шелк, кетгут, альги- натное волокно и винол — синтетическое волокно на основе поливинилового спирта. Чем интересно, на что пригодно каждое волокно этой четверки? о о и и 1-1 I J Н Н Формула натурального шелка. Символами Я{ и R2 обозначены сложные (и обязательно разные) углеводородные радикалы Начнем с натурального шелка. Вряд ли нужно что-либо говорить о повседневных применениях этого, белкового по сути, вещества. В воде оно не растворяется — иначе шелковые вещи нельзя было бы стирать. Но в горячих водных растворах щелочей (концентрация — 50—100 граммов на литр воды) натуральный шелк постепенно растворяется. И не просто растворяется, а претерпевает при этом глубокие химические изменения. В щелочной среде происходит гидролиз белковых молекул — основы шелковой нити. Белок распадается на аминокислоты. Этим свойством натурального шелка издавна пользуются для получения одежды с «воздушной вышивкой» — гипюром. По шелку вышивают нитями, которые не разрушаются под действием горячих щелочей, например хлопчатобумажными или капроновыми. После того, как нужный узор нанесен на ткань, ее погружают в щелочной раствор. Почти весь шелк растворяется, а орнамент вышивки чуть ли ни повисает в воздухе. Красиво, но... Натуральный шелк слишком дорог, а растворяется он необратимо. Поэтому в качестве растворимого волокна его стараются при- 58
менять как можно реже, тем более что в этом качестве его можно заменить. Но прежде, чем говорить об этом заменителе, расскажем о втором виде природного растворимого волокна. ? о ч н Формула кетгута. В этой формуле R\ и /?2 иные3 чем в предыдущей, хотя и кетгут — вещество белковое Кетгут. Собственно, это — тонкие полосы, вырезанные из бараньих и телячьих кишок. Их главное применение — хирургические нити. В этом качестве кетгут стали применять почти сто лет назад после опыта английского врача Дж. Листера и применяют до сих пор. Полосками кетгута зашивают раны, перевязывают кровеносные сосуды, а внутренние швы накладывают только кетгутом. Эти нити — гладкие, одинаковой толщины, крепкие, эластичные, они легко завязываются в узел, но самое главное их достоинство в том, что кетгут рассасывается, растворяется в организме за 7—30 дней. Для растворения кетгута не нужна щелочная среда, он гидролизуется под влиянием ферментов. Но, как и натуральный шелк, кетгут довольно дорог. Его применение в медицине и других областях затрудняют еще два обстоятельства: кетгут трудно стерилизовать; кроме того, нити из него всегда довольно коротки — 2—2,5 метра максимум... о о— соои Формула альгинатного волокна. Это волокно — полимер альгиновой кислоты, содержащейся в водорослях — ламинариях Сырьем для производства альгинатных волокон служат морские водоросли — ламинарии. В них содержится много альгиновой кислоты, из которой, собственно, и делается альгинатное волокно. Это волокно растворимо в водных растворах щелочей и солей щелочных металлов. Растворение происходит благодаря образованию натриевых или калиевых солей альгиновой кислоты. Альгинатное волокно вполне заменяет натуральный шелк при производстве гипюра. А поскольку оно гораздо дешевле шелка, то и изделия с «воздушной вышивкой» тоже получаются не такими дорогими, тем более что растворить альгинатное волокно ничуть не сложнее, чем шелковое. Даже легче. В отечественной и зарубежной научной литературе опубликовано немало предложений, как и где целесообразно использовать альгинатное волокно. Вот одно из них — получать с помощью растворимых волокон исключительно тонкие шерстяные ткани. Если соткать материал из тончайшей шерстяной пряжи и альгинатных волокон, а потом последние растворить, то получится очень тонкая ажурная ткань, которую другими способами получить нельзя. Другое предложение — использовать альгинатную пряжу для соединения трикотажных и других вязаных изделий в процессе их массового производства, а потом эту «связку» растворить. Смысл этого предложения в том, что ткань, тесьму или веревку на высокопроизводительном оборудовании получать несравненно легче, чем то, что работники торговли называют «штучными изделиями». Альгинатное волокно позволит сделать непрерывными те процессы, которые сейчас то и дело приходится прерывать. Но и у альгинатного волокна есть недостатки, ограничивающие его применение: оно недостаточно прочно, особенно в мокром виде. И кроме того, для его растворения (как и в случаях натурального шелка и кетгута) одной только воды недостаточно. Нужны еще какие-то вещества. Винол — волокно из синтетического полимера, поливинилового спирта (ПВС). По желанию, волокно винол можно сделать водорастворимым, или наоборот, водостойким. 59
i'M И И ... —С —С — С —••• 1 I I ом ом он Формула волокна винол — единственного пока растворимого волокна, для производства которого не нужно биологическое сырье Растворимость поливиншговому спирту придают сильно полярные гидроксильные группы, которых в этом полимере очень много. Если же эти группы химически заблокировать или придать волокну особо плотно упакованную структуру, то свойство растворимости будет утрачено. Одним словом, выбор есть, все зависит от воли химика (или заказчика). Поливиниловый спирт получают из ацетилена, а волокно из ПВС делается так. Готовят 14—16%-ный водный раствор полимера и через фильеры (подобие душа) льют этот раствор в осадительную ванну с раствором сульфата натрия. Под действием соли струи превращаются в волокна. Их дополнительно вытягивают и прогревают. От условий последней операции зависит растворимость винольных волокон. Нас сейчас интересует только одна их разновидность — водорастворимая. Но и она при комнатной температуре в воде изменяется очень незначительно. Зато при нагревании до 60—100°С (в зависимости от условий прогрева после формования) такие волокна растворяются в воде полностью. Впервые водорастворимое волокно из поливинилового спирта было сделано в Германии еще в 30-х годах. Его хотели использовать в хирургии вместо кетгута, но это не получилось: растворение винола идет только при температурах выше 50СС, то есть выше температуры человеческого организма... С тех пор прошло 30 лет, но «сбросить» еще 25°С с температуры растворения винола химикам так и не удалось. А следовательно, и заменить в хирургии кетгут на винол. Зато во всех остальных случаях использования растворимых волокон, о которых рассказано выше, винол более чем конкурентоспособен. Он в несколько раз прочнее альгинатных волокон и дешевле натурального шелка. Сырья для его производства вполне достаточно. Можно не сомневаться, что это волокно найдет еще такие области применения, где другие растворимые волокна бесполезны. Ведь винол можно использовать не только как полностью растворяющееся волокно, но и как влагопоглощающее вещество. Если, например, в обычную бумагу или нетканый текстильный материал ввести 5—20% винольных волокон, то получаются очень прочные, но в то же время пористые фильтры, которыми можно очищать нефтепродукты и другие жидкости от примесей воды. В производстве искусственной кожи, которая, как и натуральная, «дышит», пропускает воздух, эти волокна нашли еще одно очень важное применение. Пленки поливинилового спирта и аль- гиновой кислоты используются для упаковки конфет, колбас и других пищевых продуктов. Кстати, эти оболочки вполне съедобны и безвредны. Словом, применений у растворимых волокон очень много. Но если кто-то из прочитавших эту статью найдет новые интересные области применения растворимых волокон, то просьба: сообщите об этом автору. Ему приходится иметь дело с растворимыми волокнами каждый день (кроме выходных). 60
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ИНФОРМАЦИЯ НА СТОЛЕ Проектор для чтения микрофильмов легко умещается на обычном письменном столе. Но сами микрофильмы, о которых сообщает журнал c<Ne\v Scientist» A968, № 586), не совсем обычны: на одном диапозитиве размером с почтовую открытку размещено до трех тысяч страниц текста. В результате небольшая картотека заменяет собой целую библиотеку в несколько тысяч томов большого формата! Это возможно потому, что диапозитив не имеет обычной фотографической эмульсии: он изготовлен из так называемого фото- хромного стекла, быстро темнеющего под действием света (о таких стеклах рассказывалось в № 7—8 нашего журнала за 1965 год и № 4 за 1968 год). Обычно фотохромные стекла снова светлеют в темноте: но недавно удалось разработать способ фиксирования изображений на фотохромном стекле. Такие диапозитивы практически не имеют зерна и поэтому передают мельчайшие детали даже при огромном уменьшении. Поиск нужной информации в фотохромной фильмотеке предельно облегчен: она снабжена специальным указателем (отпечатанном на таком же диапозитиве). ИЗ СТЕКЛА И НЕЙЛОНА Журнал «Plastics Technology» A968, № 1) сообщил о трех видах пластмасс на основе нейлона и... стекла. Используется одна из модификаций нейлона — нейлон-66, в которую в качестве наполнителя вводят мелкие стеклянные шарики, рубленое стекловолокно или смесь этих материалов. Нейлон со стеклянными шариками D0% по весу) предназначен для технических изделий, от которых в первую очередь требуются устойчивость формы и прочность при сжатии (например гаек, шайб, сложных тонкостенных отливок). Для изготовления шестерен, а также корпусов и катушек фотоаппаратов лучше подходит нейлон-66 с добавками и шариков, и стекловолокна B5 и 15% соответственно). А нейлон, наполненный только стекловолокном D0% по весу), идет на изготовление клапанов, переключателей, бытовых приборов. Последний материал — самый прочный. ТУЧНОСТЬ И ДИЕТА Людям, которые страдают излишней тучностью, врачи иногда рекомендуют специальное разгрузочное питание. Во время диеты человек должен питаться в значительной степени за счет собственных жировых отложений. Такой способ похудения некоторые врачи считают вредным, ссылаясь на то, что при подобной диете расходуется главным образом содержащийся в тканях белок, а не сами жировые ткани. Как сообщает журнал «Wis- senschaft und Fortschritt» A967, № 9), недавно обследованы 45 пациентов, страдавших ожирением, после того как они находились на диете. При этом обнаружилось, что во время диеты потребность в калориях приблизительно на 85% удовлетворялась за счет жировых тканей, а расход белков оставался незначительным. За 16 дней диеты вес пациентов уменьшался в среднем на 9,5 кг, е расход белков составлял только 560 г. Приблизительно столько же белка человек теряет при хирургической операции средней сложности. Если после диеты пациенту давать пищу, богатую белками, то белковая недостаточность быстро компенсируется. КАДМИИ - ПРИЧИНА ГИПЕРТОНИИ! Поиски первопричины гипертонической болезни продолжаются. В последнее время подозрения некоторых врачей падают на эле^» мент кадмий. Он обладает способностью накапливаться в почках, принимающих важное участие в регуляции артериального давления в организме человека. Кадмий в довольно больших количествах содержится в задымленном городском воздухе. В тех городах, где его содержание в воздухе особенно велико (Нью-Йорк Чикаго, Филадельфия), смертность от сердечно-сосудистых заболеваний весьма высока. У некоторых жителей Африканского нагорья в крови и почках гораздо меньше кадмия, чем у их соплеменников, живущих в городах, и гипертония у них встречается весьма редко. Эксперименты, проведенные на крысах в специальных лабораториях, построенных вдали от города, показали, что если грызунам давать пить воду с примесью кадмия, то артериальное давление у них повышается, а продолжительность жизни снижается. СТИРАЛЬНЫЕ ПОРОШКИ И ХРОМАТОГРАФИЯ В Днепропетровском химико-технологическом институте стиральные порошки используют как адсорбенты в газо-жидкостной хроматографии. Дело в том, что эти порошки содержат 60—70% кальцинированной соды и 30—40% так называемых активных веществ (алкилсульфатов, алкиларилсуль- фатов и др.), которые обладают адсорбционными свойствами. Легкую слипаемость и недостаточную термостойкость порошков удалось устранить специальной обработкой. Лучшими адсорбентами оказались порошки «Светлана» и «Кристалл»; по сообщению журнала «Кокс и химия» A968, № 6) с их помощью удалось разделить группу изомеров пиридина с очень близкими температурами кипения. 61
ПЕРВЫЙ СОВЕТСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ российская i РЕСПУБЛИКА 1 / СОВЕТ ш / ж С ОДШ KOMCCAF0B. В сжпт* ^Z** Л^^ДКАГ0 Б*«к.. /~ *7: i:.. hi JVStLif. V V J ^ ПОСТАНОВЛЕНИЕ. it -> у. Оомг Народных Кош teapot • милаша от 14-го янвлрл с.г. «or гйяош: Otnycwt* ВСЯХ ч» Отдоят X*Mt<«c*of Цроям~ мекмоетя *жя ц^Ггрвлито! ХкюпвскоР 1&боретор»« ДОПОЛНИТ€ЛШО К CMtl* II-ГО вОЛ.Г9Г. 460.000 р, /«•мрогта плтьд**'* T*ein р./ к» араобрат*«*а ■ямнтар* ж тралсяорпгм» per ходи яо II-a? яодтгф- для |01<* г. Цр»Д£ОД«Г»д» Сова** ■ * р © т a р**: *^Uv^r А „ ^^^
4 ОКТЯБРЯ 1918 года —в трудные дни гражданской войны, разрухи и голода — в Москве была организована Центральная химическая лаборатория при химотделе ВСНХ — первое в молодой советской республике научно-исследовательское учреждение. Два замечательных человека были его создателями: инженер-химик, организатор советской химической промышленности, большевик Лев Яковлевич Карпов и замечательный ученый Алексей Николаевич Бах — старый революционер-народоволец, возвратившийся в дни революции на Родину после многолетней эмиграции. А. Н. Бах стал первым директором лаборатории, а затем — института. 1. О ПЕРВЫХ ДНЯХ ЛАБОРАТОРИИ академик А. И. Опарин рассказывал так: «Первый штат лаборатории был очень малочислен — всего восемь научных работников... Лабораторию открыли в четырех комнатах на пятом этаже жилого дома в Армянском переулке, в последующие годы она разрослась, заняв четвертый и третий этажи. Эти четыре комнаты оборудовать в то время было нелегко. Аппараты и даже химическую посуду пришлось собирать по разным московским лабораториям. Позднее, уже после снятия блокады, нужное оборудование выписали из-за границы. Время было тяжелое. Воду приходилось таскать в ведрах на пятый этаж. Иногда нехватало дров. Алексей Николаевич тогда сидел за письменным столом в шубе, закутав ноги в старый плед. Работа пошла дружно. Сотрудники, по большей части молодежь, засиживались поздно. У каждого— дома было нетоплено, а в лаборатории от яркого света и газовых горелок казалось теплее. В колбах варили морковный чай и ячменный кофе...» 2. В САМЫЕ ТРУДНЫЕ ВРЕМЕНА Советская республика не жалела средств на нужды науки. Это — фотография одного из постановлений Совнаркома, подписанного Лениным в январе 1920 года,— об отпуске средств для Центральной химической лаборатории. Год спустя — в 1921-м, были изданы постановления о преобразовании лаборатории в институт, о присвоении ему имени безвременно умершего Л. Я. Карпова, и о немедленном строительстве здания для института на нынешней улице Обуха. В 1921-м военном голодном году — для первого советского химического института, перед которым была поставлена задача развивать удивительную и еще непонятную для того времени новую науку — физиче- 63
скую химию, тогда только лишь зарождавшуюся на стыке двух старых областей знания! В те времена нельзя было ожидать от этой науки практических результатов. 3. АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ БАХ писал в воспоминаниях: «Еще живя в эмиграции за границей, я убедился, что химия как наука опирается на физическую химию, т. е. на применение физических теорий и методов в решении химических проблем. Это побудило придать всей деятельности института имени Карпова физико-химический уклон. Для осуществления этой задачи я пригласил в 1922 году в сотрудники института молодого, уже известного тогда физико-химика А. Н. Фрумкина. Ему принадлежит заслуга создания в институте имени Карпова крепкой высококвалифицированной школы по физической химии». Институт имени Л. Я. Карпова стал крупнейшим в стране центром развития теоретических основ химической науки. К его работе было привлечено внимание передовых исследователей всего мира. Год 1936-й. Институт посетили желанные гости замечательные ученые — супруги Жолио-Кюри. На этом снимке (справа налево): академик А. Н. Бах, проф. Н. А. Бах, Ирен Жолио-Кюри, Фредерик Жолио-Кюри, академик А. Н. Фрумкин, проф. Н. А. Фукс, старший научный сотрудник И. В. Петрянов. 4. 5. ВОТ КАК ВЫГЛЯДЯТ СЕГОДНЯ лаборатории, начавшие свою жизнь в нескольких комнатах на пятом этаже жилого дома в Армянском переулке. Мощные реакторы, электронные микроскопы и множество других сложнейших орудий науки позволяют понять сущность сложных физико-химических процессов и научиться управлять ими. Пять фотографий и несколько десятков строк текста мало могут рассказать об институте, ставшем колыбелью многих новых отраслей знания, родившихся за прошедшие пятьдесят лет. Ведь из «Карповки», отсюда, «пошли есть» отечественные электрохимия и радиационная химия, теория строения полимерных веществ, теория адсорбции, теория радикальной полимеризации, здесь были открыты неизвестные ранее высшие окислы щелочных металлов... Всего не перечтешь, как не легко перечесть и исследовательские учреждения — лаборатории, отраслевые и даже академические институты, начинавшие свою творческую историю здесь под крышей дома на улице Обуха как лаборатории и отделы Карповского института, а теперь — возглавляющие целые отрасли знания... С 50-летием, первенец советской науки! Долгих лет! Больших успешных трудов! 65
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮЛУ НОВХТИ ОТОВСЮДУ НОВХТИ ОТОВСЮДУ ВМЕСТО КРОВИ... Главная функция крови в организме — перенос от легких к тканям кислорода, а обратно — углекислоты. Эту функцию выполняет содержащийся в эритроцитах белок гемоглобин, способный легко присоединять и отдавать оба эти вещества. Но такой способностью обладают, оказывается, и другие соединения, в том числе фторуг- лероды (углеводороды, в которых все атомы водорода замещены фтором). Может быть, фтор- углероды могут до какой-то степени заменить кровь? Это предположение подтвердили недавние эксперименты, о которых сообщает журнал «New Scientist» A968, № 595). Крысы, у которых вся кровь была заменена эмульсией фторуглеродов в кровяной плазме, жили целых 8 часов! Труднее всего оказалось приготовить такую эмульсию, частицы которой были бы достаточно малы и могли бы проникать в самые тонкие капилляры кровеносной системы. С помощью гомогенизации под высоким давлением и обработки ультразвуком была получена эмульсия с частицами размером менее 0,001 мм. Не исключено, что такая эмульсия найдет применение в практике пересадки и консервации органов. ПЕРЬЯ СПАСАЮТ САМОЛЕТЫ Вероятно, каждому приходилось читать в газетах о том, как садятся с<на брюхо» самолеты с неисправным шасси. В таких случаях аэродромные пожарные машины покрывают перед приземлением посадочную дорожку ковром густой пены, которая уменьшает опасность искры, охлаждает нижнюю часть корпуса самолета и этим предупреждает пожар и взрыв. В качестве пенообразователей используют десятки различных веществ. А завод «Синтезиа Колин» (ЧССР) изготовляет пенообразователь... из перьев, которые он получает с птицефабрик в качестве отходов. Перья содержат значительное количество белка кератина. При гидролизе кератин распадается на вещества с меньшим молекулярным весом — пептиды, полипептиды и др., обладающие хорошей способностью к пенообразо- ванию. Присутствующие в продуктах расщепления кератина нерастворимые примеси отделяются в отстойниках, а составляющая 4,5% его веса сера удаляется из гидролизата в виде сероводорода при обработке соляной кислотой. Очищенный таким образом и упаренный белковый гидролизат при смешивании с водой в специальных форсунках дает густую, устойчивую пену. ВНИМАНИЮ АПТЕК: ПИОНЫ Жители Западной Сибири издавна употребляли клубневидные корни пиона для приготовления вкусного и питательного блюда — вареного мяса с клубнями. А «марьиным корнем» (один из видов пиона) лечили желудочную и зубную боль и даже нервные заболевания. В журнале «Цветоводство» A968, № 5) помещено сообщение о том, что подробный анализ экстракта из пионов подтвердил: в этом растении содержатся многие целебные вещества. Из этих экстрактов будут изготовлять лечебный препарат — успокаивающее, противосудорожное и болеутоляющее средство. КОЕ-ЧТО О ПОДСОЗНАТЕЛЬНОМ Человек, находящийся в темной комнате, может почувствовать присутствие другого человека, даже если тот затаился. Что это: разновидность пресловутой телепатии? Объяснить подобное явление может недавно проделанный эксперимент («New Scientist», 1968, № 578). Нескольким испытуемым вживили в головной мозг электроды t соединенные с регистрирующим устройством, и затем кожу этих людей стали раздражать короткими электрическими импульсами. Сначала импульсы были достаточно сильными, и испытуемые их ощущали; одновременно с этим регистрирующий прибор отмечал сигналы, возникающие в мозге под действием раздражителя. Но вот электрические импульсы становились все слабее и слабее, и, наконец, испытуемые вроде бы перестали ощущать их вовсе. Но беспристрастный прибор однозначно свидетельствовал: мозг продолжает замечать даже такие, не доходящие до сознания сигналы! Значит, нет ничего удивительного и таинственного в том, что человек способен бессознательно воспринимать и более сложную информацию. И что при этом у него возникают не яркие образы, а лишь смутное ощущение тревоги. ЛЮЦИФЕРИН РАБОТАЕТ Что может быть общего между мерцанием светляка и анализом питьевой воды? Оказывается, связь есть. ее
новости отовсюду новости отовсюду новхти отовсюду новхти отовсюду Свечение живых организмов объясняется протекающими в них химическими реакциями — окислением особого вещества люци- ферина под действием фермента люциферазы в присутствии источника химической энергии — аде- нозинтрифосфата. Если смешать чистые растворы люциферина и люциферазы, то никакого свечения наблюдаться не будет. Но если в этом растворе содержатся к тому же и микроорганизмы, то выделяемый ими в ходе жизнедеятельности аденозинтрифосфат приводит в действие «фабрику света». Яркость свечения можно измерить: она прямо пропорциональна числу содержащихся в объеме раствора микроорганизмов. Новый метод позволяет в считанные минуты обнаружить всего 100 бактерий в одном миллилитре воды. Раньше на такой анализ уходило от 24 до 96 часов. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — ВЕРОЯТНО, БЕСПОЛЕЗНОЕ... Предметом исследования, которое было проведено недавно по инициативе Всемирной организации здравоохранения, оказался... поцелуй. Добровольцам предложили запечатлеть поцелуй на стерильной питательной среде, залитой в чашку Петри. Результаты опыта: после поцелуя «нормальной» продолжительности на среде вырастало от 25 до 300 колоний микроорганизмов, а если поцелуй затягивался, их оказывалось еще больше... СОЛНЦЕ-МЕТАЛЛУРГ На лишенной атмосферы Луне погоды не бывает. Но ветер там есть постоянно. Только не обычный, а «солнечный» — так называют поток частиц, непрерывно излучаемых Солнцем и беспрепятственно достигающих поверхности Луны. Этому ветру (точнее, содержащимся в нем протонам) некоторые ученые приписывают своеобразную роль в судьбах лунных минералов. Они считают, что эти протоны должны отбирать электроны у окружающих веществ и превращаться в атомарный водород— прекрасный восстановитель. Поэтому металлические руды, находящиеся на поверхности Луны, должны постоянно превращаться в чистый металл! Правда, «солнечный ветер» содержит не так уж много протонов, но зато этот процесс продолжается уже миллиарды лет. По некоторым подсчетам, в результате на каждом гектаре поверхности Луны находится в чистом виде до 450 т железа, 225 т алюминия и 190 т магния. Это предположение косвенно подтверждают показания магнитных приборов, установленных на борту космической станции «Сер- вейор-5»: они говорят о том, что на поверхности Луны в самом деле есть некоторое количество металлической пыли. АНТИБИОТИК РИФАМПИЦИН Итальянские ученые изучали действие на микроорганизмы нового полусинтетического антибиотика рифампицина и установили, что даже в невысоких концентрациях он подавляет многие болезнетворные микроорганизмы, в том числе бактерии туберкулеза. Он действует даже на штаммы, устойчивые к действию других антибиотиков. В опытах на животных установлено, что этот антибиотик удерживается в крови длительное время. О клинических испытаниях рифампицина пока никаких сведений нет. КЛЕТКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ Существует мнение, что надетый на руку магнитный браслет помогает, например, при гипертонии... Подтвердятся ли эти сведения при тщательной проверке, будет ли найдено им объяснение, сказать трудно. Но так или иначе, фактов, свидетельствующих о связи между магнитными явлениями и жизнедеятельностью организмов, находят все больше. О некоторых из них мы уже писали в № 9 за 1968 год. Еще об одном интересном наблюдении сообщает журнал «New Scientist» A968, № 587). Под действием мощного неоднородного магнитного поля (разумеется, куда более мощного, чем, например, поле браслетов) давление внутри живой клетки повышается так, что ее оболочка может даже разорваться. Это не представляло бы особого интереса, если бы в свое время не было подмечено, что раковые клетки, в отличие от клеток здоровых тканей, обладают гораздо менее прочными оболочками. Конечно, это—лишь предварительные данные; можно ли будет с помощью магнитного поля «оперировать» опухоли — покажет будущее. 67
Серая жаба *-. ■ ••-„ $Щ%& ■-'% / ■*$$-'■ ■****. :**< ♦** № л№-йг- . Ч-Л *Ч>; **^ V4f">>. >^ РАССКАЗЫ О БОЛЕЗНЯХ И ЛЕКАРСТВАХ ЖАБА-ФАРМАЦЕВТ С. МАРТЫНОВ Бее есть яд, ничто не лишено ядовитости, и все есть лекарство. Одна только доза делает вещество ядом и лекарством. Парацельс «Брал в руки жабу, — вот и заработал бородавки»,— говорят нередко взрослые детям. И напрасно: между бородавками человека — небольшими кожными опухолями, вызываемыми вирусом, и бородавками жабы нет ничего общего. Бородавки на спине у жаб — это не что иное, как железы, вырабатывающие одно из самых интересных веществ — жабий яд. 08
УБИЙЦА ИЛИ ЦЕЛИТЕЛЬ? ЖАБИЙ ЯД ПОПАДАЕТ В КЛИНИКУ Жабий яд известен людям с незапамятных времен. С его ядовитым действием, как и с таинственной ночной жизнью его хозяйки— жабы, связано множество легенд, поверий, заблуждений. Они проникали даже в ученые трактаты. Вот что, например, писал в своем сочинении, увидевшем свет в 1575 году, знаменитый французский медик Амбруаз Паре: «Недалеко от Тулузы два купца во время прогулки по саду нарвали листьев шалфея и положили их в вино. Выпив вино, они вскоре почувствовали головокружение и впали в обморочное состояние; появилась рвота и холодный пот, пульс пропал, и быстро наступила смерть. Судебное следствие установило, что в том месте сада, где произрастал шалфей, водилось множество жаб; отсюда было сделано заключение, что отравление последовало от яда жаб, попавшего на указанное растение». Нелепость этого «научного сообщения» сейчас не вызывает никакого сомнения. Ядовитые выделения жаб способны повредить человеку только в тех случаях, когда они попадают непосредственно на кожу или слизистые оболочки. Общего отравления при таком кратковременном контакте обычно не наступает: яд или вообще не просачивается в кровь, или его попадает туда ничтожно мало. Но при длительном контакте опасность отравления жабьим ядом возрастает. Тяжелые случаи отравления, даже со смертельным исходом, происходили, например, в Аргентине, где прикладывание живой жабы к деснам считалось хорошим средством от зубной боли. Но" жабий яд славился не только своим отравляющим действием. В старинной народной медицине многих стран и целых жаб, и их сушеную кожу применяли для лечебных целей. Задолго до появления в мировой официальной медицинской практике первого сердечного лекарства порошок из жабьих шкурок употреблялся в Китае при заболеваниях водянкой как средство улучшения деятельности сердца. Вот уже на протяжении нескольких веков китайцы и японцы применяют препарат из жабьей кожи, называемый в Китае «чан-су», а в Японии—«сен-со». Это твердые темно- коричневые лепешки, являющиеся хорошим наружным средством от зубной боли, воспаления придаточных пазух носа и кровоточивости десен. Впервые официальная медицина познакомилась с действием жабьего яда на человека 80 лет назад. К итальянскому врачу С. Стадерини обратилась за помощью женщина, которой жабий яд попал в глаз. Такие случаи еще не встречались в практике врача, и Стадерини с особой тщательностью принялся за расспросы необычной больной. Женщина рассказала, что сначала в глазу возникла сильнейшая боль. Но уже через несколько минут она начала стихать, а потом и вовсе исчезла. На некоторое время глаз вообще потерял всякую чувствительность, а потом... заболел снова. Это навело Стадерини на мысль, что жабий яд можно использовать как обезболивающее средство при глазных заболеваниях. Многочисленные опыты на животных подтвердили его предположение. Правда, чтобы избежать сильного раздражения, пришлось брать не концентрированный яд, а его однопроцентный водный раствор, который вслед за легким раздражением глаза вызывает довольно длительную анестезию роговицы и конъюнктивы, вполне достаточную для проведения некоторых операций. После множества операций на животных Стадерини решил испробовать действие яда и на человеке. Вскоре в его клинике водный раствор жабьего яда почти совершенно вытеснил кокаин, употреблявшийся в то время для местного обезболивания. Результаты своих наблюдений Стадерини опубликовал в 1888 году, но эта работа осталась совершенно не' замеченной современниками. Спустя 16 лет, в 1904 году, жабий яд привлек к себе внимание русского фармаколога Н. П. Кравкова. Его опыты на животных полностью подтвердили выводы Стадерини об анестезирующем действии яда. Ученый выступил за внедрение жабьего яда в широкую медицинскую практику. Но об использовании яда научной медициной говорить было еще рано: слишком плохо были изучены его свойства, а главное, врачи еще ничего не знали ни о его составе, ни о механизме его действия на организм человека. ФАРМАКОПЕЯ ЖАБЫ Первые попытки выделить и изучить действующее начало жабьего яда были предприняты еще в 1877 году. Но для того 69
чтобы разобраться в его необыкновенно сложном химическом букете, ученым понадобилось больше полувека (а для того чтобы рассказать об этом, нам понадобилось бы полжурнала). В числе многих химических соединений, обнаруженных в составе жабьего яда, лишь одно оказалось хорошо знакомым фармакологам. Это был адреналин — гормон, выделяемый надпочечниками человека и животных (кроме адреналина, в выделениях жаб содержатся и другие близкие к нему вещества: буфотенин и сходный с ним бу- фотенидин). Содержание адреналина в выделениях жабы — 5—7 % — было удивительно высоким: в надпочечниках человека его запас вчетверо меньше, чем в ядовитых железах одной-единственной жабы! Зачем жабам столько адреналина, пока никому неизвестно. Адреналин оказывает сильное действие на организм человека. Он вызывает сужение сосудов, этим объясняется, например, использование лепешек «чан-су» и «сен-со» в качестве наружного кровоостанавливающего средства. Но главным действующим началом жабьего яда оказались не адреналин и не буфотенин, а совсем другая группа соединений, общее свойство которых состоит в том, что они оказывают тонизирующее действие на сердечную деятельность человека. Основные вещества этой группы — буфо- талин и буфотоксин, который при гидролизе расщепляется на буфоталин и субе- риларгинин. Еще в 1904 году Н. П. Кравков указывал, что жабий яд действует на сердце «вполне сходно с дигиталином» — сердечным гликозидом, содержащимся в растении наперстянке и широко применяемым в медицине. Удивительнее всего то, что ученый, не зная химического строения ни жабьего яда, ни сердечных гликозидов (оно было установлено гораздо позднее), сумел подметить глубокое сходство между этими веществами, впоследствии продемонстрированное и химическим анализом. Достаточно сравнить формулу буфоталина с формулой дигитоксина (справа внизу) — одного из самых активных гликозидов наперстянки. Молекулы сердечных гликозидов, как и всех гликозидов вообще, при гидролизе расщепляются на два компонента: сахар — гликон и несахаристую часть— агликон, или генин. Влияние гликозидов на сердечную деятельность человека обусловлено 70
именно агликонной частью их молекул, в то время как гликон обладает лишь смягчающим действием. Сходство с действующими веществами жабьего яда совершенно явное: ведь и бу- фотоксин тоже содержит в своей молекуле агликон — буфоталин, очень сходный с агликонной частью гликозидов, но только связан он не с сахаром, а с суберилар- гинином. Не только химическое строение роднит эти соединения, являющиеся в одном случае продуктом синтеза, происходящего в растениях, а в другом — продуктами животного организма. Растения, содержащие сердечные гликозиды, и сами эти гликози- ды также известны как сильнейшие яды. Но малые количества растительных ядов, в том числе и гликозидов, оказывают на больное сердце благотворное действие. Сердечные препараты, получаемые из наперстянки, строфанта, горицвета, майского ландыша и других растений, содержащих гликозиды, широко применяются в медицинской практике. Может быть, и жабий яд, как и ландыш, может стать ценным лекарственным средством? ЖАБИЙ ЯД В НОВОМ АМПЛУА В последние годы советские ученые обнаружили новые лечебные свойства жабьего яда. Например, жабий яд в разведении 1:1000, 1:2000 и 1:4000 за 15—45 минут убивает в прибирке различных гельминтов, паразитирующих в организме животных и человека. Это весьма заманчивое свойство жабьего яда, так как многие используемые сейчас противоглистные препараты лишь оглушают гельминтов, которые через некоторое время оживают, если их не удалить из организма. Жабий яд обладает еще и заживляющим действием. Подопытным морским свинкам вводили сильно разведенный жабий яд. К 19 дню эксперимента раны у них практически зажили, тогда как в контрольной группе площадь ран составляла еще 25% от первоначальной. К сожалению, дальше этих экспериментов дело не пошло. До сих пор жабий яд не используется в официальной медицине. Введение его в лечебную практику — дело будущего, и может быть, не столь уж далекого.
Что вы знаете и чего не знаете о жабах и жабьем яде НЕЗАСЛУЖЕННО ОБИЖЕННЫЕ Жабам не повезло в литературе. Даже добрейший Ганс Христиан Андерсен в своей «Дюймовочке» наделил жабу такими эпитетами, как «отвратительная», «гадкая», «противная», «безобразная». Выпученные глаза, большой рот, всегда влажная бородавчатая кожа жаб действительно вызывают отвращение. И все-таки жабы заслуживают не уничтожения, а, наоборот, особого покровительства человека: они приносят большую пользу, истребляя множество вредных насекомых. В некоторых странах их используют для защиты культурных растений. Например, в Англии садовники покупают жаб сотнями, чтобы выпустить в своих садах. КАК ЗАЩИЩАЕТСЯ ЖАБА Каждое существо имеет те или иные защитные органы. У змей это ядовитые зубы, у пчел — жало. Оружие жабы — ее яд. После первого же знакомства с ним у большинства животных пропадает охота нападать на жаб. Жаб не трогают и мелкие паразиты: комары и москиты, клещи и пиявки. Есть у жаб и другие средства пассивной защиты. Это прежде всего специфический отталкивающий запах. А. Брэм пишет: «Стоит только подержать жабу перед носом хорошо воспитанных собак, как одна морщит нос и кожу лба и отворачивает голову, другая поджимает хвост, и ее ничем нельзя заставить снова приблизиться. Самая ручная собака хватает зубами по направлению к руке хозяина, пытающейся сунуть ей в пасть жабу». Жабами могут питаться лишь немногие животные: исполинская саламандра, кольчатый уж и некоторые другие. ЖЕЛЕЗЫ — ХРАНИЛИЩА ЯДА У жаб — два типа ядовитых желез. Наиболее многочисленны кожные железы — бородавки, которые встречаются у жаб всех видов. Но у некоторых жаб есть и еще одно вместилище яда — колонии железок позади глаз, над лопатками (правда, есть жабы, например камышовая, у которой такие железы расположены и на икрах, но это исключение). Эти железы получили название паротид (от греческих слов «пара» — около и «отос» — ухо). Величина их у разных видов жаб различна. У зеленой жабы длина паротиды достигает 8—12 мм. Яд кожных желез беспрепятственно вытекает на поверхность тела жабы через открытые выводные протоки в виде белой пены. Из паротид же яд с силой выбрызгивается, порой на расстояние до метра. Вес высушенного яда обыкновенной жабы в среднем составляет 16 мг для самца и 27 мг для самки. Свои свойства жабий яд может сохранять чрезвычайно долго. Например, советские ученые профессор Ф. Ф. Талызин и А. А.
Пчелкина установили, что высушенный яд, содержавшийся в кожных железах зеленых жаб, остался активным после 13,5 лет хранения. ЖАБЫ НА ТЕРРИТОРИИ СССР Всего в природе насчитывается 250 видов жаб. Из них в европейской части нашей страны распространены только три: серая, или обыкновенная, зеленая и камышовая. Наиболее известна довольно крупная серая жаба (длина ее тела — до 18 см). Во многих легендах, дошедших до нас из глубины веков, она выступает в роли злой волшебницы. В народе серую жабу до сих пор называют коровницей: по поверью, она будто бы забирается на скотные дворы и высасывает молоко у коров и коз. Ареал серой жабы обширен — от Кавказа до Архангельска, от западных границ нашего государства через всю Сибирь до среднего Амура. Живет она во влажных местах, ведет ночной образ жизни, но в дождливую погоду ее можно встретить и днем. Питается серая жаба различными насекомыми, не гнушается пауками, иной раз схватывает зазевавшуюся пчелу. От яда пчел жаба ничуть не страдает. Представители двух других видов жаб несколько меньше серой жабы: зеленая — до 10 см, а камышовая — 6,5—8 см в длину. За резкий неприятный запах выделений кожных ядовитых желез, напоминающий запах жженого пороха или чеснока, камышевую жабу в просторечье еще называют вонючей. КАК ДОБЫВАЮТ ЖАБИЙ ЯД Яд можно получить или из паро- тид, или из кожных желез. Из па- ротид живых жаб его выдавливают пинцетами. Это практически не причиняет вреда жабе, и ее можно после операции выпустить на волю. Известный немецкий химик X. Виланд, проводя исследования жабьего яда, за 10 дней выловил со своими сотрудниками в окрестностях города Фрейбурга 27 000 жаб и извлек у них яд. После этого число жаб там ничуть не уменьшилось: в два последующих года их было поймано почти столько же. Для добывания яда из кожных желез обычный метод выдавливания не годится: в них яда мало. Поэтому яд экстрагируют различными способами из цельной или растертой кожи жабы. При этом в экстракт попадают и примеси, от которых приходится освобождаться. Это весьма кропотливая работа: даже в неплохо оснащенной лаборатории на нее уходит несколько месяцев. Южноамериканские индейцы добывают яд, вываривая на огне костра жабьи шкурки. К яду они добавляют какие-то ядовитые растения и отравляют им стрелы. Рисунки Ю. ВАЩЕНКО 73
Схема образования фитоалек- фитофторой. 1 — спора гриба синое в клетках фасоли, зара- врастает в клетку после 6-часо- женной картофельным грибом еого инкубационного периода; ЖИВЫЕ ЛАБОРАТОРИИ ФИТО АЛЕКСИНЫ— АНТИБИОТИКИ РАСТЕНИЕ ЖИВЫЕ ЛАБОРАТОРИИ ФИТО АЛЕКСИНЫ— АНТИБИОТИКИ РАСТЕНИЙ Болезни поражают не только людей и животных, но и растения, — об этом люди знают уже с древнейших времен. Однако о причинах и механизме этих болезней долгое время не имели никакого представления. Не было известно и то, способны ли растения защищаться от возбудителей заболеваний, подобно тому, как это делают животные, вырабатывающие антитела и антитоксины, или бактерии и грибки, синтезирующие антибиотики. На рубеже XIX и XX веков некоторые фитопатологи, пользуясь техникой вакцинации, заимствованной из медицины, пытались доказать, что растения тоже обладают подобными защитными механизмами. Однако эти попытки оказались безуспешными. Поэтому до сравнительно недавнего времени принято было считать, что растения лишены способности сопротивляться болезням активно, путем особой защитной реакции. Повсеместное распространение получили теории «угнетения питания», согласно которым нормальному развитию паразита в устойчивых против него растительных организмах препятствует просто недостаток или отсутствие необходимых питательных веществ или же наличие универсальных защитных веществ, например фе- нольных соединений. Другой подход к решению проблемы наметился в начале этого столетия. Оказалось, что патогенный грибок, вызывающий широко распространенные у хлебных злаков поражения — мильдью и ржавчину, содержится и в тех растениях, которые устойчивы к этому заболеванию. Но у них пораженные ткани преждевременно погибают, и одновременно рост паразита прекращается. Такой защитный механизм наблюдали и во многих других случаях, но объяснения он тогда еще не получил. Обоснованность концепции пораженная клетка начинает вырабатывать фитоалексин (обозначен на рисунке точками); активного защитного механизма у растений была доказана спустя 30 лет исследованиями автора этой заметки. Он выдвинул предположение, что в клетках стойкого растения-хозяина, в которые проник паразит, образуется химическое вещество, оказывающее антибиотическое действие на паразита. Это вещество получило название фи- тоалексина. Но к такой защитной реакции способны лишь клетки, зараженные грибами или непосредственно их окружающие. Образование фитоалексина стимулируется одним или несколькими метаболитами, которые паразит вводит в клетки растения-хозяина. Следует подчеркнуть, что образование фитоалексина — не единственный механизм, с помощью которого растение защищается от патогенных грибов. Ткань кожицы, например, образует механический и химический барьеры против инфекции. А система 74
2 — через 12 часов концентрация фитоалексина в клетке возрастает, он появляется и за ее фитоалексина — зто, вероятно, последний «резерв» обороны, который вводится в действие лишь после того, как патогенный организм вступит в физиологический контакт с растени- -ем-хозяином, прорвав остальные барьеры. Для подтверждения этой гипотезы необходимо было непосредственно обнаружить гипотетическое вещество в растительном организме, а также доказать, что его образование вызвано веществом, которое выделяет паразит. Опыты, проводившиеся на тканях фасоли, гороха, конского боба и красного стручкового перца, зараженных спорами паразитических грибов, показали, что в этих тканях действительно можно обнаружить фитоалексин и даже измерить его количество. Оказалось, что фитоалексин образуется еще до того, как в тканях растения-хозяина возникают патологические изменения, — всего через 12 или даже пределами; 3 — через 18 часов после заражения концентрация фитоалексина продолжает воз- 6—8 часов после прорастания спор паразита. Концентрация защитного вещества постепенно возрастает, и через 12—24 часа рост паразита обычно полностью прекращается; за это время пораженные клетки хозяина отмирают. Что же представляют собой фитоалексины в химическом отношении? Еще в 1940 г. автор предположил, что это вещества относительно небольшого молекулярного веса. Это подтвердили исследования, проведенные в последние годы австралийскими учеными Перреном, Боттомли и Круйкшенком. Они определили химическую структуру двух фитоалексинов — пизатина, полученного из гороха (Pisuni sativum), и фазеолина, выделенного из фасоли (Phaseolus vulgaris). Первый имеет формулу С,7Н,404, второй — С2оН,804. Общим для обоих является углеродный скелет, образованный как ароматической, так и али- растатъ; 4 — спустя 24—36 часов клетка погибает, но вместе с ней гибнет и паразит фатической группами. Однако есть и существенное различие: например, гидроксильная группа в пизатине соединена с алифатической частью молекулы, а в фазеолине — с ароматической. Насколько эффективно действие фитоалексинов? Эксперименты показали, что уже 0,003-процентный раствор пизатина полностью приостанавливает прорастание спор гриба- паразита Sclerotinia. Гифы же гриба оказались к нему еще более чувствительными. Раствор такой же концентрации оказывал аналогичное действие и на микроорганизмы других видов. Как же происходит взаимодействие между хозяином и паразитом? Попадая на поверхность растения-хозяина, гриб- паразит выделяет метаболиты, которые быстро проникают в клетки хозяина. Там они активируют какую-то систему ферментов, вызывая образование и выделение фитоалексина, который сначала накапливается в 75
Химическое строение фитоалек- синое: пизатина (слева) и фа- зеолипа (справа) СНзО^ клетках хозяина. Когда концентрация фитоалексина достигает определенной величины, он начинает выделяться в окружающую среду до тех пор, пока концентрации «свободного» фитоалексина внутри клетки и вне ее не сравняются. В этот момент процесс прекращается. Это открытие имеет важное практическое значение. Многие фрукты и овощи во время хранения очень подвержены атакам грибов. Их сопротивляемость, видимо, зависит именно от образования фитоалексинов. А оно, как показали эксперименты, в свою очередь, зависит от возраста тканей и температуры окружающей среды. Вполне возможно, что будущие исследования помогут увеличить «фи- тоалексинный потенциал» овощей и фруктов и тем самым уменьшить их порчу при хранении. Кроме того, раскрытие строения пизатина и фазеолина показало, что эти антибиотики, имеющие широкий спектр эффективности, отличаются небольшим молекулярным весом. Не исключено, что, зная их химическое строение, мы сможем создавать новые синтетические фунгициды — эффективные средства борьбы с паразитами, уничтожающими фрукты и овощи в хранилищах. К. МЮЛЛЕР Сокращенный перевод с английского К. МАССАЕВА. Из журнала «Science Journal», 1966, № 5 ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ е X О < 3 ш ва О и Координационное совещание по кинетическим константам газофазных реакций. Ноябрь — декабрь. Москва. (Институт химической физики АН СССР) 3-е всесоюзное совещание по химии нитросоединений. Декабрь. Москва. (Институт органической химии АН СССР) Совещание по радиационному модифицированию полимеров. Декабрь. Обнинск. (Научный совет по химии частиц высоких энергий АН СССР) 4-я всесоюзная конференция по физико-химической механике дисперсных структур, твердых тел и материалов. Декабрь. Москва. (Научный совет по физико-химической механике, поверхностным явлениям и поверхностноактивным веществам АН СССР) Школа по макрокинетике. Декабрь. Москва. (Научный совет по теории химического строения, кинетики, реакционной способности и катализа АН СССР) Симпозиум по структуре и функциям фотосинтетического аппарата. Декабрь. Москва. (Научный совет по проблемам фотосинтеза АН СССР) Научно-техническое совещание «Состояние действующих производств химических добавок для полимерных материалов». Декабрь. Тамбов. (НИИХимполимер) Совещание по повышению качества и совершенствованию ассортимента кинопленок. Декабрь. Казань. (Главное управление химико-фотографической промышленности МХПСССР) Семинар по разработке и совершенствованию печных агрегатов для основной химической промышленности. Декабрь. Лисичанск. (НИОХИМ, Донецкий содовый завод) 2-я всесоюзная межвузовская конференция по анодной защите металлов. Декабрь. Казань. (Казанский авиационный институт) НАЗНАЧЕНИЯ Президиум Академии наук СССР постановил: Утвердить кандидата химических наук Ю. С. ОВОДОВА заместителем директора Института биологически активных веществ Дальневосточного филиала Сибирского отделения АН СССР. Утвердить кандидата биологических наук В. К. ЕРОШИНА заместителем биохимии ганизмов. директора и физиологии Института микроор- 76
I ас В ближайшее время выходят в издательствах «М и р»: К. ДОЕРФЕЛЬ. Статистика в аналитической химии. 1 р. 28 к. ДЖ. МАРРЕЛ и др. Теория валентности. 2 р. 36 к. Р. ФИЛД, П. КОУВ. Органическая химия титана. 1 р. 64 к. Э. ФИШЕР, Г. ВЕРНЕР. Комплексы металлов. Том 1.1 р. 42 к. «X и м и я»: ВЕЙГАНД-ХИЛЬГЕТАГ. методы эксперимента в органической химии. 6 р. 36 к. А. А. ПЕТРОВ, М. Л. ГЕНУСОВ. Ионная теломеризация. 1 р. 28 к. Усиление эластомеров. Сборник статей под ред. Д. Крауса. 2 р. 77 к. А. ФРЭНСИС. Равновесие жидкость — жидкость. 1 р. 56 к. Л. ЧАЛМЕРС. Химические средства в быту и промышленности. 2 р. 72 к. «Академия» (ГДР): W. HABERD1TZL. Magnetochemie. (Магнетохимия. Карманное издание, серия химическая). 184 стр. Deutsches arzneibuch, Diagnostis- che Laboratoriumsmethoden. (Методики лабораторной диагностики). 308 стр. ас 00 < U 3 со Выставка современного рентгеновского оборудования. Устроитель— техническое бюро фирмы «Филипс» (Голландия). 12—21 ноября. Рига, Латвийский институт информации и пропаганды. Выставка «Современные виды упаковки». Устроитель — югославский журнал «Современная упаковка». 19—23 ноября. Москва, Политехнический музей. Выставка косметических изделий. Устроитель — внешнеторговое предприятие «Циех», Польша. 15— 27 ноября. Тбилиси, кинозал Главного павильона ВДНХ Грузинской ССР. Выставка товаров народного потребления. Устроитель — внешнеторговое предприятие «Универ- саль», Польша. 11 ноября — 2 декабря. Баку, Выставочный зал отдела культуры Бакинского исполкома. Выставка оборудования для испытания материалов. Устроитель — фирма «Инстрон» (Англия). 9— 18 декабря. Москва, Институт металлургии им. А. А. Байкова. и и X I с! Семинары: Электрохимическая обработка металлов. Декабрь. Павильон «Машиностроение». Применение ультразвуковых колебаний для химико-технологических процессов. Декабрь. Павильон «Химическая промышленность». Хроматографические методы анализа химических реактивов и высокочистых веществ на предприятиях. Декабрь. Павильон «Химическая промышленность». Итоги работы агрохимической службы 1968 г. Декабрь. Павильон «Земледелие». Опыт борьбы с нарушением обмена веществ у животных. Декабрь. Павильон «Ветеринария». О Утвержден состав Объединенного ученого совета по химическим и техническим наукам при Уральском филиале АН СССР. Председатель ученого совета — доктор химических наук В. Г. ПЛЮСНИН (Институт химии Уральского филиала АН СССР); заместитель председателя — доктор химических наук 3. В. ПУШКАРЕВА (Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова); ученый секретарь — кандидат химических наук А. Л. СУВОРОВ (Институт химии Уральского филиала АН СССР). Утвержден состав Ученого совета Института биохимии и физиологии микроорганизмов. Председатель совета — доктор биологических наук Г. К. СКРЯБИН; заместитель председателя — кандидат биологических наук А. Б. ЛОЗИ- НОВ; ученый секретарь — кандидат биологических наук Г. Р. МОРОЗОВА. 3 ID О О и Совет Министров СССР 31 мая 1968 года принял постановление «Об улучшении охраны лесов от пожаров и защиты их от вредных насекомых и болезней». В этом постановлении Академии наук СССР поручено: организовать в 1968—1970 г. исследования процессов горения и распространения лесных пожаров в целях изыскания эффективных средств борьбы с этими пожарами; усилить теоретические исследования в области совершенствования химических методов борьбы с вредными насекомыми и болезнями леса, а также изыскания эффективных биологических (в том числе микробиологических) методов борьбы; провести в 1968—1970 годах работы по изысканию новых методов и средств тушения лесных пожаров на основе использования гидроимпульсной техники. Для решения вопросов развития науки на Урале Президиум Академии наук СССР постановил организовать Научный совет уральских учреждений. Новый научный совет будет находиться в Свердловске. В Хабаровске на базе группы лабораторий Дальневосточного филиала Сибирского отделения АН СССР организуется Хабаровский комплексный научно-исследовательский институт. 77
ПЛАСТИКИ НА Nj ОБЕДЕННОМ СТОЛЕ Инженер В. А. ВОЙТОВИЧ Чуть ли не единственный авторитет для Фамусова — дядя Максим Петрович, который «не то на серебре, на эолоте едал», был, конечно, химическим невеждой. Да и историю едва ли знал, иначе он задумался бы, почему некоторые могущественные властелины прошлого, например царь Кир (золота у него было, без сомнения, побольше), «едали и пивали» все же на серебре. И он задумался 6bi над тем, почему эти владыки возили с собой воду именно в серебряных сосудах, и в походах почти никогда не болели, тогда как среди их легионеров нередко вспыхивали эпидемии. Теперь все это легко объяснимо: серебро в какой-то степени растворяется в воде. При этом образуется столько ионов серебра, что они способны убить бактерии, но не вредят человеку *. И золото, наверное, тоже было бы бактерицидным, если бы оно растворялось в воде в заметной степени. Но его растворимость исчезающе мала, поэтому бактериям в золотых чашах живется неплохо. А вот свинец делает воду вредной не только для бактерий, но и для человека. За незнание этого обстоятельства * Подробнее см. жизнь», 1965, № 3, «Химия и расплачивались жизнью еще в молодом возрасте римляне. Им были неведомы коварные свойства свинца, из которого были сделаны трубы водопровода, сработанного их рабами. В воде в какой-то степени растворяется практически любой материал, особенно при нагревании. Следовательно, в воду (и в пищу) обязательно попадают частицы веществ, из которых сделана посуда. Поэтому выбор материалов для столовой посуды и упаковки пищевых продуктов зависит от многого. Материал должен быть прочным, красивым и по возможности дешевым, он не дол- ясен выделять в воду опасные для человека вещества, а еще лучше, чтобы он, подобно серебру, стерилизовал воду. Рассмотрим с этих позиций прославленные ныне полимерные материалы. Нередко говорят, что почти все полимеры практически нерастворимы в воде. Но это идеализация... Почти все полимеры могут передавать воде определенные примеси, в первую очередь низкомолекулярные продукты — остатки мономеров или инициаторов полимеризации. Это могут быть и продукты, образующиеся при деструкции (распаде) макромолекул, а также некоторые компоненты полимерных материалов — стабилизаторы, красители и так далее. Все это может придать воде и пище неприятный запах или привкус и даже отравить ее... 78
Вот почему в нашей стране в производстве посуды и тары для пищевых продуктов используются лишь несколько полимеров, прошедших всестороннюю медико-биологическую проверку. На таких «избранниках» Главный санитарный врач СССР ставит клеймо: «допущен к контакту с пищевыми продуктами». Вот некоторые из них. Первое место по разнообразию возможностей занимает нестабилизированный этилен низкой плотности (высокого давления). Получают его полимеризацией хорошо очищенного газообразного мономера — этилена. Такой материал безусловно безвреден, относительно дешев, легко перерабатывается, хорошо окрашивается в массе, приобретая любой цвет. Из него делают пленки, предназначенные для упаковки пищевых продуктов (мешочки для хлеба известны всем), всевозможную посуду, трубы, по которым можно транспортировать пищевые жидкости. Пленки из него можно дублировать (делать двухслойными) с более жесткой бумагой и получать одну из наиболее современных упаковок — «тетра- паки», в которые расфасовывают молоко и некоторые молочные продукты. Кстати, молоко в таких тетрапаках сохраняет свои свойства дольше, чем в стеклянной таре. И полиэтиленовые трубы на молочных заводах намного выгоднее традиционных — металлических, покрытых оловом. Олово допущено к контакту с молоком, а большинство сплавов (более дешевых, легких и удобных в работе) — нет. Но самое главное преимущество полиэтиленовых труб в том, что в них не образуются колонии бактерий: на гладкой и скользкой поверхности полиэтилена, в отличие от шероховатой полуды, бактериям трудно закрепиться. Поэтому полиэтиленовые трубопроводы меньше простаивают из-за всякого рода дезинфекций. К сожалению, изделия из не- стабилизированного полиэтилена не могут длительное время работать на свету. Под влиянием ультрафиолетовых лучей такой полиэтилен подвергается деструкции, теряя 79
прежде всего свои механические свойства. Этого недостатка лишен стабилизированный полиэтилен, но применять его для упаковки пищевых продуктов нельзя. В таком полиэтилене есть токсичный и, как полагают медики, вымываемый водою светостабилизатор. Поэтому если из стабилизированного полиэтилена делают какие-либо емкости, которые могут быть приспособлены, по неведению, под пищу, то на них ставится несмываемое и нестираемое клеймо: «только для непищевых жидкостей». Пренебрегать этим предостережением не следует ни при каких обстоятельствах. Из других полимеров, прошедших кордоны саннадзора, упомянем лишь мелалит *, который был первой пластмассой, безусловно допущенной к контакту с пищевыми продуктами. Его облюбовал в свое время Аэрофлот и потчует теперь нас из мелалитовых стаканчиков и тарелочек. И не хочет с ним расставаться, хотя полиэтилен л легче, и дешевле, и по внешнему виду не хуже. На этом, собственно, и заканчивается «современный» список пищевых полимеров. Фторопласты не в счет, — хотя они и безопасны, но для обыч- * Мелалит представляет собой композицию, составленную лз меламино-формальдегидного полимера и наполнителей. Вряд ли сегодня можно сводить бытовую химию к тем товарам, которые продают в хозяйственных магазинах. Парфюмерия и косметика тоже имеют непосредственное отношение к химии. И вовсе не обязательно, ной посуды слишком дороги. Поликарбонаты — пока тоже. Полистирол и его разновидность — ударопрочный полистирол — широко распространены и дешевы. Из них делают столовую посуду, но ее можно применять лишь для холодной пищи. При частом контакте с горячими веществами полистирол быстро утрачивает прочность. Так обстоит дело сегодня. А завтра? Можно предположить, что через несколько лет появится полимерная посуда, которая будет не только безопасной, дешевой и красивой, но и целебной... Можно ведь ввести в полимер сколько-то серебра, часть которого, необходимая для бактерицидного воздействия, будет переходить в пищу. Технически это вполне осуществимо. А может быть, покрывать стенки полимерных чашек и плошек тончайшей серебряной пленкой?.. Такая «серебряная» посуда была бы общедоступной! ПОСЛЕСЛОВИЕ АВТОРА Два туриста и один рыболов, прочитав эту статью еще в рукописи, попытались уличить автора в злонамеренном искажении фактов... — Как же так,— сказали они,— вы ратуете за полиэтиленовую тару, а вода (не гово- чтоб было определение «синтетический» — ведь есть еще и химия природных соединений... Предлагаемые вашему вниманию заметки — о новинках московской парфюмерной фабрики «Рассвет». ря о более крепких напитках), побывав во фляге из «пищевого» полиэтилена, приобретает совершенно не присущие ей неприятные запахи. Можно ли от них избавиться? Можно, и без особого труда. Причина запахов в том, что при изготовлении полиэтиленовых изделий (в том числе и фляг), пластик размягчают нагреванием. Часть полиэтилена при контакте с горячим металлом формы подгорает, и образуются пахучие газообразные вещества. Они частично растворяются в полиэтилене, из-эа этого запах долго «хранится» во фляге. Г Чтобы раз и навсегда избавиться от этих «ароматов», но- , вую флягу нужно заполнить горячей водой (не кипятком!), и, не закрывая пробкой, оставить на 10—12 часов. Для пущей надежности эту операцию стоит повторить два-три раза. Еще лучше — заполнить флягу горячей водой и поставить в кастрюлю с горячей водой. Воду в кастрюле нагревать до 80—90°С и поддерживать эту температуру, не допуская кипения, в течение двух-трех часов. Второй способ надежнее. Рисунки А. КОЛМАНКА ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ДЛЯ ЖЕНЩИН Как много ни говорят о том, что домашние заботы должны быть поровну поделены между всеми членами семьи, пока что женщинам приходится тяжелее. ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО 80
Чг < " " ' Этим, вероятно, руководствовались работники фабрики, когда придумывали название новому набору для ухода за кожей после домашней работы. Набор назвали «Хозяюшка». В наборе — четыре полиэтиленовых флакона. В одном из них — лосьон для рук «Кристалл» (фабрика выпускала его и раньше). Этот лосьон удаляет пятна от фруктов и овощей, а заодно укрепляет ногти. В другом флаконе — крем для рук «Персиковый». Им рекомендуют пользоваться после работы с растворителями и столь популярными в наши дни синтетическими моющими средствами. Этот же крем размягчает ороговевшие участки кожи. В состав «Персикового» входят персиковое масло, ланолин, лецитин, глицерин и витамин А. Ароматизирован крем целым букетом натуральных масел: жасминовым, азалиевым, санталовым, иланг-иланговым, вети- веровым, а также настоем амбры и бензойной смолой. В двух остальных флакончиках — лосьон для лица «Лилия» и крем для лица «Любава». Последний особенно ценен тем, что содержит маточное молочко пчел, а также витамины А и Е. Этот крем оказывает тонизирующее действие и устраняет шелушение кожи. Стоит набор «Хозяюшка» 3 р. 50 к. ДЛЯ МУЖЧИН Этот набор носит название «Салют» и стоит 2 р. 20 к. Он также состоит из четырех компонентов: лосьона для бритья, лосьона, употребляемого после бритья, одеколона и туалетного мыла. Отметим лишь, что лосьоны предназначены для тех, кто пользуется электрической бритвой. Первым лосьоном смазывают кожу за несколько минут до бритья, чтобы кожа стала гладкой и скользкой — тогда электробритва бреет намного чище и не вызывает раздражения кожи. ДЛЯ ДЕТЕЙ Гигиенический набор «Артек» сейчас стоит покупать разве что впрок. Но знать о его существовании не мешает — на юге курортный сезон начинается рано... Помимо абсолютно необходимых (независимо от сезона) вещей, к которым нас приучают с раннего возраста, — мыла, зубной щетки и зубной пасты, в набор входят два лосьона. Первый — болеутоляющий, от солнечных ожогов, которые не редкость у ребят, любящих попечься на солнце. Болеутоляющие свойства этому лосьону придают такие известные вещества, как камфара и анестезин. Второй лосьон — для защиты от укусов кровососущих насекомых; в естественных условиях, разумеется, от комаров. Защитное действие препарата длится до пяти часов, после чего им следует смазаться вновь. При этом нужно следить, чтобы жидкость не попала в глаза. Набор «Артек» стоит 2 р. 20 к. ДЛЯ НОВОРОЖДЕННЫХ Вряд ли для них нужен целый набор, — достаточно одного гигиенического крема. До сих пор большинство матерей пользовались «Детским» кремом. Сейчас фабрика «Рассвет» готовит к выпуску новый крем -— «Малыш». Он будет расфасован не в тюбики, а в бутылочки. С точки зрения физико-хи- мика — это эмульсия воды в жире, весьма распространенная в парфюмерной промышленности. Отличительное свойство крема «Малыш» в том, что помимо смягчающего он обладает еще противовоспалительным и дезинфицирующим действием. Причина в том, что в состав крема входит азуленовое масло, которое выделяют иэ настоя" ромашки. Кстати, многим матерям знакомо дезинфицирующее действие настоя ромашки: его добавляют в воду, купая ребенка. 81
;r - :^У\ ш 4^ *** C^KtJg. 1
ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ И ПОЯСНЕНИЯ К НИМ КАК ЗИМУЮТ АВТОМОБИЛИ Говорят, что в Москве из каждых ста автолюбителей только восемь могут похвастаться гаражами. Немудрено, что тема зимнего хранения автомобилей волнует сердце каждого автолюбителя. Правда, автомобилем можно пользоваться и в морозы. Но многие предпочитают держать машину зимой «на приколе». Однако и на зимней стоянке машину подстерегают опасности. И первая среди них — коррозия. Вездесущая и неумолимая коррозия, разрушительную работу которой можно замедлить, если правильно законсервировать автомобиль. Идея консервации проста — изолировать защищаемую поверхность от окружающей среды, предотвратить возможные химические и электрохимические процессы на поверхности. Наша задача — рассказать, как реализуется эта идея. Первым делом нужно провести «малое» техническое обслуживание автомобиля (по заводской инструкции ТО-1). Если это почему-либо невозможно, то, по меньшей мере, необходимо смазать солидолом узлы передней подвески, жидкой смазкой — карданы и вымыть двигатель соляркой. Двигатель, который осенью кажется лишь слегка замасленным, весной производит жуткое впечатление: он обрастает толстым слоем пыли, прилипшей к масляным пятнам. А кстати, с чистым двигателем приятней проводить дальнейшие процедуры. Первым делом предстоит защитить от коррозии внутренние поверхности цилиндров (так называемые зеркала цилиндров). Ведь и после остановки двигателя в цилиндрах остаются отработавшие газы, а они содержат водяные пары. Но это еще полбеды. В топливе есть примеси серы, и поэтому в цилиндрах образуются серная и сернистая кислоты... Естественно, нужно удалить из цилиндров все остатки отработавших газов. Для этого отсоединим бензобак от бензонасоса и, запустив двигатель, заглушим его, не выключая зажигания. Смесь будет становиться все беднее, и вредных компонентов отработавших газов будет все меньше. Когда же выработается весь бензин из поплавковой камеры карбюратора, двигатель заглохнет сам по себе. После этого выключим зажигание и, пока двигатель горячий, откроем краники для слива воды. Убедившись, что вся вода слита, закроем краники и пробку радиатора. Затем вывернем свечи и продуем цилиндры, прокрутив двигатель стартером. Теперь покроем зеркала цилиндров тонким слоем масла, чтобы предотвратить контакт металла с воздухом. Для этого в каждый цилиндр зальем по полной столовой ложке чистого подогретого моторного масла. На «Победе» и «Москвиче-401» масло в цилиндры нужно заливать в момент такта сжатия, при закрытых клапанах. На остальных машинах — когда угодно. После этого ввернем свечи и еще раз прокрутим двигатель стартером, чтобы размазать масло по стенкам. Так мы заодно смажем и клапаны, их стержни, втулки, гнезда и т. д. Вновь подсоединим бензонасос к баку и вручную заполним камеру карбюратора бензином, подергав за рычажок ручной подкачки топлива. (Заметим, кстати, что бак нужно залить полностью, как говорится, по горло, чтоб он изнутри не ржавел.) Наконец, закроем входное отверстие воздушного фильтра и конец выхлопной трубы пробкой из промасленной бумаги (годится и газета, смоченная маслом). Двигатель законсервирован. Чтобы он не пылился, накроем его плотной тканью (лучше — брезентом) и захлопнем капот до весны. Рессоры и пружины передней подвески, а также покрышки должны за зиму «отдохнуть». Поэтому поставим автомобиль на четыре подставки так, чтобы колеса не касались земли, и спустим давление в шинах до 1 кг/см2. Подставками могут служить и обыкновенные кирпичи. Ходовая часть и узлы подвески особой: консервации не требуют, достаточно упомянутого уже ТО-1. Надо позаботиться и о внеш- 83
ности автомобиля — его хромировке и окраске. Конечно, первым делом машину нужно вымыть, желательно специальным автомылом или шампунем. Так мы удалим все жирные пятна. Затем окрашенную поверхность кузова натрем любой восковой пастой, а лучше всего — пастой «Стрела»: она содержит гидрофобные силиконовые масла. А хромированные детали покроем тонким слоем смаэки УНЗ (ее продают на заправочных станциях) или маслом для двигателя. Такие детали, как поводки стеклоочистителей и колпаки колес, надежнее всего отнести домой — места они займут мало и не потребуют никаких забот. У «Москвичей»-403 и 407 боковые молдинги можно не смазывать, они сделаны из нержавеющей стали. Особо следует остановиться на аккумуляторе, потому что это, вещь капризная и дорогая. Если там, где вы живете, не бывает сильных морозов, аккумулятор можно и не снимать. Но в любом случае не забудьте полностью зарядить его, иначе он может выйти из строя. Если же вы решили снять аккумулятор, то храните его в прохладном месте. После зарядки протрите аккумулятор тряпочкой, смоченной в растворе питьевой соды, чтобы нейтрализовать брызги кислоты. И последнее — относительно спорного вопроса: накрывать машину брезентом или не накрывать? Строго говоря, контакт поверхности с посторонним материалом не полезен. Однако из трех зол — дождя, снега или брезента — приходится выбирать меньшее. Если у вас есть легкий тонкий брезент, то накройте им машину. Желательно только поставить на крышу багажник, чтобы облегчить циркуляцию воздуха. А тяжелый брезент, во-первых, царапает краску, и, во-вторых, плохо пропускает воздух. Влага почти не испаряется, и такой «мокрый компресс» только увеличивает опасность коррозии. Так что если легкого брезента нет, лучше оставить машину под открытым небом. Конечно, с нее придется время от времени смахивать снег. Тех, кто колеблется, делать консервацию или нет, заверяем, что все описанные здесь процедуры отнимут не более одного выходного дня. Как видите, заметка получилась, если можно так выразиться, «антихимической». Но цель консервации в том и состоит, чтобы затормозить химические процессы. Впрочем, и здесь без химических продуктов не обойтись... Инженер В. В. ГОНЧАРОВ Фото Г. ВЕРХОВСКОГО НАПОМИНАЕМ ЧИТАТЕЛЯМ, что ..• доставкой журнала подписчикам занимаются ТОЛЬКО почта и отделения «Союзпечати», и обращаясь в редакцию с жалобой на несвоевременную доставку журналов, вы не ускоряете, а замедляете дело; что ... подписка на журналы на 196У год заканчивается 25 ноября; ЧТО ... номера «Химии и жизни» ВСЕГДА выходят в свет 17—20 числа того месяца, который обозначен на обложке. Й Я Я я я я я я я я я я я я я я я я 84
УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ ФРАНЦУЗСКИЙ для химиков ОПРЕДЕЛЕНИЕ В языке научно-технических текстов существительным почти всегда сопутствуют определения — слова, уточняющие и «специфицирующие» их по признакам формы, цвета, состава, назначения, происхождения и т. д. Наиболее часто роль определения существительного играет прилагательное. Выделяя из общего представления о предмете то или иное частное представление о нем, прилагательные являются словами зависимыми, но не всегда второстепенными. Нередко в них заключен весь смысл фразы: Les cristaux mixtes presentent les melanges homogenes, sol ides, isot ropes. — Смешанные кристаллы представляют собой гомогенные, твердые, изотропные смеси. В отличие от порядка слов в русском языке, французское прилагательное употребляется после определяемого слова: solution aqueuse — водный раствор: chaleur specif ique — удельная теплота; poids atom ique — атомный вес. Однако прилагательное может занимать место и перед определяемым словом: здесь оно уже не несет той полноты информации, как обычно, и до некоторой степени теряет свое определительное значение. В этом можно убедиться на примере следующего предложения: La ehimie met a notre disposition d'immenses ressources d'energie; elle produit dans notre mode de vie une veritable revolution. Прилагательными im menses и veritable можно пренебречь без большого ущерба для понимания предложения. Такие прилагательные выражают чаше всего субъективную оценку автора и не дают фактического определения предмета. Сраввите: pierre precieuse — драгоценный камень и une precieuse decouverte — ценное открытие; un acide faible — слабая кислота и une faible epaisseur — незначительная толщина. Но есть ряд прилагательных, которые в силу традиции употребляются французами всегда до определяемого слова: grand, petit, long, court, jeune, vieux, bon, mauvais, nouveau. Эти прилагательные имеют общее, не конкретное значение, и положение до определяемого слова является для них «нормой», а обычное употребление — «отклонением». Они иногда настолько прочно закрепляются перед некоторыми существительными, что образуют с ними устойчивые словосочетания терминологического значения: court-circuit — короткое замыкание; haut f ourneau — доменная печь; haut poly mere — высоко- пол пмер; long-pan — продольная стенка, распорка; bonne couche — богатый пласт; mauvaise couche — бедный пласт, слабый слой породы; claire-voie — промежуток, расстояние в свету7; petit la it — сыворотка, и т. д. Не|>едко при изменении места определяющего слова при одном и том же определяемом словосочетания могут измепять свое значение: longue vue — телескоп, подзорная труба, vue-longue — дальнозоркость; bas-fond — низина, fond bas — глубокое дно; eau propre — чистая вода, propre eau — собственная вода (внутри системы); haut plateau — возвышенность, plateau haut — тарелка в верхней части ректификационной колонны. Смысловое значение прилагательного зависит и от самого определяемого слова. При этом в некоторых случаях место определения остается неизменным: carhone fixe — связанный углерод, residue fixe — плотный осадок, temperature fixe — постоянная температура,, point fixe — точка отсчета; chroinate rouge — хромпик, бпхромат калия, coke rouge — раскаленный кокс; capacite propre — собственная емкость, reaction propre— характерная реакция. В других случаях определение меняет место с изменением определяемого слова: eau forte — концентрированная азотная кислота, forte-toise — глинистый известняк с кремневой галькой; pleine marelie—полный ход, Hgne pleine—сплошная линия, jet pie in — непрерывная струя; produit plat — листовой прокат, plate-forme - платформа. Некоторые существительные образуют с различными прилагательными, определяющими их по разным частным признакам, целые «гнезда» терминологических словосочетаний: eau physiologique — физиологический раствор, eau celeste — аммиачный раствор медного купороса, eau lourde—тяжелая вода, eau blanche — свинцовая примочка, eau regale — 85
царская водка, eau dernicre — сивушные масла, eau calcaire — жесткая вода, eau utile — полезный объем водохранилища; dosage pauvre — тощая смесь, dosage quantitatif —количественный анализ, dosage pond oral — весовая дозировка, dosage volumetrique — объемный анализ, dosage total — суммарная доза, dosage riche — жирная смесь, dosage rapide — экспресс-анализ. ИНТЕНСИВНОСТЬ ПРИЗНАКА Уменьшение интенсивности признака, выражаемого прилагательным, достигается: — суффиксами:-a tre (grisatre — сероватый); — префиксами: infra-(inlfra-sonore — инфразвуко- вой), quasi- (quasi-liquide — неевдоожиженный), semi-, hemi-, mi-(seini-iixe—полустацпонарный, mi-dielectrique - плохой диэлектрик); — служебными словами, которые употребляются всегда перед прилагательным, «отодвигая» его от определяемого слова: a peine — едва, legere- ment—слегка, mediocrement—средне, presque — почти; — иногда — словами petit (couleur petit teint — непрочный краситель) и употребленным после прилагательного grossier (structure schisteuse grossiere — грубосланцеватая структура). Увеличение интенсивности признака достигается: — префиксами: extra- (extra-dur — сверхтвердый, особо прочный), ultra- (ultrarefractaire — высо- кожаропроч ный); — служебными словами: parlaitement — превосходно, совершенно, trop — слишком, essentiel- leinent — существенно, excel lenient — отлично, превосходно, fort —очень сильно; — в отдельных случаях — словами grand (couleur grand teint — особо прочный краситель) и fin (structure schisteuse fine — тонкосланцеватая структура). Одно из главных средств указания на различия в степени качества, выражаемого прилагательным,— сочетания прилагательных с наречиями количественного сравнения plus, mo ins, aussi, означающие соответственно восходящую, нисходящую и равную степени сравнения. При отом в предложении может быть, а может и не быть назван сравниваемый объект (с que). Первые два наречия, употребленные с определенным артиклем, означают превосходную степень (le plus grand — наибольший, le moins grand — наименьший). Иногда вместо формы равной степени с наречием aussi применяется форма la (le, les) meme(s) -|- прилагательное, например: la meme quantite— то же самое количество. Иногда формы сравнения во французском языке 86 образуются от особых основ: meilleur — лучший, pire — худший, moindre — меньший. Некоторые французские прилагательные образованы от латинских форы сравнительной и превосходной степеней. Эти прилагательные интересны тем, что в большинстве своем не образуют степеней сравнения. Почему это так, вы поймете, когда познакомитесь с таблицей: Латинская форма сравнительной Русский Французское степени перевод прилагательное inferiorem нижний inferieur interiorem внутренний interieur superiorem верхний super ieur exteriorem внешний exterieur ulteriorem по ту сторону ultericur лежащий mi nor em меньший mineur Латинская форл1а превосходной Русский Французское степени перевод прилагательное infimtim самый нттжнпп infiine intimum самый внутрен- in time НИИ supremum самый верхний supreme extremum самый послед- extreme ний и Minium самый дальний ultime minimum самый меньший mini те В заключение предлагаем вам перевести следующие отрывки, обращая внимание на употребление прилагательных и их форм. 1. Les corps de remplissage cle cette eolonne rep- re9entent des plaques sensiblement paralleles a Paxe de la eolonne. Ces plaques sont superposees les une aux autres de la maniere suivante: les plaques d'un corps donne ne sont pas paralleles a eel les du corps iinmediatement superieur ou inferieur et les bords superieurs des plaques sont au contact intinie aves les bords inferieurs des plaques des corps iinmediatement superieurs. 2. En presence de nickel en quantite aussi impor- tante que le tor la limite de la solubilite du Iter est portee a environ 3,5—4%. En Pabsence de nickel, le Iter, en teneurs superieures a 1,5 a 2%, s'isole dans la matriee metallique sous forme de nodules parlaitement visibles au microscope. Ces nodules presentent une meilleure resistance a Pusure par frottement; par contre, elles conferent aux alliages une pire tenue (resistance) a la corrosion. T. H. КОМРОВСКАЯ, старший преподаватель Московского института химического машиностроения
НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ ■ КАК ВОССТАНОВИТЬ ЛЕНТУ И «КОПИРКУ» Читатели Э. Б. АБОКИН и В. Н. ПЛОТНИКОВ из Киева спрашивают, можно ли в домашних условиях приготовить копировальную бумагу; А. П. КУЗНЕЦОВА из Баку интересуется, как сделать ленту для пишущей машинки. К сожалению, простых рецептов изготовления лент и «копирки» не существует, намного проще поискать эти товары в магазинах. Но если возникли трудности с их приобретением, то можно прибегнуть к испытанному способу — восстановлению изношенных лент и копировальной бумаги. О том, как это делать, рассказывает инженер А. А. КРЕЙНИН. Лента для пишущей машинки служит недолго — всего 2—3 недели (если, конечно, машинкой пользуются постоянно). Но в случае необходимости ленту можно восстановить. Для этого достаточно равномерно распределить оставшуюся на ней краску по всей площади ленты. Возьмите жестяную коробку и уложите в нее вату, пропитанную чистым керосином или смесью керосина с 10—12% бензина. На вату положите использованную ленту — в размотанном виде. Сверху покройте ленту ватой, также пропитанной керосином. Закройте коробку крышкой и оставьте на 12—15 часов. Затем выньте ленту и развесьте ее для сушки — без всякого подогрева. Не забудьте только время от времени перевертывать ленту, чтобы не было подтеков краски. Сушить нужно 6—12 часов, а потом можно намотать ленту на катушку. Таким способом можно восстанавливать ленту несколько раз. Для работы на пишущей машинке нужна не только лента, но и копировальная бумага, «копирка». Ее жизнь тоже можно продлить. Дело в том, что красящий слой копировальной бумаги даже после многократного использования все же не используется до конца — краска остается в интервалах и на полях. Эту оставшуюся краску можно равномерно распределить по бумажной поверхности. Для этого положите копирку на гладкий картон или фанеру красящим слоем вверх. Мягкой волосяной щеткой разотрите краску по бумаге — сначала в продольном, а затем в поперечном направлении. Эту операцию повторите несколько раз, пока краска не покроет бумагу достаточно ровным слоем. Реставрированная копирка может дать от трех до шести копий. Правда, копии получаются более слабыми, но без полос и пятен. ■ БЕЛКИ И РЕВМАТИЗМ В украинском отрывном календаре есть небольшая статейка о ревматизме и его лечении. Там указывается, что одним из средств лечения ревматизма является преимущественное употребление белковой пищи. Почему это так! Как бепки могут влиять на болезненные явления в суставах! Читатель Е. ЗАХАРОВА По просьбе редакции, на вопрос читателя отвечает врач И. В. КРАВЧУК. Действительно, одно время существовало предположение, что больные ревматизмом нуждаются в специальном высокобелковом питании. Однако специальные диеты, которые предлагали советские и английские ученые, не выдержали практической проверки в клинических испытаниях и в настоящее время не применяются. Пища больного ревматизмом в остром периоде болезни должна быть полноценной, хорошо усваиваемой; обязательны свежие овощи, особенно богатые витамином С. Необходимо ограничивать количество жидкости и солей, так как у больных ревматизмом наблюдается склонность к задержке жидкости в организме. Что касается белка, то наилучшее его количество в пище, необходимое для восстановления нарушенных при ревматизме процессов иммунитета, — 1 г белка на 1 кг веса больного в день. 87
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК ВИКТОРИНА ПОСЛЕДСТВИЯ РАЦИОНАЛИЗАЦИИ Ученик девятого класса «А» Коля Зайкин получил от учителя химии Корнея Петровича ответственное поручение. Отныне Коле вменялось в обязанность следить за тем, чтобы запасы титрованных растворов в школьной лаборатории были в идеальном состоянии и, главное, не иссякали. Коля заготовил трехлитровые склянки двунормальных растворов. А чтобы склянки всегда были полными, он придумал хитрый способ: как отольет десятую часть раствора, так снова доливает до прежнего уровня. Дистиллированной водой. У него и метки секретные на склянках были сделаны: докуда отливать, докуда доливать... Рассуждал Коля просто: «Ну, разбавлю на одну десятую. Подумаешь, важность. На столько-то и когда готовишь раствор ошибиться можно... Зато склянки всегда в порядке, и канители никакой». Но однажды Корней Петрович готовился к лабораторной работе и решил проверить титр колиной щелочи. Результат оказался поразительным: на 20 мл однонормальной кислоты расходовалось 28,7 мл «двунормальной» щелочи! Призванный к ответу Коля и сам очень расстроился. Разговор получился довольно скучным: — Ну, добавил воды., ров. Один раз... — Может, не один раз? — Ну, может, два... — А может, и не два? — Может, и не два... — Так сколько же? — Да я и сам не помню. — Вот что,—не на шутку рассердился Корней Петрович, — сейчас же приготовишь новый раствор, а в наказание вычислишь, сколько раз ты разбавлял старый. Первую часть задания Коля выполнил с величайшей тщательностью. А со второй не может справиться и по сегодняшний день. Не поможете ли вы ему? Рисунок С. ДОНСКОЙ 300 миллилит- 88
ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ! ЗАДАЧИ С «ПОДТЕКСТОМ* Помимо основных условий, в задачах нередко можно обнаружить и дополнительные. Это могут быть излишние, на первый взгляд, числовые данные; это могут быть словесные обороты, которые, вроде бы, никак не касаются существа дела; а иногда, казалось бы, и нужные уточнения по непонятной причине отсутствуют... Назначение дополнительных условий различно: они могут конкретизировать содержание задачи; сужать или расширять сферу поисков решения; служить подсказкой или же, наоборот, оказаться «ложным следом». В тексте приведенных далее двух довольно сложных задач (они подготовлены старшим преподавателем Челябинского педагогического института Г. Б. ВОЛЬЕРОВЫМ) наиболее существенные дополнительные условия выделены жирным шрифтом и пронумерованы; постарайтесь объяснить их значение. ЗАДАЧА 1 1,30 г цинковых опилок высыпали в раствор соли свинца. После окончания реакции осадок стал весить 2,72 г A). Затем весь осадок погрузили в раствор соли третьего металла, взятый в избыточном количестве B). Масса нового осадка составила 1,28 г. Все упоминаемые в задаче металлы проявляют одинаковую валентность C). Назовите третий металл. ЗАДАЧА 2 Оловянно-никелевые покрытия, имеющие высокие механические свойства и красивый внешний вид, получают электрохимическим способом, осаждая оба металла одновременно, в виде сплава, на металлическом изделии. В состав электролита входят хлористое олово и хлористый никель A). Определите процентное содержание олова и никеля в гальваническом покрытии, если известно, что электролиз велся в течение 1 часа током силой 6,43 а, и масса детали увеличилась на 10,08 г. Выход по току принять равным 100% B). Решения задач — на стр. 94. КАКОЙ ЗАРЯД У ИОНА просто шутка Для двух девчат подарков груз ИОН взвалил себе на спину: Для КАТИ ОН несет свой ПЛЮС. Для АНИ ОН несет свой МИНУС. N9
ВНИМАНИЮ НОВИЧКОВ! Устав клуба состоит всего из двух пунктов. ПУНКТ ПЕРВЫЙ. Членом клуба может быть каждый школьник. ПУНКТ ВТОРОЙ. Ответы на вопросы викторины нужно присылать в редакцию до выхода в свет следующего номера журнала (потому что в этом следующем номере ответы будут уже напечатаны). Десять школьников, которые пришлют лучшие ответы в течение учебного года, будут премированы подпиской на наш журнал на следующий год. Ш ЧТО ЭТО ТАКОЕ? Ответ — на стр. 95 90
БИБЛИОТЕКА ПОДЛИННОЕ ПУТЕШЕСТВИЕ В 1967 году издательство «Детская литература» выпустило в Ленинграде книгу Г. Григорьева и Л. Мархасева «Путешествие в страну МОБ». Прежде всего — о цели путешествия. На самом деле МОБ —■ это не страна, а наука — молекулярная биология. И тем не менее, чтобы познакомиться с ней, действительно лучше всего отправиться вслед за авторами и проделать путь, который они нам предлагают. Еще в предисловии авторы честно предупредили, что читателя не ждут прерии и пампасы, на пути он не встретит всадников без головы и пятнадцатилетних капитанов. Впрочем, было обещано, что все равно в книге рано или поздно на нас повеет духом великих открытий и приключений. И надо сказать, что авторы свое слово сдержали. Путешествие начинается от стен Брюннского монастыря, где некогда жил «чудаковатый монах, садо.вник-любитель», гений, обогнавший свое время, а потому тогда неуслышанный и незамеченный — Грегор Мендель. А дальше читателю-путнику показывают всевозможные « достопримечательности »: рассказывают о хромосомах и генах — этих справочных таблицах, хранящих в каждом из нас гигантскую наследственную информацию, записанную на особом языке, слова которого — конструкции молекул. О микробах и вирусах — «пиратах молекулярных морей». О наследственных болезнях и о том, как разгадывают причины их возникновения. История страны МОБ с легкостью укладывается в сто лет с небольшим, но она насыщена страстями и битвами не менее, чем история какой-нибудь державы (другие, правда, страсти и другие битвы, но мы говорим ведь о накале, а не о размахе). В книге чрезвычайно много чисто научной информации, свежей, последней, изложенной красочно и доступно, словами и интонацией людей, знающих, о чем пишут, и любящих то, что знают. Однако авторов два — ученый и журналист. Симбиоз этот обогатил книгу необычными историями. Они сопровождают многие из чисто научных тем, служат иллюстрацией и пояснением к ним и одновременно развлекательным отдыхом на переходе от континента к континенту страны МОБ. Это легкие и короткие фантастические истории, в которых поровну действуют вымышленные люди (то ученые, то просто чудаки) и веселые научные идеи, вплетенные в незамысловатый сюжет. Биохимик Купер с изобретенными им молекулами бессмертия; сходящий с ума бесталанный писатель-фантаст; несчастный чудак Ливси, создатель искусственного мозга; космонавт А 23434, вдруг становящийся лягушкой на глазах изумленных товарищей. Здесь приводится вполне «подлинная» история о творце кошек с орлиными крыльями и волков с овечьими мордами (оказывается, доктор Сальватор из романа Беляева «Человек-амфибия» был вовсе не хирургом, а гениальным генетиком, умевшим создавать из россыпей генов причудливые наследственные композиции). Здесь рассказ о хилом человечке, внезапно побившем мировой рекорд по поднятию тяжестей (это иллюстрация к проблеме создания искусственной мышцы). А также совершенно «исчерпывающие » доказательства того, что на Марсе возможна жизнь. И последнее — о жизни на Марсе — уже вполне серьезно, на солидном научном материале. Тем более привлекательны подобные путешествия, что барьер между фантастикой и реальностью, между шутливыми воображаемыми невозможностями и сегодняшними лабораторными находками, образно говоря, невысок. За барьер этот мы, читатели (с помощью авторов), заглядываем то и дело. С замиранием сердца, но по- хозяйски. С желанием попасть, но без апломба полуграмотных хвастунов. Эту книжку можно рекомендовать друзьям, не рискуя приобрести недоброжелателей. И. ГУБЕРМАН 91
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ПРОШЛОГО НОМЕРА Мы привели технические названия некоторых химических веществ. Серной печенью называется продукт, получаемый сплавлением соды с серой; он имеет зеленовато-коричневый цвет. Серная печень — это смесь полисульфидов с общей формулой Na2Sx, которая применяется в кожевенной промышленности для удаления волоса со шкур. Бисквитом называется обожженная пористая фарфоровая масса, не покрытая глазурью. Свинцовый сахар (или сахар-сатурн) — это уксуснокислый свинец. Он сладковат на вкус, но ядовит. В склянке могло быть купоросное масло — концентрированная серная кислота (она вязкая, как растительное масло, и раньше ее получали из железного купороса) или какое-нибудь смазочное масло, получаемое из нефти. Царская водка — это смесь концентрированных соляной и азотной кислот, названная так еще алхимиками за то, что растворяет даже «царя металлов» — золото. Туалетным уксусом называется продукт взаимодействия винного спирта с уксусной кислотой. Он имеет приятный запах и применяется в парфюмерии, а также в качестве растворителя. Простоквашницей называется широкий стеклянный химический сосуд конической формы. В ней находилось известковое молоко— так в технике называют взвесь гашеной извести в воде. Коксовая печь представляет собой длинную узкую камеру. При обжиге в печи каменного угля образуется изрядный «брусок» спекшейся массы весом этак тонн в пятнадцать, который называют коксовым пирогом. При выгрузке этого «пирога» из печи он распадается на отдельные куски. Один из этих кусков и попал в лабораторию. 92
ДЕТСКИЕ ВОПРОСЫ МОЖНО ЛИ СТАТЬ НЕВИДИМЫМ? Я прочитала «Тень и вспышка» Джека Лондона E том, перевод Г. Журавлева) и никак не могла понять, фантазия это или выдумка самого автора. Не сам рассказ, а то вещество, которое получили студенты Поль и Ллойд. И действительно, можно ли избавиться от тени при помощи полученного ими вещества и стать невидимым? Можно ли получить такое стекло, которое получил Поль при помощи следующих веществ: белый кварцевый песок, карбонат натрия, гашеная известь, стеклянный бой, перекись магния? Я обращалась к учителям, но иные говорили, что это фантазия, а другие просто не знали, что отвечать. Пионервожатая наша прочла мне целую лекцию, что, мол, в каждом произведении есть вымысел и т. д. Чем больше я обращаюсь, тем больше охватывает меня любопытство. Я уж совсем согласилась было с учителями. Думала, если они не знают, значит это фантазия. Но учитель по химии посоветовал мне обратиться к вам. Надеюсь вы мне ответите, возможно это или нет. Вообще это заинтересовало многих в нашем классе. Рылись в библиотеке, но ничего не нашли такого, что могло бы нас убедить. Антонина ПЕТРОВА, Удмуртская АССР Придется огорчить читательницу: идея человека-невидимки несомненно относится к неосуществимым. Между прочим, Джек Лондон и не пытается убедить читателя в научной достоверности рассказа. Напротив, вся «научная» часть рассказа — это откровенный гротеск, явное преувеличение. Один из героев— Ллойд, чтобы стать невидимым, приготовил абсолютно черную краску, поглощающую все видимые лучи. Если бы такая краска и существовала, то предмет, покрытый ею, был бы действительно невидимым — но лишь на таком же абсолютно черном фоне. Этот эффект давно известен и используется, кстати, фокусниками в различных трюках. Но в обычных условиях такой предмет, выглядящий как черное пятно, будет виден — ведь он попросту загородит собой другие предметы. Способ Поля (авторство которого принадлежит, конечно, Гриффину — герою «Человека-невидимки» Уэллса) столь же безнадежен с научной точки зрения. Даже если бы удалось сделать человека абсолютно прозрачным и устроить так, чтобы его коэффициент преломления совпадал с коэффициентом преломления воздуха, то такой человек оказался бы слепым. Это отметил еще замечательный советский популяризатор науки Я. И. Перельман в своей «Занимательной физике». Оптическая система глаза не будет работать, если глаз окажется абсолютно прозрачным. Но дело не только в этом. Окраска, коэффициенты преломления, поглощения и другие оптические свойства веществ связаны с их молекулярным строением. Не изменяя природы веществ, входящих в состав организма, нельзя их совершенно обесцветить и сделать прозрачными. Нельзя забывать и о коллоидной структуре тканей организма Мельчайшие неоднородности структуры вызывают рассеяние света. Даже эмульсия, приготовленная из двух прозрачных жидкостей, может быть непрозрачной... Что касается состава, который упоминает Джек Лондон, то с его помощью вполне можно получить самое обыкновенное стекло— прозрачное, но вполне видимое; ведь его коэффициент преломления отличается от коэффициента преломления воздуха. 93
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ (см. стр. 89) ЗАДАЧА 1 Прежде всего определим состав первого осадка. Из условий неясно, какое из веществ находилось в избытке: цинк или соль свинца. Поэтому первый осадок может представлять собой либо чистый свинец (если в избытке соль), либо смесь цинка со свинцом (если в избытке цинк). Запишем уравнение реакции: 1,3 г х г Zn° -+- Pb2+ = Zn2++ Pb°. 65 г 207 г Предположим, что цинк расходовался полностью. В таком случае масса осадка свинца должна была составить: 1,3 • 207 х = — = 4,14 г. DO Но, по условию, масса осадка была 2,72 г. Следовательно, цинк был взят в избытке и осадок представляет собой смесь цинка со свинцом. Состав этого осадка можно определить следующим образом. Если бы свинца осаждалось 207 г A г-атом), то приращение массы составило бы 207—65 = 142 г. Действительное же приращение массы равно 2,72—1,30=1,42 г, то есть в 100 раз меньше. Значит из раствора высадилось 2,07 г свинца, а остальная часть осадка B,72—2,07 = = 0,65 г) приходится на долю цинка. Теперь выясним, что представляет собой второй осадок. Если бы в вытеснении третьего металла (обозначим его Me) участвовал только цинк, то новый осадок в любом случае имел бы массу больше 2,07 г. Следовательно, в раствор переходил также и свинец. А поскольку соль неизвестного металла находилась в избыточном количестве, то новый осадок состоял исключительно из третьего металла. Поскольку все три металла проявляют одинаковую валентность B + ), то на каждый г-атом конечного металла Me приходится один грамм-атом исходного металла— цинка. Свинец здесь служит промежуточным веществом, и поэтому его теперь можно не принимать в расчет. Иначе говоря, 1,30 г цинка по числу г-атомов соответствуют 1,28 г конечного металла. Выразим это отношение прямой пропорциональной зависимостью: 1,30 г цинка соответствуют 1,28 г Мс, 65 г A г-атому) цинка соответствуют х г A г-атом) Me 65-1,28 х = — = 64 г. 1,30 Искомый металл — медь. А теперь раскроем смысл дополнительных условий. 1. Слова «после окончания реакции», как мы уже видели, таят в себе некоторую неопределенность, которая потребовала дополнительных расчетов. Числовое значение массы осадка в основной части решения задачи не используется. Однако оно позволяет сделать важный вывод о способности свинца вытеснять неизвестный металл, переходя в раствор. 2. Указание на то, что соль взята в избыточном количестве, дает возможность утверждать, что цинк и свинец переходят в раствор полностью, и новый осадок состоит только из неизвестного металла. 3. То, что все металлы проявляют одинаковую валентность, значительно облегчает расчет. ЗАДАЧА 2 Определим общее число грамм-эквивалентов (п) металлов, выделившихся при электролизе (I—сила тока в амперах, t — продолжительность электролиза в часах и F — число Фарадея): I-t 6,43-1 п = -— = = 0,24 г-экв. F 26,8 Далее число г-экв олова обозначим х, а число г-экв никеля — у. Тогда х + у = 0,24. Для составления второго алгебраического уравнения определим массу грамм- эквивалента каждого из металлов: Sn Ni г-атом = 119 г г-атом — 59 г г-экв = 59.5 г г-зкв = 29,5 г По условию задачи 59,5х + 29,5у = 10,08. Решаем систему уравнений: х + у =-■ 0,24, 59,5х + 29,5у = 10,08. 04
Узнаем, что х = 0,10, а у = 0,14, то есть олова выделилось 0,10 г-экв, а никеля ОД 4 г-экв. При пересчете на массу это составляет г 59,5-0,1 = 5,95 г никеля. Процентное сплаве: 5,95 10,08 4,13 10,08 А вот какое олова и 29,5-0,14 = 4,13 : содержание металлов i КМ) -=59% олова, 100 = 41% никеля. значение имели дополни- тельные условия. 1. Олово и никель — металлы с переменной валентностью, и потому каждый из них имеет несколько эквивалентов. Правда, соединения трехвалентного никеля неустойчивы и в гальванотехнике не применяются. Но что касается олова, то для гальванических ванн используют соединения двух- и четырехвалентного олова. Если бы в условиях не давались названия солей, нельзя было бы, зная только число эквивалентов олова, пересчитать их на массу. 2. При получении гальванических покрытий некоторое количество электричества может расходоваться на побочные процессы (например, на одновременное выделение водорода вместе с осаждаемым металлом). Если этого не учитывать, то при расчете реального количества осаждаемого металла можно получить завышенные данные. Поэтому при таких расчетах необходимо знать коэффициент полезного использования тока (выход по току). ЧТО ЭТО ТАКОЕ? (см. стр. 90) Это — использованная копировальная бумага, сфотографированная «на просвет». На ней видны следы от ударов металлических литер: краска, слабо связанная с провощенной основой «копирки», при ударе переносится на писчую бумагу и прочно к ней прилипает. Копировальная бумага не вечна: чем больше копий сделано с ее помощью, тем меньше остается на ней краски и тем более бледным становится отпечаток. Но даже многократно использованную «копирку» можно обновить; как это делается, вы узнаете, прочитав заметку на странице 87. 95
НАШ ПРАКТИКУМ ...ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНА Почти все химики-экспериментаторы пользуются резиновыми и стеклянными трубками. Но сравнительно мало кому известно, что в лабораторной практике хорошую службу могут сослужить трубки из полиэтилена *: эти трубки хороши, в частности, тем, что гибки, прозрачны и легко отмываются от загрязнений. Но что же препятствует такому использованию полиэтилена? То, что он способен растворяться в некоторых органических растворителях? То, что хотя он и гибок, но не эластичен, как резина? То, что он не только легкоплавок**, но и горюч? Конечно, все это позволяет считать полиэтилен отнюдь не идеальным материалом; но у него есть и ряд неоспоримых достоинств, которые могут проявиться в полной мере лишь после того, как экспериментатор научится обращаться с полиэтиленом так же, как и со стеклом ***. Как нагревать полиэтилен Разумеется, полиэтилен нельзя нагревать, как стекло: возможно, имело бы смысл пользоваться струей горячего воздуха — ведь именно так сваривают легкоплавкий полихлорвинил. Но лабораторному работнику гораздо проще и удобнее пользоваться обычной горелкой. Горелку нужно поставить в углу комнаты, где нет сквозняка, и сделать маленькое и ровное коптящее пламя. Полиэтиленовую трубку нужно нагревать над пламенем, в токе * Эти трубки изготовляет Охтинский химкомбинат (Ленинград). ** Полиэтилены различных марок размягчаются при разных температурах — примерно от ПО до 150°С. *** См. «Химия и жизнь», 1966, № 5—12. горячего воздуха. По мере нагревания полиэтилен будет размягчаться и из мутно-белого превращаться в прозрачный; именно в этот момент он и готов для дальнейшей обработки. Следите внимательно за тем, чтобы трубка не загорелась... Как выдувать шарики из полиэтиленовой трубки Полиэтиленовый шарик выдувается почти так же, как и стеклянный: разница состоит только в том, что выдувать его нужно осторожно: при резком выдохе он может прорваться. Как вытягивать капилляры из полиэтиленовой трубки Из полиэтиленовой трубки капилляр вытягивается точно так же, как и из стеклянной. Нужно только помнить: растягивать нагретую полиэтиленовую трубку нужно гораздо медленнее, чем стеклянную. Чуть резкое движение — и еще не застывший капилляр разорвется. Как спаивать трубки из полиэтилена Как ни странно, но это — самая трудная операция, которая удается лишь немногим виртуозам. Во-первых, торец трубки при нагревании сильно расширяется, как бы набухает; во-вторых (и это самое главное), чтобы спаять два куска полиэтиленовой трубки, их надо, в отличие от стекла, сильно прижать друг к Другу, а при этом трубка сплющивается и отверстие в ней за- плавляется. Но выход все же есть. Нужно нагреть торцы трубок, легонько соединить их друг с другом, а затем полученный шов «обкатать», то есть, прижав его к какой-нибудь гладкой поверхности, разгладить, вращая трубку вокруг оси. Как надеть полиэтиленовую трубку на стеклянный отвод Как уже говорилось, полиэтилен не эластичен, и поэтому трубку из него нельзя плотно надеть на стеклянный отвод. Этот недостаток можно преодолеть, если трубка размягчена. Но при этом нужно запомнить одно важное правило: нагревать нужно не полиэтилен, а стекло и затем вдавливать его в холодный конец трубки: полиэтилен будет постепенно размягчаться и плотно охватит отвод. Пользуясь комбинацией этих приемов, из полиэтиленовых трубок можно изготовить самые разнообразные детали лабораторного оборудования; некоторые из них показаны на третьей странице об л омски. В. ЖВИРБЛИС Вот из таких полиэтиленовых трубок можно делать капилляры, колбочки, пипетки... О
На фотографии - изделия из полиэтиленовых трубок: капилляр, колбочка, пипетка, тройник
Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050 Долгое время люди, страдающие психическими заболеваниями, считались одерэюимыми злым духом. В некоторых странах в средние века каждый психически больной должен был постоянно носить специ - альный колокольчик, предупреждая звоном о своем приближении. Только в наше время научная медицина смогла объяснить причины психических заболеваний и разработать методы лечения многих из них. О новой отрасли медицины — психофармакологии будет рассказано в следующем номере журнала. Кроме того, там можно будет прочитать о жизни и деятельности выдающегося историка химии Б. Н. Меншуткина и об элементе № 19 — калии, о том, как различить перепутанные лекарства и законсервировать на зиму автомобиль.