Text
                    химия
жизнь
Научно-популярный журнал Академии наук СССР
1967
Рассказывают документы
Элемент № 40: цирконий
Все о керамике
Когда камни кричат
Доктор Мирабилис
Как удобрять землянику


Номер «Химии и жизни», обложку которого вы видите на этой фотографии, вышел в 1926 году. Да, сорок один год назад у нас в стране издавался журнал с таким названием. Он был тоже научно-популярным, но еще он был и оборонным изданием: молодая советская страна готовилась отразить угрозу войны, в том числе химической.
№ 6 ХИМИЯ июнь И 1967 ГОД ИЗДАНИЯ 3-Й ЖИЗНЬ ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР 1917* 1967 Элемент №... Как делают вещи и вещества Фотолаборатория Полезные советы и пояснения к ним Наш календарь Рассказы о лекарствах Обзоры Учитесь переводить Агрохимические советы Клуб Юный химик 2 4 4 14 20 21 22 27 28 30 32 34 40 41 44 48 54 62 66 72 74 76 80 82 84 86 Библиотека 94 Готовность Рассказывают документы «Наряду с электрификацией»... Цирконий Что вы знаете и чего не знаете о цирконии и его соединениях Наши консультации Керамика Словарик эрудита История, скрытая под глазурью Не боги горшки обжигают Из писем в редакцию Микрофотосъемка Четыре совета Чернильное пятно Когда камни кричат Доктор Мирабилис — Роджер Бэкон «Missing link» Листая страницы прошлого земли Белая болезнь Новости отовсюду Наши консультации За критической точкой Что вы знаете и чего не знаете о критических явлениях Немецкий — для химиков Как удобрять землянику Мир без химии. Хотите подготовиться к экзаменам получше? Огнетушитель— на всякий случай... Стол справок Представляем: издательство «Наша ксенгарня» Б. Володин Т. С. Лобанова Ю. Н. Коган A. Воскресенский Л. Я. Крауш Доктор Ваксон B. И. Арабаджи К. М. Поничева Н. Эйдельман Т. А. Абрамова Н. К. Абубакиров М. М. Мартынюк Р. Г. Синев А. Н. Кулюкин 95 «Проблема рака» на экране С. А. Погодин О. Крутова На обложке: Загадочная картинка из рубрики «Что это такое?» клуба Юный химик. Ответ—. на стр. 93
1917 • 1967 ГОТОВНОСТЬ В тридцатых годах мы, которым сейчас за сорок, действительно «ходили в коротких штанах», но насчет обороны знали все и на пионерских сборах пели: «Стоим на страже Всегда, всегда! И если скажет Страна труда. Прицелом точным Врага — в упор! Дальневосточная, Даешь отпор!..» Бегали на соревнованиях шестидесяти- метровку, метали гранату, учились накладывать жгуты, повязки и шины на переломы, стрелять из малокалиберки. С завязанными глазами — на спор, кто уложится в три минуты — собирали и разбирали затвор боевой винтовки «образца 1891-го дробь 30-го года». И с гордостью, как боевые ордена, носили юношеский стрелковый значок «ЮВС», значки «БГТО», «БГСО», «Готов к ПВХО». Дело было не в значках. Твердо, с классической для юности прямолинейностью все мы знали, что «Будь готов!» — не просто слова. Что нам нужно быть готовыми к труду и обороне, учиться метко стрелять, быть готовыми к санитарной обороне, быть готовыми к обороне химической. Чтобы сдать нормы на значок «Готов к ПВХО» — к противовоздушной и химической обороне, — нужно было изучить противогаз, уметь быстро надевать противо- ипритный костюм, совершить в противогазе поход. И еще — надев противогаз, пробыть несколько минут в атмосфере, зараженной БОВ — «боевыми отравляющими веществами». ...Наш класс привезли в уголок Осоавиа- хима в каком-то московском парке. К дереву был привешен большой колпак из плотной, чем-то пропитанной ткани. Инструктор — очень посерьезневший — проверял, герметичны ли противогазы, в порядке ли они. Поодиночке, выполнив точь-в-точь как на плакате, висевшем и там в уголке, и у нас в школе, приемы перевода противогаза из походного положения в боевое (это полагалось обязательно), и, наконец, надев маску, мы ныряли под колпак. Там было сумрачно, и из кюветика, подвешенного на самом верху, клубился дымок — это и был газ — «настоящее БОВ»! Стекла резиновой маски запотевали быстрее обычного. Мы хоть и не боялись ничего, но все-таки, должно быть, дышали чаще, чем всегда... А через две минуты инструктор приподнимал край колпака: «вылезай!» ...К химической обороне готовилась вся страна — от мала до велика. Ячейки Осоавиахи- ма были везде — в них готовились к защите Родины миллионы людей. Учебные «тревоги» объявлялись в учреждениях и на заводах, учения проводились в селах. Опасность была реальной. В Германии на заводах «И. Г. Фарбениндустри» синтезировались и укрывались в хранилища тонны люизита и еще секретного в ту пору страшного отравляющего вещества «табун». Генштабы планировали варианты военных операций с применением газовых атак, и сообщения об этом прорывались сквозь заслоны военных цензур в мировую печать. Но планами дело не ограничивалось. В газетах мы видели подлинные фотографии самых настоящих — из плоти и крови — людей, эфиопских крестьян, обоженных ипритом: армия Муссолини разбрызгивала «горчичный газ» над окопами абиссинских ополченцев и над селениями маленькой африканской страны, посмевшей не склониться перед агрессором.
Опасность химической войны была абсолютно реальной! И в государственных планах оборонных мер всему было свое место: и обучению допризывников, и детским противогазам, и осоавиахимовским журналам. Но главным в тех планах было создание материальной базы обороны: печей и прокатных станов, дающих сталь для корабельных корпусов и танковой брони, химических комбинатов, чтобы производить азотную кислоту для мирной промышленности, и аммиачную селитру для колхозных полей, и автомобильные шины. Но в грозный час войны та же кислота стала нужна заводам военным — в них превратились потом даже фабрики детских игрушек. А та же селитра пошла на производство пороха. Партия знала твердо: независимо от того, применили бы фашисты или не применили иприт и табун, войне все равно суждено быть войной индустрии против индустрии, химии против химии, экономики против экономики. Войной нового общественно-экономического уклада против старого. Партия считала, что это должны понимать и все наши люди. ...В детском восприятии — очень предметном — за каждым словом встает образ, который всегда проще и ярче, чем в воображении взрослого; теперь я это хорошо понимаю. Образы «труда» и «обороны» как бы противостояли друг другу, но логически мы все-таки знали — это нам объясняли постоянно, — что труд и оборона взаимосвязаны, что руда, и сталь, и селитра — наша защита. Это — самолеты, которые сторожат наше небо от самолетов врага, это — заряды для ответа агрессору. Нам, детям, очень терпеливо объясняли сложную взаимосвязь явлений, потому, что мы, тогдашние дети, были будущими (то есть сегодняшними) взрослыми, а старшим из нас было уготовано стать солдатами Красной Армии. ...Летом 41-го оборонные значки носить перестали: когда война началась, свидетельством готовности к обороне в любом смысле стало другое. И наши десятиклассники, и старшие ребята из нашего дома, и сотни тысяч и миллионы других ребят, и взрослых, и пожилых ^юдей ушли на фронт. Война есть война. Среди тех, кто с нее не вернулся,— и неумелые и умелые, и те, кто были готовы к обороне, и те, кто готовы не были. И то, что было на войне, подтвердило — мы готовились к ней не зря. Гитлеровцы при всей их бандитской наглости не осмелились применить газы — но наша учеба противовоздушной обороне в осоавиахимовских ячейках пригодилась! Из тех ячеек в 41-м формировали дружины местной ПВО. В первые налеты на Москву немцы пытались поджечь город маленькими— от килограмма до десяти — фосфорными и термитными бомбами. Ничего не получилось у них из этой затеи: девушки- осоавиахимовки, взрослые люди, а больше всего четырнадцати-пятнадцатилетние мальчишки, школьники и «фабзайцы» дежурили на крышах и чердаках. Засыпали полыхавшие бомбы песком, топили их в бочках с водой. Если мне не изменяет память,— с четвертого или пятого налета фашисты отказались от зажигательных бомб. Наверное поняли: бесполезно, пожаров не будет. Это маленькое и частное свидетельство. Не страница, не абзац, а строка в истории войны, завершившейся в мае 45-го нашей великой победой. Победа свободы над рабством, гуманизма над человеконенавистничеством была еще и победой нашей готовности — той готовности, что закладывается в экономике, в социальном строе. Той готовности, что была заложена в воспитании всего народа — всех людей, составляющих этот народ, от мала до велика. Оборона — это ведь дело не только Министерства обороны. Если понадобится, каждый должен стать солдатом. Для этого нужна готовность. Борис ВОЛОДИН 1*
РАССКАЗЫВАЮТ ДОКУМЕНТЫ РЕЧЬ ДОКУМЕНТА ТИХА. НО СУМЕВ РАССЛЫШАТЬ ЕЕ, УЗНАЕШЬ ГОЛОС ВРЕМЕНИ, В КОТОРОМ ДОКУМЕНТ РОДИЛСЯ. В 20-Е И 30-Е ГОДЫ КОММУНИСТИЧЕСКАЯ ПАРТИЯ УЖЕ ВЕЛА СОТНЯМИ ТЫСЯЧ РУК ГИГАНТСКУЮ РАБОТУ, СТРЕМЯСЬ СДЕЛАТЬ СТРАНУ МОГУЩЕСТВЕННОЙ, СПОСОБНОЙ ДАТЬ ОТПОР ЛЮБОМУ АГРЕССОРУ. СОВРЕМЕННАЯ ХИМИЯ ДОЛЖНА БЫЛА ПРОНИКНУТЬ ВО ВСЕ ОБЛАСТИ ЖИЗНИ СТРАНЫ, ПОМОЧЬ И СЕЛЬСКОМУ ХОЗЯЙСТВУ. ВОЗНИКЛИ МАССОВЫЕ ДОБРОВОЛЬНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ, КОТОРЫЕ ВОЗГЛАВИЛИ ПРОСВЕТИТЕЛЬНУЮ И ОБОРОННУЮ РАБОТУ — СНАЧАЛА ДОБРОХИМ (ОБЩЕСТВО ДРУЗЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ОБОРОНЫ), ЗАТЕМ ОСОАВИАХИМ (ОБЩЕСТВО СОДЕЙСТВИЯ ОБОРОНЕ, АВИАЦИОННОМУ И ХИМИЧЕСКОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ). 1917 1967 „НАРЯДУ С ЭЛЕКТРИФИКАЦИЕЙ"... Сегодня нам трудно, почти невозможно наглядно представить себе уровень народного хозяйства России в двадцатые годы — после гражданской войны, блокады, интервенции. Но великая революция освободила творческие силы народа, и уже в годы первой пятилетки был заложен фундамент, на котором впоследствии выросло грандиозное здание современной советской экономики. Не остались в стороне от этого небывалого подъема и ученые. В то время, когда закладывались основы первых перспективных народнохозяйственных планов, они не могли не задумываться над генеральным направлением этих планов, над теми научно-техническими предвидениями, которые должны были лечь в их основу. Так родилась мысль об электрификации России, выросшая в величественный план ГОЭЛРО. Так возникла и идея химизации народного
В работе этих журналов принимали участие виднейшие ученые, государственные деятели и военачальники. Год за годом журналы распространяли химические и оборонные знания, воспитывали советских людей в духе патриотизма. хозяйства страны. Так возникло само понятие химизации, не существовавшее доселе,— понятие, которое могло возникнуть только в стране планового социалистического хозяйства. Впервые это понятие употребил академик Дмитрий Николаевич Прянишников. Намечая в 1924 г. пути подъема сельского хозяйства, он убежденно ратовал за его «химификацию». Идея развивалась и крепла. Насущная необходимость использования в государственном планировании самых последних достижений химической науки и технологии прояснялась и захватывала умы. И вот 14 марта 1928 года в зале заседаний Совета Народных Комиссаров СССР состоялась встреча членов правительства с большой группой ученых-химиков — академиков, профессоров, инженеров. Ученые пришли сюда, чтобы передать в правительство составленную ими записку о новых путях развития народного хозяйства. Вот строки из этой записки. «...Колоссальный переворот, происшедший в последнее время в воззрениях ча элементарную природу вещества, составляет эпоху в истории науки. В области химии за последнее десятилетие делаются попытки проникнуть з глубь строении материи, открывающие безграничные возможности будущего ее технического использования (катализ, радиоактивность, внутриатомная энергия и т. д.)... Химия находится а моменте перелома и перехода к широчайшему и глубочайшему разсертыванию всей своей техники... Генеральный план хозяйственного развития должен учесть все намечающиеся пути современной науки, ясно показывающие все большее влияние химии в направлении замены многих .механических процессов химико-технологическими в промышленности, в сельском хозяйстве, в области обороны и даже в частном быту... Даже в пределах пятилетнего плана хозяйственного строительства в наших условиях и при наших скромных материальных ресурсах вполне осуществим целый ряд мероприятий, направленных в сторону химизации отдельных технологических процессов. Эти мероприятия могут
«Разразилось над Несмелом В этот раз лихое дело: Суслик слопал все хлеба. Мужикам пришла «труба». Ребятишек на мякину. Сам повесься на осину, А скотина без корма Поколеет и сама...» Эта брошюра с метким «раешником» была популярна в те годы. Но не только агитки служили для популяризации химии. В 1926 году Центральный Совет Доброхима просел огромную работу по уничтожению сельскохозяйственных вредителей- грызунов. Для этого были использованы запасы хлора, сохранившиеся еще со времен первой мировой войны. В операциях по уничтожению сусликов в районах Поволжья с помощью ОВ приняли участие слушатели Военно-Химической школы (ныне Академии) и сотни активистов Доброхима. А война приближалась. К ней готовились все капиталистические страны. И даже за океаном, в стране, которой в ту пору, казалось бы, не угрожало ничто, перед камерой репортера позировали богатые американки в противогазах. 6 совершить крупнейший переворот и в корне изменить как техническую физиономию, так и экономическую структуру производства... Для рационального использования обширных и разнообразных естественных богатств страны неминуемо придется разрешить ряд новых проблем, основываясь на собственной, оригинальной, творческой, чисто научной работе. Недостаточно заимствовать новейшие открытия Запада,— необходимо самим стоять на аванпостах химического исследования. Отсюда следует, что неотложной задачей нашей страны является широчайшее и могучее, не считающееся с затратами, развитие научного исследования не только в области прикладной, но и теоретической химии. ...Призыв к организованной работе, охватывающей столь широкие горизонты, естественно, вызовет к жизни таящиеся зародыши творчества и энтузиазма к работе в зрелом и молодом поколении химиков, физиков, техников. Нижеподписавшиеся обращаются к правительству Союза с просьбой организовать при Совнаркоме СССР специальную комиссию по химизации страны для выявления и проведения в жизнь всех необходимых для этой цели мероприятий. Лк. В. Ипатьев, проф. Л. Лялин, проф. А. Порай-Кошиц, проф. А. Яковкин, проф. А. Фаворский, проф. В. Тищенко, ак. Н. Курнаков, ак. А. Ферсман, проф. А. Банков, проф. М. Блох, проф. В. Хлопин, проф. В. Курбатов, проф. Д. Ле- щенко, проф. А. Бах, проф. А. Чичибабин, проф. Б. Швецов, проф. Э. Брицке, инж, М. Гур- вич, проф. IL Ворожцов, ак. П. Лазарев, проф. Н. Зелинский, проф. Н. Федоровский, проф. Д. Прянишников, инж. В. Киселев, проф. В. Кочетков, проф. Н. Юшкевич, инж, Д. Эгиз, проф. В. Шарвин, проф. И. Тищенко, проф. Е. Шпитальский, дир. Ин-та труда УССР Ф. Дунаевский, проф. Б. Минаев, проф. Д. Ласточкин, инж. Над- лер, инж. Горнштейн, инж. П. Сазонов, инж. Н. Филиппов.»
«...Кружки воздушно-химической обороны организуются при ячейках Осоавиахима в целях привлечения общественного в нимания к вопросам воздушно-химической обороны, направления общественной активности к ее строительству и подготовки широких масс трудящихся к самозащите от воздушно-химической опасности. ...Кружки должны рассматриваться в качестве начальной ступени, прохождение которой дает знание и навыки, необходимые каждому гражданину для самозащиты от воздушной опасности» (Из положения о кружках воздушно-химической обороны). Ошвшшовцы э в & Руководители советского государства с большим вниманием выслушали предложения ученых. Выступивший на встрече В. В. Куйбышев подчеркнул важность и своевременность инициативы химиков. «В планах народнохозяйственного развития должен быть полностью учтен не только энергетический баланс, но и химический, что является совершенно необходимым для правильного планирования,— сказал он.— Наряду с электрификацией страны в основу ее хозяйства должен быть положен также и план ее химизации.» Уже 28 апреля 1928 г. был принят документ, во многом определивший пути развития советской промышленности на много лет вперед. Это было Постановление Совнаркома СССР «О мероприятиях по химизации народного хозяйства Союза ССР». Председателем Комитета по химизации народного хозяйства СССР был утвержден Я. Э. Рудзутак, его заместителями — Г. М. Кржижановский, В. В. Куйбышев, А. Н. Бах. В состав комитета вошли ученые, подписавшие записку, — люди разного возраста, разных специальностей, во многом разных научных взглядов, но единые в стремлении внести посильный вклад в великое дело подъема страны на новых, социалистических началах. А дело это было не только огромного масштаба, но и небывалой трудности. «Наследственные болезни», доставшиеся Советской власти в области экономики, особенно резко проявлялись в химической промышленности — отсталой, немощной и в некоторых отраслях — чуть ли не первобытной. Стране не хватало необходимых продуктов — серной кислоты, кальцинированной соды, щелочи, нашатырного спирта, органических красителей... Особенно тяжелое положение сложилось с производством минеральных удобрений. Шла коллективизация сельского хозяйства. Колхозы требовали удобрений, миллионы тонн удобрений — это была не только экономическая, но и политическая
Программа химических соревнований Осоавиахима состояла из следующих нормативов: «а) работа или учебные занятия в противогазах всего коллектива завода (учреждения, учебного заведения и т. д.) в течение 45 минут; б) поход в противогазах всего коллектива завода (учреждения, учебного заведения и т. д.) на 3 км...» Фото тех лет: в дни Осоавиахимовских соревнований сотрудники Физико-химического института имени Л. Я. Карпова работали в лаборатории в противогазах. Война придвигалась к рубежам СССР все ближе и ближе. И время от времени над городами раздавались звуки сирен учебной воздушной тревоги. Осоавиахимовские дружины занимали боевые посты. 8 проблема. А что им могла дать химическая промышленность? Калийных удобрений за весь 1928 г. было потреблено менее 4 тысяч тонн. Азотной промышленности не существовало. Только суперфосфат — 4 тысячи тонн в 1921 году, 57 тысяч — в 1925-м, 207 тысяч — в 1928-м. 0,2 процента от мирового потребления — и это для страны, засевавшей больше 100 миллионов гектаров! Чтобы дать в достаточном количестве хотя бы суперфосфат, нужны были фосфориты. Их не хватало — фосфориты везли из Марокко. Нужна была серная кислота— и ее не хватало. Круг замыкался: начинать наступление нужно было сразу по многим направлениям. «По сути дела, речь идет о создании новой промышленности, которая в дореволюционной России находилась в совершенно зачаточном состоянии. Я считаю, что строительная программа в области химической промышленности является наиболее сложной и наиболее трудной из всего строительного плана промышленности, ибо здесь мы наиболее технически безграмотны и здесь наши кадры наиболее убоги. У нас мало инженеров, мало знающих людей, мало квалифицированных рабочих, мало знаний в зтой области. Между тем программа, темп развития химической промышленности запроектированы значительно большими, чем во всех остальных отраслях промышленности. И зто требует величайшего внимания к этой отрасли промышленности»,— говорил на XVI конференции ВКП(б) В. В. Куйбышев. А теперь пора рассказать о самом Комитете по химизации — о том, как в его повседневной работе ставились и решались задачи грандиозного размаха. Вот что вспоминает об этом времени академик Семен Исаакович Вольфкович, с самого начала принимавший участие в работе комитета. «...Я был тогда еще молодым инженером и долго, можно сказать, стеснялся считать себя полно-
А это — уже не учения. В 41-м вчерашние дружинницы-осоавиахимовки стали бойцами-зенитчиками. Ленинград. Боевая тревога. 9 нравным членом Комитета. Если говорить о людях, принимавших участие в работе Комитета, "го я затрудняюсь назвать какое-нибудь одно имя, да и несколько имен тоже не дадут полного представления о составе этой замечательной организации. Выдающиеся ученые и организаторы А. Н. Бах и Э. В. Брицке; М. А. Блох — энтузиаст издания химической литературы, директор издательства и один из инициаторов «Записки»; И. А. Тищенко — создатель и первый директор Менделеевского института; неутомимый А. Е. Ферсман; А. Е. Чичибабин, Н. Н. Ворожцов, инженер М. Н. Гурвич, написавший большую часть текста записки,— все это были творческие, инициативные люди. Много сил отдавал работе в Комитете Я. Э. Рудзутак — необыкновенно интересный, простой, остроумный человек, энергично проводивший в жизнь начинания химиков. 1928 год был годом составления первой пятилетки — единого перспективного народнохозяйственного плана. Но планирующие и хозяйственные органы не могли предусмотреть абсолютно всего — особенно если речь шла о далекой пер- 2 Химия и Жизнь, № 6 спективе, о поисковых областях. И этот пробел восполнил Комитет по химизации: он поддерживал и развивал самые отсталые и, казалось бы, безнадежные, но на самом деле многообещающие отрасли. В состав Комитета входили почти исключительно ученые и инженеры, для которых химизация была делом жизни. Немалую роль сыграло и то, что соображения Комитета непосредственно, не задерживаясь в инстанциях, сообщались правительству. Наконец, Комитет располагал значительными по тому времени средствами, которыми мог распоряжаться по своему усмотрению, направляя их на финансирование исследовательских работ в самых перспективных областях науки и технологии. Первый период работы Комитета — примерно два-три года — был, можно сказать, периодом романтическим. На заседания Комитета и его секций никого не приходилось затаскивать насильно: все, кому надо было, шли сюда без особых напоминаний. В коридорах здания на Варварке (сейчас — улице Разина), где помещался Комитет, всегда толпился народ, шел оживленный обмен мнениями. На пленарные заседа-
ния Комитета собиралось по 100—200 человек. Высказывалось много интересных, совершенно конкретных предложений, которые после содержательного обсуждения непосредственно представлялись правительству. Комитет по химизации смело решал многие чрезвычайно сложные, а иногда, по мнению некоторых специалистов, неразрешимые проблемы. Классический пример — Хибины, месторождение, находящееся за Полярным кругом, в совершенно безлюдной тогда местности, с необычным по составу сырьем. Можно себе представить, сколько сил потребовалось на то, чтобы доказать реальность наших планов и организовать там добычу и переработку апатитов и нефелинов!..» В истории освоения Хибин, как в капле воды, отразилось все сложнейшее переплетение проблем — научных и организационных, технологических и политических,— с которыми приходилось иметь дело Комитету по химизации. Эта история началась задолго до первой пятилетки. Впервые апатитовую руду обнаружил здесь А. Е. Ферсман в 1921 году. Апатит — это фосфат, это возможное сырье для туковой промышленности. Еще несколько лет напряженных поисков — и стало ясно, что месторождение в Хибинах не имеет себе равных по запасам «камня плодородия». Но освоить его было не так просто. И, пожалуй, труднее всего было убедить хозяйственников в том, что это вообще возможно и необходимо... О том, как возникали за Полярным кругом рудники, фабрики и города, о роли Сергея Мироновича Кирова в этой героической эпопее написано немало. Но не все знают, что важнейшую роль в решении хибинской проблемы сыграл Комитет по химизации. Снова обратимся к документам. В октябре 1929 года журнал «Химия и хозяйство» — орган Комитета, — сообщает: «5 октября на расширенном заседании Сырьевой секции Комитета... с докладом о современном положении хибинской апатито-нефелиновой проблемы выступил академик А. Е. Ферсман. Около шести месяцев тому назад, говорит докладчик, Комитет по химизации заострил вопрос о форсировании исследовательских работ по изучению месторождения... И теперь, в результате шестимесячной работы, мы не только выполнили задания, которые были возложены на апатитовую комиссию при Ленинградском Обл- совнархозе, но и превысили ожидавшиеся результаты. ...Мы вышли из рамок первых опытов. Если раньше мы отклоняли разговоры о хозяйственной организации, то теперь мы уже вправе настаивать на такой организации республиканского значения, которая взялась бы за эти работы.»: Вопрос был поставлен. Высшие органы Советской власти отнеслись к мнению ученых с полным вниманием. Предложения Комитета получили поддержку. ; Не прошло и двух недель после заседания Комитета, где прозвучало требование создать хозяйственную организацию для разработки апатита, — как Президиум ВСНХ СССР, заслушав доклады А. Е. Ферсмана и Э. В. Брицке, принял решение об учреждении треста общесоюзного значения для эксплуатации хибинских месторождений. Трест «Апатит» был создан в том же 1929 году. А в мае 1930 года хибинским апатитам было посвящено специальное постановление ЦК ВКП(б), поставившее задачу резко увеличить их добычу. Но апатит мало добыть. Его нужно еще обогатить, переработать на суперфосфат,. найти применение его спутнику — нефелину. Все это было не менее сложно: иметь дело с таким сырьем мировой туковой промышленности еще не приходилось. Когда в 1930 году необогащенный апатит был отправлен за границу на технологическую экспертизу, отзывы специалистов были самыми неблагоприятными. «Мнение наших технических руководителей таково, что эти фосфаты совершенно не годятся для производства суперфосфата», — писали представители известного германского Акционерного общества по производству химических продуктов. Но эта сложнейшая научно-техническая проблема оказалась по плечу Комитету по химизации. Была развернута широкая исследовательская работа — ее возглавил профессор С. И. Вольфкович. Он и стал автором первых технологических схем получения из апатита фосфорных удобрений, фосфорной кислоты, различных солей. Уже в 1931 г. страна получила возможность резко сократить импорт фосфатов, а в следующем — перевести всю промышленность фосфорных удобрений на отечественное сырье. А вот еще одна заметка, опубликованная в журнале «Химия и хозяйство» в 1931 году.
«КАЛИЕВАЯ СЕЛИТРА ИЗ СОЛИКАМСКИХ ЗАЛЕЖЕЙ Работникам Химического института Академии наук удалось разрешить важную задачу по превращению хлористого калия в высококачественную калиевую селитру. Сотрудник Института В. И. Николаев, пользуясь методом физико-химического анализа для изучения равновесия в водных растворах и кислотах, впервые примененным академиком Н. С. Курнаковым, успешно закончил опыты по получению калиевой селитры из Соликамских калиевых месторождений...» Это — эпизод из другой истории, в которой Комитет по химизации тоже сыграл видную роль, — из истории калийной проблемы. Член Комитета по химизации академик Николай Семенович Курнаков возглавил Калийную комиссию ВСНХ, развернувшую исследования по добыче и переработке калийных солей. Вот несколько дат, памятных всем энтузиастам химизации. 19 апреля 1930 г. После 30-месячного упорного труда шахтный ствол достигает основного силь- винитового пласта. 1 мая 1930 года. В Москву, в адрес Колхоз- центра, прибывают первые пять вагонов Соликамских удобрений. Июнь 1930 г. XVI съезд партии. На трибуну съезда поднимаются делегаты Соликамска и под бурные аплодисменты передают свой подарок съезду — макет мавзолея Ленина из чистого сильвинита. Ноябрь 1932 г. К XV годовщине Октября сдается в эксплуатацию первый калийный рудник. Объединенными усилиями ученых, инженеров, рабочих в советской стране была создана калийная промышленность. Добыча сильвинита достигла к 1933 году 303 тыс. т... Апатит, калий... Это лишь две проблемы, в решении которых важнейшее участие принимал Комитет по химизации. А сколько еще было таких же острых вопросов химизации, сколько отраслей хозяйства, где вмешательство и помощь Комитета позволили добиться больших успехов! Проблема серной кислоты, важнейшего продукта основной химической промышленности. Сернокислотный голод в сильнейшей степени тормозил развитие и самой химической индустрии, и других областей народного хозяйства. Нужны были реши- 2* тельные меры. Под руководством Комитета, и в первую очередь профессора Н. Ф. Юшкевича, были разработаны новые технологические режимы, найдены новые источники сырья — отходящие газы цветной металлургии, флотационный колчедан... В результате производство серной кислоты резко увеличилось. Проблема топлива. Ее разработкой занималась специальная секция Комитета. В острой борьбе мнений передовым ученым и инженерам удалось отстоять идею комплексного энергохимического использования местных топлив, получившую всеобщее признание на I Всесоюзной конференции по химии твердого топлива, проходившей в сентябре 1929 г. Для химизации страны, для полной перестройки химической промышленности были необходимы деньги и люди. Денег, разумеется, было не так уж много, но планирование в масштабах целой страны позволяло выделять необходимые средства. Комитет по химизации имел в своем полном распоряжении специальный фонд для финансирования внеплановых научных работ. Распределением его ведала Научная комиссия, которую возглавлял соратник Ленина Николай Петрович Горбунов. В положении об этом фонде говорилось: «Всех ученых, могущих производить самостоян тельную полезную для страны научную работу, привлечь к таковой. Добиться увеличения продуктивности их работы путем устранения вредной побочной нагрузки и создания наилучших условий для научной работы. ...Особо следить и заботиться об их работах, в частности, наладить бесперебойное и быстрое получение необходимых материалов и книг из-за границы. Считать возможным отпускать в полное распоряжение ученых средства до 25 000 рублей на каждого в год, требуя лишь общей характеристики темы, без представления сметы и остальных обоснований...» О доверии, которое оказывало Комитету по химизации советское правительство, лишний раз свидетельствует то обстоятельство, что Научной комиссии было предоставлено право принимать от ученых отчеты о выполненной работе «без приложения оправдательных документов...» Тщательную и со знанием дела разработанную систему финансирования и сти-
На I Пленуме Комитета по химизации народного хозяйства СССР A928 г.). Слева направо: академик А. Н. Бах, ученый секретарь Комитета П. И. Дубов, академик А. Е. Ферсман, председатель Комитета Я. Э. Рудзутак мулирования научных исследований Комитет начал применять с самого начала своей деятельности. Уже в 1928 г. Научная комиссия, рассмотрев 102 заявки, удовлетворила 76 из них, выделив 328 608 рублей. Политика, проводившаяся по отношению к науке, в скором времени дала свои плоды В советской химической науке началась полоса интенсивной творческой работы. Но для осуществления широких замыслов ученых, для химизации страны нужны были кадры — люди, способные воплотить задуманное. Таких людей было мало. В 1928 г. на тысячу рабочих химической промышленности приходилось всего 19 инженеров с высшим образованием и 22 техника или практика. Всего в этой отрасли работало около 5000 инженеров и техников. Потребность же в них, по самым скромным подсчетам, в 1928 году составляла 21 000 человек, а к 1933 должна была возрасти до 57 000. Эту огромную инженерную армию нужно было подготовить в кратчайшие сроки, всего за несколько лет... Главным звеном была высшая школа. И звено это было чрезвычайно слабым. На протяжении многих лет не издавалось почти никаких учебников; помещения были тесными и запущенными; оборудования почти не было или оно безнадежно устарело. Студенты годами стояли в очереди, чтобы получить возможность выполнить лабораторные работы. Сроки обучения достигали 8 лет! Вопросам химического образования много внимания уделял один из видных членов Комитета, известный русский ученый Алексей Евгеньевич Чичибабин. По инициативе Комитета была проведена коренная перестройка всей системы подготовки специалистов. Значительные средства выделил Комитет на строительство новых учебных помещений и модернизацию старых; началось интенсивное издание учебников. Результаты не замедлили сказаться. В 1932 г. на тысячу рабочих химической промышленности приходилось уже 113 инженеров и техников. А к 1933 г. инженеры-химики, получившие образование за годы первой пятилетки, составляли уже две трети всех инженерных кадров. А теперь — еще один, последний документ. 1933 год. Страна подводит итоги пятилетки, выполненной в четыре года. В. В. Куйбышев докладывает Объединенному пленуму ЦК и ЦКК ВКП(б) о результатах хозяйственного строительства. В числе важнейших отраслей промышленности он называет химическую. «...За время первой пятилетки развертывание химии идет очень интенсивно. В этот период ПРОИЗОШЛА, ПО СУЩЕСТВУ, КОРЕННАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ВСЕХ ПРОИЗВОДСТВ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ...
В течение первого пятилетия вошло в строй по химической промышленности... 58 крупных заводов... Эти заводы, как небо от земли, отличаются от того, что в России принято было называть химической промышленностью. Это — заводы-гиганты. Таковы, например: завод в Березниках, являющийся одним из крупных во всем мире, скоро вступающий в строй завод в Бобри- ках (теперь — Новомосковск.— F е д.), завод в Воскресенске, Ленинградский завод, Соликамский, Константиновский, Угрешский, Ярославский, Пермский, группа южных заводов и много др. Все это — крупные предприятия, построенные по последнему слову техники и создавшие Прочную базу дальнейшего развития химической промышленности. Это крупное строительство сопровождалось успешным освоением новых производств, не имевших до сих пор места в СССР. До 1928 г. наша страна почти совершенно не знала АЗОТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. В данном случае она была поставлена в полную зависимость от импорта. В 1928 году был пущен первый в СССР Чер- нореченский завод синтетического аммиака. В последнем году пятилетки вошли в эксплуатацию Березники (первая очередь) и продолжается строительство второй очереди. Достраиваются Бобрики. В 1933 году должны вступить в работу аммиачные заводы на коксовом газе: Кузнецк, Горловка. Строится аммиачный завод в Магнитогорске. В отношении СЕРНО-КИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА, помимо увеличения его за время пятилетки в два с половиной раза (со 199 тыс. до 510 тыс., в то время как в 1913 г. произведено было 121 тыс. тонн), резко изменилась самая техника производства... В области производства УДОБРИТЕЛЬНЫХ ТУКОВ мы создали по существу новую суперфосфатную промышленность, производство которой превышает довоенное в 25 раз. Открытие хибинских апатитов и организация их добычи едва ли не являются одной из самых блестящих страниц в истории развития химии первого пятилетия... Открытие калийных удобрений, открытие, имеющее, в буквальном смысле слова, мировое значение, создает у нас новую отрасль химической промышленности — КАЛИЙНУЮ, освобождая нас от импорта... Особо следует отметить организацию производства СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА. В данном вопросе советские химики впервые в мире реализовали в крупном промышленном масштабе этот сложный органический синтез... В первой пятилетке освоено сложное производство ИСКУССТВЕННОГО ВОЛОКНА... В этой области перед нами стоят очень большие задачи, но во всяком случае первая пятилетка положила основание началу большой промышленности, которая имеет все возможности развиваться в будущем крупными шагами. Необходимо отметить производство ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС, созданное почти заново... Строятся целые комбинаты. С окончанием строительства Владимирского и Ореховского комбинатов мы будем иметь десятки тысяч тонн этих пча- стических масс. Помимо перечисленных производств, следует указать также на развитие ряда других, очень важных. К этому числу относится освоение производства кинопленки, строительство опытного завода для гидролиза древесины, почти заново создана еще до первой пятилетки, но усиленно развивающаяся в последние годы анилино-кра- сочная промышленность... Выработка полуфабрикатов особенно возросла на Рубежанском и Дорогомиловском заводах, и импорт этих полуфабрикатов совершенно прекращен... Огромной отраслью химической промышленности, играющей в народном хозяйстве колоссальную роль, является КОКСОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Эта промышленность почти заново построена... ТАК ВЫРОСЛА У НАС НОВАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ!» С тех пор прошло много лет. Мирный труд советских людей был за это время прерван войной — нашествием гитлеровских захватчиков. И в том, что советской стране удалось остановить и разгромить врага, за спиной которого стояла вся промышленность Западной Европы, — большая заслуга мощной химической индустрии, созданной за годы первых пятилеток. А вот какими достижениями встретит наша химическая промышленность 50-ю годовщину Советской власти. В 1967 году будет произведено: минеральных удобрений 33,481 млн. т. серной кислоты 5,542 млн. т. соды кальцинированной 2,861 млн. т. соды каустической 1,434 млн. т. Сегодня счет идет не на тысячи, а на миллионы тонн. Сегодня первые шаги советской химической промышленности кажутся скромными, — но не надо забывать, что только благодаря им мы смогли достигнуть сегодняшних высот.
14
ЭЛЕМЕНТ № Инженер Т. С. ЛОБАНОВА, Рисунки Е. СКРЫННИКОВА ЦИРКОНИЙ В 1789 году член Берлинской академии наук Мартин Генрих Клапрот опубликовал результаты анализа драгоценного камня, привезенного с берегов Цейлона. В ходе этого анализа было выделено новое вещество, которое Клапрот назвал «цирконэр- де» (по немецки-—цирконовая земля). Происхождение этого названия объясняют по-разному. Одни находят его истоки в арабском слове «заркун», что значит — минерал, другие считают, что слово цирконий произошло от двух персидских слов «цар» — золото и «гун» — цвет, из-за золотистой окраски драгоценной разновидности циркона — гиацинта. КАК ПОЛУЧАЛИ И ПОЛУЧАЮТ ЦИРКОНИЙ Выделенное Клапротом вещество не было новым элементом, но было окислом нового элемента, который впоследствии занял в таблице Д. И. Менделеева сороковую клетку. Пользуясь современными символами, формулу вещества, полученного Клапротом, записывают так: ZrCb. Через 35 лет после опытов Клапрота известнейшему шведскому химику Иенсу Якобу Берцелиусу удалось получить металлический цирконий. Берцелиус восстановил фторцирконат калия металлическим натрием: K2[ZrFrj] + 4Na -> Zr ' 2KF -f 4NaF и получил серебристо-серый металл. Цирконий, полученный в результате этой реакции, был хрупким из-за значительного содержания примесей. Металл не поддавался обработке и не смог найти практического применения. Но можно бы- Циркоииевая губка ло предположить, что очищенный цирконий, подобно многим другим металлам, окажется достаточно пластичным. В девятнадцатом и начале двадцатого века многие ученые пытались получить чистый цирконий, но все попытки долгое время заканчивались неудачей. Не помог испытанный алюмотермический метод, не привели к цели опыты, авторы которых стремились получить металлический цирконий из растворов его солей. Последнее объясняется, в первую очередь, высоким химическим сродством циркония к кислороду. Для того чтобы можно было получить какой-либо металл электролизом из раствора его соли, этот металл должен образовывать одноатомные ионы. А цирконий таких ионов не образует. Сульфат циркония Zr(S04J> например, существует только в концентрированной серной кислоте, а при разбавлении начинаются реакции гидролиза и комплексообразования. В конечном счете получается: Zr(SO„J 4 Н20 = (ZrO)S04 -t- H2S04. В водном растворе гидролизуется и хлористый цирконий: ZrCl4 + H2G = ZrOCl2 -f 21IC1. Некоторые исследователи считали, что им удалось-таки получить цирконий электролизом растворов, но они были введены в заблуждение видом продуктов, осевших на электродах. В одних случаях это были действительно металлы, но не цирконий, а никель или медь, примеси которых содержались в циркониевом сырье; в других — внешне похожая на металл гидроокись циркония. Лишь в двадцатых годах нашего столетия (через сто лет после того, как Берцелиус получил первые образцы циркония!)
был разработан первый промышленный способ получения этого металла. Это — метод «наращивания», разработанный голандскими учеными ван Ариелем и де Буром. Суть его заключается в том, что летучее соединение (в данном случае тетрайодид циркония ZrJ4) подвергается термическому распаду в вакууме, и на раскаленной нити вольфрама откладывается чистый металл. Этим способом был получен металлический цирконий, поддающийся обработке — ковке, вальцовке, прокатке — примерно так же легко, как медь. Позже металлурги обнаружили, что пластические свойства циркония зависят, главным образом, от содержания в нем кислорода. Если в расплавленный цирконий проникнет свыше 0,7% кислорода, то металл будет хрупким из-за образования твердых растворов кислорода в цирконии, свойства которых сильно отличаются от свойств чистого металла. Метод наращивания получил сначала некоторое распространение, но высокая стоимость циркония, полученного этим методом, сильно ограничивала области его применения. А свойства циркония оказались интересными. (О них-—ниже.) Назрела необходимость в разработке нового, более дешевого способа получения циркония. Таким методом стал усовершенствованный метод У. Кроля. Метод Кроля позволяет получать цирконий при вдвое меньших затратах, чем при получении его по методу наращивания. Схема этого производства предусматривает две основные стадии — двуокись циркония хлорируется, а полученный че- тыреххлористый цирконий восстанавливается металлическим магнием под слоем расплавленного металла. Конечный продукт — циркониевая губка переплавляется в прутки и в таком виде направляется потребителю. ДВУОКИСЬ ЦИРКОНИЯ Пока ученые искали способ получить металлический цирконий, практики уже применяли некоторые из его соединений, в первую очередь, двуокись циркония. Свойства двуокиси циркония в значительной мере зависят от того, каким способом она получена. Zr02, полученная при прокаливании некоторых термически нестойких солей Выдающийся немецкий химик Мартин Генрих Клапрот A743— 1817). В 1789 году им были открыты уран и цирконий циркония, нерастворима в воде. Слабо прокаленная двуокись хорошо растворяется в кислотах, но, если Zr02 сильно прокалить, она становится не растворимой ни в одной из минеральных кислот, исключая плавиковую. Еще одно интересное свойство: сильно нагретая двуокись циркония излучает свет настолько интенсивно, что ее можно было применить в осветительной технике. Этим ее свойством воспользовался известный немецкий ученый Вальтер Герман Нернст. Стержни накаливания в лампе Нернста были изготовлены из Zr02. В качестве источника света раскаленная двуокись циркония иногда служит и сейчас — при лабораторных опытах. В промышленности двуокись циркония первыми применили силикатные производства и металлургия. Еще в начале нашего века были изготовлены цирконовые огне-
Иене Якоб Берцелиус A779— 1848) — крупнейший шведский химик. Одна из его заслуг — получение элементарного циркония упоры, которые служат в три раза дольше обычных. Огнеупоры, содержащие добавку Zr02, позволяют провести 1200 (!) плавок стали без ремонта печи. Цирконовые кирпичи вытеснили шамотные при выплавке металлического алюминия, и вот почему. Шамот * сплавляется с алюминием, на его поверхности образуются наросты шлака, которые надо периодически счищать. А цирконовые кирпичи расплавленным алюминием не смачиваются. Это позволяет печам, футерованным цирконом, непрерывно работать в течение десяти месяцев. Значительные количества двуокиси циркония потребляют производства керамики, фарфора и стекла. Устойчивость * Шамотом называют широко распространенные огнеупорные материалы на основе огнеупорной глины или каолина. Zr02 к действию кислот дала возможность исключить дорогостоящую и к тому же токсичную двуокись олова из производства многих сортов эмалей. Список отраслей промышленности, нуждающихся в двуокиси циркония, можно было бы продолжить еще и еще. Но, посмотрим, на что пригодился металлический цирконий, который так долго не удавалось получить. ЦИРКОНИЙ И МЕТАЛЛУРГИЯ Первым потребителем металлического циркония была черная металлургия. Цирконий оказался хорошим раскислителем. По раскисляющему действию он превосходит даже марганец и титан. Одновременно цирконий уменьшает содержание в стали газов и серы, присутствие которых делает ее менее пластичной. Стали, легированные цирконием, не теряют необходимой вязкости в широком интервале температур, они хорошо сопротивляются ударным нагрузкам. Поэтому цирконий добавляют в сталь, идущую на изготовление броневых плит. При этом, вероятно, учитывается и тот факт, что добавки циркония положительно сказываются и на прочности стали. Если образец стали, не легированный цирконием, разрушается при нагрузке около 900 кг, то сталь той же рецептуры, но с добавкой всего лишь 0,1% циркония выдерживает нагрузку уже в 1600 кг. Значительные количества циркония потребляет и цветная металлургия. Здесь его действие весьма разнообразно. Незначительные добавки циркония повышают теплостойкость алюминиевых сплавов, а многокомпонентные магниевые сплавы с добавкой циркония становятся более кор- розионноустойчивыми. Цирконий повышает стойкость титана к действию кислот. Коррозионная стойкость сплава титана с -14% Zr в пятипроцентной соляной кислоте при 100°С в 70 раз (!) больше, чем у технически чистого титана. Иначе влияет цирконий на молибден. Добавка 5% циркония удваивает твердость этого тугоплавкого, но довольно мягкого металла. Есть и другие области применения металлического циркония. Высокая коррозийная стойкость и относительная тугоплавкость позволили использовать его во многих отраслях промышленности. Фильеры для производства искусственного во-» О Химия и Жизнь, № 6
локна, детали горячей арматуры, лабораторное и медицинское оборудование, катализаторы — вот далеко не полный перечень изделий из металлического циркония. Однако не металлургия и не машиностроение стали основными потребителями этого металла. Огромные количества циркония потребовались ядерной энергетике. ПРОБЛЕМА ЦИРКОНИЯ «РЕАКТОРНОЙ ЧИСТОТЫ» В ядерную технику цирконий пришел не сразу. Для того чтобы стать полезным в этой отрасли, металл должен обладать определенным комплексом свойств. (Особенно, если он претендует на роль конструкционного материала при строительстве реакторов.) Главное из этих свойств — малое сечение захвата тепловых нейтронов. В принципе, эту характеристику можно определить как способность материала задерживать, поглощать нейтроны и тем самым препятствовать распространению цепной реакции. Величина сечения захвата нейтронов измеряется в барнах. Чем больше эта величина, тем больше нейтронов поглощает материал и тем сильнее препятствует развитию цепной реакции. Естественно, что для реакционной зоны реакторов выбираются материалы с минимальным сечением захвата. У чистого металлического циркония эта величина равна 0,18 барна. Многие более дешевые металлы имеют сечение захвата такого же порядка: у олова, например, оно равно 0,65 барна, у алюминия — 0,22 барна, а у магния — всего 0,06 барна. Но и олово, и магний, и алюминий легкоплавки и нежаропрочны; цирконий же плавится лишь при 1860°С. Казалось, единственное ограничение — довольно высокая цена элемента № 40 (а для этой отрасли науки денег жалеть не приходится), но возникло другое осложнение. В земной коре цирконию всегда сопутствует гафний. В цирконовых рудах, например, его содержание обычно составляет от 0,5 до 2,0%. Химический аналог циркония (в менделеевской таблице гафний стоит непосредственно под цирконием) захватывает тепловые нейтроны в 500 раз интенсивнее циркония. Вести цепную реакцию в аппарате, сделанном из гафния, равносильно попытке разжечь костер водой. Этого, естественно, никто не делает, хотя гафний нашел применение в атомной технике — для изготовления регулирующих стержней. Но и незначительные примеси гафния сильно сказываются на ходе реакции. Например, полуторапроцентная примесь гафния в двадцать раз повышает сечение захвата циркония. Перед техникой встала проблема: полностью разделить цирконий и гафний. Если индивидуальные свойства обоих металлов весьма привлекательны, то их совместное присутствие делает материал абсолютно непригодным для атомной техники. Проблема разделения гафния и циркония оказалась очень сложной — химические свойства их почти одинаковы из-за чрезвычайного сходства в строении атомов. В научной литературе описано немало способов (вернее, попыток) разделить эти элементы, но до сих пор эта проблема далека от окончательного разрешения. Нынешние технические условия на цирконий «реакторной чистоты» допускают присутствие в нем не больше 10 ~2 % гафния. Средний эффективный поперечник захв ата медленных нейтронов у такого циркония равен 1,18 барна — в шесть с половиной раз больше, чем у чистого. Разница весьма существенная, но чтобы достичь хотя бы этого значения, применяют сложную многоступенчатую очистку: ионный обмен, многократное осаждение, экстракционное разделение. Все эти операции значительно удорожают цирконий, а он и без того дорог: пластичный металл (99,7 %Zr) в 300 раз дороже концентрата! Проблема экономичного разделения циркония и гафния еще ждет своего решения. И все-таки цирконий стал «атомным» металлом. Об этом, в частности, свидетельствуют такие факты. На первой американской атомной подводной лодке «Наутилус» был установлен реактор из циркония. Позже выяснилось, что выгоднее делать из циркония оболочки топливных элементов, а не стационарные детали активной зоны реактора... Тем не менее, производство этого металла увеличивается из года в год, и темпы этого роста необыкновенно высоки. Достаточно сказать, что за десятилетие с 1949 по 1959 год мировое производство циркония выросло в 1000 раз!
ЦИРКОНИЙ, ВОЗДУХ И ВОДА В предыдущих главах почти ничего не рассказано о химических свойствах элемента № 40. Главная причина этого — нежелание повторять многие статьи и монографии об элементах — металлах. Цирконий — типичнейший металл, характерный представитель своей группы (и подгруппы) и своего периода. Ему свойственна довольно высокая химическая активность, которая существует, однако, в скрытой форме. О причинах этой скрытости и отношении циркония к воде и компонентам воздуха стоит рассказать подробнее. Компактный металлический цирконий .внешне очень похож на сталь. Он ничем не проявляет своей химической активности и в обычных условиях по отношению к атмосферным газам ведет себя исключительно инертно. Кажущаяся химическая пассивность циркония объясняется довольно традиционно: на его поверхности всегда есть невидимая окисная пленка, предохраняющая металл от дальнейшего окисления. Чтобы полностью окислить цирконий, надо повысить температуру до 700°С. Только тогда окисная пленка частично разрушится, а частично растворится в металле. Итак, 700°С тот температурный предел, за которым кончается химическая стойкость циркония? К сожалению, и эта цифра слишком оптимистична. Уже при 300°С цирконий начинает более активно взаимодействовать с кислородом и другими компонентами атмосферы: водяными парами "(образуя двуокись и гидрид), с углекислым газом (образуя карбид и двуокись), с азотом (продукт этой реакции — нитрид циркония). Но при температурах ниже 300°С окисная пленка — надежный щит циркония. Иначе, чем компактный металлический цирконий, ведут себя на воздухе его порошок и стружка. Это пирофорные вещества, которые легко самовозгораются на воздухе даже при комнатной температуре. При этом выделяется много тепла. Цирконевая пыль в смеси с воздухом способна даже взрываться. Интересно отношение циркония к воде. Явные признаки взаимодействия металла с водой долгое время не видны. Но на поверхности смоченного водой циркония происходит не совсем обычный для металлов процесс. Как известно, многие металлы под действием воды подвергаются гальва- 3" нической коррозии, которая заключается в переходе их катионов в воду. Цирконий же и под действием воды окисляется и покрывается защитной пленкой, которая в воде не растворяется и предотвращает дальнейшее окисление металла. Перевести ионы циркония в воду проще всего растворением некоторых его солей. Химическое поведение четырехвалентного иона циркония в водных растворах очень сложно. Оно зависит от множества химических факторов и процессов, протекающих в водных растворах. Существование такого иона — Zr4+ «в чистом виде» маловероятно. Долгое время считали, что в водных растворах цирконий существует в виде ионов циркони- ла — Zr02f. Более поздние исследования показали, что в действительности в растворах, кроме цирконил-ионов, присутствует большое число различных комплексных — гидратированных и гидроли- зованных — ионов циркония. Их общая сокращенная формула — [Zrp(H20)n(OH)m-]Dp'")+. (Строение одного из таких ионов показано на рисунке, стрелками обозначены координационные связи.) L- Н -1 Такое сложное поведение циркония в растворе объясняется большой химической активностью этого элемента. Препаративный цирконий (очищенный от ZrCy вступает во множество реакций, образуя простые и сложные соединения. «Секрет» повышенной химической активности циркония кроется в строении его электронных оболочек. Атомы циркония построены таким образом, что им свойственно стремле-
ние присоединить к себе как можно больше ных. При полимеризации уменьшается И других ионов; если таких ионов в растворе недостаточно, то ионы циркония соединяются между собой, и происходит полимеризация. При этом химическая активность циркония утрачивается, реакционная способность полимеризованных ионов циркония намного ниже, чем неполимеризован- активность раствора в целом. Такова, в общих чертах, «визитная карточка» одного из самых важных металлов нашего времени — элемента № 40, циркония. Что вы знаете и чего не знаете о цирконии и его соединениях «НЕСОВЕРШЕННЫЕ АЛМАЗЫ» В средние века были хорошо известны ювелирные украшения из так называемых несовершенных алмазов. Несовершенство их заключалось в меньшей, чем у обычного алмаза, твердости и несколько худшей игре цветов после огранки. Было у них и другое название — матарские (по месту добычи — Матаре, району острова Цейлон). Средневековые ювелиры не знали, что используемый ими драгоценный минерал — это монокристаллы циркона, основного минерала циркония. Циркон бывает самой различной окраски — от бесцветного до кроваво-красного. Красный драгоценный циркон ювелиры называют гиацинтом. Гиацинты известны очень давно. По библейскому преданию, первосвященники древнего Израиля носили на груди двенадцать драгоценных камней, и среди них цирконовый гиацинт. РЕДКИЙ ЛИ? В виде различных химических соединений цирконий довольно широко распространен в природе. Его содержание в земной коре довольно велико — 0,025 %, по распространенности он занимает двенадцатое место среди металлов. Несмотря на это, цирконий пользуется меньшей популярностью, чем многие из действительно редких металлов. Это произошло из-за крайней рассеянности циркония в земной коре и отсутствия крупных залежей его природных соединений. ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЦИРКОНИЯ Их известно более сорока. Цирконий присутствует в них в виде окислов или солей. Двуокись циркония — бадделеит (ZrC^) и силикат циркония — циркон (ZrSiOO имеют наибольшее промышленное значение. Самые большие из разведанных залежей циркона и бадделеита расположены в США, Австралии, Бразилии, Индии, Западной Африке. Кроме того, сотни мелких месторождений этих минералов есть в Египте и Конго, на Цейлоне и Малайском полуострове. СССР располагает значительными запасами циркониевого сырья, находящимися в различных районах Украины, Урала и Сибири. МАНОМЕТР — УНИВЕРСАЛ Интересное применение нашло соединение циркония с хлором ZrCU. Электропроводность пластинки из этого вещества зависит от давления, которое на нее действует. Это свойство и использовали в конструкции прибора для измерения давлений. Изменилось давление — изменяется и ток в цепи прибора. Шкала прибора градуируется в единицах давления. Такие приборы очень чувствительны и позволяют измерять давление в широком интервале: от стотысячных долей атмосферы до тысяч атмосфер. PbZr03 — ПЬЕЗОЭЛЕКТРИК Пьезокристаллы нужны для многих радиотехнических приборов — стабилизаторов частот, генераторов ультразвуковых колебаний и других. Иногда им приходится работать в условиях повышенных температур. Кристаллы циркона- та свинца практически не изменяют своих пьезоэлектрических свойств при температуре до 300°С. ВСПЫШКА-МАЛЮТКА Циркониевая фольга при горении дает в полтора раза больше света, чем алюминиевая, потребляя при этом то же самое количество кислорода. «Вспышки» с циркониевым заполнением занимают очень мало места — они могут быть величиной с наперсток. ЦИРКОНИЙ И МОЗГ Высокая коррозийная стойкость циркония позволила применить его в нейрохирургии. Из сплавов циркония делают кровеостанав- ливающие зажимы, хирургический инструмент и иногда даже нити для наложения швов при операциях мозга.
НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ В редакцию пришло письмо от М. Д. СКРИПНИЧЕНКО из Николаева. Вот это письмо. Пишу один, а выражаю желание и просьбу оставшихся в живых моих товарищей, которые, как и все советские люди, отдавали все на защиту нашей Родины от фашистской чумы. В пригороде гор. Николаева пос. Варваровка группе партизан, отдавших жизнь в неравной борьбе, установлен гранитный памятник, но надпись из бронзы на сером граните совершенно не видна — бронза очень быстро окисляется и темнеет, а нанести сусальное золото, имеющееся в ювелирном магазине, нет специалиста. По поручению товарищей я обратился к нашим соседям в Одессе. Но я натолкнулся на гнусные пережитки старого — кладбищенские знахари Одессы в категорической форме отказались открыть свой секрет, а согласились за особую плату приехать в Николаев и сделать надпись по рельефу. Поэтому прошу через ваш журнал дать совет: как нанести сусальную фольгу! Может быть, нужно иметь золото в виде порошка! Какие клеящие вещества применяются для надписи! Чтобы ответить на вопросы, заданные М. Д. Скрипниченко, наш корреспондент обратился сначала к московским коллегам одесских «кладбищенских знахарей». Но и они наотрез отказались сообщить «секреты» золочения, хотя с готовностью предложили свои услуги для нанесения надписи. Пришлось обратиться к научным работникам. Прежде всего выяснилось, что не нужно быть специалистом, чтобы сделать на камне надпись, не тускнеющую десятилетиями. Естественно, никакой неблагородный металл не может заменить золото. Бронза быстро окисляется, а покрывать окрашенную бронзой поверхность каким-либо лаком нельзя — теряется блеск. Бронзовую краску можно применять только для окраски предметов, находящихся в помещениях с не-* большими колебаниями температуры и влажности. Золото продается в ювелирных магазинах в виде «книжек» и называется сусальным. Тончайшие листки золота (их толщина около 2 микронов) переложены папиросной бумагой. ТРОГАТЬ ЗОЛОТО ПАЛЬЦАМИ НЕЛЬЗЯ —листки могут прилипнуть к пальцам и порваться. Золото крепят (точнее — приклеивают) атмосферостойким лаком, лучше всего — пентафтале- вым, товарное название которого— лак № 170. Если его не удастся найти, можно взять глиф- талевый лак D-С). Эти лаки надежно сцепляются с металлическими, деревянными и каменными поверхностями. Чтобы сделать поверхность, на которую будет наноситься золото, более гладкой, ее сначала покрывают грунтом — масляной кадмиевой краской. Чтобы она быстрее сохла, перед употреблением ее нужно смешать с 3—5% (по объему) сиккатива — вещества, ускоряющего высыхание растительных масел. Лучше взять сиккатив № 63 или № 64. Их, как и краску, продают в магазинах художественных принадлежностей. Для очистки поверхности камня от грязи и пыли и для обезжиривания необходимо запастись небольшим пузырьком чистого бензина (желательно — авиационного), ацетона или спирта. А приспособления — это кисточки для нанесения грунта и лака и пинцет. Прежде чем приступить к подготовке поверхности, удалите все остатки старой краски. После этого протрите поверхность сухой, а затем смоченной в раствори-» теле ваткой, чтобы удалить грязь, скопившуюся в неровностях камня. Через 4—5 минут кисточкой нанесите ровный слой грунта на всю поверхность камня, на которой есть буквы (если камень гладкий). Если же камень шероховатый, то краску и лак придется нанести тонкой кисточкой только на сами буквы — с шероховатого камня трудно будет удалить излишки краски. Грунт оставьте сохнуть на сутки. Постарайтесь защитить загрунтованную поверхность от пыли и влаги, аккуратно прикрыв ее. Лак наносите на грунт мя« кой кисточкой. Первый слой лака должен сохнуть довольно долго — 40—50 часов при температуре около 20°С или 24—36 часов при температуре около 30°С. Так же как и при грунтовке, постарайтесь защитить поверхность от пыли и влаги. Второй слой лака, который нужно наносить только после полного высыхания первого, должен подсохнуть до состояния «отлипа» — примерно так, как при склеивании резиновым клеем. Теперь пинцетом возьмите кусочек сусального золота, по п-.о- щади несколько больше уквы (заметьте: РАЗРЕЗАТЬ НУЖНО ВСЮ КНИЖКУ, НЕ ИЗВЛЕКАЯ ИЗ НЕЕ ЗОЛОТА). Приложите золотой листок к букве и небольшим ватным тампоном, слегка смоченным водой, стучите по листку. Старайтесь, чтобы золото плотно прилегло ко всей поверхности буквы. Через два-/, ри дня после золочения соскребите металлическим скребком излишки золота, лака и грунта с гладкой поверхности. И еще один совет: прежде чем наносить золото на памятные недписи, нужно, разумеется, освоить технику золочения хотя бы с одной — двумя пробами.
\ -) \ 4 1\ I -S- \ \ / \ \ \ /
Инженер Ю. Н. КОГАН Рисунок Д. ЛИОНА КАК ДЕЛАЮТ ВЕЩИ И ВЕЩЕСТВА КЕРАМИКА Керамика многообразна. Чашка и тарелка, черепица на крыше, фарфоровый тигель в лаборатории, изолятор на линии электропередач— все это керамика. Что такое терракота, майолика, клинкер, шамот, известно далеко не всем, а это тоже керамика. Со многими же техническими видами керамики знакомы только специалисты. ИСКУССТВО ДРЕВНИХ «Керамос» — по-гречески глина. Этому мягкому, пластическому материалу нетрудно придать любую форму — скажем, миски или горшка. Высушенные на солнце глиняные предметы приобретают некоторую прочность, а те, которые побывают затем в огне, становятся твердыми и стойкими к воде и пламени. Изделия из обожженной глины впоследствии получили собирательное имя — керамика. Археологи при раскопках человеческих жилищ часто находят черепки глиняной посуды, игрушек, украшений. Глиняную посуду делали уже в эпоху неолита— около 7000 лет назад. В то время зарождалось гончарное ремесло. Первое технологическое усовершенствование в области керамики — это гончарный круг. С его изобретением стала появляться тонкостенная посуда — кувшины, блюда, сосуды для хранения пищи. Уровень техники, строительства, искусства во многом зависел от искусства гончаров. Из обожженной глины были сделаны первые искусственные «камни» для постройки домов, созданы жаростойкие материалы, в которых можно было плавить медь, золото, железо. Можно сказать, что керамика подготовила переход к бронзовому и железному веку. Более 2500 лет пролежали в земле тридцать тысяч глиняных табличек с клинописными значками — знаменитая библиотека царя Ашшурбанапала. Кроме оригинальных произведений, в этой библиотеке было множество копий с «книг», находившихся в других городах и странах. От века к веку совершенствуется технология керамики и, следовательно, ее качество. Глиняную посуду покрывают глазурями. В VII веке н. э. в Китае был изобретен фарфор; из лучших его сортов создаются вазы, статуэтки, украшения. Древние строители используют терракоту и майолику — специально обработанные и покрытые цветными глазурями плитки из лучших сортов глин. Но, как ни странно это звучит, основные процессы изготовления керамических изделий дошли до наших дней почти в неизменном виде. Это придание глине формы — сушка — обжиг. На рисунке (стр. 24) — типичная технологическая схема керамического производства. Она в равной степени относится и к современному производству, и к производству тысячелетней давности. СЫРЬЕ — ГЛИНА Как следует из рисунка, знакомство с технологией нужно начать с разговора о сырье. Заводы, выпускающие кирпич, черепицу и другую строительную керамику, получают глину из карьеров, где добыча может вестись самыми разнообразными методами: и вручную, как в древности, и вполне современно — гидромониторами и многоковшовыми экскаваторами. Глины бывают разные. Простейшие глины содержат окись алюминия AI2O3,
окись кремния SiC>2 и воду в соотношении А12Оз" 2Si02* 2H2O (это формула минерала каолинита). При температуре обжига 500— 600°С вода выделяется, и соединение Al203-2SiC>2 (метакаолинит) остается устойчивым до 800—1000°С, а затем распадается на отдельные окислы. При дальнейшем нагревании происходит целый ряд превращений, каждое из которых приводит к образованию веществ с новыми свойствами. Так, один из конечных продуктов обжига глины, образующихся при температуре около 1400°С, — муллит 3Al203-2Si02. Подобные превращения часто изображают кривыми в координатах состав — температура. Такие кривые называют диаграммами состояния. Как правило, большинство керамических материалов состоит из трех и более окислов металлов. У глин различного химического состава— разные свойства. Так, глины, содержащие много примесей, плавятся обычно ниже 1350°С (легкоплавкие глины). Из них делают строительный кирпич и черепицу. Температура обжига этих материалов 950°—1100°С; черепок получается пористым. Цветные плитки для полов, кислотоупорную керамику, канализационные трубы изготовляют из тугоплавких глин (температура плавления около 1580°С), с повышенным содержанием Si02. Температуру обжига в этом случае повышают до 1280°С; керамические изделия получаются полностью спеченными, однородными Глины, содержащие более 60—70% окиси кремния, идут на изготовление некоторых огнеупорных материалов, например шамотных. Температура обжига таких материалов — до 1450°С. Не надо думать, однако, что только из глин изготовляют многочисленные керамические материалы. Для создания специальных технических сортов керамики сегодня в качестве основного сырья используют другие природные материалы: бокситы, диаспор, магнезит, доломит, тальк. В отдельных случаях керамические материалы изго- Такой путь проходит глина, прежде чем стать керамикой
товляют из чистых окислов металлов — Zr02, MgO, AI203, BeO и других с незначительными количествами добавок. СПЕЦИИ И ПРИПРАВЫ Из одной глины керамику не сделаешь. Все знают, что к глине добавляют воду. Но кроме воды в массу добавляют песок и известь, шлак и опилки; в кислотоупорные изделия часто вводят полевой шпат, кварцевый песок, окислы кобальта, железа, титана, марганца: в огнеупорные изделия — известь, железную окалину, столярный клей, канифольное мыло и даже патоку. Зачем же в глину добавлять такие вещества? Вода (и другие пластификаторы) придают массе определенную вязкость, наиболее подходящую для выбранного способа формования. Если формуют кирпич из порошка, его влажность не должна превышать 8%. А если сырье очень влажно, то формовать можно так называемым наливным способом *. Песок, шлак, опилки, измельченный уголь называют отощителями. Добавка этих веществ помогает регулировать величину усадки изделия при сушке и обжиге (большая усадка приводит к деформации керамики, и при этом появляются разрывы и трещины). Чтобы окрасить керамические изделия, вводят окислы различных металлов. Так, синий цвет придают окислы кобальта и цинка, черный — окислы титана, марганца и железа, зеленый — окись хрома, красновато-розовый — окислы марганца и хрома. Керамика часто должна быть пористой— например для облегчения изделия, улучшения теплоизоляционных свойств. При изготовлении таких материалов в состав массы вводят выгорающие органические вещества: древесный уголь, опилки. Вместо выгорающих добавок иногда вводят газообразующие вещества (например, известняк и соляную кислоту), которые вспучивают массу в процессе обработки. К глине подмешивают и пенообразую- щие компоненты, в частности эмульсию из канифольного мыла и столярного клея. * Глина высокой влажности сама может служить пластификатором при изготовлении фарфора, фаянса и других керамических масс. ОТ ГЛИНЫ К КИРПИЧУ Все эти компоненты, собранные вместе, получают название «шихта». Составные части шихты прежде всего измельчают. Эту работу выполняют машины. Их имена иногда незатейливы — бегунки, вальцы, глиномялки, иногда — солидны: дезинтеграторы, зубчатые дробилки, грохоты. Помол — дело тонкое. Величина исходного набора зерен шихты и равномерность распределения добавок во многом обусловливают свойства будущих изделий. Вот, например, какими должны быть зерна в шихте при изготовлении кирпича: менее 1 мм — 50%, от 1 до 2—25% и остальное — от 2 до 3 мм. Если шихта будет измельчена больше, то кирпич при прессовании растрескивается; если меньше, то сырая заготовка получится слабой, непрочной. Следующий этап изготовления керамики — формовка. Есть несколько способов формовки — в зависимости от влажности, а значит, пластичности массы. При влажности около 16—18% глины достаточно пластичны. Чем менее пластична шихта, тем большее усилие требуется для того, чтобы придать ей необходимую форму. С другой стороны, чем больше влажность шихты, тем большее время требуется впоследствии для сушки. Существуют две разновидности формовки — прессование и литье. Первым методом детали делают на устройствах, имеющих в своем наименовании слово «пресс»: ленточный, винтовой, трубный, гидравлический, фрикционный, салазочный и т. д. Льют керамику чаще всего в гипсовые пористые формы. Действуя наподобие промокашек, гипсовые формы активно отсасывают воду из шликеров (так называются полужидкие керамические массы). Обезвоженная и затвердевшая заготовка перед обжигом дополнительно сушится. В последние годы в производстве многих видов радио- и электрокерамики распространился метод «горячего литья под давлением», разработанный П. О. Грибов- ским. Шликер для этого способа формовки готовят не на воде, а на специальных связующих —пластификаторах — обычно органического происхождения (парафине, воске, поливиниловом спирте). При ком- 4 Химия и Жизнь, № 6
натной температуре такой шликер, как правило, твердый. Перед литьем массу подогревают, и она становится полужидкой, напоминая по консистенции хорошую сметану. В формы (можно в металлические) шликер заливают на специальных установках, использующих принцип сообщающихся сосудов. Горячую массу передавливают из установки в форму сжатым воздухом. Таким способом можно формовать детали практически любой конфигурации. Выше уже было немного рассказано о химических превращениях глины при обжиге. Обжиг проводят замедленно, часто — десятки часов, чтобы физико-химические процессы образования черепка прошли до конца. Что же происходит во время обжига с керамикой, состоящей из многих веществ? Керамические детали при обжиге не расплавляются. Значит реакции при спекании протекают в твердой фазе (в основном— на границах фаз). Правда, если в массу добавляют достаточное количество плавней, то между кристаллами окислов образуются прослойки стекловидной фазы (условно ее называют жидкой). Вот как описывается в одном из учебников образование динасового огнеупора: «Образующаяся при высоких температурах жидкая фаза, за счет расплавления и взаимодействия с кварцитом минеральных примесей и минеральных связующих добавок, смачивая зерна кварцита и проникая в глубь него, растворяет кварц и кристобалит до определенной степени насыщения. Из насыщенного раствора начинает выделяться стабильная форма — тридимит, наиболее устойчивая при данной температуре. Процесс растворения кварца и выделения тридимита возобновляется и протекает непрерывно. Следовательно, чем лучше смачивающая способность жидкой фазы, тем плотнее структура и выше прочность динасового черепка». Сушат и обжигают керамические изделия обычно на воздухе, хотя иногда обжиг проводят в водороде или вакууме. Многочисленные печи для обжига керамики имеют различные конструкции. В одних случаях — это печи периодического действия (например, горны); в других — действующие непрерывно — камерные (кольцевые) и туннельные. Как правило, обжиговые печи работают на газообразном или жидком топливе; печи же вакуумные и водородные имеют систему электронагрева. Технология изготовления большей части керамической продукции — кирпича, дренажных труб, черепицы — заканчивается обжигом. А облицовочные материалы и художественная керамика обрабатываются еще механически, покрываются глазурями и эмалями. О них — разговор особый. Керамическое производство, как видите, достаточно сложное. И хотя уже говорилось, что основная схема получения керамики сохранилась с незапамятных времен, многое изменилось и меняется. Изменились, во-первых, знания людей, занимающихся изготовлением керамики. Хотя не все еще ясно до конца, основные закономерности четко определены. Так, изучено, как пластичность исходных материалов зависит от их влажности, каким образом меняется усадка при изменении усилий прессования, какую роль играют добавки и зернистость. Во-вторых, изменилась техника производства. Лопата — гончарный круг — примитивная печь заменены машинами, добывающими сырье, автоматическими установками для формования изделий, электрическими и газопламенными печами. Современную керамику делают современными способами.
СЛОВАРИК ЭРУДИТА АНГОБ — тонкий слой, который наносят на некоторые керамические изделия. Состав слоя: глина, песок, иногда известь или мел, красящие окислы. Ангоб наносят обычно перед глазуровкой, чтобы скрыть цвет и структуру изделия. ГЛАЗУРЬ — тонкий полупрозрачный слой, нанесенный на обожженную керамическую деталь (реже — на необожженную). После обжига слой глазури становится стеклообразным. Часто глазурь окрашивают в какой-либо цвет, добавляя окислы металлов. Толщина слоя глазури ОД— 0,3 мм. ГОРН — камерная пламенная печь для обжига керамических изделий. Горны бывают и маленькие, лабораторные, и производственные — емкостью свыше 100 м3. Разогреваются горны, как правило, жидким или газообразным топливом. ДЕКАЛЬКОМАНИЯ — способ нанесения рисунка, знакомый всем по детским переводным картинкам. Декалькоманией нередко наносят рисунки на керамические изделия, особенно при массовом производстве. ДИНАС — кислый огнеупорный материал, содержащий не менее 93% Si02. Огнеупорность — до 1700° С. Применяется в мартеновских и коксовых печах, в электроплавильных и стекловаренных печах, в конверторах. ИЗРАЗЦЫ или КАФЕЛИ — специальные керамические плитки, употребляющиеся в основном для облицовки печей и стен. Глазурованные изразцы (белые или цветные) называются майоликовыми. С внутренней стороны у изразцов есть «румпа» — особый загнутый выступ для прочного крепления к стене. КАПСЕЛИ — коробки из огнеупорной массы, в которых обжигают фарфор, фаянс и некоторые другие керамические массы. Назначение капселей — защита изделий от топочных газов и золы, от резких колебаний температуры. Использованные капсели разбивают, размалывают и этот бой добавляют в массу при изготовлении некоторых сортов керамики. КЕРАМЗИТ — легкий вспученный керамический материал, который получают при обжиге легкоплавких глин определенных сортов. Вспучивание происходит благодаря взаимодействию газовой среды в печи с компонентами глины. Поры в керамзите закрытые. Керамзит применяется как легкий наполнитель бетона. КЛИНКЕР — один из представителей так называемых каменных керамических изделий. Изготовляется в виде кирпича. Обжиг клинкера проводят до полного спекания черепка (~1250°). При ударе молотком слышен чистый металлический звук. Состав: Si02 — от 65 до 70%, А1203 — до 23—25%, плавни — до 6—8%. Используется в строительстве гидросооружений и мостовых, в химической промышленности. КОВРЫ — листы бумаги с наклеенными на них небольшими керамическими плитками. Коврами облицовывают фасады, стеновые панели и крупные блоки, КРАКЛЁ — специальный вид украшений керамических изделий: сетка трещин на глазури. Эту сетку заполняют различными окрашенными веществами и повторяют обжиг. ЛЮСТРЫ — декоративные красочные пленки, отливающие всеми цветами радуги. «Люстры» наносят на поверхность глазурованных керамических изделий. Для приготовления пленок используют канифоль и щелочь, соли железа, меди, хрома, кобальта, золота и других металлов, а также бензол, розмариновое и лавандовое масла. Обжигают «люстры» при 700—800°С; для получения пленок с металлическим отливом обжиг оканчивают в восстановительной среде. МАЙОЛИКА — керамика с цветным пористы зл (до 20%) черепком, покрытая глазурью. Употребляется в скульптуре, архитектуре, прикладном искусстве. Свое название получила по имени острова Майорка. МИНЕРАЛИЗАТОРЫ — добавки в керамическую шихту, помогающие п-олучить во время обжига плотный черепок. Так, для многих огнеупоров из кварца минерализаторами служат обожженная известь (пушонка) и железная окалина. МУШКИ — бурые или черные пятнышки и точки на поверхности керамики или глазурей, портящие общий вид. Этот брак чаще всего вызывают соединения железа в глазури. ПЕНОКЕРАМИКА — изделия из вспученной глины. Как и для керамзита, исходным сырьем служат легкоплавкие глины. В шихту добавляют плавни и порообразующие вещества. ТЕРРАКОТА — это название происходит от латинских слов terra — земля и cota — обожженная. Сырье для терракоты — легкоплавкие чистые глины. После обжига изделия из терракоты становятся красновато-оранжевыми. Иногда в шихту вводят красители и получают терракоту других цветов. ФАРФОР — керамика белого цвета с плотным спекшимся черепком (водопоглощение всего 0,15%). Существует мягкий фарфор — для скульптуры, украшений, искусственных зубов, и твердый — для технических изделий (труб, тиглей, химической посуды и т. д.). ФАЯНС — отличается от фарфора пористым черепком (поглощает 8—10% воды). Из фаянса делают ванны, раковины, техническую посуду, глазурованные облицовочные плитки и т. д. ФРИТТА — сплавленная смесь компонентов некоторых глазурей. Сырые компоненты тонко измельчают, затем сплавляют и горячий расплав выливают в воду. Получается гранулированная фритта. После размола порошок фритты наносят на изделия в виде водных эмульсий и обжигают. ЦЕК — брак в виде тонких трещин. Чаще всего появляется на поверхности глазурованных деталей. Причина появления цека — либо большая разность коэффициентов расширения глазури и керамического черепка, либо недостаточная термостойкость керамики. ЧЕРЕПИЦА — кровельный материал, который делают из достаточно чистых и пластичных глин. Формуют черепицу из заготовок — валюшек. Обжиг ведут при температуре около 1000СС. Иногда изготовляют и глазурованную черепицу. 4*
Археолог А. ВОСКРЕСЕНСКИЙ ИСТОРИЯ, СКРЫТАЯ ПОД ГЛАЗУРЬЮ НАЙДЕНО В САРАЕ... Это было несколько лет назад. Экспедиция вела раскопки большого древнего городища. Когда-то здесь, в низовьях Волги, стояла столица Золотой Орды — цветущий город Сарай- Берке. Сейчас здесь видны только бугры и ямы — остатки домов, арыков, улиц. Поверхность земли усыпана осколками ярких изразцов, когда-то украшавших стены величественных зданий. В одном месте изразцов попадалось особенно много. Бросалось в глаза, что здесь они почти все были бракованные: пережженные и недожженные, плохо политые, потрескавшиеся... Похоже было, что это не просто остатки развалившегося дома, а отбросы целой керамической мастерской. Сомнения исчезли, когда был расчищен большой горн для обжига заготовок. Действительно, 600 лет назад здесь была мастерская, изготовлявшая облицовочную керамику — яркие поливные кирпичи, разноцветные майоликовые плитки, из которых потом где-то в другой мастерской выпиливали детали мозаик. Здесь же нашли и мелкие фигурки птиц и зверей — видимо, детские игрушки, источник «побочного заработка» для хозяина мастерской. Останки хозяина тоже были найдены под развалинами горна — там, где его настигла стрела или сабля воинов Тимура, сравнявших с землей Сарай- Берке... Находка была очень интересной. В отчете можно было записать: «Впервые за время исследования золотоордынских городищ обнаружены остатки крупного местного керамического производства». ...НЕ НАЙДЕНО В БОЛГАРАХ И именно в этом «впервые» заключалась проблема. Вот еще один крупный зо- лотоордынский город — Великие Болгары на Волге, ниже Казани. Еще до татаро-монгольского нашествия это был крупный центр торговли и ремесла. Уже 30 лет здесь ведутся раскопки — археологи обнаружили остатки мастерских металлургов и ювелиров, костере- зов и сапожников... Но ни одной керамической мастерской. Почему? Неужели в Болгарах не было производства керамики? Откуда же здесь брали этот важнейший строительный материал, распространенный на средневековом Востоке не меньше, чем сейчас, скажем, бетон и стекло? Ответ на эти вопросы нельзя было почерпнуть из письменных источников. Пришлось обратиться к изучению самой керамики. Что если, например, сравнить изразцы, изготовленные в разных культурных центрах татаро-монгольского государства? Они, наверное, различаются и по сырью, и по технологии изготовления, а значит, и по своему составу. Может быть, эти различия смогут что-нибудь рассказать? И археологи обратились к химикам. 28 > . -" ' ■■>/! . .•о*"
СЛЕДЫ ВЕДУТ В ХОРЕЗМ Основа всей среднеазиатской и золотоордынской поливной керамики — белый рыхлый черепок, который называют катином. Он состоит из мелкого кварцевого песка с разными примесями — глинозема, извести, окислов металлов. Вот химические анализы ка- шинов из Сарая-Берке и нескольких других золотоордынских городов Нижнего Поволжья: песок и ничтожное количество извести @,5—0,75%). Ясно, что зто не добавка, а естественная примесь к местному песку. А вот другая группа анализов. В этих кашинах извести уже больше — от 2 до 3,15%. Это образцы из Болгар. Теперь, имея точные данные о составе здешней керамики, можно поискать и источник, откуда она попадала на Среднюю Волгу. Ответ был найден в исследованиях узбекского археолога Н. С. Гражданкиной, посвященных технологии изготовления кашинов древними мастерами Средней Азии. Именно такой состав кашинов, по ее данным, характеризовал керамическое производство далекого Хорезма! Так совместными усилиями археологов и химиков был перекинут мостик между древним Хорезмом и завоеванным татаро-монголами Болгарским царством. По древним торговым путям, проложенным еще задолго до нашествия Чингиз-хана, везли, оказывается, не только экзотические восточные товары, но и стройматериалы — поливную архитектурную керамику. И везли в немалых количествах... ИСТОРИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ ИЗ ХИМИЧЕСКИХ АНАЛИЗОВ Ответ на первый вопрос, поставленный находкой керамической мастерской в Сарае- Берке, получен. Но этого еще недостаточно. Возникает новое «почему». Почему хрупкие изразцы нужно было везти за тридевять земель вместо того, чтобы наладить их изготовление на месте, в Болгарах, или, на худой конец, завозить их из того же Сарая? Объяснение этому может дать только политическая история Золотой Орды. Болгары — старинный город, процветавший задолго до прихода в Поволжье татаро-монгольских завоевателей. А Сарай-Берке — детище Золотой Орды, ханская ставка, появившаяся на пустом месте и целиком обязанная ханам своим существованием. Вряд ли могло население Болгар питать особо теплые чувства к своим завоевателям. Стремление сохранить во что бы то ни стало остатки былой самостоятельности скорее всего и заставляло купцов и строителей Болгар, как мы видели, невзирая на огромные трудности, цепляться за свои исконные торговые связи с Хорезмом. Эти связи оказались прочнее зави- си мости от новых центров Золотой Орды — государства, созданного мечом завоевателей и не имевшего под собой прочной экономической основы. Так изучение чисто технических проблем материального производства привело археологов от химического анализа черепков к новому, более глубокому пониманию истории золото- ордынского государства. На этих фотографиях вы видите уменьшенные в несколько раз фрагменты архитектурной керамики, найденные при раскопках археологами. 600 лет назад эти изразцы украшали роскошные дворцы и мечети золотоордынских городов — Белъджамена, Сарая-Берке, Сарая-Бату, Болгар. Некоторые из них украшены разноцветной наборной мозаикой, другие — подглазурной росписью S *rf4*> /V. ,.-<-'wlte«2 *
НЕ БОГИ ГОРШКИ ОБЖИГАЮТ ОСТАНОВИВШЕЕСЯ ВРЕМЯ Обмазанная глиной овальная яма диаметром около полутора метров. Перегородка из хорошо обожженной глины делит яму на два этажа. В перегородке несколько отверстий. Сверху яма перекрыта глиняным сводом. Это несложное сооружение — гончарный горн. На его верхнем этаже размещаются сосуды: амфоры, горшки, крынки, кувшины, жбаны; нижний этаж набивается дровами — это топка. Удивительно, что конструкция, описанная выше, почти не меняется со временем. Горны, в которых сегодня обжигают крынки украинские колхозники, мало отличаются от древнеримских. Не влияет время и на форму глиняных сосудов. В 1905 году археолог Н. Смирнов был поражен, увидев на рынке в одном из сел Дмитровского уезда точно такие же горшки, какие он находил во время раскопок городищ XI—XII веков. В Дмитровский уезд хлынули археологи. В деревнях они нашли полностью весь комплекс гончарного производства XI века. ЩЕПКА И ФТОРОПЛАСТОВЫЙ РОЛИК На протяжении многих веков гончары формовали свои горшки и крынки на гончарном круге. Одной рукой гончар вращал деревянный круг, на котором стоял будущий сосуд, а в другой руке он держал щепку, деревянный нож или просто мокрую тряпку. При помощи этих инструментов гончар придавал стенкам сосуда любые очертания. Самый современный способ формовки фарфоровых изделий основан на том же принципе. Фарфоровая масса наполняет вращающуюся форму, которая задает наружную поверхность пиалы, чашки или блюдца. Внутренняя же поверхность формуется, как и в древности, неподвижным приспособлением, только теперь щепку заменил насаженный на ось роликовый шаблон. Сейчас на многих фарфоровых заводах осваиваются шаблоны, сделанные из фторопласта. КЛЮЧИ, КРУГИ И КРЕСТЫ Когда археологи в середине прошлого века начали исследовать русскую керамику, они сразу же обратили внимание на кресты, звезды, решетки, выдавленные на днищах древних горшков. Возникли разные мнения о их назначении. Предполагали, что в старину клеймам приписывали магические свойства, и они должны были оберегать содержимое горшков от злых сил. Некоторые археологи считали, что знаки говорят о принадлежности горшка определенному хозяину, вроде современных экслибрисов на книгах. В конце концов установили, что круги и кресты — это фабричные клейма, подписи изготовивших горшки гончаров. Оказалось, что в некоторых деревнях мастера и сейчас ставят на днища горшков такие же знаки, обозначая этим свое авторство. С помощью этих знаков археологи установили, что в древней Руси ремесло гончара передавалось по наследству. Неграмотные крестьяне любую свою собственность помечали значками, похожими на круги и кресты. Когда сын «отделялся» от отца, он на своей доле собственности добавлял к уже имеющемуся значку новую палочку. Точно так же поступали и древние гончары. Классифицируя знаки на днищах горшков, академик Б. А. Рыбаков заметил: к клеймам горшков, раскопанных в одном и том же месте, на протяжении примерно ста лет прибавлялись две палочки — значит за это время сменялось три поколения гончаров. ДЕДУШКА С КУВШИНОМ У разных южных народов есть один общий обычай: девушки ходят за водой с глиняными кувшинами и при этом носят их на голове. Врачи установили, что такой обычай очень полезен: он укрепляет позвоночник, делает фигуру стройной, походку легкой, изящной. Множество картин изображают девушек с кувшинами, они воспеты в стихах и песнях. Популярная пьеса Лопе де Вега называется «Девушка с кувшином». Выражение «девушка с кувшином» стало постоянным художественным образом. Но мало кто знает, что обычай носить воду в кувшинах существовал и в Древней Руси. Только изящной походкой с кувшинами на плече ходили к колодцу не девушки, а бородатые старцы. В Московском летописном своде XVI века сохранилась миниатюра, изображающая престарелых монахов, занятых этой «девичьей» работой. ГОРШОК В БЕРЕСТЕ В Древней Руси глиняная посуда ценилась довольно высоко. Горшки заменяли кастрюли, сковородки, банки, тарелки, коробки — весь кухонный арсенал современной домохозяйки. Когда на горшке появлялась трещина, его не выбрасывали. Поскольку клея БФ-2 тогда не существовало, осколки горшка стягивали берестяными лентами, «пеленали» ими
горшок, как ребенка. Такой сосуд уже нельзя было ставить на огонь, но зато в нем можно было хранить сыпучие продукты. Возможно отсюда произошла и старинная загадка: «Был ребенок — не знал пеленок, стар стал — пеленаться стал». ДЕВУШКА-КУВШИН Еще в глубокой древности люди заметили, что глиняные кувшины очень напоминают своими очертаниями фигуру человека, особенно женскую фигуру. Гончары всегда старались всячески подчеркнуть это сходство. Например, при раскопках древней Трои были найдены сосуды не только с туловищем и руками — ручками, но и с лицом: носом, глазами, ртом. Крышки этих сосудов имели форму шапок. Древнегреческие амфоры и русские корчаги очень напоминают стилизованные фигуры девушек, уперших руки в бедра. Этих антропоморфических традиций не чуждаются и современные керамисты. Пабло Пикассо, занимающийся в последние годы росписью керамики, создал глиняный кувшин, на поверхности которого изображена обнаженная девушка — фигура ее точно вписана в очертания сосуда. ЗАГАДКА ЧЕРНОЙ КЕРАМИКИ Окраска керамики зависит от сорта глины и от характера обжига. Коричневый, бурый или серый цвет глины определяется в основном тем, какие окислы железа в ней содержатся: черные — бурый и магнитный железняки •или красный — гематит. Их соотношение и определяет цвет. При сильном обжиге черные окислы переходят в гематит, и керамика становится красной. Черную керамику и в древности и сейчас изготовляют так: раскаленный докрасна сосуд зарывают в опилки, мякину, навоз, листья. Органическое вещество тлеет, и при этом выделяется черный густой дым. Казалось бы, дым просто должен закоптить поверхность сосуда. Но в действительности черная керамика черна насквозь, и на ее поверхности нет никаких следов сажи. Было высказано предположение, что цвет керамики вообще зависит не от дыма, и глина темнеет под действием образующихся при неполном сгорании органического вещества газов: гематит восстанавливается до черных окислов. В этом объяснении усомнился главный реставратор каирского музея А. Лукас. Действительно, окись железа (гематит) восстанавливается в струе водорода до закиси (бурого железняка) при 300°С, а для образования магнитного железняка нужно 1000°С. Лукас знал, что ни та, ни другая температура не могла возникнуть при обжиге черной керамики. 300°С — это слишком мало, а 1000°С — слишком много. Черную керамику получают при температуре 500—600°С. Кроме того, при древней технологии обжига никак не могло образоваться столько водорода, сколько нужно для восстановительной реакции. Лукас подверг химическому анализу керамику огромного количества древних и современных черных сосудов и убедился в том, что все они содержали углерод. Кроме того, Лукас взял белую глину, т. е. глину, вообще не содержащую окислов железа, и изготовил из нее по старинной технологии черный сосуд. По-видимому, все-таки глину окрашивает в черный цвет дым. Лукас предполагает такой механизм окраски. Частицы дыма очень мелки, порядка одной стотысячной миллиметра в диаметре. У обожженной керамики очень пористая структура. Когда черепок охлаждается, воздух в порах сжимается, и поры, как насосы, засасывают в себя частицы дыма, которые там прочно застревают и окрашивают керамику в черный цвет. АНАТОМИЯ ФАРФОРОВОЙ ЧАШКИ Фарфор был изобретен в Китае в VII веке нашей эры. Китай не случайно оказался родиной фарфора— только в этой стране существуют месторождения так называемого «фарфорового камня». Фарфоровый камень — естественная смесь полевого шпата и кварца, во всем мире при производстве фарфора приходится смешивать эти два минерала. Кроме фарфорового камня в фарфоровую массу входит еще один компонент — белая глина, каолин. Каолин получил свое название от местности «Гаолин» («Высокие холмы»), где его добывали древние китайцы. Глина делает массу пластичной, пригодной для лепки; фарфоровый камень придает будущему фарфору звонкость и прозрачность. Китайцы называют фарфоровый камень мясом, а каолин — костями фарфора. ХИМИК НА ЦЕПИ Принятое у нас сейчас название «фарфор» происходит от арабского слова «фахфури» — «императорский». В восемнадцатом веке в России наряду со словом «фарфор» употреблялось и слово латинского происхождения «порцелин». «Дело порцелина химию за основание и за главнейшего своего предводителя имеет», — писал друг Ломоносова изобретатель русского фарфора Д. И. Виноградов. Барон Черкасов, управляющий личной канцелярией Екатерины II, приказал замечательного русского химика «во время обжига держать под караулом у печи, во все то время, сколько тот обжиг продолжаться будет, чтобы он и спал там».
Свои теоретические труды Виноградов писал сидя на цепи, в прямом смысле слова прикованный к месту своего секретного производства. СОЮЗ МЕТАЛЛА И КЕРАМИКИ На многих современных производствах керамике приходится работать в агрессивных средах при высоких температурах, в условиях, которые другие материалы не выдерживают. Американская фирма «Бен- дикс» недавно разработала способ герметичного соединения металла с керамикой, выдерживающего в агрессивной атмосфере паров цезия температуру до 1500°С. Чтобы металл припаять к керамике, употребляется необычный припой — водяная суспензия порошков молибдена, окиси алюминия и окиси иттрия. ФАРФОР ИЗ КОСТЕЙ Костяная мука — отход при производстве клея, до сих пор использовалась только в качестве удобрения. Английские химики, основываясь на том, что химический состав костей и фарфоровой массы очень близок, недавно начали применять золу костяной муки как сырье при производстве фарфора. Сейчас Ленинградский фарфоровый завод им. Ломоносова тоже осваивает технологию, при ■ Донбасс всегда ощущал недостаток питьевой и технической воды. Один из главных источников его водоснабжения — река Северный Донец. Но сейчас его воды в сильной степени загрязнены промышленными стоками. которой половину фарфоровой массы составляют обычные компоненты: глина, каолин, полевой шпат, а половину — костяная зола. Первые «костяные» чашки уже поступили в продажу. ЕВРОПЕЙСКИЙ ФАРФОР Иоганн Фридрих Бетгер был алхимиком. В начале XVIII века эта профессия становилась опасной — доверие к алхимии было подорвано, и незадачливых искателей философского камня нередко ждала расправа. И Бетгер сменил профессию. Он занялся изучением саксонских глин, и на их основе ему удалось получить массу, сходную с фарфором. Саксонский курфюрст Август Сильный, знакомый с восточным фарфором, понимал, что это за ценность, и Бетгер был назначен управляющим новой фарфоровой фабрикой в Мейссене. Фарфор Бетгера, тяжеловесный, с рельефными украшениями и скупой росписью, получил известность. Хранятся такие фарфоровые изделия и в ленинградском Эрмитаже. Некоторые историки утверждают однако, что честь открытия европейского фарфора принадлежит не Бетге- ру, а физику Эренфриду фон Чирнхаузу, который уже в 1703 году, за шесть лет до Бетгера, спроектировал фабрику фарфора. Но фабрика была построена уже после смерти Чирнхауза, а его помощник Бетгер выдал себя за Загрязнения начинаются еще далеко за пределами Донецкого бассейна. Но особенно тяжелый удар получает река в районе Славянска, где в нее вливается Казенный Торец. Этот приток, давно уже превратившийся в на- изобретателя. Впрочем, утвержч дают, что он существенно усовер-* шенствовал технологию и тем добыл славу мейссенскому фарфору. ФАРФОР «МЯГКИЙ» II «ТВЕРДЫЙ» Эти названия, конечно, условны. Из «мягкого» фарфора делают украшения и посуду. Для его изготовления берут по 20—40% глинистого вещества и кварца, а остальное приходится на долю легкоплавкого полевого шпата. В «твердом» фарфоре, из которого делают технические изделия, полевого шпата меньше, а глинистого вещества больше — до 55?:.. Обжигают такой фарфор при более высокой температуре A320 — 1450°С). Для химической посуды выпускают специальный фарфор. Фарфоровые чашки, стаканы, тигли и ступки достаточно прочны, не боятся ни кислот, ни щелочей. В них можно долго нагревать, растирать или прокаливать вещества при высокой температуре. В состав такого фарфора вводят глинозем, чтобы черепок получился плотнее. А фарфоровые изоляторы, которые применяют в радиотехнике, и «свечи» для автомобильных двигателей сделаны из особого фарфора, в который добавляют глинозем, тальк, двуокись титана, двуокись циркония и углекислый барий. стоящую сточную канаву, несет в Донец отходы производства чуть ли не четверти Донецкого бассейна. Ниже по течению Донец принимает не менее загрязненные воды других правых притоков. ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ
Сильнее всего загрязняется река е районе Лисичанска — Рубежного, где особенно развита химическая промышленность. Черным пятном расползаются по течению реки так называемые условно чистые промстоки, сбрасываемые Рубежанским химическим комбинатом. До 10 тыс. м3 отходов вливает каждый час в Донец Лисичанский химкомбинат. Загрязняют реку и другие предприятия. Бесконтрольный сброс сточных вод приводит к повсеместному загрязнению не только поверхностных, но и подземных вод — второго важного источника водоснабжения Донбасса. В долине Северного Донца широко распространены меловые породы. Дождевые и талые воды, проникая в трещины меловых пластов, образуют мощный водоносный горизонт, питающий прекрасной водой десятки водозаборных скважин и несколько крупных источников. Эти подземные воды также подвергаются загрязнению, которое принимает в последнее время угрожающие размеры. Об этом свидетельствуют данные исследований, проводившихся на протяжении нескольких лет Харьковским институтом «Водоканал- ниипроект». В районе Рубежанского химкомбината более всего загрязнены грунтовые воды в песчаных отложениях поймы Донца. В них в 8—10 раз увеличилось количество растворенных веществ: сульфатов, хлоридов, органических соединений. Кое-где содержание фенола и его производных в грунтовых водах достигает нескольких миллиграммов на литр (при максимально допустимой норме для питьевой воды— 0,001 мг/л!). Такие грунтовые воды имеют резкий запах, темно- желтый цвет и мало чем отличаются от промышленных стоков. Все это — результат фильтрации промстоков из отводного канала, не имеющего противо- фильтрационной защиты, и про- О Химия и Жизнь, № 6 должавшегося несколько десятков лет сброса отходов непосредственно на территории комбината. Под песчаными отложениями поймы Донца залегает толща меловых пород. Фильтрация загрязненных грунтовых вод в меловой водоносный горизонт привела к тому, что несколько водозаборных скважин, служащих источником питьевого водоснабжения, вышли из строя. Их воды обладают неприятным запахом, содержание в них растворенных веществ увеличилось более чем в шесть раз. Ежесуточно вместе с водой из всех скважин района откачивается более 13 т растворенных продуктов, внесенных в меловую толщу загрязненными водами, в том числе 3,5 т сульфата, 1,4 т хлора, 2,5 т кальция. Еще более загрязнены подземные воды в районе накопителя Донецкого содового завода недалеко от города Лисичанска. Этот накопитель не имеет проти- вофильтрационной защиты, и больше половины отходов просачивается сквозь его дно и борта. В результате прилегающая местность заболачивается, растительность в радиусе 150— 200 м полностью погибла. Содержание растворенного хлора в грунтовых и меловых водах этого района увеличилось до 90 г/л! Воды из скважин, расположенных в 5—7 км вверх и вниз по течению Донца, содержат в 6—50 раз больше хлора, чем природные. Зона загрязнения охватывает примерно 30 км2. В некоторых скважинах общая минерализация вод достигла 30 г/л, в том числе содержание растворенного хлора — 15—16 г/л. Такую воду нельзя использовать даже для технических нужд, и ее сбрасывают в Донец. Сама река из-за постоянного поступления в нее промстоков стала источником загрязнения. Резко ухудшилось качество воды, получаемой иэ прибрежных скважин ниже по течению Донца, Расширяя старые и строя новые химические заводы, необходимо принимать все меры, чтобы предотвратить загрязнение поверхностных и подземных природных вод. Строительство очистных сооружений должно опережать ввод самих химических производств. Сбрасывать неочищенные промстоки можно только в такие накопители и испарители, фильтрация из которых исключена. Самого серьезного изучения заслуживает предложение закачивать сточные воды в глубокие подземные горизонты, надежно изолированные от вод, используемых для питья. Каждый должен помнить, что запасы питьевых вод не бесконечны! Кандидат геолого- минералогических наук А. Д. СОКОЛОВ, научный сотрудник 3. А. ЧАВЫРЬ, Харьков ■ Уважаемая редакция! Разрешите поблагодарить вас за то, что я принята в члены клуба Юный химик. Я очень люблю отвечать на вопросы викторин, тем более на вопросы викторины по химии. Очень приятно, что вы уделяете такое большое внимание нам, старшеклассникам, печатая на своих страницах задачи, вопросы и викторины. Безусловно, это окажет большую помощь тем, кто мечтает стать химиком. Я тоже после окончания школы буду поступать на химико-технологический факультет, чтобы стать инженером-химиком. И в выборе этой профессии немаловажную роль сыграл и ваш журнал, потому что я читаю его уже давно. И на этот год я тоже подписалась на ваш журнал «Химия и жизнь». С этого дня я с удовольствием буду считать себя членом «Юного химика» и постараюсь по мере сил отвечать на ваши вопросы. С уважением АЛЛА ВИШНЕВСКАЯ (ученица 10 класса)
16 34 1г
о Кандидат технических наук Л. Я. КРАУШ, кафедра научной фотографии МГУ ФОТОЛАБОРАТОРИЯ МИКРОФОТОСЪЕМКА В предыдущем номере изложены основные принципы микрофотосъемки. В статье, напечатанной ниже, рассказывается о некоторых конкретных приложениях этих принципов. Для всех случаев микросъемки нельзя рекомендовать какие-то одинаковые лучшие условия фотографирования. Правильно подобрать такие условия гложет лишь сам фотограф по результатам пробной съемки. Но для каждой группы препаратов можно дать некоторые общие основные рекомендации. Мы расскажем в этой статье, как фотографировать биологические препараты, кристаллы и минералогические шлифы. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ У биологических препаратов, как правило, малая контрастность, и главная задача при их фотографировании — увеличить ее для точного воспроизведения тонкой структуры препарата. Контрастность изображения можно увеличить разными способами. Так как особенно сильно контрастность ухуд- 1. Зобная железа коровы (голубая деталь на оранжевом фоне), снятая на черно-белую пленку: а — без светофильтра; б — с желтым светофильтром; и желудок (красно-оранжевый), снятый: в — без светофильтра; г — с зеленым светофильтром шается от избытка рассеянного света осветителя, то диафрагму осветителя нужно раскрыть лишь до такого размера, при котором ее края не видны в видоискатель аппарата (предварительное фокусирование по микровизиру можно сделать и при большем отверстии диафрагмы). Заметно увеличивается контрастность, если уменьшить отверстие диафрагмы конденсора (апертурной диафрагмы микроскопа). Однако уменьшение апертуры снижает разрешающую способность микроскопа — на снимке теряются мелкие детали. Поэтому сильно прикрывать диафрагму можно только фотографируя с объективами малого увеличения (порядка 8Х). Насколько можно прикрыть диафрагму, определяют по контурам изображения: они должны быть четкими, без радужной каймы. Окрашенные препараты снимают со светофильтрами, поглощающими лучи того цвета, в который окрашен объект или фон. Синие и голубые детали выделяют, снимая с желтым, оранжевым или красным светофильтром. Красный светофильтр выделяет также зеленые детали. Для желтых, оранжевых и красных препаратов подходят синий и зеленый светофильтры (зти светофильтры одновременно увеличивают разрешающую способность микроскопа). Светофильтр подбирают, наблюдая в микроскоп за изменением контрастности изображения. При съемке светофильтр укрепляют на осветителе. Необходимое увеличение выдержки (кратность светофильтра) определяют пробной съемкой (фото 1). Снимать нужно на контрастной фотопленке. Цветочувствительность пленки должна обязательно соответствовать цвету выбранного светофильтра: пленка, разумеется, должна быть чувствительна к тем лучам, которые пропускает светофильтр. Контрастная негативная пленка «МЗ-2» чувствительна ко всем видимым лучам, и на ней можно снимать со светофильтром любого цвета. Наиболее контрастные пленки с высокой разрешающей способностью—«Микрат-130», «Ми- крат-200» и «Микрат-300» — чувствительны ко всем лучам, кроме красных, поэтому с красным светофильтром снимать на них нельзя. 5*
Пленки «Микрат» настолько мелкозернисты, что для них не требуется специальный мелкозернистый проявитель. Эти пленки проявляют в стандартном проявителе № 1 или, если нужна особенно большая контрастность, — в проявителе № 3 такого состава: Метол 2 г Гидрохинон -. 6 г Сульфит натрия безводный 20 г Сода безводная .... 26 г Бромистый калий ... 4,5 г Вода до 1 л В зтих растворах пленку проявляют 2,5—3 минуты при температуре 20° С. Бесцветные неконтрастные объекты, которые окрасить нельзя, снимают в ультрафиолетовом свете или по так называемому методу фазового контраста. В ультрафиолетовых лучах поглощение бесцветных объектов обычно оказывается больше, чем в видимых лучах, и контрастность соответственно увеличивается. Поэтому на снимке обнаруживаются детали, не видимые глазом. Для освещения ультрафиолетовым светом применяют ртутные лампы с колбами из кварцевого стекла, а для получения изображения — специальные микроскопы с кварцевой оптикой. Наиболее длинноволновые ультрафиолетовые лучи (с длиной волны от 360 до 400 миллимикронов) проходят и через простое стекло. Освещая ими, можно пользоваться при съемке обычным микроскопом. Такие лучи выделяют светофильтрами от лю- м инесцентных осветителей ОЙ-17 и ОЙ-18 (эти светофильтры прилагаются к осветителям). Чтобы не портить зрение, настраивают микроскоп с сине- фиолетовым светофильтром в защитных очках. Снимают в ультрафиолетовых лучах на несенсибилизированных или диапозитивных пластинках и на позитивной пленке. Разрешающая способность микроскопа при съемке в ультрафиолетовых лучах увеличивается в полтора раза. Если под действием ультрафиолетовых лучей препарат люминесцирует, то снимают в свете люминесценции. В этом случае нужно применить систему специальных светофильтров. Между осветителем и объектом помещают светофильтр, пропускающий ультрафиолетовые и задерживающий видимые лучи (он входит в комплект осветителя). Между объектом и фотоаппаратом ставят светофильтр, поглощающий ультрафиолетовые лучи и пропускающий видимые лучи люминесценции. Этот последний светофильтр нужно так подобрать по цвету, чтобы выделить в изображении особенно важные детали. Цвет этого светофильтра обычно совпадает с цветом люминесценции. Сущность метода фазового контраста состоит в том, что невидимая разница в поглощении света разными участками препарата делается видимой. Для этого метода применяют специальное оптическое приспособление — так называемое фазовоконтрастное устройство, состоящее из фазового конденсора и фазовых объективов (фото 2 и 3). Фазовый конденсор устанавливают вместо обычного конденсора микроскопа. В револьверной оправе конденсора есть несколько кольцевых диафрагм, каждая из которых соответствует определенному фазовому объективу. Номер диафрагмы указывает увеличение объектива, для которого нужно устанавливать эту диафрагму. Фазовых объективов четыре — с увеличением 10 , 20 X, 40 X и 90 . На всех объективах есть обозначение «Ф»; эти объективы предназначены исключительно для работы с кольцевыми диафрагмами. Фазовые объективы устанавливают в микроскопе обычным образом. Точность совмещения объектива с конденсором проверяют, заменяя окуляр микроскопа маленьким вспомогательным микроскопом «МИР-4», который входит в комплект; исследуют и фотографируют препарат с обычным окуляром. Освещают и фокусируют установку по нормальной схеме. Подробное наставление по обращению с фа- зовоконтрастным устройством входит в его комплект. Фазовоконтрастное устройство «КФ-1» дает негативную контрастность — более плотные участки объекта на снимке кажутся светлыми. Для исследования методом фазового контраста подходят не все объекты. Плохое изображение получается в тех случаях, когда плотность и показатель прело мления участков препарата сильно разнятся между собой. КРИСТАЛЛЫ В микроскоп можно наблюдать рост и растворение кристаллов, а также изменение кристаллов под действием различных факторов. Для получения серии снимков, показывающих динамику процесса, последовательно, по мере того как образец изменяется, снимают кристалл несколько раз. Если процесс протекает медленно, то снимают на мелкозернистой пленке, которая обычно малочувствительна и требует длительных, в несколько секунд, выдержек. Быстро протекающие процессы приходится снимать с короткими выдержками A/100—1/50 секунды) и пользоваться поэтому высокочувствительной пленкой. В этом случае промежутки между снимками оказываются очень короткими, их едва хватает на то, чтобы перевести пленку и проверить фокусирование мик-
роскопа, которое может нарушиться при вращении заводной головки фотоаппарата. Если скорость процесса позволяет, рекомендуется снимки дублировать. Если приходится фотографировать процесс в растворе, то резкость изображения часто оказывается недостаточной. Кристаллы в растворе могут переместиться и уйти из поля зрения микроскопа или из плоскости резкой наводки. В этом случае препараты готовят, осаждая исследуемое вещество на покровном стекле и заливая сухой осадок желатиновым раствором @,5 г желатины на 100 г воды). Когда желатиновый раствор высыхает, кристаллы оказываются покрытыми тонкой желатиновой пленкой, которая не дает им передвигаться по стеклу. Покровное стекло помещают на предметное осадком вниз. Чтобы кристаллы не касались предметного стекла, покровное стекло с образцом располагают так, чтобы оно опиралось краями на другие покровные стекла, лежащие на предметном стекле. Получается как бы ванночка. Все стекла скрепляются канадским бальзамом или лейкопластырем. К объективу микроскопа обращена обратная сторона покровного стекла с препаратом; фокусируют установку через стекло. Во время съемки раствор закапывают в ванночку пипеткой, и он быстро втягивается в зазор между стеклами. Избыток раствора вытягивают полоской фильтровальной бумаги. Когда снимают процесс возникновения и роста кристаллов, то сначала на столик микроскопа кладут чистое предметное стекло и фокусируют систему на поверхность стекла по специально сделанной легкой царапине или точке, поставленной восковым карандашом. За- Детали фазовоконтрастного устройства «КФ-1»; конденсор с кольцевыми диафрагмами в револьверной оправе, фазовые объективы и микроскоп «Мир-4» 3. Биологический микроскоп «МБИ-1» с фазовоконтрастным устройством «КФ-1»
тем, перемещая столик, отодвигают метку в сторону и на стекло в поле зрения наносят каплю раствора, в котором должны образоваться кристаллы. Если скорость возникновения и роста кристаллов очень велика, то делают снимки непрерывно один за другим, не тратя времени на визуальное наблюдение. Такую съемку ведут обычно при малом увеличении, для того чтобы в поле зрения попадал большой участок препарата и можно было с большей долей вероятности «поймать» момент появления нового кристалла. Внешние контуры кристалла и инородные включения размером 10—15 микронов (в поперечнике) можно хорошо видеть и снимать в проходящем свете. Однако поверхностную структуру кристалла в проходящем свете увидеть трудно, а иногда и совсем невозможно. Поверхность кристалла снимают в косом свете. При косом освещении удается снять ее мелкую структуру, которая совсем не видна ни в проходящем, ни в отраженном свете. Косого (одностороннего) освещения достигают, наклоняя зеркало микроскопа или смещая в сторону диафрагму конденсора. При таком освещении фон и поверхность кристалла становятся темнее, а боковые грани с одной стороны ярко освещаются. Косое освещение удобно создать еще и таким очень простым способом. На конденсор микроскопа в верхней его части надевают «экран» — лист Кристалл бромистого серебра, снятый: а — в проходящем свете; б — в отраженном свете; в — в косом сеете, снято со стороны препарата; г — в косом свете, снято со стороны покровного стекла, на котором осажден кристалл (объектив 40 , окуляр 15 ) белой глянцевой бумаги с круглым отверстием такого же диаметра, как и диаметр верхней части конденсора. Внешние края «экрана» плавно закругляют, отгибая ениз. Конденсор с «экраном» можно поднимать и опускать; при этом узкий пучок света (он многократно отражается от оправы объектива и стеклянных граней образца) перемещается, высвечивая различные точки кристалла. Так как зеркало при таком способе освещения остается сцентрированным с микроскопом, всегда есть возможность быстро перейти к съемке в проходящем свете. Косой свет слабее проходящего, поэтому выдержку при съемке приходится увеличивать в 5—10 раз. Косое освещение иногда создают и при совсем темном фоне. Такое темно- польное освещение получается, если направить на препарат яркий свет, скользящий вдоль столика. Объекты на темном фоне кажутся светящимися, и контуры их часто бывают размытыми. Этим методом удобно снимать коллоидные частицы. Выдержка при съемке с темным полем должна быть еще больше, чем просто при фотографировании в косом свете. ШЛИФЫ Непрозрачные объекты — образцы минералов, металлов, сплавов, тканей, пластмасс — надо снимать в отраженном свете. Для такой съемки промышленность выпускает специальные минералогические и металлографические микроскопы и микрофотоустановки. Однако можно снимать в отраженном свете и с обычным биологическим микроскопом. Съемка в отраженном свете возможна лишь с объективами малого и среднего увеличения, так как сильные объективы располагаются очень блп;;::о к
объекту, и поэтому осветить препарат сверху становится невозможным. Осветитель устанавливают так, чтобы свет его падал на препарат сверху вниз. Чтобы но получалось изображения спирали лампы в плоскости препарата, перед осветителем ставят какой-либо рассеиватель или, что значительно лучше, используют в осветителе лампу с точечным телом накала. В этом случае диафрагма осветителя работает как апертур- ная диафрагма. Для усиления освещения и для подсветки теней применяют несколько осветителей, направляя их свет на столик микроскопа с одной стороны или с разных сторон. Прозрачные шлифы снимают и в простом, и в поляризованном свете (в последнем случае используют специальный поляризационный микроскоп). Предварительно на препарате отмечают чернилами или мар- кираппаратом участок, предназначенный для съемки. Если нужны снимки одного и того же шлифа и в отраженном, и в проходящем свете, то сначала снимают образец в отраженном свете, затем поднимают тубус, наносят на шлиф каплю глицерина, накрывают препарат покровным стеклом и снимают в проходящем свете. Увеличение при съемке выбирают в зависимости от того, что требуется показать на снимке — прожилки из другого минерала (малое увеличение) или границы прожилка и форму зерна (большое увеличение). Минералы, заключенные в шлифе, по- разному поглощают свет; рудные — выделяются светлыми участками, нерудные — кажутся более темными. Минералы близкие по цвету на снимке могут получиться одного тона. Чтобы такие минералы четко разделялись, нужно визуально подобрать светофильтр и затем снимать с ним. Шлифы, снятые в поляризованном свете со скрещенными николями, часто получаются цветными. При съемке цветных изображений на черно-белой пленке контрастные по цвету детали также иногда выходят одинакового серого тона. В этом случае обязательно применяют светофильтры. Наиболее четкие снимки получаются на цветной пленке (фото на цветной вклейке). Последовательные стадии растворения кристалла бромистого серебра в гипосульфите (Микроскоп «МБИ-1» с микро- фотонасадкой, аппарат «Зор- кий-3», объектив 40 , окуляр 15 х, пленка «МЗ-2»),
Цветные снимки шлифов проще делать на обращаемой пленке для искусственного света. Однако, если в этом случае получаются снимки с неправильной передачей цвета, то исправить их уже нельзя. Поэтому каждый шлиф нужно снимать многократно, каждый раз изменяя выдержку — с из- Щ Для съемки с темным полем можно изготовить так называемую темнопольную диафрагму из картона, изображенную на рисунке. Картон окрашивают с обеих ® сторон в черный цвет. Диафрагму вкладывают в паз диафрагмы конденсора. Ирисовая диафрагма конденсора должна быть полностью открыта. Щ Освещение препарата верхним светом можно дополнить На вклейке: цветные микрофотографии, снятые на цветной пленке разных сортов. Сверху слева — микрофотография препарата желудка коровы (черно-белые снимки этого препарата приведены на стр. 34); снято па негативной пленке ДС, отпечаток сделан на бумаге «Фотоцвет», объективS <, окуляр 7 -, увеличение при печати в три раза. менением выдержки передача цвета меняется. Нельзя изменять интенсивность освещения, уменьшая накал лампы, так как это меняет спектральный состав света. Накал лампы должен быть максимальным. Если же цвет освещения желтоватый, нужно поставить перед осветителем центральным освещением через конденсор микроскопа. Такой комбинированный свет применяют при съемке полупрозрачных объектов и для подсвечивания фона при съемке непрозрачных объектов. Таким способом можно сделать цветной фон, контрастный к цвету объекта. Щ С красным светофильтром можно снимать только на панхроматической и изопанхроматиче- ской пленке. С зеленым светофильтром снимают на изопанхроматической и на ортохроматической пленке. С желтым светофильтром можно снимать на пленках всех сортов, кроме несенсибилизиро- ванной и позитивной. Сверху справа — минералогический шлиф, снято на пленке ЛИ через поляризационный микроскоп со скрещенными николя- ми, отпечаток на бумаге «Фотоцвет», объектив 9 , окуляр 7х, увеличение при печати в три раза Внизу — микрофотографии одного и того же минералогического шлифа; снято через поляризационный микроскоп на светло-синий или голубой светофильтр. Снимая шлиф при разных углах поворота анализатора, надо иметь в виду, что при сильно скрещенных ни ко лях теряется много света, и поэтому увеличивать выдержку в несколько раз по сравнению со съемкой без анализатора. Для съемки с синим светофильтром пригодна любая пленка; того же эффекта, что и при съемке с синим светофильтром, можно достичь, если снимать без светофильтра на несенсибилизи- рованных и позитивных фотоматериалах. Щ Если микросъемку проводят на цветной пленке для дневного света, то перед осветителем надо поставить синий светофильтр. Его можно составить из 50% голубого и 30% пурпурного фильтров для печати. обратимой пленке ЦО, объектив 9у , окуляр 15 V, увеличение при печати в три раза. Снимки сделаны при различных углах поворота николя-анализатора, поэтому цвета одних и тех же участков на разных снимках неодинаковы ЧЕТЫРЕ СОВЕТА
.4; "*W k,T- t 7 '
ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ И ПОЯСНЕНИЯ К НИМ ЧЕРНИЛЬНОЕ ПЯТНО «МЕДАЛЬ» ЗА БЕСПЕЧНОСТЬ Сколько раз, летая на самолетах и с благодарностью принимая из рук бортпроводниц целлофановые пакетики для авторучки, я добросовестно выполнял правила «авиачернильной» безопасности! И всегда предосторожности оказывались излишними — чернила оставались там, где им положено быть, — в баллончике ручки. А на этот раз зачитался, и как- то получилось, что ручка оказалась в одном кармане, пакетик — в другом... Наказанием за беспечность стало синее чернильное пятно размером чуть меньше медали, но явно больше пятака, расплывшееся на нагрудном кармане пиджака. На другой день я отправился в ближайший пункт химчистки. — Костюм почистим, — сказала приемщица, — но выведение чернил не гарантируем. С вас рубль восемьдесят. — Девушка, — взмолился я, — да мне ни к чему эта ваша общая чистка, костюм почти новый. Мне бы от пятна избавиться... — Не гарантируем, — ледяным тоном повторила она. — Попробуем, конечно, но не "гарантируем... Что оставалось делать? Я сдался на милость Ее Величества Бытовой Химии, но, как оказалось, напрасно. Когда через неделю я получлл свой пиджак, медаль «За беспечность», прав- Q Химия и Жизнь, № 6 да, слегка побледневшая, по- прежнему красовалась на его просветленной груди. Цена беспечности выразилась довольно значительной цифрой — стоимостью нового костюма. Это было прошлой весной. О ПРИЧИНАХ И СВЯЗЯХ — ХИМИЧЕСКИХ И НЕХИМИЧЕСКИХ Почему выведение чернильных пятен оказалось трудно разрешимой проблемой? Причин много, но первая — положение бытовой химии среди прочих отраслей. Ни для кого не секрет, что в течение многих лет она ютилась где-то на задворках цивилизации. Лишь в последние годы ей начали уделять должное внимание. Но есть и другие причины. Вам, конечно, известны три самых распространенных вида чернил: фиолетовые (так называемые писчие), синие для авторучек и черные — тоже для авторучек. Красители, применяемые в этих чернилах, относятся к разным классам: одни красители — КИСЛОТНЫЕ, другие — ОСНОВНЫЕ. До этого года на основных красителях готовили обычные фиолетовые и синие чернила, а в чернила для авторучек, исключая самые популярные — синие, входили кислотные красители. (С этого года в целях унификации и для повышения качества все производства чернил для авторучек переводятся на кислотные красители. Тем самым снимается одна из проблем — проблема несовместимости чернил разных классов. В чем ее суть, знает каждый, кто пытался заполнить синими чернилами авторучку, писавшую до этого черными, или наоборот. Красители реагировали между собой, и в ручке образовывалась густая паста, отнюдь не пригодная для модных «шариков».) Есть и более тонкая градация красителей, применяемых в чернильном производстве, —• по группам. В каждую группу входят производные однотипных органических соединений: азокрасители, оксиазокрасители, арилметановые красители и так далее. Свойства красителей, принадлежащих к разным классам и группам, естественно, неодинаковых. Например, арилметано- вые красители, в том числе фиолетовый краситель «писчих» чернил, под действием кислот бледнеют и обесцвечиваются, а тиазиновые (в том числе краситель «старых» синих чернил для авторучки — метиленовый голубой), наоборот, приобретают под действием большинства кислот более яркую окраску. Поэтому для выведения пятен от разных чернил нужны разные рецептуры, причем химику, задумавшему приготовить такие составы, необходимо помнить еще об одном. Обесцвечивая краситель чернил,
пятновыводитель не должен действовать таким же образом на текстильные красители. Иначе какой в нем смысл? Чем светлое пятно лучше темного? И еще не надо забывать о том, что любой чернильный краситель — к какому бы классу он ни относился — это сложное органическое соединение, требующее соответствующего подхода. Тем не менее, все эти сложности удалось преодолеть химикам Научно-исследовательского техно-химического института бытового обслуживания. Ими разработан комплекс средств для выведения чернильных пятен на фабриках химической чистки одежды. ПРОТИВ МЕТИЛЕНОВОГО ГОЛУБОГО В старой рецептуре синих чернил для авторучки применяется краситель метиленовый голубой: N (CH3JN! С1- S N4CH3J. Бесспорные достоинства этого красителя — яркость, химическая стойкость, прочное сцепление с макромолекулами целлюлозы — превращаются в свою противоположность, как только он становится «главным действующим лицом» чернильного пятна. Садится пятно на ткань — краситель моментально обволакивает нити и частично диффундирует внутрь волокна. С некоторыми волокнами (с шерстью, например) он может вступать и в химическое взаимодействие, в этом случае удалить его пятно еще сложней. Метиленовый голубой не обесцвечивается под действием кислот, щелочей, большинства окислителей. Правда, уязвимое место у него все-таки есть: метиленовый голубой переходит в бесцветную форму под действием восстановителей. Казалось бы, тут ему и конец. Но радость преждевременна: под действием кислорода воздуха он снова окисляется и приобретает первоначальную окраску. В общем, чисто химическими средствами с ним не справиться. Можно, конечно, применить что-то очень уж сильное (азотная кислота, например, превращает метиленовый голубой в... метиленовый зеленый), но что будет при такой обработке с тканью, на которую посажено пятно! К счастью, этот краситель в большинстве случаев можно смыты он растворяется в воде и многих органических растворителях. Усилить их действие можно поверхностноактивными веществами, которые уменьшают силы сцепления красителя с тканью. Как подбирали растворители? Полоску материи, нацело залитую синими чернилами и после этого высушенную, на полчаса помещали в раствор испытуемого вещества, потом прополаскивали в воде и снова сушили. Эффективность обработки определяли по коэффициенту отражения световых лучей. Если у образцов белой хлопчатобумажной ткани коэффициент отражения был равен 70, то после двух «купаний» — в чернилах и растворителе (или растворе поверхност- ноактивного вещества) — он становился равным 24 — 34. Абсолютно лучшие результаты C4,3 и 33,0) были получены при обработке образцов этиловым спиртом и смесью 2,5%-ных водных растворов триэтанол- амина и сульфонола НП-1. Но когда начали экспериментировать с образцами из шерсти с лавсаном (коэффициент отражения 49), алкоголь безнадежно отстал: у его конкурента показатели оказались выше на целых 12 единиц — 39 и 27 соответственно. Но самый лучший результат на всех тканях дала еще более сложная композиция, в состав которой вошли вода, этилен- гликоль и этиловый спирт (по 25%), этилацетат B0%), триэта- ноламин и сульфонол НП-1 (по 2,5%). Эта композиция получила название «Триол» и была передана на освоение Опытному заводу НИТХИБ. Вскоре первые партии «Триола» поступили на московские фабрики химчистки.
и успешно выдержали испытания в промышленных условиях. С ФИОЛЕТОВЫМИ — ПРОЩЕ Одновременно с «Триолом» был разработан препарат для выведения пятен от фиолетовых чернил, то есть растворов ари л метанового основного красителя — метилового фиолетового. С этим красителем было проще, он обесцвечивается кислотами и восстановителями, кислотами — лучше. Задача химиков сводилась к тому, чтобы найти кислоту, растворы которой хорошо обесцвечивали бы этот краситель и в то же время не разрушали ткань и текстильные краски. Такой кислотой оказалась сульфаминовая. По эффективности обесцвечивания она уступала только соляной, но прочность тканей после обработки ее 5%-ным раствором почти не уменьшается. Было очевидно, что и в этом случае целесообразно ввести в препарат (с теми же целями, что и в «Триол») добавки по- верхностноактивных веществ. Лучшие результаты были получены при работе с раствором катапина К (алкилбензил-пи- ридинийхлорида). Катапин К оказался эффективнее других поверхностноактивных веществ потому, что как производное пиридина он химически взаимодействует с метиловым фиолетовым. Раствор сульфаминовой кислоты и катапина К (по 5%) в дистиллированной воде выпускается Опытным заводом НИТХИБ под названием «С-2К» и уже поступает на фабрики химчистки. КАК РАБОТАЮТ С ЭТИМИ ПРЕПАРАТАМИ Внешне «Триол» и «С-2К» очень похожи. И тот, и другой препараты — светло-желтые прозрачные жидкости, слегка пенящиеся при взбалтывании. 6* На фабриках химической чистки пятно выводят двумя методами — либо вручную, либо на специальных пятновывод- ных столах. При ручной обработке изделие замачивают в теплом D0— 50°С) пятновыводителе. Краситель постепенно переходит в раствор, который из-за этого приходится неоднократно обновлять. Вымачивание продолжается до исчезновения пятна. При работе на механизированном пятновыводном столе ткань с пятном пропитывают препаратом (с помощью тампона), после этого пятно обрабатывают горячим паром и отсасывают с помощью вакуума. На таком столе пятно, естественно, выводится быстрее. В розничную продажу препараты «Триол» и «С-2К» не поступают, ими снабжаются пока только фабрики химчистки. Рисунок В. ЗУЙКОВА
для кислотных КРАСИТЕЛЕЙ На красителях этого класса готовятся черные, зеленые, красные, а с этого года и синие чернила для авторучки. Эти красители удаляются несколько легче, чем основные. Они обесцвечиваются под действием многих окислителей, в том числе слабых растворов перекиси водорода, в щелочной среде. Такую среду можно создать не только неорганическими щелочами, но и некоторыми органическими соединениями, например, триэтанол- амином Ы(СН2СН2ОНK который, к тому же, частично В скальных районах Сахары во время невыносимой летней жары, когда температура воздуха поднимается выше 42°С в тени, — и особенно, когда на раскаленную поверхность камней обрушивается холодный ливень, — изредка раздаются сильные и резкие звуки, напоминающие выстрелы. Это лопаются скалы. Местные жители утверждают, что солнце их родины заставляет кричать даже камни... Из-за того, что камень обладает малой теплопроводностью, его тонкий поверхностный слой днем сильно разогревается и расширяется, причем внутренние слои отстают в расширении от внешних. Ночью в пустыне холодно, и поверхностный слой камня сжимается сильнее внутренних слоев. В резуль- растворяет некоторые кислотные красители. В НИТХИБе нашли оптимальные рецептуры пятновыводителей для каждого вида чернил на кислотных красителях. Одна рецептура хороша для черных чернил, другая — для зеленых, фиолетовых и синих (нового образца). ВМЕСТО ВЫВОДОВ Итак, чернильное пятно теряет ореол фатальной непоправимости. С ним, оказывается, можно бороться. Препараты «С-2К» и «Триол» уже применяют на фабриках химчистки. Заводом' НИТХИБ освоено производство препарата тате на поверхности камня появляются трещины, камень постепенно разрушается *. При образовании трещин внутренние напряжения уменьшаются, что сопровождается выделением скрытой энергии: это как бы землетрясение в миниатюре. Но если при землетрясениях основная энергия упругих волн приходится на частоты, не превышающие нескольких десятков герц, то при разрушении небольших образцов горных пород акустический спектр расширяется до частот в сотни и даже тысячи герц — то есть распространяется на область звуковых частот. * В Кара-Кумах, например, летним днем температура верхнего слоя почвы достигает 80°С, а ночью падает до 15°С. — В. А. для удаления пятен и от черных чернил. А пятновыводители для других марок чернил на основе кислотных красителей будут выпускаться, как только на фабрики химчистки начнут поступать пиджаки, рубашки и платья с пятнами от чернил новых рецептур. Хочу закончить оптимистическим утверждением: из химической чистки могут и должны возвращаться действительно чистые вещи. Доктор ВАКСОН, обозреватель по бытовой химии Многие горные породы состоят из зерен различных минералов, обладающих различными коэффициентами термического расширения. В граните, например, зерна полевого шпата расширяются сильнее, чем зерна кварца; в результате при резких изменениях температуры в материале образуются трещины. Особенно легко разрушаются крупнозернистые граниты; известняк же, сложенный из однородных по размерам зерен кальцита, в целом расширяется и сжимается более равномерно и поэтому более устойчив к колебаниям температуры. На засоленных берегах залива Кара-Богаз-Гол летом в тихие утренние часы нередко слышны звуки, напоминающие дробный стук крупного дождя Доктор физико-математических наук в и AP*t?fZ КОГДА КАМНИ КРИЧАТ
о железную крышу. Вероятнее всего, звуки эти возникают при растрескивании пластинок соли, нагреваемых солнцем; звучание прекращается, когда поверхностный пласт соли достаточно хорошо прогреется. Аналогичное явление происходит и при механическом сжатии хрупких веществ, кристаллы которых, разрушаясь, издают слабый треск. В прошлом веке этим пользовались для того, чтобы отличить чистую серу от серы с примесями: кусок чистой серы при сдавливании рукой слегка потрескивает, а сера с примесями никаких звуков не издает. При раздавливании саянского нефрита также порождаются звуки, но уже более мощные — типа пистолетных выстрелов. Звучащие или «поющие» пески есть во многих местах земного шара: во внутренней Аравии, в Афганистане, на островах Гавайского архипелага, в Китае (провинция Кансу и район озера Лобнор), в США (побережье залива Массачусетс, берега озер Мичиган, Гурон, Чемплейн и рек Миссисипи, Висконсин, Кейн Фир, во многих местах штатов Невада и Калифорния), в пустынях Чили и Перу. В Советском Союзе поющие пески есть в Казахстане (песчаная гряда Аккум-Калкан в отрогах Джун- гарского Алатау), на берегах Днепра (вблизи Кременчуга и Херсона) и Оки (Тульская область), на лиманах в районе Измаила, на Терском берегу Белого моря, на Байкале (мыс Святой нос; и на Рижском взморье. Когда ходишь по таким пескам, возникает звук, напоминающий скрип снега или кожаной обуви. Резкие и сильные движения могут довести скрип до визга. Если провести в песке неглубокую бороздку, слышен легкий свист. Удар веслом порождает раскатистый звук, похожий на треск ледяного покрова. Если загребать верхний слой песка рукой или палкой (параллельно поверхности), то раздается легкий скрип, который усиливается и переходит в завывание при увеличении количества вовлекаемого в движение песка; особенно глубокий и выразительный звук получается в заключительной стадии процесса. Если давить на песок ногой или палкой, или же бить по нему каким-либо предметом сверху вниз, то вместо скрипа слышен слабый хруст, напоминающий тот, что возникает при размешивании сухой крахмальной муки. Звучание песка тем выразительнее, чем больше масса перемещающегося песка. Тональность звучания неодинакова даже в пределах одного и того же массива — она зависит от многих причин. Пески «поют» и без участия человека или животных — при образовании осыпей под действием ветра. Издали этот звук напоминает шум отдаленного горного обвала, а иногда — приглушенный гул от беспорядочных ударов по большому оркестровому барабану. Громче всего пески звучат между 12 и 16 часами по местному времени при температуре воздуха около 24°С. К заходу солнца звучание переходит на более низкие тона и в большинстве случаев постепенно прекращается — сначала в затененных низинах песчаного массива, а затеи и на более высоких местах. Во время дождей и сразу после них (а также зимой) песок не звучит. Мокрый песок начинает звучат только после того, как просохнет на глубину 25 — 30 сантиметров. Способностью звучать обладают только крупнозернистые кварцевые пески, причем песчинки должны быть однородными по размерам (от 0,1 до 0,5 миллиметра в диаметре) и среди них не должно быть пыли и мелких обломков полевых шпатов. Форма таких песчинок большей частью шарообразная или яйцевидная. В преданиях и легендах звучание песков связывалось с бо- «Поющая» песчаная дюна Аккум-Калкан (Казахстан, отроги Джунгарского Алатау). Вдали видна река Или
гатырями и злыми духами. На самом же деле песок звучит потому, что при его перемещении под поверхностным слоем образуется более жесткая структура, похожая на песчаные «волны», возникающие на самой поверхности под действием ветра. Верхний слой песка, перемещаясь вдоль нижней волнистой структуры, колеблется и порождает звук. В утренние часы в горах начинает таять лед. Из-за этого сцепление между камнями уменьшается и возникают шумные камнепады, лавины и осыпи. В вечерние часы камнепады случаются из-за того, что вода замерзает и, расширяясь, передвигает камни. Так как камнепады приносят людям немало вреда, разработаны приборы, предупреждающие о возможном несчастье — они фиксируют и измеряют звуки, возникающие в горной породе при растрескивании, предшествующем камнепаду. Растрескивание ледяного покрова крупных внутри материковых водоемов и северных морей сопровождается звуками, напоминающими сухие ружейные выстрелы. Чем толще лед, тем шире и глубже трещины и тем сильнее звуки растрескивания. В полярных странах они настолько часты, что привыкшие к ним животные не боятся и настоящих выстрелов. Интенсивность растрескивания льда зависит от глубины и скорости выхолаживания, от степени неоднородности его структуры и покрывающего его снегового покрова. Чаще всего растрескивание наблюдается при первых больших морозах в начале зимы и при резких потеплениях в ее середине. Вот как описывает звуковые эффекты при растрескивании л»да на озере член-корреспондент АН СССР О. А. Ал екин: «В м орозную ночь все озеро наполнено нет прерывным треском, напоминающим отдаленную ружейную стрельбу, временами в эти звуки врываются более сильные удары, напоминающие удары колокола — это образуются более крупные трещины. Подхватываемые эхом соседних гор, звуки приобретают характер подземного гула...». Разломы льда в океане под влиянием сил сжатия (ветер, течения) или сейсмических возмущений сопровождаются глухим гулом, напоминающим отдаленные подводные взрывы. В зоне вечной мерзлоты при замерзании подпочвенных вод почва вспучивается, и образуются бугры. Возникновение значительных масс подпочвенного льда сопровождается резкими звуками, напоминающими звуки артиллерийского обстрела; при этом в воздух поднимаются столбы снежной пыли и ледяных осколков. Во время зимних ночей Верхоянская впадина в Сибири охлаждается до — 65°, а покрывающий почву неглубокий снежный покров наполовину испаряется. Все это создает благоприятные условия для сильного промерзания почвы: с треском она разрывается на отдельные полигоны. В полярных странах нередко наблюдается явление, получившее название «толчки фирна». Оно состоит в том, что верхние разрыхленные слои снега резко оседают и при этом возникает сильный гул и треск; мощные колебания снегового покрова простираются на глубину 3—4 метров и охватывают площадь в несколько десятков квадратных километров. «Толчки фирна» могут быть вызваны движением по поверхности снега машины, человека или животного, а иногда и просто сильным ветром. Внимательные наблюдатели природы давно уже обратили внимание на то, что с похолоданием снег под ногами скрипит звонче: некоторые метеорологи первой четверти нашего <^-=^
века даже предлагали таким способом оценивать температуру воздуха. Акустические измерения показали, что при температуре —1,5°С в скрипе снега максимум энергии падает на частоты около 200—300 герц. С понижением температуры до —15°С появляется новый небольшой максимум вблизи 2 — 3 килогерц. Известно, что мягкие материалы при ударе или изломе издают глухой звук, в котором высокие частоты ослаблены или совсем не представлены. Понижение температуры ведет к увеличению твердости материалов, к более тесному взаимодействию между частицами вещества. Поэтому при ударе или изломе тел, находящихся в условиях пониженной температуры, спектр возникающих акустических колебаний расширяется в область высоких частот. Благодаря рыхлой структуре снежный покров имеет небольшую плотность, и его с полным основанием можно отнести к категории мягких материалов. Скрип снега представляет собой результат массового слома кристаллов льда. При понижении температуры кристаллы становятся более упругими, а снежный покров в целом — более хрупким. Благодаря этому акустический спектр скрипа снега и расширяется в область высоких частот. Изучение акустического спектра скрипа ломающихся кристаллов может быть полезным для выяснения изменений в их структуре. В тихую морозную погоду при температуре воздуха ниже —49°С в Якутии наблюдатели нередко отмечали шуршащий звук, напоминающий звук пересыпаемого зерна. На первых порах этот звук приписывали полярному сиянию, которое часто наблюдалось одновременно. Однако впоследствии было установлено, что причина явления состоит в столкновении кристаллов льда, которые на сильном морозе в большом количестве образуются при дыхании человека. У якутов это явление известно под поэтическим названием «шепот звезд». Яркое описание «шепота звезд» дано Н. С. Лесковым в рассказе «На краю света»: «...Настала такая невозмутимая тишина, что я слышал и свой собственный пульс внутри себя и свое дыхание: оно как-то шумит, как сено, а если сильно вздохнуть, то точно электрическая искра тихо пощелкивает в невыносимо разреженном морозном воздухе, таком сухом и таком холодном, что даже мои волосы на бороде насквозь промерзли, кололись, как проволоки, и ломались; я даже сейчас чувствую озноб при этом воспоминании...» Многое из того, что происходит в природе, мы не слышим. Тем удивительнее звуки, которые приходят к нам из сурового мира камня и льда. Чем реже мы их слышим, тем больше они поражают наше воображение. Рисунки Е. СКРЫННИКОВА
48
\1267# Ч В 1967 году исполняется 700 лет одному из древнейших трудов по химии — «Зеркалу алхимии» Роджера Бэкона. О жизни и трудах этого средневекового ученого рассказывает преподаватель Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева К. М. ПОНИ- ЧЕВА. ДОКТОР МИРАБИЛИС— РОДЖЕР БЭКОН Роджер Бэкон был для современников загадочной личностью. Его называли «доктором Мирабилисом», что в переводе с латыни означает «удивительный доктор». В старинных английских театральных представлениях Роджера Бэхона изображали магом, умевшим угадывать будущее. Впоследствии оказалось, что это не так уж далеко от истины... Роджер Бэкон во многом оказался провидцем в науке времени Роджера Бэкона и роли его в развитии науки образно отозвался знаменитый французский писатель и философ-просветитель Франсуа Вольтер: «Бэкон — это червонец, застрявший в навозе своего века». Тринадцатый век. Разгул инквизиции. Под надзором духовенства чахнет живое слово, свежая мысль. Схоластика вместо науки, религиозный фанатизм взамен искусства, ханжество и лицемерие на месте честности и знания... Роджер Бэкон родился в 1214 году в старинном рыцарском замке Илчестер в графстве Сомерсет, в Англии. Детство и юность Бэкона прошли в нужде. Впрочем, лишения и гонения сопровождали его всю жизнь. Бэкон получает университетское образование — тогда Оксфорд был еще доступен для отпрыска обедневшего рыцарского рода. Юноша занимается много. Он изучает иностранные языки, в совершенстве овладевает латынью, в подлинниках читает греческих и римских авторов, труды арабских ученых, овладевает математикой. Но его не удовлетворяют эти знания. Он хочет изучать природу, исследовать ее. «Мы верим в авторитеты, но не через авторитет понимаем, — так рассуждает Бэкон. — Умение производить опыты выше всех умозрительных знаний и искусств. И эта важная наука есть царица всех наук». Бэкон едет во Францию. Он живет в Париже, считавшемся тогда центром наук. Проходят тринадцать лет. Но его попытки приблизиться к подлинной науке оказались напрасными. Крупнейший из современных ему ученых — Фома Аквинский говорит с кафедры университета, что звезды приводятся в движение ангелами. Если это так, рассуждает Бэкон, то почему же звезды и созвездия в зависимости от времени суток занимают разное и вполне определенное положение на небе? Разве могут бесплотные ангелы управлять таким громадным и далеким миром?
Он не верит утверждениям богословов, их методам, закрывающим пути к изучению природы. Но другого пути к науке у него нет. И в 1250 году Роджер Бэкон становится доктором богословия. Чтобы получить средства и помещение для опытов, он вступает во францисканское братство. Он возвращается в Англию... монастырской келье, заставленной приборами, заваленной книгами и чертежами, Бэкон ставил опыты, конструировал приборы, писал научные труды. Поражает широта его интересов. Мы читаем у Бэкона: «Восточную Азию от Западной Европы отделяет водное пространство». Он утверждал это, зная, что по церковным канонам земля считается плоской и цельной. Лишь три века, спустя ученые убедились в справедливости этих слов. Он первый объяснил причины появления радуги на небе (солнечные лучи преломляются в каплях дождя); он описал очки, объяснив, чем они полезны для слабых глаз (работы Бэкона по оптике помогли разобраться в сути зрения: < Зрение завершается не в глазах, но в нерве», — утверждал он); он изучал свойства и применение черного пороха; он исследовал явления магнетизма и делал многочисленные опыты с магнитами. Алхимию он определил как «науку о произведении вещей из элементов и о всех неодушевленных предметах, как об элементах и о простых и сложных жидкостях; об обыкновенных и драгоценных камнях; о мраморах; о золоте и прочих металлах; о серах, солях, купоросах; о лазури, сурике и прочих красках; о маслах и горючих битумах и бесконечно многих других вещах, о которых в книгах Аристотеля не упоминается». В трактате «Зеркало алхимии» Бэкон подчеркнул значение опыта для познания окружающего мира. А изучая свойства селитры, доказал, что купорос и квасцы не тождественны, как думали тогда. Он объяснил, в чем заключается их различие. Как сын своего времени, Бэкон верил в философский камень, в превращение металлов в золото. Но и эти поиски не прошли без пользы: пытаясь изготовить философский камень, он получил сернистую ртуть (киноварь), соединив ртуть с серой. Он никак не назвал открытое им соединение, но описал его свойства и рассказал, как оно образуется. Большинство его современников, даже самые крупные авторитеты, считали, что в химических опытах участвуют «высшие силы». Вот что писал один из ученых того времени о сущности перегонки: «Прогреваемые тела увлекаются духами; поэтому и говорят, что они возгоняются». Отдавая дань средневековой алхимии, Роджер Бэкон пытался в то же время внести в нее элементы науки. Например, он так оценивал математику: «Математику ошибочно считают наукой трудной и даже подозритель-
ной только потому, что она имела несчастье быть неизвестной отцам церкви. Между тем, как она важна, как полезна». Бэкон говорил о единстве вещества, об эволюции всех его видов из двух-трех начал. А с учением отцов церкви о постоянстве и вечности всего созданного богом он не соглашался, утверждая, что все в природе постоянно изменяется...^ экон был ярым противником шарлатанства, всяких магических заклинаний: «О, бесконечное безумие! — писал он, обращаясь к алхимикам, — кто, спрашиваю, кто обязывает вас стараться делать ту же самую метаморфозу неестественными и фантастическими средствами?» Новыми были для его времени и высказывания Бэкона о свойствах сплавов. Современники считали, что низшие металлы — олово, свинец, медь, железо — при сплавлении с высшими приобретают их свойства. «Но этого не может быть, — писал Бэкон, — потому что золото и серебро совершенны только до определенной степени». Бэкон говорит, что при изыскании методов превращения металлов, нужно руководствоваться непосредственным наблюдением: «Если мы не знаем способов приготовления золота, то какова этому причина, как не то, что мы не наблюдаем средств, которыми каждый день природа совершенствует металлы>\ — пишет он в «Зеркале алхимии» «Искусство, пользующееся природой, еще могущественнее природных сил, как видно во многом», — добавляет он в другом месте этой книги. уководство францисканского ордена не оставляло Бэкона вниманием. Оно поняло, наконец, что монах-богослов занимается науками отнюдь не во славу божию. Его пытались усмирить, ему грозил pi. Однако естествоиспытатель продолжал призывать к новым открытиям. «Мы, потомки, должны дополнить то, чего не доставало древним, — пишет он в одном из своих сочинений. — Входя в их труды, мы должны, если мы не ослы, побуждаться к улучшениям». Борясь за право мыслить, Бэкон выступает против всего, что мешает «изучению мудрости». «Главное препятствие к изучению мудрости есть беспредельная испорченность, охватившая все сословия, — пишет он. — Все духовенство предано высокомерию, распутству, корысти; государи и господа грабят друг друга и губят своих подданных войною и налогами... Высшие сословия поклоняются желудку и плотским наслаждениям... А у торговцев господствуют хитрость, обман, бесконечное надувательство...»
одобные заявления казались неслыханной дерзостью. Руководители ордена высылают Бэкона во Францию, в закрытый монастырь. Фактически это арест: ученому строго запрещены сношения с внешним миром, занятия наукой. Но он продолжает опыты. Во Франции он пишет книгу «Большой опыт», названный впоследствии энциклопедией XIII века. В этом сочинении говорится: «Без собственного опыта невозможно достаточное познание... Можно сделать орудия плавания, идущие без гребцов, суда речные и хУюрские, плывущие при управлении одним человеком быстрее, чем если бы они были наполнены людьми. Так же могут быть сделаны колесницы без коней, движущиеся с необычайной скоростью. Можно сделать летательные аппараты, сидя в которых человек сможет приводить в движение крылья, ударяющие по воздуху, подобно птичьим... Можно сделать аппарат, чтобы безопасно ходить по дну моря и рек... Прозрачные тела могут быть так сделаны/ что отдаленные предметы покажутся приближенными... что на невероятном расстоянии будем читать малейшие буквы и различать малейшие вещи, а также будем в состоянии рассматривать звезды, как пожелаем...» Как много нужно было веры в силу науки, в могущество разума, члюбы узник монастырской темницы так мечтал о будущем! экон отправляет свои труды папе Клименту IV. И — чудо!— тот решает использовать их, чтобы поднять авторитет францисканского ердена. Он хочет доказать, что и в монастырях, под сенью религии, процветает наука. Бэкон освобожден... Но после смерти Климента IV снова начинаются преследования. На некоторое время ученый возвращается в Англию. Результаты опытов, проделанных там, зашифрованы так тщательно, что смысл многих из них остался неясным до настоящего времени. Но и предосторожности не помогают: в 1278 году ученый объявлен еретиком и осужден на четырнадцать лет заключения. Из тюрьмы он выходит больным, дряхлым старцем. Спустя два года, на восьмидесятом году жизни, Роджер Бэкон скончался. Немного сведений сохранила о нем история, не все труды Роджера Бэкона до нас дошли. Но и того, что мы о нем знаем, достаточно, чтобы судить о величии ума, силе научного предвидения, мужестве этого человека.
Быть могущественной и удивительной приличествует природе. Природа всегда имеет своей целью и беспрестанно стремится достичь совершенства. Выше всех умозрительных знаний и искусств стоит умение производить опыты, и эта наука есть царица наук. Есть три источника знания: авторитет, разум, опыт. Однако авторитет недостаточен, если у не- го нет разумного основания, без которого он производит не понимание, а лишь приятие на веру; и разум один не может отличить софизма от настоящего доказательства, если он не может оправдать свои выводы опытом. Алхимия есть непреложная наука, работающая над телами с помощью теории и опыта. Мы, потомки, должны дополнить то, что не доставало древним. Входя в их труд, мы должны, если мы не ослы, побуждаться к улучшениям. РОДЖЕР БЭКОН
54
историческихДн?ук «MISSING LINK» H. ЭЙДЕЛЬМАН То и дело в антропологической литературе мелькали слова «Missing link» — «Недостающее звено», — так они переводятся... Этот рассказ — об истории спорных и очень важных изысканий антропологов: ведь нет для исследователей ощущения более мучительного, чем ощущение нехватки важного звена в самом фундаменте науки. Окажись это звено несуществующим, может рухнуть и все здание теории. Право, стоит потратить жизнь, чтобы найти это недостающее звено. Ведь речь идет о происхождении человека... Теперь — слово автору. ОЛДУВЭЙСКОЕ УЩЕЛЬЕ —в Танганьике. С его обрыва заглядывают иногда вниз любопытные жирафы и львы. Им неведомо, что через сотни тысячелетий их окаменевшие кости будут вымыты дождем из этого же, но чуть выросшего обрыва, и другие звери будут с любопытством заглядывать в ущелье, чуть более глубокое, чем теперь. С 1931 года постоянным посетителем Олдувэйской долины стал палеонтолог Луис Лики, англичанин, родившийся в Кении. Он возглавил музей в Найроби, а возглавив, принялся за ископаемых людей, ископаемых обезьян и зверей Восточной Африки. И как только принялся, начались открытия. Ископаемый человек в Канаме. Два так называемых каньерских черепа. Знаменитая древняя человекообразная обезьяна «Проконсул». Другая человекообразная обезьяна «ке- ниопитек» (уже совсем недавно). "Ученый мир за несколько десятилетий привык к тому, что неутомимый Луис Лики вместе с Мэри Лики — женой и коллегой — сделались регулярными поставщиками важных окаменелостей. Чем больше ездил Луис Лики по великой степи, вдоль кратеров и озер Восточной Африки, тем больше он убеждался в громадной древности человека. Прежде Лики, как и его коллеги, думал, что первые люди появились не ранее чем 100 тысяч лет назад, но позже он совершенно изменил свое мнение и стал склоняться к тому, что речь идет о многих сотнях тысяч, даже о миллионах лет. Исследователь, разумеется, не ограничивался одним местом раскопок, но все-таки больше всего надежд возлагал на Олду- вэй. Вот уже почти четыре десятилетия, как он ведет здесь осаду. За эти годы в мрачной долине побывали многие крупные специалисты, но, кажется, никто не усомнился, что именно тут будут сделаны со временем исключительные находки. Здесь отовсюду торчат ископаемые кости, здесь после каждых дождей из земли буквально выпадают грубые каменные орудия. И хотя не встречались в ней еще драгоценные ископаемые черепа, всем все-таки было ясно, что они вот- вот покажутся.
Но черепа упорно не появлялись. Шли десятилетия. Обнаружились останки животных более 75 вымерших видов, но находки, которая была бы на уровне великих азиатских и южноафриканских антропологических открытий, не было еще ни одной. Высоченные обрывы словно испытывали терпение крохотного существа, пытавшегося за краткий исторический миг открыть их тайну. Лики хорошо знал, что такое наша эпоха «с точки зрения» этих обрывов: никто не прочитал их историю так полно и внимательно, как он. В истории этой было пять больших глав. На самом верху, который плохо различим со дна ущелья, под травой, которую колышат ветры XX столетия, расположился пятый, последний слой: в нем вся новейшая, новая, средневековая и древняя (в пределах нескольких тысячелетий) история Африки — кости современных зверей, бродивших некогда здесь; чуть ниже — тонкие переходы одного пласта в другой рассказывают о смягчении и ожесточении климата, о вековых, медленных движениях бытия... Ниже — четвертый слой — мощная сорокаметровая толща, древнейшая Африка. В нем спрессованы сотни веков, населенных ранними людьми нашего типа. Памятником бесконечной борьбы за существование остались груды костей, среди которых попадаются кости уже вымерших видов животных. Тут же — множество каменных ножевидных орудий, которыми древние африканцы поражали и разделывали зверя. Еще ближе ко дну ущелья — слой третий. На его камнях — следы разрушительной работы древних ветров, которые бушевали на этих широтах. Климат в ту пору менялся, животные, обитатели этого края, тоже, но кости их еще похожи на современные, хотя и отделены сотней-другой тысячелетий. Двигаясь от эпилога к началу «олду- вэйской книги», палеонтолог попадал далее в длинную ее «вторую главу» — слой толщиною от 15 до 27 метров. Отсюда Лики извлек много костей ископаемых слонов и не меньшее число человеческих орудий — знакомые любому археологу примитивные ручные 'рубила. Такие орудия впервые были найдены во Франции и долго считались памятниками самых древних человеческих культур — культуры Шелль, более ранней, и более поздней культуры Ашелъ (они наречены так по названиям мест, где впервые были сделаны находки таких орудий). Рядом с этими — шелльскими и ашельскими — рубилами во Франции не нашли костей человека, но полагали, что вероятней всего рубила созданы питекантропами, близкими к ним гейдельбергскими людьми и первыми неандертальцами. Слой II — время питекантропов. Отдельные страницы этой каменной главы образно повествуют о том, что климат становился то суше, то влажнее. Песчаный след — древняя река или озеро. Чуть выше — другие породы: река и озеро высохли... И вот уже подножье, нижний слой, первая глава олдувэйских обрывов. Под нею дно долины — «переплет книги», мощная гюдкладка из базальта, память о чудовищных извержениях и катаклизмах, вызванных уснувшими сейчас вулканами... Чтобы рассмотреть «слой I», кое-где и копать не надо: он сам выходит на борт обрыва.
До него можно рукой дотянуться. От 5,5 до 30 метров его толщина. На большом пространстве видны отложения древнего озера, некогда плескавшегося здесь. В том месте, где древнейшие озерные отложения соседствуют с «ископаемым» берегом, костей особенно много. Озеро притягивало животных — кругом было не менее жарко и сухо, чем теперь. У воды многие гибли— от хищников, от стихии, от старости: здесь — на бывшем берегу — полным полно костей давно вымерших примитивных свиней, носорогов, слонов... Попадалось почему-то немало очень крупных, порою гигантских животных. Ископаемый павиан, открытый Лики в этом слое, был, например, вдвое больше современного. Но и из «слоя I» Лики тоже выкапывал отщепы кварцита и базальта, на которых были видны... следы спиливания! Ими пользовались. Интереснейшие находки первого слоя — гальки, крупные озерные гальки с режущим ребром. Не было сомнения, что их держала рука, управляемая уже не обезьяньим мозгом. Но в то же время столь примитивной человеческой цивилизации нигде еще не видели (Лики дал ей название— «олдованская цивилизация»). Питекантропы и синантропы с их ручными рубилами были по сравнению с «олдованца- ми» все равно, что современные люди с их электричеством и паром против средневековых ремесленников. Слой I был, без сомнения, самым важным, самым загадочным. За ним скрывалось время, на сотни тысячелетий предшествовавшее питекантропу. Это и могли быть века «недостающего звена». Однако та рука, что держала озерные гальки, и тот череп, что управлял той рукой, упорно прятались за крутыми откосами... САМЫЙ ПОПУЛЯРНЫЙ в среде историков химический элемент — конечно, углерод. Во-первых, из углерода « смонтированы>> все люди и, стало быть, вся история. Во-вторых, даже самым гуманитарным гуманитариям просто невозможно не знать хоть что-нибудь о «С14». Нобелевская премия первооткрывателя метода, У. Либби, и больше десяти тысяч прежде совершенно недоступных расшифровке, а ныне ставших известными исторических дат — сделали радиоактивному изотопу углерода первоклассную рекламу. Среди «радиоуглеродных» дат были такие, что разрушали или создавали принципиальные исторические концепции. Древние костры на острове Пасхи — так засвидетельствовал С14 — горели уже около 380-го года нашей эры, то есть на 1000 лет раньше, чем «хотелось бы» противникам Тура Хейердала. Первый огонь на американском континенте, оказалось, был зажжен на целые десятки тысяч лет раньше, чем считали поколения историков. Радиоактивный углерод на целые века сдвинул принятую хронологию древнего Востока. С его помощью, наконец, впервые было точно вычислено время, когда в приледниковых пещерах работали великие кроманьонские художники... Но под властью С14 не больше 500 — 600 веков. Лишь история «Homo Sapiens» — «человека разумного» и 10—20 тысяч неандертальских лет попали в этот отрезок времени. Но не забудем, однако, что это всего лишь несколько процентов всего человеческого прошлого, если считать его от первых обезьянолюдей.
Сотни тысячелетий, когда землей владели неандертальские люди, тысячи веков синантропа, питекантропа и еще более древних, самых древних обезьянолюдей, все это пока вне досягаемости тех лабораторий, — их уже более полусотни теперь, — где из погребальной ладьи фараона, из древнего охотничьего сруба или кострища в заброшенной пещере специалисты извлекают такие чудесные даты, такие точные сведения!.. Но теперь настал черед и других элементов — калия и аргона: историкам пришлось признать важность еще двух клеточек из менделеевской таблицы. Впрочем, калий-аргонный метод тоже не нов. Что обычный калий — калий-40 радиоактивен, с периодом полураспада в полтора миллиарда лет, было обнаружено в 1935 году. Через восемь лет Ф. Томпсоном и С. Роуландом было замечено, что из К{0 образуется изотоп аргона — Аг40 (вот почему по сравнению с другими инертными газами в воздухе так много аргона — около одного процента). Способы выделения и измерения малых количеств аргона были известны, и калий- аргонные часы вместе с другими радиоактивными часами (урановыми, протакти- ниевыми, ториевыми) заняли почетное место в «наборе инструментов» геолога и Аг*и палеонтолога. По отношению ^40 определяли возраст породы — благо, калия в земной коре немало. Чем больше отношение, тем древнее порода. Чем меньше, тем моложе она. Понятно, «калий-аргоном» мерили такие далекие времена, в которых не только на человеческие, но порою и на животные следы рассчитывать не приходилось. Для специалиста, пользовавшегося этим методом, миллион лет — пустяк, почти что сегодняшний день, а 10 или 100 миллионов — «молодые образования». Серьезно относились только к докембрию, то есть к временам, старше 550 миллионов лет: для докембрийских измерений калий-аргонный метод был усовершенствован и удачно применен советскими исследователями Э. К. Герлингом и А. А. Пол- кановым. После этого более чем в двух десятках советских лабораторий получены замечательные результаты. Замечательны они, разумеется, для геологов, а не для историков. Ведь по сравнению с полутора миллиардами лет, за которые количество К40 уменьшается вдвое, тысячи человеческих веков выглядят микроскопическими... Историкам, археологам и антропологам приходилось прибегать к другим способам вычисления древнейших дат. Неплохие результаты дал, например, анализ окаменелых костей на фтор. Весьма перспективным оказался ториевый метод... И все же ничто не могло сравниться с радиоуглеродными часами: как только науке о человеческом прошлом приходилось переступать рубеж 50—60 тысяч лет, она теряла четкость зрения. И вдруг несколько лет назад «калий- аргон» проник, наконец, из докембрийских далей в милые историку третичные и четвертичные времена. Это произошло после того, как Карран и Молик, Кёниг и Вянке открыли так называемую активацию аргона. Новая методика проста и изящна. Берут кусок — не больше 50—200 граммов сравнительно молодой, например вулканической породы. ..Породу помещают в ядерный реактор, обстреливают нейтронами и из содержащегося в ней аргона-40 получают радиоактивный изотоп аргон-41, распадающийся меньше чем за два часа. ...Активность изотопа измеряют обыкновенными счетчиками и сравнивают ее с активностью необлученного аргона. В результате, количество Аг40 в породе определяется с точностью, во много раз превосходящей точность прежних, объемных измерений. Все это, разумеется, только схема, «скелет» метода, который уже успел обрасти неплохим «экспериментальным мясом» — приемами, позволяющими получать еще более надежные результаты. Сфера действия «калий-аргона» стала громадной: нижняя ее граница — 10 миллиардов лет назад; верхняя — 50 тысяч лет назад. Поговаривают о возможности даже более «молодых» измерений. Где радиоуглерод останавливается, «калий-аргон» начинает. Правда, С14 заставляет отвечать деревья, срубленные или сожженные человеком, в то время как Ar4J меряет мертвые камни. Однако новый метод очень быстро доказал свои исторические способности. Доказал он их, в частности, на Олдувэй- ском базальте.
Раскопки «каменной книги Олдувэя» были для Луиса и Мэри Лики странствиями по древней таинственной планете. Там вели они охоту за черепами древнейших обитателей. Только на 29-м году странствий, 17 июня 1959 года, Мэри Лики смогла поднести мужу лучший из всех мыслимых подарков — часть окаменевшего лица и зубы из слоя I! Череп — это с первого взгляда было ясно — принадлежал австралопитеку, существу очень примитивному, но все же обладавшему некоторыми человеческими чертами. Череп лежал на берегу «ископаемого» озера, неподалеку от базальтового дна ол- дувэйского ущелья: что-то привело существо к воде в последнюю минуту жизни. ...Из-за зубов, приспособленных к щелканью орехов, и остатков скорлупы — их тоже нашли рядом — существо назвали ласково и весело— «щелкунчик». Щелкунчик сразу вызвал у Лики громадное уважение — и не только за то, что он такой древний и что прежде австралопитеков находили только на самом юге Африки, а теперь обнаружили на экваторе. Вот что было самым замечательным: рядом с костями, в несомненном, тесном соседстве с ними лежали те самые примитивнейшие каменные орудия — гальки с оббитым краем — те, что и прежде находили в избытке, но без хозяина. Примитивный, гориллообразный, чуть- чуть человеческий череп «щелкунчика» с небольшим, обезьяньим объемом, около 500 кубических сантиметров, и каменные орудия — первый признак человека! Слово «Зиндж», старинное арабское название Восточной Африки, Лики соединил для «щелкунчика» с почетным греческим — «антроп» — «человек!». «Зинджан- троп» — так Мэри и Луис Лики нарекли архипримитивнейшего человека. «Если бы не орудия,— обезьяна обезьяной!» — вздыхали лучшие специалисты, ибо быть более примитивным человеком было невозможно. Если это — не «missing link» — не «недостающее звено», то что же тогда это самое «missing link»? Но науке недостаточно вздохов и простой убежденности в чем-то. Ей нужны доказательства: точные доказательства, полученные самыми современными методами. И потому вскоре лаборатория Калифорнийского университета получила от супругов Лики семь образцов породы из нижней части слоя I, то есть из зоны находки зинджантропа. Эти образцы были исследованы на содержание калия и аргона и результаты оказались не менее поразительными, чем невиданное прежде соединение обезьяньего черепа с человеческими орудиями. От 1610 тысяч лет до 1890 тысяч лет — таким оказался возраст образцов. Средним числом, которое следовало считать примерным возрастом самого зинджантропа, было 1 750 000 лет. «Наш предок», найденный Лики, оказался втрое древнее питекантропа, в 30—40 раз древнее первых людей современного типа. «1 750 000!» — прежде любой антрополог был готов поручиться, что недоставало < звена», существовавшего примерно 1 миллион лет назад. Теперь человеческая история удваивалась на глазах. ...Прошло несколько месяцев, и в 1960 году супруги Лики, их помощник Филипп Тобайяс и еще несколько человек снова потревожили бесчисленных обитателей олдувэйского каньона. Снова из-под
ног и лопат сыпались влажные и засушливые тысячелетия — эпохи ископаемых слонов, саблезубых тигров, гигантских павианов и оббитых галек, исчезнувших, если чуть подняться по обрыву, вследствие великой технической революции,— создательницы универсального ручного рубила. Внезапно из слоя II появился.... знакомый! («Бедный Йорик!» — мог бы воскликнуть англичанин вслед за Гамлетом.) Это было бесспорно знакомое существо, встреча с которым не могла не вызвать эмоций и воспоминаний. Это были останки питекантропа вкупе с каменными рубилами и костями ископаемого зверя. Времена изменялись: питекантроп с его мозгом, походкой и рубилом по сравнению с архаическим зинджантропом выглядел внушительно и культурно. Все было по правилам: слой I — зинджантроп, метров на 30 выше его и на миллион лет моложе — питекантроп... И тут, как раз когда все стало укладываться в привычные рамки, из земли показалось еще «нечто», и снова, в который уже раз, романтическая антропология оказалась во власти счастливого случая. Этот «счастливый случай» регулярно снабжает ее великолепными гипотезами, догадками и даже теориями; в равной мере он и сокрушает их. Из того самого места — всего шестьюдесятью сантиметрами ниже,— где в прошлом году выглянул зинджантроп, появился великолепный человек, вернее, обломок черепа, кусок нижней челюсти и кисть руки, которые свидетельствовали о ряде выдающихся качеств его личности. Личность эта была сравнительно молода, но она обладала цепкими пальцами, способными взяться за человеческую работу. А череп оказался столь примечательным, что, если бы Лики не нашел вскоре еще одно такое же существо, представленное ключицей и костями стопы — добротной стопы двуногого ходока,— то научный мир разъярился бы! Для того чтобы работы Лики приобрели полную достоверность, Олдувэйское ущелье вскоре подсунуло палеонтологу останки еще пяти точно таких же персон. Из этих пяти персон одна, как уже говорилось, находилась рядом с зинджантропом. Две другие — ниже, то есть древнее. Еще две повыше; одна из этих двух попросту забралась почти в слой II — к питекантропам. Вся эта пятерка жила, примерно, в одно время и в одном месте с зинджантропом, но то были совсем не зинджантропы. Объем их мозга много больше — 685 кубических сантиметров. До питекантропа, правда,— у него около 900 см3 — этим головам еще расти и расти, но все-таки это уже не 500 см3, как у зинджантропа. (Правда у крупного самца гориллы мозг иногда достигает 700, а однажды достиг даже 752 кубических сантиметров, но зато у обезьяны быть не может такой стопы и таких пальцев.) Лики назвал было этого человека «пре- зинджантропом»,— но потом остановился на более почетном титуле — «Homo habi- lis» — «человек умелый», думая прежде всего, конечно, о его умелых пальцах. «Homo habilis» — вот чьим орудием были гальки с оббитым краем. Щелкун- чик-зинджантроп имел к ним не больше отношения, чем, например, мартышка к револьверу, случайно найденному вместе с ней. Нет, только «Homo habilis» был человеком почти по всем признакам, зинджантроп — все-таки обезьяной. На маленькой — чуть большей одного квадратного метра — площадке «у берега озера» Лики нашел девять орудий «умельца». Судя по всему, площадка была местом, где кормились 2—3 сверхдревних человека, а орудия — так казалось ученому — были брошены на ней после «мимолетного» их использования. Потомок — питекантроп этого уже не делал: он свое рубило берег. ...Вооруженный прибрежной галькой «habilis» сидел на берегу и, видимо, потрошил здесь молодого зинджантропа, ничуть не смущаясь, что и тот — тоже человекообразный и прогрессивный. Один ел, другого съели — оба после смерти оказались рядом, обоих нашли, но сначала нашли съеденного и решили, что в нем вся суть — таким увидел Лики все происшедшее с ископаемыми (очень давно) и с ним самим (совсем недавно). Так, побывав год в высоких чинах, зинджантроп был затем сильно понижен в ранге. Но все это не навело должного порядка в антропологии. По первым вычислениям питекантропу из слоя II было приблизительно 360 000 лет от роду. Это более или менее нормально, хотя олдувэй- ский питекантроп и оказался почти вдвое моложе своих яванских «однофамильцев».
Но что делал «Homo habilis» целых 1400 000 лет? Превратиться за 14 тысяч веков только в питекантропа — конечно, хорошая, но все же слишком медленная работа. Такое несоответствие в датах не только удивляло и раздражало. Оно порождало скептиков — этих надоедливых, но очень нужных для науки людей. ОДНИМ ИЗ ТАКИХ СКЕПТИКОВ был выдающийся голландский антрополог Ральф Кенигсвальд. Он знал, что у профессора Оклея в Британском музее хранится образец базальта, который профессор захватил при посещении олдувэйского ущелья еще в 1947 году. Кенигсвальд одолжил у коллеги кусочек базальта и в 1961 году попросил измерить его возраст в Гейдельбергской лаборатории Института ядерной физики. Разделили количество Аг40 на количество К40 и получили результат не очень приятный для Луиса Лики — 1 300 000 лет (±100 тысяч лет) ... (Вспомним, что его расчеты давали цифру в полтора раза большую.) Базальт, лежащий у подножья обрыва, оказался много моложе более высокого «слоя I». Точность и правильность заключений Лики тем самым подверглась сомнению. Зато дата 1 000 000 — 1 300 000 лет казалась все-таки не столь фантастической, как прежняя. Гейдельбергские результаты как будто совпадали и с подсчетами возраста костей тех животных, которые сопровождали habilis'a: 30—40 процентов современных ему видов дожили до наших времен. А если бы и в самом деле действие происходило 1 750 000 лет назад, «полагалось бы» дожить лишь 10 процентам. Но Лики не собирался так легко уступить полмиллиона лет. Он снова отправил образцы в Калифорнийскую лабораторию,— на этот раз два куска базальта из подножья. Для их исследования были применены новейшие, самые совершенные методы калиево-аргонного анализа и первый же образец базальта подтвердил «фантастический» возраст пре- зинджантропа: возраст базальта оказался равным 1700 000 лет (±200 тысяч лет). Второй осколок сначала всех поразил, заявив о возрасте в 4 миллиона, но затем этот результат перепроверили и установили истину — 1 800 000 лет. Тогда пришлось внимательно исследовать снова тот кусочек, который экзаменовался в Гейдельберге. На нем были обнаружены сильные следы выветривания — и это значило, что он дольше других находился на поверхности. Вероятно, Оклею попался образец, упавший на дно ущелья из более поздних напластований. Тогда были проведены и другие необходимые работы. Они, наконец, все привели в систему. Тщательное изучение окаменелых костей животных из слоя I тоже позволило перевести их на несколько тысяч веков в прошлое... Новая проверка возраста олдувэйского питекантропа довела и его возраст до более приличной цифры — 490 тысяч лет. Это уже вполне соответствовало «яванскому календарю» E50—600 тысяч лет). Так в итоге всего «Homo habilis» был «оправдан» перед далекими его потомками. ...И ПРЕЖДЕ СЛУЧАЛОСЬ, что историк, археолог открывал целую цивилизацию: до 80-х годов XIX века никто и не подозревал, например, о многовековом царстве хеттов в Малой Азии, а открытие древних культур Мохенджо-Даро и Хараппы почти удвоило известную историю Индии. Но все это были обретенные века, от силы — тысячелетия в истории отдельных частей планеты. Луис и Мэри Лики с помощью калия и аргона подарили человечеству лишний миллион лет. К сожалению, прошедший, растраченный... Подарили и первого человека. «Более первые» пока не найдены. На иллюстрациях к статье «Missing link» воспроизведены образцы самой древней в мире живописи — творчества первобытных художников. На стр. 54 — бык, нарисованный на стене пещеры Алътамира (Испания). На стр. 56, 51, 59 —■ наскальные рисунки, обнару^. женные в Африке.
62
Т. А. АБРАМОВА, Географический факультет МГУ ЛИСТАЯ СТРАНИЦЫ ПРОШЛОГО ЗЕМЛИ Западное побережье Каспия. Опаленная солнцем земля. Скудная полупустынная растительность буро-сизым налетом покрывает почву. Верблюжья колючка, солянки, ежовники, солерос — сами названия обитающих здесь растений говорят об их нелегкой жизни на сухой, пропитанной солью земле. Здесь, на Апшероне и на побережье к северу от него даже вдоль речек нет столь привычной для нас зеленой свежей поросли. Но всегда ли было так? Восстановить историю развития и смен растительности, реконструировать климат далеких эпох очень важно и для науки, и для практических целей. Установить, какая растительность была распространена, когда сформировалось отложение, значит большей частью и выяснить, когда это было. А знать геологический возраст пород необходимо для того, чтобы прогнозировать и искать полезные ископаемые. Так, конечная цель нашей экспедиции — Геоморфологической экспедиции МГУ — на побережье Западного Прикас- пия — выявить нефтеносные структуры этого района. В истории Земли ничто не проходит бесследно, и если когда-то на Апшероне процветала иная растительность, она долж- Отпечатки листьев дуба и вяза в породе на была оставить в толщах земной коры свидетельства, повествующие об исчезнувших с лица земли флорах, о вымерших животных. Исследуя прибрежные морские отложения на участке побережья близ Сиазани, севернее Апшерона, нам посчастливилось обнаружить удивительные образования — отпечатки в породах листьев древних деревьев. Когда смотришь на эти отпечатки. сохранившие все тончайшие особенности строения листьев и как бы оттиснутые в рыхлой породе, трудно себе представить, что эти листья зеленели сотни тысяч лет назад. Отпечатки настолько хорошо сохранились, что в большинстве случаев по ним можно определить даже вид растений, которым они принадлежали. Результаты определений говорят нам о том, что на полупустынном ныне участке побережья более полумиллиона лет назад шумели смешанные широколиственные дубово-ольховые и дубово-вязовые леса с лапиной, белым тополем, кленами и другими лиственными породами. По отпечаткам листьев мы установили, что у древних лесов был своеобразный облик. Дело в том, что в этом низинном лесу росли такие дубы, которые встречаются обычно лишь в горных широколиственных лесах. Чем же объяснить, что они встречались на побережье? По-видимому, развитие растительности, которую мы изучали по этим отпечаткам, происходило в период похолодания и увлажнения климата. Такие климатические изменения и вызывали, как говорят ботаники, снижение вертикальных поясов растительности: те виды, которые обычно произрастали в горных районах, спустились к подножиям гор и на равнины. То, что через тысячелетия рассказали отпечатки об особенностях климата этого периода, подтвердилось и другими данными. Как же создала природа эти своеобразные свидетельства прошлого? Ведь лист гибнет за одну осень. Как сохранились до наших дней все тончайшие особенности строения листьев? Скорее всего, это происходило так. Осенью, когда листопад обнажал деревья, ветер заносил листья в прибрежное мелководье. Мертвый лист разлагался и одновременно покрывался тончайшей минеральной пленкой. Мельчайшие минеральные и взвешенные в воде глинистые частицы как бы инкрустировали поверхность листа, пластично повторяя тончайшие особенности его строения. Затем листья, оседая на дно, погребались рыхлыми отложениями. Минеральный слепок листа как бы оттискивался в прилегающей породе и в конце концов сливался с ней. Сама же ткань листа мало-помалу исчезала. Таким образом, мы находим в
рыхлых породах не отпечатки листьев, а минеральный «слепок» листа и его отпечаток на породе. Когда работаешь с такой породой, переслоенной листовыми отпечатками, отчетливо видишь этот минеральный чехол. На Апшероне этот чехол был довольно прочным, и в нем содержалось много железа. Оттиснутые таким образом в различных породах модели листьев сохраняются при благоприятных условиях удивительно долго. Отпечатки, найденные нами, более чем пятисоттысяче- летней давности. Помимо таких наглядных следов, как отпечатки листьев, растительность прошлого оставляет другие, не видимые простым глазом свидетельства — пыльцу и споры. Известно, что в период цветения в растениях созревает огромное количество пыльцы. В то время, когда цветут деревья и кустарники, воздух буквально насыщен пыльцой. Она проникает всюду — подхватывается воздушными течениями, оседает на почву, попадает на поверхность водоемов и болот и переносится водными потоками. У этих мельчайших, не видимых простым глазом пыльцевых зерен есть даже специальные приспособления для передвижения. Например, у пыльцы хвойных деревьев есть особые выросты, так называемые воздушные мешки — воздушные шары, на которых пыльца летит. Пыльца-воздухоплаватель- ница пролетает сотни и даже тысячи километров. Если исследовать пробу воды, взятую с поверхности открытого океана за тысячи километров от берега, то и там можно обнаружить пыльцевые зерна. Чаще всего это пыльца сосны, которую находят даже во льдах Арктики. Пыльца и споры растений в конце концов оседают на поверхность почвы, захоронива- ются в болотах и торфяниках. При этом существует интересная закономерность: погре- баясь в тех или иных отложениях, пыльца различных растений, как правило, перемешивается в количествах, пропорциональных распространению этих растений. Определяя соотношение пыльцы и спор различных растений в породе, получают так называемый спо- рово-пыльцевой спектр. По этому спектру и устанавливают, какой была растительность района в то время, когда происходило отложение породы, которую исследуют. Когда по результатам споро- во-пыльцевого анализа реконструируют растительность какого-либо района, приходится учитывать множество особенностей: например, количество пыльцы сосны и некоторых других хвойных пород в спектрах обычно завышено, пыльца лиственницы сохраняется плохо. Но в целом с учетом этих поправок по спорово-пыльце- вому спектру можно довольно точно установить, какая растительность сформировала тот или иной слой. Определить же, какому растению принадлежали те или иные пыльца и споры, мы можем благодаря одной их поразительной особенности. У оболочки пыльцевого зерна — «экзины» — можно сказать, невиданный запас прочности. Она способна сохраняться сотни тысяч лет. Содержание пыльцевой клетки отмирает, но ее оболочка сохраняет все свои сложнейшие структурные особенности. Когда рассматриваешь под микроскопом пыльцу и споры растений, поражает поистине ювелирная работа природы. Существует даже специальный тер мин — «скульптура экзины». При увеличении в 400 раз видно насколько четко, рельефно и своеобразно выражены все структурные и скульптурные особенности экзины, все Суглинок, густо ((начиненный» отпечатками листьев На стр. 65 слева — пыльца сосны. С двух сторон пыльцевого зерна расположены воздушные мешки — приспособления для длительных путешествий (увеличение в 800 раз); в середине — пыльца березы; справа — пыльца ясеня
эти шипики, бугорки, зубчики, борозды. При хорошей сохранности пыльцы во многих случаях удается определить не только семейство и род, но даже и вид растения, которому она принадлежала. Давно сошли с лица Земли флоры тех далеких эпох, и нам иногда даже трудно представить себе их облик, а споры дошли до наших дней, рассказывая о неведомых нам растениях, населявших когда-то Землю. По спорам мы определяем, что в более близкую к нам геологическую эпоху, так называемое четвертичное время, возраст которого исчисляется всего лишь миллионом лет, растительность уже НОВОСТИ ОТОВСЮДУ кабель, начиненный взрывчаткой Это название можно употребить для электрического кабеля новой конструкции. Сердечник кабеля изготовлен из полиэтиленовой трубки, заполненной металлическим натрием, который и образует жилу кабеля. Кабели с натриевой жилой в два раза легче обычных и очень гибки. Кроме того, натриевые кабели примерно в семь раз дешевле, чем кабели такой же мощности с медной жилой. Первые испытания линии кабеля прошли успешно. Однако такой кабель может оказаться весьма опасным. Любое повреждение изоляции — и вполне возможен взрыв: при сопри- была близка современной. На Земле произрастали те же виды, что и сегодня, хотя распределение растительности в этот бурный геологический период, когда неоднократно резко менялся климат, было иным, чем сейчас. Вернемся к району наших исследований, к Западному Прикаспию. Результаты споро- во-пыльцевого анализа подтвердили вывод, сделанный на основании изучения листовых отпечатков: в прошлом на побережье росли широколиственные леса. Данные пыльцевых исследований свидетельствуют и о том, что в течение последнего миллиона лет в Западном При- НОВОСТИ ОТОВСЮДУ косновении металлического натрия с влагой образуется водород, дающий с воздухом взрывоопасные смеси. Американские инженеры считают все же, что полиэтиленовая изоляция вполне надежна. НЕЙЛОНОВЫЕ ЗВЕЗДОЧКИ Мойка пустых бутылок перед заполнением их молоком, пивом или любой другой жидкостью — высокоавтоматизированный процесс. Но до сих пор одним из его слабых мест была подача бутылок с конвейера в моечную машину и обратно. Обычно это делается с помощью алюминиевых звездочек, захватывающих бутылки своими «лучами». Но при этом, во- каспии растительность менялась многократно. Степная и полупустынная растительность, господствующая здесь в сухие и жаркие периоды» не раз сменялась пышной лесной флорой, приуроченной к этапам более прохладным и влажным. Все, о чем рассказано в этой заметке, изучают две сравнительно молодые отрасли ботаники: палеоботаника и палео- палинология. Они помогают нам заглянуть в глубь времен и восстановить растительность и климат отдаленных геологических эпох. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ первых, бутылки легко бьются, а, во-вторых, звездочки быстро изнашиваются. По сообщению американской печати, на некоторых предприятиях пищевой промышленности США применены звездочки толщиной 0,25—0,5 дюйма, изготовленные из нейлона. После трех лет эксплуатации на таких звездочках не заметно никаких следов износа. Из нейлона делают и лапки, высвобождающие бутылки внутри моечной машины. Применение нейлона снимает проблему боя бутылок и значительно сокращает время, требующееся для регулировки и ремонта оборудования.
РАССКАЗЫ О ЛЕКАРСТВАХ Доктор химических наук Н. К. АБУБАКИРОВ, Институт химии растительных веществ АН УзССР (Ташкент) Рисунки Ю. ВАЩЕНКО БЕЛАЯ БОЛЕЗНЬ «сПЕСЬ-МОХОВ» Мистер Джемс Додд потерял друга — Годфри Эмсуорда, с которым долгое время делил все превратности походной жизни. После безуспешных поисков у него возникает подозрение, что суровый отец Годфри, отставной полковник Эмсуорд, держит сына взаперти в своем имении. Додд обращается за помощью к знаменитому сыщику Шерлоку Холмсу. Под давлением неопровержимых улик полковник Эмсуорд вынужден допустить Холмса и Додда к сыну. И тут Додд с ужасом видит, как изменилась внешность его друга: лицо Эмсуорда обезображено крупными белыми пятнами. Оказывается, Годфри провел ночь в постели прокаженного и, заметив вскоре на себе признаки страшной болезни, добровольно подверг себя заточению...
Рассказ Конан Дойла «Побелевший воин» кончается все-таки благополучно. Приглашенный на место мнимого преступления профессор к всеобщей радости удостоверяет, что пятна на лице Эмсуорда — признак не проказы, а совершенно другой, безобидной и незаразной болезни. Между тяжелым, хроническим инфекционным заболеванием — проказой — и чисто косметическим недостатком кожи — витилиго (так в медицине называют болезнь, которой был поражен юный Эмсу- орд) нет ничего общего. А между тем сколько горя и несчастий приносило, да и сейчас приносит внешнее сходство их проявлений! Эти заболевания с древних времен отождествляли народы Востока. «Песь-мохбв» — «белокожий и прокаженный» — и по сей день звучит грубейшим оскорблением в устах людей, населяющих Среднюю Азию. Песь считается даже более позорной болезнью, чем проказа. По религиозным поверьям, прокаженный страдает только за собственные грехи, больной же песью — еще и за грехи родителей. «Песь» — так зовут больного — не может жениться, не имеет права протянуть руку к общему блюду с дымящимся пловом. Человеку с белыми пятнами на коже не пожмут руки. В недалеком прошлом такие больные наравне с прокаженными изгонялись из родных селений в так называемые мохов-хона — пещерные городки для прокаженных, где нередко в самом деле заражались проказой. Разграничению понятий «проказа» и «витилиго» много труда уделил выдающийся русский лепролог конца прошлого века Г. Н. Минх, специально ездивший для изучения природы этих заболеваний в Туркестан, Палестину и Египет. Широкая разъяснительная работа, проведенная после установления Советской власти в Средней Азии, помогла покончить с бесправным положением больных витилиго. Но как сильны еще вековые предрассудки в сознании людей! ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ВИТИЛИГО? Прежде всего будем иметь в виду, что это незаразное заболевание. Вам протянули руку с белыми пятнами? Не бойтесь, пожмите ее: пятна не перескочат на вашу РУку. Кожа всех людей окрашена пигментами (меланинами) — химическими соединениями не установленной пока структуры, в образовании которых главенствующая роль, по-видимому, принадлежит аминокислоте тирозину. Меланины синтезируются в самой коже, в специальных пигментообразующих клетках. От того, насколько наружный покров кожи (надкожица) насыщен такими клетками, и зависит цвет кожи: чем их больше и чем гуще они ваполнены зернами меланина, тем кожа темнее. Иногда среди людей встречаются врожденные альбиносы, у которых лишены пигмента не только кожа и волосы, но даже радужная оболочка глаз. Однако такие случаи крайне редки. Чаще процесс пигментообразования нарушается на отдельных участках кожи. Избыток меланина проявляется в виде веснушек, родинок, загара. Если же клетки надкожицы почему-то перестают вырабатывать меланин, то на теле появляются «родинки наоборот» — лишенные пигмента пятна. Это и есть витилиго. Иногда пятна едва заметны, но чаще разливаются по всему телу. Округлые или фигурно-извилистые рисунки нередко окаймлены подчеркивающим их белизну темным ободком, как будто собравшим в себе весь пигмент с обесцвеченного участка. Белокожие наблюдается и при некоторых формах проказы, потому и смешивают эти болезни. Но если при проказе обесцвеченный участок совершенно лишен чувствительности, то кожа витилигиноз- ных пятен сохраняет все свои функции: она чувствует боль, тепло и холод, на ней продолжают расти волосы, и даже не обязательно обесцвеченные. Подлинная причина витилиго пока неизвестна. Эта болезнь не передается по наследству, хотя существование какого-то семейного предрасположения к ней нельзя отвергать. У новорожденных витилиги- нозных пятен не бывает, они появляются позже, причем в любом возрасте. Раньше исследователи были склонны думать, что витилиго чаще поражает бедные семьи. В этом есть доля правды, но «белой болезнью»» болеют и состоятельные люди... Современная медицина полагает, что витилиго как-то связано с нарушениями деятельности желез внутренней секреции — в первую очередь гипофиза, надпочечников и щитовидной железы. Не исключено также, что одна из причин витилиго — нарушения функций нервной си-
стемы. Но каковы бы ни были причины болезни, ясно одно: люди с витилигиноз- ными пятнами совершенно нормальны и в интеллектуальном, и в физическом отношении. Витилиго — чисто косметический дефект, точно такой же, как, например, веснушки. ЛЕКАРСТВА, ПОМОГАЮЩИЕ СОЛНЦУ Витилиго можно рассматривать не как болезнь, а просто как каприз природы. Ведь никого не удивляет существование белых кроликов, мышей, пятнисто-белых золотых рыбок... И все-таки кому хочется быть «белой вороной»? Еще каких-нибудь 8—10 лет назад на возможность лечения витилиго смотрели скептически. Слишком велики были прежние разочарования. Однако поиски продолжались. Надежный путь, как и много раз до этого, подсказала народная медицина. С давних времен большой известностью среди народностей Индии пользовалось лекарство из плодов сорного растения ба- бехи — коричневатых бобов с довольно приятным запахом. Смолотые бобы настаивали на растительном масле и смазывали им пораженные проказой или белокожием места. В 1933 г. индийские химики X. С. Джойс и Б. Л. Манюнат обнаружили в масле из семян бабехи два кристаллических вещества одинакового состава, названные псо- раленом и изопсораленом. Два-три года спустя известный австрийский химик Э. Шпет установил строение обоих соединений. В Египте для лечения тех же болезней использовали высушенные плоды или экстракт зонтичного растения амми, произрастающего в дельте Нила. В 1948 г- египетский ученый Дж. Р. Фахми выделил из плодов амми три кристаллических соединения: аммоидин (ксантотоксин), аммидин (императорин) и маюдин (бергаптен). Оказалось, что все эти вещества обладают целебным действием при лечении витилиго. Названные нами соединения принадлежат к фурокумаринам, довольно широко распространенным в растительном мире. В состав их молекул обязательно входят примкнутые друг к другу ядра фурана и кумарина. Из них и состоит молекула самого простого соединения этой группы — псоралена. Остальные фурокумарины содержат также различные группы — гидро- ксильную и др. •ч сн о СО Фуран кумарин П I 1 vw° псоралеи Фурокумарины — биологически активные соединения. Ничтожная примесь их в воде губительна для рыб и лягушек, хотя в тех же дозах они совершенно безвредны для человека. Но сейчас для нас самое интересное свойство фурокумаринов — это их способность увеличивать чувствительность кожи человека к солнечному свету и ультрафиолетовому облучению, или так называемое фотосенсибилизирующее действие. Достаточно смазать кожу спиртовым раствором фурокумаринов и подставить ее под солнечные лучи на какие- нибудь 15—20 минут, как через некоторое время смазанный участок покраснеет, как будто находился на солнце несколько часов. А если принять препараты фурокумаринов внутрь, то они стимулируют работу ферментных систем, участвующих в образовании меланина. Вот этим-то их свойством и пользуются для восстановления пигментации при витилиго. Различные фурокумарины по-разному действуют на организм. Интересное исследование провели итальянские ученые Л. Мусайо и Г. Родигиеро. Пользуясь очень простыми методами, они сравнили фотодинамическую активность большого числа фурокумаринов и их производных. Оказалось, что их действие зависит от химического строения. Сильнее всего фото- сенсибилизирующие свойства выражены у псоралена, за ним идут ксантотоксин и бергаптен. Почему именно фурокумарины увеличивают чувствительность кожи к световому облучению, пока неясно. Тот факт, что наибольшей активностью обладает псора- лен — родоначальник этой группы соединений, «голый» фурокумарин, к тому же
ФУРОКУМА РИНЫ ОЧЕНЬ псорален АКТИ ВНЫЕ СН vc АКТИВНЫЕ ОСНз ксантотоксин (8-метоксипсоралеи) бергаптенE-метоксипсорален) I Фурокумарины и их фотодинамическая активность. Ни фу- ран, ни кумарин сами по себе такой активностью ие обладают. Самое сильное действие оказывает псорален. Восстановление двойной связи в фу- рановом или пироновом кольцах D',5'-дигидропсорален и 3,4-дигидропсорален) ведет к потере активности. Такой же результат наблюдается, если в молекулу псоралена ввести гидроксильную группу (ксан- тотоксол, бергаптол). Если же эта группа метилирована (ксантотоксин, бергаптен), то способность активизировать образование пигментов восстанавливается, хотя и не полностью. Фурокумарины с линейно соединенными кольцами во много раз действеннее, чем их изомеры, у которых фурановое кольцо присоединено к кумарину под углом СЛАБО АКТИВНЫЕ >СН СН СО изопсорален изобергаптен ГИДРИРОВАНИЕ НЕАКТИВНЫЕ /*Ч УСН •о; <А/ 4, 5 -дигидропсорален ,СН0 СО ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕ МЕТИЛИРОВАНИЕ 3,4- дигидропсорален I СО он ксантотоксол с8-оксипсорален) ОН СО бергаптол E-оксипсорален) с линейно примкнутыми друг к другу кольцами, — как будто свидетельствует о том, что взаимодействие происходит на молекулярном уровне с обязательным учетом не только плоскостной, но и объемной структуры. Итальянские исследователи склонны считать, что фурокумарины вступают в реакцию с флавиномононуклеоти- дом — ферментом, в состав которого входит витамин Вг. Но эта любопытная гипотеза еще требует подтверждения. Хотя механизм действия фурокумари- нов нам неизвестен, но они уже прокладывают себе дорогу в медицинскую практику. В Советском Союзе разработаны три препарата фотосенсибилизирующего действия. Первый из них — псорален — получен в Институте химии растительных веществ Академии наук Узбекской ССР и содержит смесь псоралена и изопсоралена. Его приготовляют из корней и плодов
псоралеи костянковой — растения, родственного индийской бабехи. Псоралея, более известная среди местного населения под названием ак-курая, занимает обширные территории в республиках Средней Азии и Казахстане. Второй препарат — бероксан — предложен Харьковским научно-исследовательским химико-фармацевтическим институтом. Это смесь ксантотоксина и бергаптена, извлекаемых из семян огородной культуры — пастернака посевного. Сырьем для получения третьего препарата — аммифурина, рекомендованного чт Всесоюзным институтом лекарственных и ароматических растений, служат плоды амми, из которой в Египте получают аналогичное средство — меладинин. Продолжаются поиски и других фото- сенсибилизирующих средств. Из синтетических продуктов заслуживают внимания производные псоралена, содержащие одну, две или три метильных группы. Очень перспективной представляется идея использовать для получения таких средств новый источник — листья инжира. Ведь они содержат смесь псоралена и бергаптена, то есть очень выгодное сочетание фурокумаринов. К тому же, три четверти смеси приходятся на псорален. Из других культур, употребляемых человеком в пищу, фурокумарины найдены в петрушке и сельдерее. На эти полезные растения стоит обратить особое внимание людей, склонных к витилиго. Однако лечиться только ими было бы неразумно: из 5 кг петрушки выделено лишь 25 мг бергаптена, а из сельдерея — и того меньше. Обычная же лечебная доза фурокумаринов составляет 20—40 мг в день. Можно ли теперь считать проблему витилиго решенной? Нет, и далеко нет. Существующие препараты наиболее успешно излечивают детей и молодых людей со «свежим» заболеванием. В зрелом и особенно пожилом возрасте пигментация на пораженных участках кожи восстанавливается медленно или вовсе не восстанавливается, а некоторые больные совершенно не восприимчивы по отношению к фурокумаринам. Наилучшие средства для лечения витилиго будут созданы, надо думать, лишь тогда, когда будет установлена причина болезни. Псоралея костянкоеая — источник целебных фурокумаринов
ЗАГАР СПАСАЕТ ОТ ЗАГАРА А теперь — несколько слов, предназначенных не для больных, а для здоровых. Кто не знаком с неуемной страстью к загару, которая охватывает отпускников, каждое лето толпами устремляющихся на юг, к морю? Не будем к ним слишком строги: умеренный загар — эта защитная реакция организма на воздействие солнечных лучей — улучшает питание и кровоснабжение кожи, способствует нормализации обмена веществ, повышает сопротивляемость заболеваниям, благотворно действует на аппетит и сон. Но далеко не всем солнце идет на пользу: не в меру усердные тут же расплачиваются тяжелыми ожогами. Есть и такие люди, которых природа наградила слишком восприимчивой к ультрафиолетовым лучам кожей. Как же им быть? Лишить себя удовольствия полежать на пляже? Или каждое лето безропотно проходить стадию облупленного носа и облезлой кожи? Короче, нельзя ли загореть, не обгорая? И здесь, оказывается, на помощь могут прийти фурокумарины. Если принять их внутрь за 3—4 дня до того, как подставить себя под обжигающие лучи, они вызовут усиленное образование меланина, который, как светофильтр, отсечет ультрафиолетовую часть солнечного спектра и сделает процесс загорания менее болезненным. Экранирующий эффект — это уже из области «мирного использования» препаратов с фотодинамической активностью. Фурокумарины делают только первые шаги в медицине. Их применение не ограничивается препаратами фотосенсибили- зирующего действия. Сравнительно недавно на их основе созданы противоопухолевые препараты (пеуцеданин), средства, расширяющие коронарные и периферические сосуды (пастиницин). Расширяющийся фронт исследований, несомненно, приведет к новым открытиям. ' ??V «/;,:••" ^*«У ^'"'V i •2
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ БОЛЕЗНЬ ПОЧЕК И ФЕНАЦЕТИН Мнение о безвредности того или иного лекарства нередко изменяется довольно неожиданным образом. Например, недавно появилось сообщение о том, что неумеренное потребление препаратов, содержащих фенацетин — чрезвычайное распространенное средство от головной боли,— может привести к тяжелому заболеванию почек. Эти сведения опубликовал журнал «Science News» A967, № 5). ЕЩЕ ОДИН МЕТЕОРИТ В Австралии обнаружен метеорит — крупнейший на континенте и одиннадцатый по величине в мире. Метеорит найден случайно на равнине Нулларбор, в 1600 км к востоку от города Перт. Два его обломка, весящие 6 и 12 тонн, лежат в двухстах метрах друг от друга. Никакого кратера, как ни странно, обнаружить поблизости не удалось. Анализ показал, что метеорит состоит из никелево-железного сплава с содержанием никеля около 12%. ГЕНЕРАТОР — В КАЖДЫЙ ДОМ! Людям нужна электроэнергия. Особенно много энергии потребляют города, причем с каждым годом все больше и больше. Линии электропередач перегружаются, растет число подстанций, трансформаторов, увеличивается опасность внезапного отключения энергии... Существует мнение, что из затруднительного положения можно выйти, если каждый крупный жилой массив или даже каждый дом снабдить «своим» электрогенератором; в этом случае потребителям пришлось бы доставлять не электроэнергию, а топливо. Разумеется, этот проект не означает попытки повернуть историю вспять. Дело в том, что в качестве электрогенераторов предлагается использовать топливные элементы, к которым подходящее горючее, например водород, подавалось бы по трубам. Подсчитано, что такой способ распределения энергии будет обходиться дешевле обычного. Кроме того, менее острой станет проблема «часов пик»: в подземной газовой сети будет всегда иметься некоторый резервный запас топлива. КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ Эксперименты, проведенные сотрудниками горного бюро США, показали, что с помощью луча лазера можно получать из угля различные ценные вещества. Луч мощного лазера направляется на кусок угля и испаряет его. Образующиеся газы, в которые превращается до 60% угля, быстро охлаждают, чтобы предотвратить дальнейшее разложение. По составу эти газы отличаются от веществ, образующихся при обычной сухой перегонке угля. Они содержат до 25% ацетилена, этан, этилен, цианистый водород и др. Кроме того, превращения вещества угля происходили не за минуты или даже часы, как при обычной технологии, а за тысячные доли секунды. По утверждению авторов нового метода, он будет дешевле, чем применяемые в настоящее время способы химической переработки угля. КАК ОБОЙТИСЬ БЕЗ ХОЛОДИЛЬНИКА Новый метод хранения яиц разработан индийскими учеными. Яйца на мгновение погружают в смесь нефтяных масел с добавлением веществ, предотвращающих развитие грибков и бактерий, а затем сушат. Обработанные таким образом яйца могут храниться даже в жарком и влажном климате Индии без всяких холодильников в течение месяца. Обработка сотни яиц обходится, по сообщению журнала «New scientist» A967, № 529), всего в два пенса. ГАЗЕТА ИЗ СИНТЕТИКИ По сообщениям зарубежной печати, японская компания «Ниппон кокан сейси» разработала технологию производства газетной бумаги из синтетических смол, в том числе полистирола и полихлорвинила. Такая бумага годится даже для цветной печати и якобы обходится не дороже обычной. Промышленное производство синтетической бумаги предполагается начать уже в этом году. САМОЛЕТ НА ГАЗЕ Исследования, проведенные американскими инженерами, показали, что сжиженный газ, состоящий в основном из метана,— по-видимому, чрезвычайно перспективное топливо для сверхзвуковых пассажирских самолетов. У газового топлива много преимуществ. Оно намного дешевле авиационного керосина, сгорает без потерь тепла на излучение (это уменьшает термические нагрузки в камерах сгорания); сжиженный газ может отводить большое количество тепла от корпуса самолета, разогревающегося при полете в атмосфере со сверхзвуковой скоростью; газ не засоряет форсунок, при его сгорании не образуется смол и нагара, которые оседают на стенках деталей проточной части и уменьшают срок их службы. Недостатки газового топлива таковы: у газа малая плотность (примерно половина плотности керосина), и применение его потребует строительства на крупных аэродромах заводов по сжижению природного газа. Пока еще трудно точно оценить, достоинств или недостатков больше у нового авиационного топлива.
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ДОЛГОВРЕМЕННАЯ И ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ В Мичиганском университете проведены новые интересные опыты по проблеме памяти. У золотых рыбок вырабатывали условный рефлекс — по световой вспышке переплывать подводный барьер, чтобы избежать электрического удара током. Нормально рефлекс на ток сохранялся месяцами. Если же перед опытом рыбке вводили антибиотик пуромицин, выработанный рефлекс на третий день пропадал. То же самое получалось, если пуромицин вводили в первые полчаса после опыта. Впрыскивание же препарата через час после опыта и позже никак не влияло на память. По мнению исследователей, эти опыты показывают, что «оперативная» память — электрической природы, а долговременная — химической. Дело в том, что пуромицин тормозит синтез белков. Это позволило предположить, что он препятствует образованию соединений, ответственных за долговременную память. Но только образованию! — если эти соединения уже успели синтезироваться (введение пуромицина через час после опыта), то инъекция антибиотика уже не влияет на память. А на электрические связи оперативной памяти пуромицин не влияет. Они естественно угасают на третий день. Повторять эксперимент на себе не рекомендуется — пуромицин довольно ядовит. БАКТЕРИИ И УРАН Ученые Института горнохимических исследований при Венгерской академии наук воспроизвели в лабораторных условиях процессы воздействия бактерий некоторых видов на образование природных урановых руд. Возможно, что подобные процессы происходят в недрах Земли. Суть исследования состоит в следующем. Сначала так называемые серные бактерии вырабатывают из природных серусодержащих минералов серную кислоту. Эта кислота разлагает содержащую уран породу и превращает четырехвалентный уран в шестивалентный; образуется растворимый в воде сульфат урана. Подземные воды захватывают это соединение и уносят его в осадочные породы, где другие бактерии превращают шестивалентный уран снова в четырехвалентный. Эти бактерии переводят растворимые соединения урана в нерастворимые, которые и выпадают в осадок. Так происходит значительное обогащение породы ураном. ЛАЗЕР ПРИ ПРОКЛАДКЕ ТУННЕЛЯ Журнал «Engineering News — Record» A966, № 22) сообщил, что ученые Технологического института штата Массачусетс проводят эксперименты по разрушению твердых скальных пород лучом мощного газового лазера, работающего на двуокиси углерода. Диаметр луча около 4 сантиметров. Направленный на глыбу гранита или мрамора этот луч уже в первые секунды вызывает образование в камне микротрещин, которые разрастаются и уже через 30 секунд видны невооруженным глазом. При длительном облучении начинается испарение материала. Предполагается использовать такие лазеры при прокладке туннелей — для предварительного «размягчения» горных пород. ТИТАН И СОЛЬ Оказывается, что один из самых прочных и коррозиеустойчивых металлов — титан легко разрушается в соленой воде. Даже при комнатной температуре достаточно небольшой зарубки, чтобы в 3%-ном растворе поваренной соли титан начал быстро ржаветь. Новые данные показывают, что коррозия титана в растворах солей идет даже когда никаких трещин на металле нет. Таким образом, использовать этот широко применяемый в самолетостроении металл для постройки кораблей (как это предполагалось ранее) вряд ли удастся. ПРОТОН СЛОИСТЫЙ! По сообщению английского журнала «New scientist» A966, №526), в Аргоннской национальной лаборатории (США) установлено, что протон имеет три слоя. Радиусы этих слоев — 0,9, 0,5 и 0,3 ферми A ферми равен 10~13 см). Этот вывод сделан на основании эксперимента, в котором полиэтиленовую мишень обстреливали протонами с энергией до 13 миллиардов электроновольт и изучали протон-протонные столкновения. ЗАЩИЩЕННАЯ СХЕМА Американский журнал «Electronics» A966, № 23) сообщил, что инженеры фирмы «Bell Telephon Laboratories» разработали процесс герметизации пленочных транзисторных и интегральных схем в процессе их производства. Кремниевая подложка нагревается до В75°С в закрытой камере, атмосфера которой состоит из чистого водорода. Затем в камеру вводится смесь гидрида кремния и аммиака. Газы взаимодействуют с поверхностью подложки, и на ней образуется герметическая пленка, предохраняющая кремний от воздействия вредных примесей, например ионов натрия. В местах присоединения контактов (они делаются из титано-платинового сплава и силицида платины) в защитной пленке вытравливаются окна, размеры и форма которых точно соответствуют поперечнику контактов. Рисунки В. ЗУЙКОВА
НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ ■ 1. За последнее время много ругают ДДТ, а заменители его — ДНОК, нитрофен — применять каждый год не рекомендуют, да и достать их трудно. Хотелось бы знать подробнее о других ядохимикатах, об их свойствах и применении. 2. Хотелось бы знать, почему гранулированные удобрения лучше усваиваются растениями. 3. В журнале «Химия и жизнь» (№ 6 за 1966 г.) указывается, что аммиачная селитра и вообще аммиачные удобрения плохо усваиваются растениями. А в № 9 журнала за 1966 г. приводится утверждение Д. Н. Прянишникова, что растение, если ему предоставлена возможность выбора, предпочитает аммиачный азот нитратному. Но ведь аммиачная селитра — тоже соль азотной кислоты и, следовательно, является нитратом. Тогда о каком аммиачном азоте говорил Прянишников! Л. К. МАЦКО, Ростов-на-Дону 1. Систематическое применение ядохимикатов для борьбы с вредителями не всегда проходит бесследно. Некоторые сорта плодовых культур даже при соблюдении всех правил обработки ядохимикатами поражаются ожогами. Кроме того, почти все ядохимикаты в большей или меньшей степени вредны для человека, животных и полезных насекомых. Лучший способ сократить применение вредных ядохимикатов — хороший уход за садом, при котором резко увеличивается сопротивляемость растений вредителям и облегчается борьба с болезнями. Хорошие помощники садоводов — птицы, уничтожающие яйца вредителей — личинок и гусениц. Для привлечения птиц в сад их нужно подкармливать, особенно зимой. Безусловно, мы должны отказаться от применения любых препаратов ДДТ, которые обладают свойством накапливаться в организме человека и могут вызвать тяжелые заболевания. Хорошим заменителем ДДТ может служито 50-процентный смачивающийся порошок севин (карполин), применяемый в виде 0,2-процентной суспензии. Он поражает гусениц- плодожорок и многих листогры- зущих насекомых, но мало ядовит для людей и теплокровных животных. Вместо севина можно применить хлорофос (рабочая концентрация раствора — 0,2 — 0,3%, выпускается в виде 65-процентного препарата). Малотоксичен для человека также заменитель ДНОК — нитрофен. Он применяется в концентрации 3% против личинок ложнощитовки, яиц тлей, медяниц, клещей и возбудителей парши. Для борьбы с клещами и многими заболеваниями растений эффективным средством является также коллоидная (или дисперсная) сера в концентрации 1—1,5%. Из других малоядовитых ядохимикатов можно назвать карбофос @,3%), рогор @,07—0,1%), препарат КЗМ F—8%), хлорокись меди (против парши — 0,5 — 0,75%), цирам (против парши — 1%). Хорошее средство против плодожорки — препарат энто- бактерин-3. Некоторые из перечисленных ядохимикатов, к сожалению, пока еще выпускаются в недостаточном количестве. Нужно надеяться, что в недалеком будущем положение изменится. А пока все-таки лучше избегать применения опасных для здоровья ядов. В последнее время некоторые садоводы совсем отказались от применения ядохимикатов, заменив их различными вытяжками или настоями. Например, хорошие результаты дает во многих случаях сок или настой помидорной ботвы, табака, болтушка из порошка горчицы. 2. Большинство минеральных удобрений, выпускаемых промышленностью в виде порошка (в особенности аммиачная селитра), сильно поглощает влагу из воздуха. Поэтому они слеживаются и комкуются. Для предотвращения слеживания аммиачную селитру выпускают в виде гранул. Кристаллы селитры покрывают отходами нефти, парафином, аминами жирных кислот и другими веществами, образующими на поверхности кристаллов тонкую гидрофобную пленку. Для этой же цели кристаллы селитры можно припудривать молотым известняком, мелом, фосфоритной мукой — содержащийся в них углекислый кальций улучшает физико-химические свойства почвы. Другую цель преследует гранулирование суперфосфата. При этом частички удобрения имеют меньший контакт с почвой, фосфорная кислота суперфосфата в меньшей степени связывается почвенными окислами и более эффективно используется для питания растений. Кроме того, гранулированные удобрения более эффективны и по другой причине. Питательное вещество распределяется в почве вокруг каждой гранулы неравномерно: чем дальше от поверхности гранулы, тем его концентрация ниже. Это позволяет корневой системе растения выбрать для себя такую зону, где концентрация питательного вещества наиболее выгодна для его усвоения. 3. В Советском Союзе изготовляются следующие азотные удобрения: а) содержащие азот только в аммиачной форме: сульфат аммония (NhUbSO^ хлористый аммоний NH4CI; это физиологи-
чески кислые удобрения, закис- ляющие почву; б) содержащие азот только в нитратной форме: натронная селитра NaN03, кальциевая селитра Ca(N03J и калийная селитра KN03; это физиологически щелочные удобрения, не закисляю- щие почву; в) содержащие азот и в аммиачной, и в нитратной формах— аммиачная селитра NH4NO3, временно закисляющая почву; г) содержащие азот в амид- ной форме — карбамид CO(NH2Jr не закисляющий почву. Наша промышленность выпускает главным образом аммиач- но-нитратные формы удобрений. После внесения аммиачной селитры в почву она быстро растворяется и вступает в реакцию с почвенным поглощающим комплексом. Аммиачный азот поглощается почвой, а нитрат-ион NOa остается в почвенном растворе. Опытами установлено, что из раствора нитрата аммония растения быстрее поглощают катион NH4f чем анион КОз. Что же касается указания на нежелательность применения аммиачных удобрений в № 6 журнала, то речь здесь шла о внекорневой подкормке, при которой нужно избегать вредного для растений накопления аммиака в листьях. Агрохимик Ф. П. КАЩЕНКО ■ Читатель журнала Н. ГУРКО из Николаева просит рассказать о ряде напряжений. На вопрос отвечает инженер Ю. А. ЗАЙЦЕВ. Уже очень давно люди обратили внимание на то, что некоторые металлы покрываются тонким слоем других металлов при погружении в растворы их солей. Этим пользовались еще средневековые алхимики. Для «превращения» металла в золото они растворяли небольшой кусочек золота в царской водке, добавляли немного воды и опускали в раствор кусок железа, свинца или меди, очищенный от грязи и окислов. Через некоторое время металл покрывался тонким слоем золота. Долгое время ученые не могли объяснить способность одних металлов вытеснять другие из растворов их солей; неясно было также, почему при погружении одних металлов в кислоту водород выделяется, при погружении других — нет. В 1865 году русский ученый Н. Н. Бекетов опубликовал работу «Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими», в которой способность одних металлов вытеснять другие из их соединений объяснялась их различной химической активностью. В работе приводился также «вытеснительный ряд металлов», названный несколько позже рядом активности. В этом ряду металлы расположены в таком порядке, что каждый последующий может вытесняться предыдущим из растворов своих солей, причем реакция идет тем активнее, чем дальше отстоят металл ы друг от друга. В этом ряду расположен также водород, который может вытеснять некоторые металлы, стоящие после него, и в свою очередь, вытесняться металлами, стоящими перед ним, из растворов кислот. Сейчас «вытеснительный ряд металлов» называют рядом напряжений, так как положение каждого металла в ряду точно определяется величиной электрического напряжения или разности потенциалов, возникающей при погружении металла в раствор его соли. Величину разности потенциалов очень трудно замерить непосредственно, потому что один проводник, ведущий к вольтметру, нужно подсоединить к металлу, а другой — к раствору соли, что, естественно, невозможно (если просто погрузить проводник в раствор, то между ним и раствором также возникает разность потенциалов, которая накладывается на измеряемую). Гораздо легче измерить разность потенциалов двух металлов, погруженных в растворы своих солей, и узнать, насколько потенциал одного металла отличается от другого. Если измерить потенциалы всех металлов относительно какого-то одного, то мы получим величины, характеризующие химическую активность металлов. «Электрод сравнения» — это обычно «нормальный водородный электрод» — платиновая пластинка, погруженная в раствор серной кислоты и омываемая водородом. Возникающую при этом разность потенциалов условно принимают за нуль. Если расположить металлы по возрастанию и убыванию их потенциалов относительно потенциала водорода, то получится ряд напряжений. К помощи ряда напряжений прибегают, когда нужно определить электродвижущую силу гальванического элемента, найти материал металлического защитного покрытия, возможность и скорость коррозии металлов и сплавов в агрессивной среде и выяснить наиболее эффективный способ защиты от нее. Вытеснение одних металлов другими может быть использовано в горнорудной промышленности (например, при извлечении золота и платины «ртутным» способом, т. е. растворением их в ртути с последующим высаживанием на какой-либо металл), в металлургии (скажем, при восстановлении окислов металлов алюминием), и, конечно, в электрохимии — ведь любой электрохимический процесс идет в ту или другую сторону в зависимости от расположения металлов в ряду напряжений.
ОБЗОРЫ Кандидат физико-математических наук М. М. МАРТЫНЮК ЗА КРИТИЧЕСКОЙ точкой Температура кипения любой жидкости зависит от давления: чем больше давление, тем выше температура кипения. Например, температура кипения воды в обычных условиях (то есть при атмосферном давлении) равна 100°С, а при давлении 150 кг/см2 —340°С. Но можно ли температуру кипения воды (или вообще какой-либо другой жидкости) повышать беспредельно? Оказывается, нет. Например, при давлении, превышающем 225 кг/см2 никакого «кипения» воды уже не будет наблюдаться. Предел, к которому стремится температура кипения жидкости, и называется критической температурой; соответствующее этой температуре давление также носит название критического. Например, для воды критическая температура равна 374°С, а критическое давление — 225 кг/см2. При этих условиях исчезает различие между жидкой водой и паром. Критическое давление и температура определяют критическую точку вещества. Представление о критической точке можно сделать более наглядным, если графически изобразить зависимость температуры кипения жидкости от давления (рис. 1). По этому графику можно сразу же определить, при каких условиях в сосуде будет находиться только жидкость, только пар, или и жидкость и пар; этот график и заканчивается критической точкой. Но все же: что происходит с жидкостью выше критической точки? Ведь нам-то ничто не мешает сколько угодно повышать и температуру, и давление! ЧТО ГОВОРИТ ТЕОРИЯ? Когда вещество- испаряется при условии, что температура и давление ниже критических, между жидкой и газообразной фазами видна четкая граница раздела. При этом вещество переходит из одной фазы в другую — этот процесс носит название фазового перехода первого рода. Подобные переходы происходят между фазами, которые могут находиться в состоянии термодинамического равновесия. А вот превращение жидкости в пар при давлении более высоком, чем критическое, служит примером фазового перехода совсем иного типа. В этом случае вещество не испаряется, так как нет двух совместно существующих фаз: по мере нагревания или понижения давления оно постепенно (без появления поверхности раздела) переходит из жидкого состояния в газообразное. Такие переходы называются однофазными или закритическими. В случае закритических переходов никакого термодинамического равновесия между жидкой и газообразной фазами нет и не может быть: ведь при температурах выше критической вещество не способно одновременно существовать в двух фазах. В этом случае приходится пользоваться представлением о термодинамической устойчивости фазы *. Что же это такое — термодинамическая устойчивость фазы? Воспользуемся простым сравнением. Возьмем шарик и положим его в чашу или закрепим между двумя натянутыми пружинами (рис. 2). Этот шарик будет находиться в состоянии устойчивого равновесия: после толчка он обязательно возвратится в исходное положение, причем чем круче стенки чаши или чем жестче пружины, тем меньше отклонится шарик под действием внешнего толчка, тем больше будет степень его механической устойчивости. Точно так же * Теория термодинамической устойчивости разработана профессором МГУ В. К. Семенчен- ко.— М. М.
степень термодинамической устойчивости фазы характеризуется особыми коэффициентами, которые показывают, как сильно сопротивляется данная фаза внешнему воздействию. Например, чем труднее фаза поддается объемному сжатию, тем больше ее механическая устойчивость — объемная упругость; а вот термический коэффициент устойчивости фазы обратно пропорционален ее теплоемкости: чем меньше тратится теплоты при нагревании фазы на один градус, тем больше ее термическая устойчивость, так как при этом происходят меньшие структурные изменения. Как это уже ясно из примера с шариком, причина различной степени термодинамической устойчивости той или иной фазы кроется в характере сил, действующих между молекулами вещества. Если силы эти слабы, то фаза будет обладать малой упругостью и, следовательно, низкой механической устойчивостью; при нагревании тепловая энергия будет расходоваться главным образом на то, чтобы удалить молекулы друг от друга — теплоемкость фазы будет велика, а термическая устойчивость мала. Теперь воспользуемся представлением о термодинамической устойчивости для того, чтобы объяснить механизм закрити- ческого фазового перехода. Будем нагре- Диаграмма состояний воды для давлений и температур, которые ниже критических значений. Плавная кривая линия изображает зависимость температуры кипения воды от давления. Ткр—критическая температура. Ркр — критическое давление. К — критическая точка. Прямая АС изображает процесс нагревания воды при давлении, которое ниже критического; в точке В происходит кипение воды (фазовый переход первого рода). Прямая DE изображает процесс нагревания воды при давлении, которое выше критического. При этом нагревании происходит постепенное превращение воды в пар (закритический фазовый переход) 2. Шарик, расположенный на дне чаши, или шарик, закрепленный между двумя пружинами, находится в устойчивом равновесии. Чем круче стенки чаши, чем больше жесткость пружин, тем больше устойчивость шарика
вать жидкость при постоянном давлении, превышающем критическое. Что же при этом будет происходить? Внешне ничего. Благодаря силам взаимодействия молекулы вещества обладают определенным запасом потенциальной энергии, зависящей от химической природы молекул и расстояний между ними, то есть от плотности вещества и от давления. С другой стороны, молекулы обладают известным запасом энергии кинетической, которая зависит от температуры. При низких температурах потенциальная энергия больше кинетической, и вещество находится в жидком состоянии: силы межмолекулярного взаимодействия велики, фаза обладает большой упругостью и, следовательно, большой термодинамической устойчивостью. При достаточно высоких температурах кинетическая энергия молекул больше их потенциальной энергии, и поэтому вещество находится в газообразном состоянии. В этом случае упругие свойства фазы определяются не столько действием межмолекулярных сил, сколько тепловыми ударами молекул о стенки сосуда. Хотя упругость газа намного меньше упругости жидкости, она все же значительна, и такая фаза тоже обладает достаточно высокой термодинамической устойчивостью. Но при некоторых промежуточных температурах потенциальная энергия мо- 3. Диаграмма состояний воды для давлений и температур выше критических значений. Заштрихованная область — это область давлений и температур, при которых вода находится в промежуточном состоянии. Жирная пунктирная линия указывает температуры и давления, при которых для данного закрити- ческого перехода промежуточное состояние воды обладает наименьшей термодинамической устойчивостью. К — критическая точка 4. Схематическое изображение расположения молекул вещества в жидком (а), промежуточном (б) и газообразном (в) состояниях (см. стр. 79). лекул может оказаться близкой их кинетической энергии; при таких условиях достаточно даже небольшого внешнего воздействия, чтобы сблизить или удалить молекулы. Ведь межмолекулярные связи слабы, а кинетическая энергия молекул тоже мала: у вещества как бы «нет сил», чтобы сопротивляться внешнему воздействию. В таком состоянии вещество не похоже ни на газ, ни на жидкость, ни, тем более, на твердое тело. Это — четвертое состояние вещества, состоящего из однородных частиц *. ЧТО ГОВОРИТ ОПЫТ? Проследим на опыте, как изменяются коэффициенты устойчивости закритичес- кой фазы при ее нагревании. Выделим температурный интервал, в котором фаза обладает пониженной устойчивостью; если такие измерения провести при различных закритических давлениях, то можно определить область температур и давлений, при которых фаза находится в промежуточном состоянии. Левее этой области бу- * «Четвертым состоянием» вещества иногда называют плазму. Однако плазма состоит из разнородных частиц, а в зтом случае, как показывает термодинамика, число состояний может быть больше трех.— М. М.
дет находиться область температур и давлений жидкого, а правее — газообразного состояний. Для воды такая диаграмма (она построена по экспериментальным данным для объемной упругости и теплоемкости) приведена на рис. 3. Заштрихованная область — это область температур и давлений, при которых вода находится в промежуточном состоянии. При этом наименьшей термодинамической устойчивостью вещество обладает при температурах и давлениях, отмеченных пунктирной линией; эта линия представляет собой продолжение кривой, выражающей зависимость температуры кипения воды от давления. В критической точке характерные свойства промежуточного состояния выражены чрезвычайно резко. Упругость вещества понижается настолько, что оно легко сжимается даже под действием собственного веса! Из-за этого плотность фазы в ее различных частях может самопроизвольно меняться: в ней как бы возникают и мгновенно распадаются многочисленные «молекулярные рои» (рис. 4.). Иначе говоря, промежуточное состояние характеризуется пористой, губчатой структурой. В этом состоянии (и особенно в критической точке) вещество непрозрачно: свет практически полностью рассеивается «молекулярными роями». По диаграмме видно, что при температуре 400°С — на 26°С выше критической — и под давлением 150 кг/см2 вода будет находится в газообразном состоянии; но если при той же температуре давление увеличить до 300 кг/см2, то вода перейдет в промежуточное состояние, а при давлении 450 кг/см2 — превратится в жидкость. Более того, как показывает опыт, при 400°С и 200 000 кг/см2 вода превратится... в лед! Следовательно, при температуре, превышающей критическую, вещество может (в зависимости от приложенного давления) находиться как в газообразном, так и в промежуточном, жидком и даже твердом состояниях. Область критических условий — это область чудес и загадок. Многое здесь уже изучено — и теоретически, и экспериментально, — но еще больше предстоит исследовать. И можно не сомневаться, что за критической точкой мы еще не раз столкнемся с удивительными свойствами вещества.
Что вы знаете и чего не знаете о критических явлениях СБЫВШЕЕСЯ ПРЕДСКАЗАНИЕ Еще задолго до открытия критических явлений Д. И. Менделеев предсказывал существование критической температурь! жидкостей, называя ее «температурой абсолютного кипения». К выводу о существовании такой температуры он пришел путем следующих рассуждений. Если в широкий сосуд с какой- либо жидкостью опустить один конец тонкой капиллярной трубочки, то окажется, что в этой трубочке уровень жидкости не совпадает с уровнем жидкости в сосуде. Измерив разность уровней, можно рассчитать коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Опыт показывает, что при нагревании коэффициент поверхностного натяжения уменьшается. Зная, насколько уменьшается коэффициент поверхностного натяжения при нагревании на один градус, можно рассчитать температуру, при которой он станет равным нулю. При этой температуре сцепление между молекулами исчезнет и жидкость сможет обратиться в пар без затраты теплоты. Температуру, при которой это произойдет, Д. И. Менделеев и назвал «температурой абсолютного кипения». Проделав капиллярные измерения, Д. И. Менделеев рассчитал критические температуры для многих жидкостей; эта работа была им опубликована в 1860 году в «Русском химическом журнале». В наше время метод Менделеева применяется для приближенного определения критических температур металлов. Выполненные таким образом расчеты дают следующие примерные значения критических температур: для калия — 1254°С, натрия — 2280°Cf ЛИТИя — 3294°С, ртути — 2285°С, цинка — 8800°С. Эти результаты еще подлежат экспериментальной проверке. ПЕРВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В 1869 году английский химик Т. Эндрюс исследовал поведение углекислого газа, сжимая его при постоянной температуре. Если газ сжимался при температуре ниже 31 °С, то при определенном давлении в трубке появлялась жидкая углекислота, а над ее поверхностью находились пары. Если же температура превышала 31 °С, то совместного существования жидкой углекислоты и ее пара не наблюдалось, хотя при больших давлениях плотность сжимаемого вещества и становилась равной плотности жидкости. Таким образом было установлено, что для углекислоты критическая температура равна 31 °С. Впоследствии были измерены критические температуры других газов. Самой низкой из них оказалась недавно измеренная критическая температура изотопа гелия с атомным весом 3. Она всего лишь на 3,35°С выше температуры абсолютного нуля. УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ ИЛИ УГЛЕКИСЛЫЙ ПАР? Чем отличается газ от пара? В термодинамике используется представление об идеальном газе: это воображаемый газ, давление которого прямо пропорционально абсолютной температуре и обратно пропорционально объему. Для реальных газов эта зависимость выполняется неточно, причем отклонения особенно заметны тогда, когда газ находится в равновесии с жидкой фазой; в этих случаях и принято говорить не «газ», а «пар». При атмосферном давлении отклонение от закона идеального газа будет незначительным, если температура превышает критическую температуру вещества. Для углекислоты критическая температура равна 31СС; поэтому углекислоту, — например, находящуюся в легких человека при температуре 36°С, — можно назвать газом; а ту же углекислоту, при комнатной температуре, правильнее называть паром. Иначе говоря, человек вдыхает пар, а выдыхает газ... СКОЛЬКО НАЛИТЬ ЖИДКОСТИ? На уроках физики часто демонстрируют критическое состояние диэтилового эфира. Эфир наливают в стеклянную ампулу, после чего ампулу запаивают. Если эфира мало, то при нагревании он полностью испарится. Если эфира слишком много, то по мере нагревания он будет расширяться и, наконец, займет весь объем ампулы. Однако можно подобрать такое количество эфира, что при критической температуре (в данном случае—194°С) он перейдет в критическое состояние: граница между жидкостью и паром мгновенно исчезнет и возникшая критическая фаза полностью займет весь объем ампулы. Только что прозрачное вещество становится непрозрачным, приобретая молочно-белую или даже бурую окраску. Но все-таки: сколько жидкости надо налить в ампулу, чтобы возникло критическое состояние? Для этого необходимо знать плотность вещества в критическом состоянии, то есть критическую плотность d „, и плот- ность жидкости при комнатной температуре d. Если объем ампулы V , а объем жидкости в ам-
пуле при комнатной температуре V, то масса вещества в ампуле равна m = d.V = dKp.yKpf от- куда находим, что V : V = — d : d. Иначе говоря, объем жидкости при комнатной температуре должен составлять такую часть от объема ампулы, какую часть составляет критическая плотность вещества от его плотности при комнатной температуре. Для эфира d _ = 0,26 г/см3, d = 0,71 г/см3. Следовательно, эфиром должно быть заполнено 0,26 : 0,71 = 0,275 объема ампулы. ЛАБОРАТОРИЮ — В КОСМОС! В критическом состоянии вещество обладает большой сжимаемостью: достаточно ничтожно увеличить давление, чтобы его плотность заметно возросла и стала больше критической. Из этого следуют любопытные выводы. Пусть вещество находится в сосуде, причем температура и давление , создаваемое извне, равны критическим. При этих условиях только тонкий верхний слой будет обладать критической плотностью: внизу вещество заметно сожмется под действием собственного веса. Следовательно, на Земле критическое состояние возникает, строго говоря, только в тонком слое вещества. Чтобы вещество находилось в критическом состоянии по всему объему сосуда, необходимо НОВОСТИ ОТОВСЮДУ СВАРКА АЛЮМИНИЯ СО СТАЛЬЮ Сварные соединения алюминия со сталью очень хрупки. Виновники этого явления известны: хрупкие и твердые интерметаллические включения, образующиеся в зоне сварки. Немецкие инженеры установили, что количество интерметаллических включений можно сильно уменьшить, если поверхности «уничтожить» силу тяжести. Поэтому космическая лаборатория — идеальное место для изучения критических явлений. ЗАСТЫВШИЙ ЗВУК Сжимаемость жидкостей во много раз меньше сжимаемости газов, поэтому и скорость звука в жидкостях в несколько раз превышает скорость звука в газах. При нагревании жидкости ее сжимаемость увеличивается, а скорость звука уменьшается; при нагревании газов их сжимаемость уменьшается, а скорость звука возрастает. Так как в критическом состоянии вещество обладает очень большой сжимаемостью, то скорость звука в нем должна быть чрезвычайно малой. Будем нагревать воду при постоянном давлении, равном критическому. В воде при комнатной температуре скорость звука приблизительно равна 1500 м/сек. Но по мере нагревания эта скорость будет уменьшаться, а при критической температуре C74°С) она практически станет равной нулю: звуковая волна как бы «застынет»... НЕ ЖИДКОСТЬ, НО И НЕ КРИСТАЛЛ... Уже давно идет спор о том, существует ли критическая точка для перехода твердое тело — жидкость, аналогичная критической точке для перехода жид- НОВОСТИ ОТОВСЮДУ свариваемых деталей предварительно покрыть слоем алюминия (напыляя его или окуная деталь в жидкий алюминий) и затем сваривать металлы в среде инертного газа вольфрамовым электродом. Сварка алюминия с легированными сталями дополнительно затруднена тем, что в этом случае образуется вязкая окисная пленка. Для легированных сталей нужно применять комбинированный кость — пар. Иными словами: может ли температура плавления твердого тела при увеличении давления повышаться беспредельно, или же при определенном критическом давлении она заканчивается критической температурой? По мере увеличения давления кристаллическая решетка будет деформироваться, и атомы станут занимать более беспорядочное расположение. В жидкости же с повышением давления атомы начнут располагаться более плотно, ориентируясь Друг относительно друга. Иначе говоря, с увеличением давления плотность и структура жидкости будут приближаться к плотности и структуре кристалла, и при критической температуре и критическом давлении всякое различие между кристаллом и жидкостью исчезнет: возникнет единая критическая жидкокристаллическая фаза. Подтверждаются ли подобные рассуждения опытом? Да, подтверждаются. Исследования веществ при давлениях 50 000— 100 000 кг/см2 показывают, что с увеличением давления плотность кристалла и плотность жидкости неуклонно приближаются друг к другу. Однако до сих пор экспериментально не достигнута критическая точка ни для одного из твердых тел. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ способ сварки-пайки. Если надо сварить трубы, то стальную трубу вначале протравливают, затем покрывают оловом, а уже на слой олова наносят алюминий. В подготовленную таким образом стальную трубу вставляют алюминиевую трубу, и сваривают их вольфрамовым электродом в инертном газе.
Старший преподаватель кафедры иностранных языков АН СССР Р. Г. СИНЕВ УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ НЕМЕЦКИЙ— ДЛЯ ХИМИКОВ В этом номере мы вновь вернемся к конъюнктиву и кондициоыалису I, но уже не в косвенной речи. В целом они соответствуют русскому сослагательному наклонению — выражают нереальное условие и желание. Но «в целом» не означает «всегда». Вот примеры, которые довольно легко перевести: 39. Наtten die Wissenschaftler im Vcrlaufe der vorhergehendcn 40 Jahre nicht die Struktur des Atoms erforscht, so ware die praktische Ausiiutzuug der Atomenergie in unserer Zeit unmoglich. «Если бы ученые в течение последних сорока лет не изучили структуру атома, то практическое использование атомной энергии было бы в наше время невозможно». 40. Eine Polymerisation wCircle besonders leicht verlaufen, wenn der Primarvorgang durch einen Besehleuniger beschleunigt wiirde. «Процесс полимеризации протекал бы особенно легко, если бы первичный процесс ускорялся каким-либо ускорителем». Эти примеры приведены для того, чтобы вы лишний раз убедились в том, что три немецкие формы передаются одной единственной формой русского языка — сослагательным наклонением. Плюсквамперфект конъюнктива означает нереальное прошлое (hatten erforscht в примере 39), имперфект конъюнктива — нереальное настоящее (ware в примере 39), а кондиционалис I — нереальное будущее (wiirde verlaufen в примере 40). Кстати, обратили ли вы внимание на конструкцию wiirde beschleunigt? Это не кондиционалис I, а пассивная конструкция в конъюнктиве (beschleunigt — причастие II). Теперь перейдем к более сложным случаям. Кроме нереального условия и желания (последнее, кстати, в научной литературе практически не встречается) эти формы могут выражать предположение. В переводе его передают вводными словами «по-видимому», «возможно», «пожалуй» и т. п. В этом случае необходимо учитывать время. 41. Шег lage em Chlorid des Calciums vor. Перевод: «Здесь имелся бы хлорид кальция» непонятен. Правильный перевод: «Здесь мы имеем, по-видимому, хлорид кальция». Презенс конъюнктива вне косвенной речи удобнее всего переводить предложением, которое начинается словами «пусть», «следует», в зависимости от контекста. 42. Die Teniperatur steige von T auf T t. «Пусть температура повысится с Т до Т + t» (или «Допустим, что температура повысится с Т до Т + t»). (Презенс конъюнктива легко спутать с презен- сом индикатива; необходимо помнить, что первая форма имеет в 3-м лице единственного числа окончание «е», а вторая — «t»). Вот как переводится конструкция, состоящая из местоимения man и презенса конъюнктива: 43. Man vcrdunne einen Tropfen Schwefclsaure mit einigen Kubikzentiinetern Wasser. «Разбавьте (следует разбавить) каплю серной кислоты несколькими кубическими сантиметрами воды». Очень часто употребляется конструкция es sei(en) + причастие II. Она обычно вводит замечание автора: 44. Es sei bet out, daft in alien Fallen mit den Suspeiisioiien und nicht mit Filtraten gcarbcitet wurde. «Следует подчеркнуть, что во всех случаях (мы) работали с суспензиями, а не с фильтратами». Однако такой перевод не всегда верен. Вот пример: 45. Es seien einige Messungsmethoden dcrmm- striert. Перевод со словом «следует» бессмыслен. Здесь автор информирует читателя о том, что он намеревается рассмотреть в своей работе. Самый четкий перевод — будущим временем. «Продемонстрируем некоторые методы измерения». Если первое место в предложении занято, то местоимение es опускается, например:
46. In dieseni Zusanimenhang seien einige neuere Beitrage erwahnt. «В связи с этим упомянем (следует упомянуть) некоторые новые работы». А иногда презенс конъюнктива означает уступку: 47. Sei das geschilderte Verfahren im Prinzip fioch so wertvoll, so ha l" ten ilmi doch schwerwie- gende Mangel an. Для правильного понимания и перевода подобных предложений запомните выражение noch so — «как угодно», «какой угодно». Дословный перевод: «Пусть описанный метод в принципе как угодно ценен, но все же ему присущи серьезные недостатки». Литературный перевод: «Хотя описанный метод обладает в принципе большой ценностью, ему все же присущи серьезные недостатки». Наиболее сложны случаи, когда в конъюнктиве и кондиционалисе I употребляются составные глагольные конструкции. При переводе приходится передавать и значение самой конструкции и значение конъюнктива. Вот несколько примеров: 48. Wir batten also drei verschiedcne Formen zu erwartcn. Вспомним, что глагольная конструкция haben + zu + инфинитив означает возможность или долженствование, а имперфект конъюнктива — в данном случае предположение. Перевод: «Таким образом, мы, по-видимому, можем ожидать существования трех различных форм». Вот более сложный пример: 49. Die gleiche Erscheinung wurde audi bei den iibrigen Methylharnsauren zu er wart en sein. Здесь — кондиционалис I (предположение в будущем времени) от конструкции sein + zu + инфинитив (долженствование или возможность в пассивной форме). Перевод: «Подобное же явление, по-видимому, можно ожидать и у других метилмочевых кислот». 50. Nun werde der Ilohlrauin niit eineni absnr- bicrcnden Gas gefiillt. Конструкция werde gefullt— пассив в презенсе конъюнктива. Это предложение самостоятельное, поэтому переводить его надо со словом «пусть» или выражением «допустим, что». «А теперь пусть (допустим, что) полость заполнится абсорбирующим газом». 51. Es wiirde somit ein grofier Teil der Elcktro- cheniie «kapillar-elektrisch» genannt werden mussen. Здесь — модальный глагол mussen в кондиционалисе I + инфинитив пассива. Перевод: «Тем самым значительную область электрохимии следовало бы назвать «капиллярно-электрической». Из придаточных предложений, в которых конъюнктив, конечно, тоже употребляется, приведем лишь придаточное сравнительное с союзом als и сказуемым, следующим непосредственно за союзом. В этом случае als переводится «как будто бы», «как если бы». 52. Reine Losungen verhalten sich so, als befan- den sieh die gelosten Korper bei gleicher Tenipera- tur und gleichem Druck in gasfonnigein Zustand. «Чистые растворы ведут себя так, как если бы растворенные вещества при одинаковой температуре и одинаковом давлении находились в газообразном состоянии». После глагола scheinen («казаться») или выражения es hat den Anschein («кажется») als можно переводить и союзом «что». 53. Es hat den Anschein, als handle es sieh bei diesen Kondensaten nicht um makromolekulare Stoffe mit langen Kettenmolekulen. «Кажется (возникает впечатление), что эти конденсаты не являются макромолекулярными веществами с длинноцепочечными молекулами». В разговоре о глагольных формах приходится вернуться к «псевдопростым» словам. Оборот es handelt sich um хорошо известен, он переводится как «речь идет о». Но если от него зависит дополнение с предлогом bei, то тогда этот оборот нужно переводить «представляет собой», «является». Например: 54. Beim Insulin handelt es sieh um das blutzuk- kersenkende Honnon. «Инсулин представляет собой гормон, понижающий содержание сахара в крови». Теперь вернемся к предложениям, приведенным в предыдущем номере журнала. 35. Если не учесть, что erleide — презенс конъюнктива, то перевод будет неправильным: «Система претерпевает какое угодно превращение». Правильный перевод: «Пусть (допустим, что) некоторая система претерпевает какое-то превращение». 36. Неправильный перевод: «Само по себе смещение точки превращения несколько вверх или вниз не имело бы особого значения». Это предложение — самостоятельное и не содержит нереального условия. Форма kame... zu выражает предположение. Правильный перевод: «Само по себе некоторое смещение точки превращения в ту или другую сторону не имеет, по-видимому, существенного значения». 37. Один из возможных неправильных переводов: «Каждый газ в составе смеси ведет себя так, когда других партнеров не было бы в наличии». Вспомним одно из значений союза als —«как если бы». Правильный перевод не вызывает затруднений: «Каждый газ в составе смеси ведет себя так, как если бы других компонентов не было». 38. Если не энать, что презенс конъюнктива
(в данном случае seien) имеет значение «пусть», a noch so — «как угодно», «какой угодно», то вряд ли можно получить правильный перевод: «Практические исследования, как бы важны они ни были, иногда тормозят разработку научной теории». (Forschung в противоположность Unter- suchung означает «теоретическое исследование».) В следующей статье будут рассмотрены трудности перевода инфинитивных и фразеологических оборотов. Попробуйте самостоятельно разобраться в таких предложениях: 55. Einige Stoffe konnen sich gar nieht anders als kolloid losen, es sei denn, daft ihre Makromole- kiile unter Sprengung von Hauptvalenzbindungen zerstort werden. 50. Sowcit es sich um die Ausarbeitung eigener Methoden handelt, wird der Physikochemiker sich in der Kegel physikalischer Apparaturen zu bedie- nen ha be n, da ihm hie г eine wesentlich groRere Auswahl zur Yerfiigung steht als bei der vein chemischen Experiinenttechnik. 57. Es soil die Aufgabe dieser einfiihrenden Mitt oil ung sein, in der С hemic die urbildliche Betraehtung zur Gelt ung komnien, zu lassen. 58. Uran, um das wichtigste Ausgangsprodukt des radioakthen Abbaues zu betrachten, zerfallt mit vollig konstanter Geschwindigkeit. A. H. КУЛЮКИН, кафедра агрохимии Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева АГРОХИМИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ КАК УДОБРЯТЬ ЗЕМЛЯНИКУ Земляника (в обиходе ее обычно называют клубникой) — многолетнее травянистое вечнозеленое растение, требующее для своего развития плодородных почв. Основная масса корней земляники расположена в почве на глубине 20—25 см. Поэтому надо добиваться, чтобы этот верхний слой почвы был особенно рыхлым и доступным для корней. А так как земляника занимает один и тот же участок в течение 4—5 лет, то необходимо заранее обеспечить почву достаточным количеством питательных веществ. Если высаживать землянику, как это делают чаще всего, во второй половине августа, то землю за две недели до посадки пашут или вскапывают на глубину 25—30 см и одновременно вносят органические, известковые и минеральные удобрения (при весенней посадке все это нужно делать с осени). В качестве органических удобрений применяют навоз, торф, торфокомпост, торфофе- калии. Их вносят независимо от вида и свойств почвы по 50—60 т/га. Из минеральных удобрений под землянику используют суперфосфат, преципитат, фосфоритную муку (на кислых почвах), аммиачную селитру, сульфат аммония, печную золу, хлористый калий, 40-процентную калийную соль и микроэлементы (бор, марганец, молибден). При их применении необходимо учитывать климатические условия, особенности сортов земляники, свойства удобрений и почвы. Фосфор и калий, внесенные с удобрениями, поглощаются почвой и не вымываются из нее. Поэтому фосфорные и калийные удобрения, как показал опыт, целесообразно вносить вместе с органическими на все пять лет перед посадкой земляники, под вспашку. Это позволяет впоследствии вносить меньше удобрений при ежегодных подкормках. Доза фосфорных и калийных удобрений зависит от того, насколько почва обеспечена подвижными питательными веществами (табл. 1). Анализ почвы на содержание калия и фосфора можно сделать в любой агрохимической лаборатории. С применением азотных удобрений несколько сложнее: это дело деликатное и требует от земледельца определенных навыков. Азот минеральных удобрений, с одной стороны, может легко вымываться из
Таблица 1 Дозы фосфорных II калийных удобрении Содержание в почве питатель- пых веществ (мг на 100 г) к,о Выше 26 20 10 Р-О, Выше 25 15- 24 14 Потребность в фосфоре и калин (кг/га) к,о 100- 240 240—300 280—320 РвО. 90 120 120-1Г.0 140- 180 Рекомендуемые дозы удобрений (Ц/га) су пер- фосфат 4.5 0 7—9 преципитат 3- 4 4-5 4,6-6 хлористый калий 3,1-4,8 4,8-6 4,8-6,2 40%-ная калийная соль 4-6 6-7,5 7-8 Таблица 2 Дозы азотных удобрении Год пользования Т III IV V Рекомендуемая доза (в пересчете на азот, кг/га) 1 в первой декаде мая 00 00—80 60 80 по зеленой завязи 30- 4U 40 40 после уборки урожая 00 60 00 40 Перепашка; посев «зеленого удобрения» Примечание. Перед посадкой нужно внести 00 -80 к г/га азота в ииде мочевины пли другого азотного удобрения. пахотного слоя, а с другой — в очень больших дозах отрицательно сказывается на урожае ягод. Кроме того, нужно приблизительно знать, сколько азота может ежегодно дать почва. Земляника, особенно ее высокоурожайные сорта, нуждается в больших количествах азота. Исследования автора показали: для того чтобы в условиях Московской области получить с гектара 160 ц ягод, нужно внести с минеральными удобрениями 180—200 кг азота, то есть 6—7 ц аммиачной селитры или 4 ц мочевины. Если фосфорные и калийные удобрения вносятся под землянику вместе с органическими сразу на пять лет, то азотные следует вносить ежегодно в виде подкормок при междурядном рыхлении. Дозы и сроки внесения приведены в таблице 2. Земляника лучше всего растет на почвах с нейтральной реакцией. Поэтому кислые почвы перед высадкой земляники следует произвестковать. На дерново-подзолистых суглинистых почвах вносят по 4—5 т/га извести, на песчаных — вдвое меньше. Конечно, правильное применение удобрений — не единственное, хотя и обязательное условие получения высоких уро- НОВОСТИ ОТОВСЮДУ УДОБРЕНИЕ ИЗ ОКАЛИНЫ Югославский профессор Владимир Логомерац разработал технологию получения удобрения из окалины — массового отхода металлургического производства. Окалина содержит ряд микроэлементов, в частности, магний и марганец. Некоторые из микроэлементов при реакции окалины с фосфорной кислотой переходят в легко усвояемое растениями состояние. Удобрение из окалины и фосфорной кислоты получило название «пелофос». Промышленное производство пелофоса уже организовано. Проектируется жаев. Его нужно сочетать с возделыванием высокоурожайных сортов, беспощадной борьбой с вредителями и болезнями, обеспечением растений влагой (особенно в период цветения и НОВОСТИ ОТОВСЮДУ завод для выпуска 400 000 тонн пелофоса в год. ЕЩЕ О ДИАБЕТЕ Диабет — тяжелое и пока еще не излечимое заболевание. Единственное, что удается сделать для больных, это спасти их от неминуемой смерти ценой не прекращающихся инъекций инсулина,— фермента, регулирующего содержание сахара в крови. Но что же происходит при этом с ферментной системой самого больного? Некоторую ясность в этот вопрос вносит недав- налива ягод), систематическим удалением усов и междурядным рыхлением, наконец, обсыпкой на зиму кустов земляники торфом. И тогда высокие урожаи будут гарантированы. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ няя публикация английского журнала «New scientist» A967, №528). По мнению группы ученых, кровь диабетиков содержит инсулин с нарушенной молекулярной струк-t турой; фермент перестает (ча-» стично или полностью) выполнять свои функции. Основанием для этого послужило наблюдение, что инсулин здоровых людей под действием другого специфического фермента распадается гораздо быстрее, чем инсулин диабетиков.
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК МИР БЕЗ ХИМИИ Так называлась викторина, помещенная в № 1 нашего журнала за этот год. Юным химикам предлагалось пересказать или прокомментировать отрывок из повести А. Рыбакова «Каникулы Кроша», представив себе, что не существует ни химической науки, ни химической промышленности. К чести всех участников конкурса — ни один ответ на этот вопрос викторины не был неверным. Мы обещали поместить самые интересные ответы на страницах клуба Юный химик. Выполняем это обещание. И Мотель стоит на пересечении двух дорог. При нем станция обслуживания: тут и буфет, и парикмахерская, но главное место занимает мастерская по ремонту обуви. По дорогам в разные стороны шли путники. Освещенное солнцем, все это выглядело не слишком живописным. Сплошная серая масса. И почему это мир переливается всеми цветами радуги, а человек должен одеваться или в белое, или в серое, или, в крайнем случае, в черное? Костя ответил на этот вопрос так: потому что хлопок белый, и овец с оранжевой шерстью не бывает. V прохожих был довольно бледный вид. Устали. Рюкзаки, удочки, полотняные палатки— тащить на себе все это от самого Минска не очень-то приятно. Кое-кто приспособился к дорожным неудобствам. Деревянные тележки-самокаты можно увидеть довольно часто. Любо-дорого смотреть, как хозяин, погрузив на эту штуку свои пожитки и лихо отталкиваясь ногой, обгоняет менее изобретательных собратьев. Я вообще за то, чтобы каждый гражданин имел такой самокат. Но когда я сказал об этом Косте, он посмотрел на меня, как на идиота. Еще бы! Построить из дерева такую штуку обыкновенным каменным топором может только гений. Я не сказал ему еще об одном своем желании, совсем уж фантастическом: построить такой самокат, чтобы он действительно катился сам, а человек только приказывал— туда, сюда, направо, налево. Ведь двадцатый век! Но Косте сейчас не до этого. Он занят лишь одним: как бы смыть жирное пятно со своего белого пиджака, которое он посадил вчера, когда мыл после обеда глиняную кастрюлю в ручье. ВАЛЕНТИН РЫБАКОВ, Тамбов Н Поздним вечером, когда мама пожелала мне спокойной ночи и ушла к себе, я листал старый журнал «Химия и жизнь». Зеленоватый свет торшера мягко падал на страницы, а сквозь открытую форточку доносилась веселая музыка — это мой сосед Эдик недавно приобрел магнитофон. Наконец я нашел фантастический рассказ «Бумага или волосы?» и с удовольствием принялся его перечитывать. Уже осталась последняя страница, как... Почтовая станция стоит на пересечении Минской и кольцевой дорог. При станции — два огромных стога для лошадей и бревенчатый буфет. По двум дорогам, мощеным булыжником, вверх и вниз трусили тройки. Время от времени неприятную тишину прорывал скрип подвод и фырканье усталых лошадей. Я решил войти в буфет, чтобы выпить воды. Сквозь широкие окна буфета неприятно тянул сквозняк. Воду вскоре принесли. Это была замечательная, родниковая вода. Я сел за сосновый столик и принялся пить из бокала, искусно вырезанного из дерева. Рядом сидел человек, по виду иностранец. На нем был костюм из белого натурального шелка. В комнате со сквозняком сидеть больше было невозможно, и я встал и прошелся по станции. Меня поразила длинная деревян-
,<ор°ЬА 87 ная труба, которая вилась из-за холмов. По ней текла речная вода для мойки лошадей. Мойщица на кого-то зло ворчала, гладко расчесывая гриву лошади гребнем с редкими зубьями... Я проснулся. За стеной трещал новый магнитофон. А за окном в который раз мигнула реклама: «Быстро, выгодно, удобно!» Ох, с каким облегчением я потрогал капельки, выступившие на лбу. ВЛАДИМИР ХЛЮСТОВ, Сумгаит Ш Как выглядел бы «мир без химии»? По- моему, если бы не было химии, то никакого мира не существовало бы. Ведь даже само Солнце состоит из химических элементов, а если бы не было химии, то не было бы и Солнца, а без Солнца не было бы и жизни. НАДЕЖДА БУСЛАЕВА, г. Сим Челябинской обл. ,с4Ь#^ -SAY-
■ Постоялый двор стоит на пересечении Минского тракта и кольцевой мощеной дороги. При нем конюшня с подменными лошадьми, кормушки с овсом и сеном и трактир. По тракту и дороге, вверху и внизу, в разные стороны двигались экипажи. Мне понравилась эта оживленная сутолока. Заплечные мешки, чайники, удочки, луки со стрелами, раскладушки... Очень приятно, что вокруг Москвы выстроена такая красивая дорога. Я вообще за то, чтобы каждый москвитянин имел собственный выезд. Красивая карета или коляска в наше время то же самое, что в прошлом верховая лошадь... Костя вошел в трактир, а я остался его дожидаться. Сквозь небольшое окно, затянутое бычьим пузырем, было видно, как трактирщик нацедил Косте в глиняную круж- Лето — не только пора каникул, но и пора экзаменов. Весь курс химии разбивают на билеты, в каждом билете — задача, и любую задачу нужно уметь рычать. Разумеется, перебрать все задачи и дать их решение в журнале просто немыслимо. Поэтому в этом номере мы предлагаем вашему вниманию ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ. Они не сложны, но прорешать их очень полезно — вы, как говорится, «набьете руку». Задачи даются «триадами». Решение каждой первой задачи «триады» приводится в журнале, к остальным даются только ответы. Задачи подготовлены Д. В. ПАЛЬЧИКОВЫМ. ЗАДАЧИ НА ВЫХОД ПРОДУКТА 1. Из 23 г этилового спирта было получено 10 л этилена (условия нормальные). Каков выход продукта в процентах? 2. При прокаливании 500 г углекислого кальция было получено 250 г окиси кальку квасу. Глазеть в окно было неудобно, и я прошелся по территории. Меня поразила площадка для мойки лошадей. На ней стояла крупная лошадь, а два конюха яростно скребли ее щетками, время от времени поливая водой из ведер. Пятнадцатый век! Но когда лошадь сошла с площадки и направилась в стойло, пожилая женщина, сгибаясь в три погибели, обтерла брюхо и морду лошади собственным передником, ругая хозяина за то, что он скупится на обтирочный материал... ГЕОРГИЙ ГУРВИЧ, Баку Итоги викторины 1966/67 учебного года будут подведены в одном из ближайших номеров журнала. А в сентябрьском номере откроется следующая викторина — нового учебного года. ция. Сколько процентов это составит от теоретически возможного выхода? Ответ: 89,28%. 3. При сжигании 96 г угля образовалось 150 л углекислого газа. Сколько процентов это составит от теоретического выхода? Ответ: 83,7%. ЗАДАЧИ НА ЗАКОН АВОГАДРО 4. Сколько кубических метров воздуха потребуется для сжигания 100 м3 метана? 5. Сколько литров кислорода потребуется для сжигания 100 л окиси углерода? Ответ: 50 л 02. 6. Сколько литров кислорода необходимо для сжигания 200 л этилена? Ответ: 600 л 02. ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ?
ЗАДАЧИ НА ВЫЧИСЛЕНИЕ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ, ЕСЛИ ДЛЯ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ ВЗЯТЫ РАСТВОРЫ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ПРОЦЕНТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ 7. Сколько граммов гидрата окиси меди получится при взаимодействии 20 г 10%-ного раствора сернокислой меди и 20 г 5%-ного раствора едкого натра? 8. Сколько граммов сернокислого бария получится при сливании 25 г 10%-ного раствора хлористого бария и 15 г 10%-ного раствора серной кислоты? Ответ: 2,8 г. 9. Сколько граммов хлористого натрия образуется при взаимодействии 20 г 8 % -ного раствора едкого натра с 20 г 8%-ного раствора соляной кислоты? Ответ: 2,34 г. ЗАДАЧИ НА ВЫЧИСЛЕНИЕ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ, ЕСЛИ ИЗВЕСТНЫ КОЛИЧЕСТВА ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ, ПРИЧЕМ ОДНО ИЗ НИХ ВЗЯТО В ИЗБЫТКЕ 10. К раствору, содержащему 13,05 г азотнокислого бария, прилили раствор, содержащий 14,2 г сернокислого натрия. Определите вес осадка и укажите, какие вещества будут находиться в растворе. 11. Сколько граммов фенолята натрия образуется при взаимодействии 9,4 г фенола с 5 г едкого натра? Ответ: 11,6 г. 12. Сколько граммов сернокислой меди образуется при взаимодействии 9,8 г гидрата окиси меди и 10 г серной кислоты? Ответ: 16 г., ЗАДАЧИ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ, ЕСЛИ ИЗВЕСТЕН ВЫХОД ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ 13. Сколько граммов уксусной кислоты и этилового спирта потребуется для получения 37,4 г уксусноэтилового эфира при выходе 85 % от теоретического? 14. Сколько граммов масляной кислоты и бутилового спирта потребуется для получения 30,6 г маслянобутилового эфира, если выход — 85% от теоретического? Ответ: 22 г С3Н7СООН; 18,5 г С4Н9ОН. 15. Сколько граммов бензола необходимо подвергнуть нитрованию для получения 52,5 г нитробензола (выход — 85,4% от теоретического)? Ответ: 39 г. ЗАДАЧИ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФОРМУЛЫ ГАЗА НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ 0 ЕГО ПЛОТНОСТИ И КОЛИЧЕСТВЕ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ 16. При сжигании 3,5 г газа образовалось 11 г углекислого газа и 4,5 г воды. 1 литр газа весит 1,25 г при нормальных условиях. Определите молекулярную формулу газа. 17. При сжигании 6,5 г газа получили 22 г углекислого газа и 4,5 г воды. Плотность газа по водороду равна 13 (условия нормальные). Какова молекулярная формула газа? Ответ: С2Н2. 18. При сжигании 4 г газа образовалось 11 г углекислого газа и 9 г воды. Плотность газа по водороду равна 8. Найдите молекулярную формулу газа. Ответ: СН4. ЗАДАЧИ НА ВЫЧИСЛЕНИЕ ПРОДУКТА РЕАКЦИИ, ЕСЛИ ИЗВЕСТНО КОЛИЧЕСТВО ПРИМЕСЕЙ В ИСХОДНОМ ВЕЩЕСТВЕ 19. Сколько тонн окиси кальция можно получить при прокаливании 200 тонн известняка, содержащего 10% примесей? 20. Сколько граммов окиси магния образуется при прокаливании 400 г углекислого магния, содержащего 5% примесей? Ответ: 180,9 г. 21. Сколько граммов углекислого газа получится при действии соляной кислоты на 50 г углекислого кальция, содержащего 8% примесей? Ответ: 20,2 г. (РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ —на стр. 92)
OI 90
опыты БЕЗ ВЗРЫВОВ ОГНЕТУШИТЕЛЬ — НА ВСЯКИЙ СЛУЧАЙ. ...«Без взрывов» — сказано в названии этой рубрики. Но взрыв — не единственная опасность, с которой связаны химические эксперименты. Любой химик расскажет вам не меньше десятка захватывающих эпизодов борьбы с огнем, который уже подбирался к бутылям с огнеопасными химикатами (причем главным действующим лицом, которому удалось предотвратить страшный пожар, почти наверное окажется сам рассказчик). Помнить об огненной опасности следует и юному химику. Неплохо постоянно иметь под рукой и средства тушения — никогда не известно, в какой момент они могут пригодиться. И это не обязательно должны быть пожарные гидранты и шланги, которыми оборудованы настоящие лаборатории. Даже при самых ограниченных возможностях каждый может соорудить из подручных средств маленький, но вполне работоспособный огнетушитель. Бутылку из-под шампанского на три четверти заполняют насыщенным раствором питьевой соды и плотно закупоривают резиновой пробкой. Через пробку пропускают стеклянную трубку, немного не достающую до дна. На верхний ее конец надевают резиновую трубку — это будет «пожарный рукав». Между пробкой и горлышком пропущен кусок проволоки, на котором укреплена в вертикальном положении пробирка с уксусной эссенцией. Край пробирки должен находиться немного выше поверхности жидкости в бутылке. Остается для большей герметичности залить пробку парафином, — и ваш огнетушитель готов к употреблению. Представьте себе, что у вас на столе вспыхнул огонь. Вы хватаете стоящий тут же огнетушитель и переворачиваете его вверх дном. Уксусная эссенция выливается из пробирки и смешивается с раствором соды. Нетрудно сообразить, что при этом происходит: в бутылке начинает бурно выделяться углекислый газ. Вы снова переворачиваете бутылку горлышком вверх, газ собирается в пустом пространстве под пробкой, его давление растет, и из шланга выбрасывается струя жидкости. Если очаг загорания (как говорят пожарники) не очень велик, то вы его без труда погасите. Правда, если огонь сильный, то лучше сразу же хвататься не за огнетушитель, а за телефонную трубку и вызывать пожарную команду. Имейте в виду, что с помощью такого огнетушителя НЕЛЬЗЯ ТУШИТЬ ГОРЯЩИЙ КЕРОСИН ИЛИ ДРУГУЮ ГОРЮЧУЮ ЖИДКОСТЬ, А ТАКЖЕ ЗАГОРЕВШИЕСЯ ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ И ПРОВОДА. Что же касается того, сколько нужно взять соды и уксусной эссенции, чтобы получить как можно больше углекислого газа и, значит, создать наибольшее давление в бутылке, — это каждый желающий может рассчитать сам. И еще одно замечание: будьте осторожны и внимательны, чтобы ваш огнетушитель не пришел в действие без надобности. Это может принести немало огорчений.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ (СМ. СТР. 89) 1. Напишем уравнение реакции: 23 г :2н5о? 46 г С2Н50Н (H.S04) х л —: > с2н4 + н2о. нагрев 22,4 л 23-22,4 46 11.2 л. Это — теоретический выход этилена. Найдем теперь практический выход этилена в процентах к теоретическому: 10 11,2 100% = 89.20/6. 4. Напишем уравнение реакции горе- и найдем количество кисло- ния метана рода: 100 мз сн4 22,4 м3 х м3 -h 202 44,8 м3 100»44,8 _ 22,4 -> С02 ф 2Н20. 200 м3. Значит воздуха надо потратить 200 - 5 = = 1000 м3 (в воздухе содержится 21% кислорода по объему, т. е. примерно Vs часть). 7. Найдем сначала, сколько граммов чистых веществ находится в растворах: 20-0,1 = 2 г CuS04; 20-0,05 = 1 г NaOH. Напишем уравнение реакции: 2 г 1 г хг CuS04 + 2NaOH -> Си (ОНJ 160 г 80 г 98 г + Na2S04 Найдем, какое из веществ в CuS04 - 2 - недостатке. NaOH; 160 1 . 80 Эти две дроби равны, следовательно, вещества даны в стехиометрическом отношении. В таком случае задачу можно решать по любому из исходных веществ. Определим количество образовавшегося гидрата окиси меди: 2-98 160 .= 1,225 г. 10. Запишем уравнение реакции: 13,05 г 14,2 г х г BaS04 + 2NaN03. Ba(N03J 261 г + Na2S04 -> | 142 г 233 г Определим, какое из веществ в недостатке: 13,05 261 14,2 142 = 0,05 г-м Ва (N03J (в недостатке); 0,1 г-м Na2S04 (в избытке). Решаем задачу по недостающему веществу, так как оно полностью прореагирует: 13,05-233 261 = 11,65 г BaS04. В растворе будут находиться NaN03 и Na2S04. 13. Найдем теоретический выход ук- сусноэтилового эфира: 85% — 37,4 г 10096 — х г 37.4-100 85 =44 г. Запишем уравнение реакции и определим количества кислоты и этилового спирта: х г v г 44 г СН3СООН -h CoH5OH -> СН3СООСчН5 -f Н20. 60 г 46 г 88 г х = 60- ^ = 30 г СН,СООН; У = 88 46-44 88 = 23 г GAOH. 16*. Молекулярный вес вещества равен 22,4-1,25 = 28. Определим, сколько граммов углекислого газа образуется при сжигании 1 г-м искомого вещества: 3,5 г вещества — 11 г С02 28 г вещества — х г С02 28-11 х = 3.5 -=88 г. Молекулярный вес СОз равен 44, атомный вес С —12. 44 г С02— 12 г С 88 г СОо — х г С 88-12~ 44 = 24 г С. Количество атомов С равно 24:12 = 2. Найдем теперь, сколько воды образуется при сжигании 1 г-м искомого вещества: 3,5 г вещества — 4,5 г воды 28 г вещества — у г воды 28-4,5 У = 3,5 = 36 г. * Решение подобной задачи дано в январском номере журнала за этот год (задача 3). Здесь приведено несколько иное решение. Вы можете использовать тот способ, который покажется вам более удобным и легким.
В 1 г-м воды A8 г) содержится 2 г водорода. 18 г Н20 — 2 г Н 36 г Н20 — х г Н 36-2 х = 18 = 4гН. Количество атомов Н равно 4:1 = 4. Общий вес углерода и водорода в моле данного газа: 24 4- 4 = 28 г. Значит, газ состоит только из углерода и водорода, так как в начале было найдено, что его молекулярный вес равен 28. Молекулярная формула вещества: С2Н4 (этилен). 19 Найдем вес чистого известняка: 200-0.9 == 180 т. Напишем уравнение реакции: 180 т хт СаС03 -> СаО + С02. 100 т 56 т 180-56 х = 100 100,8 т СаО. СТОЛ СПРАВОК ГДЕ ГОТОВЯТ УЧИТЕЛЕЙ ХИМИИ И БИОЛОГИИ Учителей химии и биологии готовят педагогические институты — дневные, вечерние и заочные. В этом номере журнала мы расскажем о биолого-химическом факультете Московского государственного заочного педагогического института (МГЗПИ). Те студенты, которые живут в Москве, занимаются так же, как в вечерних институтах,— три раза в неделю. Кроме того, по воскресеньям читаются лекции. Учеба студентов — немосквичей проходит иначе. У них две сессии: зимняя (в январе) и летняя в июне — июле. Во время сессий студенты слушают лекции, с ними проводят практические и семинарские занятия. В это же время они сдают зачеты и экзамены. В период между сессиями студентам приходится в основном учиться самостоятельно. Квалифицированную помощь студенты-заочники могут получить на учебных консультационных пунктах. В МГЗПИ таких пунктов три — тульский, брянский и московский. При приеме на факультет преимущество дается абитуриентам, работающим в системе народного образования,— учителям химии и биологии, не имеющим высшего педагогического образования, преподавателям начальных школ, пионервожатым, лаборантам, воспитателям интернатов. Для тех студентов, которые не работают преподавателями, организуется педагогическая практика на IV и V курсах. Выпускники факультета — преподаватели широкого профиля: им дается право преподавать в средней школе все химические и биологические дисциплины. Вступительные экзамены в институт проводятся в июне. Поступающие на биолого-химический факультет сдают химию (профилирующая дисциплина), физику, русский язык и литературу (сочинение). В РСФСР кроме МГЗПИ биолого-химические факультеты есть на заочных отделениях 36 педагогических институтов. Вот эти институты: Ленинградский им. А. И. Герцена, Владимирский им. П. И. Лебедева-Полянского, Калининский им. М. И. Калинина, Калужский, Костромской им. Н. А. Некрасова, Московский областной педагогический институт им. Н. К. Крупской, Орехово-Зуевский, Рязанский, Смоленский им. К. Маркса, Тульский им. Л. Н. Толстого, Ярославский им. К. Д. Ушинского, Горьковский им. Н. А. Добролюбова, Мордовский, Воронежский, Курский, Тамбовский, Мичуринский, Куйбышевский, Пензенский, Саратовский, Казанский, Краснодарский, Адыгейский (гор. Майкоп), Ставропольский, Ростовский, Курганский, Пермский, Челябинский, Горноалтайский, Кемеровский, Томский, Абаканский, Кы- зылский, Уссурийский, Хабаровский, Южно-Сахалинский. ЧТО ЭТО ТАКОЕ? (К РИСУНКУ НА ОБЛОЖКЕ) Это — орнамент, составленный из диатомовых водорослей. Их называют еще кремнистыми — они покрыты панцирем из кремнезема с красивым правильным рисунком. Об этих водорослях будет рассказано в одном из ближайших номеров журнала.
Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, профессор С. А. ПОГОДИН БИБЛИОТЕКА ПРЕДСТАВЛЯЕМ: ИЗДАТЕЛЬСТВО „НАША КСЕНГАРНЯ" Небольшая, красочно оформленная книжка. Оригинальный рисунок на переплете (художник — М. Токарчик), удобный формат A6 X 17), много иллюстраций в тексте, в конце — исторические справки, таблицы, комментарии. Называется книга «Шеренга великих химиков». Она выпущена в 1966 году во Вроцлаве издательством «Наша ксенгар- ня», что в переводе с польского означает «Наша книжная лавка». Поляки издали ее и на польском, и на русском языках. Куплена мною книга в Москве, в магазине «Дружба». (Значит, она адресована и советскому читателю.) В сборник включены сорок биографий крупнейших химиков, а также физиков, биологов, медиков, помогавших возводить здание химии. Авторы сборника — Александра и Стефан Сенковские пишут в предисловии: «Мы стремились очертить силуэты крупных ученых, оставивших богатое наследие... Мы позволили себе рассказать более подробно о развитии химической науки в Польше, ибо дружить — означает как можно больше знать ДРУГ друга». Очень интересный замысел. Из сорока портретов ученых одиннадцать посвящены поль- К 15 О Ян ш *■*"< QJ Н Я /"""s ^**л w*m & oj в 54 РЧ S ским химикам. Это вполне естественно, ведь даже специалисты мало знают о жизни выдающихся ученых — Сня- децкого, Домейко, Вальтера и других, чьи биографии приведены в «Шеренге великих химиков». Книга открывается биографией Аристотеля — создателя учения о четырех стихиях; кончается биографией Нильса Бора — одного из основоположников современной теории строения атома. Вереница живо, легко написанных портретов ученых. Но когда читаешь русское издание книги, невольно вспоминаются слова Ломоносова:
«К исправному переводу не довольно, чтоб знать оба языка, с которого и на который делается перевод, но должно разуметь и самую материю, без чего желаемое намерение никогда получено не будет, и употребленные на перевод время и труды будут вовсе напрасны, не упоминая о замешательствах и сумнениях, какие произойти могут в делах от таких неисправных и невразумительных переводов». Погрешность перевода книги «Шеренга великих химиков» заключается в том, что польские термины часто переводятся буквально, без замены их соответствующими русскими понятиями. Например, в биографии Ломоносова сказано, что он изготовлял «красивые искусственные огни». Я догадываюсь, что это — буквальный перевод польского понятия «ognie sztuczne», означающего «потешные огни, фейерверки», изысканием и приготовлением которых Ломоносов занимался по поручению царского двора. «Реактивные бу- О. КРУТОВА «Значит, рак. А я, признаться, надеялся...» Этот диалог — тревожное начало нового научно-популярного короткометражного фильма «Проблема рака», поставленного режиссером Л. Поповым на киностудии «Центрнаучфильм». Картина рассказывает о болезни, ежегодно уносящей свыше двух миллионов человеческих жизней. Герой этого фильма — врач- онколог — размышляет над мажки» переводчик называет «определительными», вместо «предохранительной лампы» пишет «лампа безопасности», вместо «бескислородных кислот» — «безокисные кислоты». В биографии Майкла Фара- дея мы читаем: «Ученый создал совершенно новый сорт стекла, содержащего в своем составе олово. Такое стекло, называемое тяжелым, необходимо для производства призм и линз... Без этого стекла у нас не было бы сегодня ни биноклей, ни микроскопов, ни фотографических аппаратов...» Очевидно, речь идет об оптическом стекле — флинтгласе, содержащем большое количество свинца. (Свинец по- польски называется olovv — и созвучие этого наименования с русским «олово» п риве л о к ошибке: двуокись олова делает стекло непрозрачным.) В действительности же свинцовое оптическое стекло производилось в Англии еще в XVIII веке. Фарадей только изменил его состав, повысив показатели преломления и светорассеяния. „ПРОБЛЕМА НА ЭКРАНЕ проблемами, которые болезнь ставит перед учеными, и мы становимся соучастниками этих размышлений, свидетелями хотя и небольших, но очень важных успехов в этой области медицины за последние 10— 20 лет. На экране — образование раковой опухоли. Больная клетка активно делится, появляется огромное количество новых больных клеток. Возникает опухоль, метастазы. Бо- В книге встречаются и другие неточности и ошибки, что несколько снижает ценность задуманного издания. Возможно, автора этих строк будут упрекать в придирчивости, неуместной по отношению к популярному изданию. Но я думаю, что в книге, предназначенной для широкого круга читателей, фактические ошибки недопустимы. Читатель, лишь в общих чертах знакомый с химией, может принять на веру все, что напечатано. И тем не менее, начинание издательства «Наша ксенга- рня» — дело полезное и нужное. В нашей стране общедоступной, наглядной и оригинально иллюстрированной книги с портретами видных химиков до сих пор нет... Хочу надеяться, что издательство «Детская литература» либо «Молодая гвардия», учтя удачи и просчеты своих коллег из Польши, приступит, наконец, к подготовке общедоступной книги по истории химии. РАКА" лезнь прогрессирует. Что же послужило толчком к началу процесса? Фильм коротко и очень доступно рассказывает об известных на сегодня теориях возникновения рака: онкологи предполагают, что рак вызывается либо канцерогенными веществами, либо ионизирующими излучениями, либо вирусами. Вирусная теория еще очень молода, в ней еще много противоречий. «Точно установлено,
что именно вирусы вызывают некоторые формы рака, однако не менее точно доказано, что рак не заразен. Сколько бы ни находились больные и здоровые животные вместе, результат будет один. Рак не заразен. Этот факт установлен и для людей» — так формулируется одно из этих противоречий в эпизоде фильма, посвященном вирусно-раковому иммунитету. Фильм рассказывает об одном из новейших направлений науки о раке — об изучении хромосомного аппарата раковой клетки. Две клетки печени человека: одна нормальная, другая — раковая. Мы видим, что хромосомный набор этих клеток неодинаков. Хромосомы раковой клетки деформированы, разорваны. Определение хромосомного состава — основной метод диагностики злокачественных опухолей. Множество проблем рака, и тлавная из них — лечить болезнь — еще не решены. Они решаются сейчас, и фильм коротко рассказывает о путях, по которым идут ученые. Вместе с героем фильма мы попадаем в лаборатории, изучающие вирусы, генетику раковых клеток, новые препараты для борьбы с опухолями. Мы приходим в операционную и становимся свидетелями операции по удалению раковой опухоли. Мы узнаем, что в последние годы хирургия перестала быть единственным способом лечения рака. Сейчас освоены и другие методы, прежде всего лучевая терапия и химиотерапия. Химиотерапии еще нет и двадцати лет, но... с экрана смотрит здоровая девочка, вылеченная от лейкемии (рака крови) с помощью лекарств — живое свидетельство успехов этого метода. Фильм честен — он рассказывает нам о множестве нерешенных задач, поставленных этим страшным недугом перед человечеством. Но он говорит и о многообразии усилий ученых, преодолевающих эти проблемы. А в этих усилиях — залог победы. На 3-й стр. обложки: 1. Сирийские хомячки (в возрасте пяти дней), на которых стаей- лись опыты по выяснению природы раковой опухоли 2. Кожу белой мыши смазывают канцерогенным веществом 3. У подопытной мыши после инъекции канцерогенного вещества развивалась раковая опухоль 4. Клетки раковой опухоли сирийского хомячка. Опухоль вирусного происхождения; клетки поражены вирусом SV-40 5. Раковые клетки: а — до облучения; б — после облучения гамма-лучами Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, С. В. Кафтанов, Л. И. Мазур, Б. Д. Мельник, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), П. А. Ребиндер, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), С. С. Скороходов, Б. И. Степанов, А. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль Редакция: Б. Г. Володин, Д. А. Глейх, В. Е. Жвирблис, А. Д. Иорданский. О. И. Коломийцева, О. М- Либкин, В. В. Станцо, Т. А. Сулаева, W. М. Чаплина. В. К. Черникова Художественный редактор С. С. Верховский Технический редактор Э. Ш. Язловская Корректоры И. К. Шатуновская, Е. И. Сорокина, Ю. И. Глазунова При перепечатке ссылка на журнал «Химия и жизнь» обязательна Адрес редакции: Москва В-333, Ленинский проспект, 61/1. Телефоны АВ 7-52-29. АВ 7-72-64 и АВ 7-66-23. Подписано к печати 15/V 1967 г. Т 08006. Бумага 84Х1067«. Печ. л. 6,0. Усл. nev. л. 11.0 + 1 вкл. Уч.-изд: л: 12,3. Тираж 126 000. Зак. 1769. Цена 30 коп. Московская типография № 2 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР. Москва, проспект Мира, 105.
7 2 3.
Цена 30 коп. Индекс 71050 Издательство «Наука» Так выглядит под микроскопом растущая поверхность искусственного кварца — важнейшего материала, необходимого электронике и другим наиболее современным отраслям техники. О том, как создавалась советская промышленность искусственных монокристаллов, можно будет прочесть в следующем номере журнала. Там же будут опубликованы статья о самом тяжелом газе, целебном и опасном элементе № 86 — радоне и отклики читателей на статью «Внимание: ядохимикаты!» внимание: ядохимикаты!