химия
жизнь
В этом номере:
Вещества, которые могут все...
Сверхпроводимость при комнатной температуре!
Субстанция икс
Мыло и его профессии
Школьная академия наук
Электроны сшивают молекулы
Фантастический рассказ Конан-Дойла
ш
X
а
о
с
I
о
I
J
>
ГС
I
ГС
х
в
£1965
>
с
о
с
I
о
X
У
>
си
X

*CUI4/IUIJFI
U
В номере:
С. ВЛАДИМИРОВ. На пути к заводам 3
Л. В. ДУБНОВ и Б. Н. КОНДРИКОВ. ВВ —
вещества, которые могут все 7
М. М. ДОКУЧАЕВ. Ирригатор, строитель, кузнец ... 8
Е. ГРУЗИНОВ. Вокруг взрыва 18
С. Я. ФРЕНКЕЛЬ. Изучение «памяти» макромолекул:
путь к управлению структурой полимеров 22
В. ШТОЛЯКОВ. Академия семнадцатилетних 32
И. Е. К И С И Н. Субстанция «X». Кортизон 34
Ю.Б. ВАСИЛЬЕВ. Электроны сшивают молекулы ... 40
О. Ю. ОХЛОБЫСТИН и В. И. СТАНКО. Барены.
Молекулы-многогранники 45
Артур КОНА Н-Д О Й Л. Машина Эрика Свенсона .... 50
Б. И. КАЗАКОВ. Кобальт 58
О. М. Л И Б К И Н. Латекс — каучуковое молоко 68
В. Л. ГИНЗБУРГ. Явление сверхпроводимости и работа
У. Литтла 74
У. ЛИ ТТЛ. Сверхпроводимость при комнатной
температуре 75
Возраст и профессии мыла 84
Туалетное мыло 87
В. ГИЛЬЗИН и О. МИЛЮКОВ. Английская выставка
приборов 88
А. П. МИЩЕНКО. Химический свет. Сигнальные краски 92
Н A3 Ч 1IO-HOII.V Л ЯР IILlii
ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
Л о 6
1965

• НАУКА — ПРОИЗВОДСТВУ
>
<
ёГ%?\
*

ЗАВОДАМ
,s Г-
D кратце об этом можно было бы сказать
*-^так: найден сравнительно простой
способ получения высших спиртов из дешевого
сырья — природного газа. Однако в этой
работе, приведшей к созданию успешно
действующей опытной установки, немало
такого, о чем стоит рассказать подробнее*
Но сначала
НЕСКОЛЬКО СЛОВ.
О ВЫСШИХ СПИРТАХ
Они не принадлежат к органическим
соединениям, ошеломляющим сложностью
строения молекул, и отличаются от винного
спирта лишь числом атомов углерода: в
молекуле винного спирта их два, а в молекулах
высших спиртов — восемь и более. Однако
когда с развитием производства пластмасс,
синтетических волокон, моющих средств и
других химических продуктов появилась
потребность в высших спиртах, оказалось, что
получать их в больших количествах —
задача довольно сложная. В природе многие из
высших спиртов не встречаются вовсе.
Синтезировать их из низших спиртов
экономически невыгодно.
Дать промышленности дешевое сырье
для производства высших спиртов — значит
стимулировать выпуск лпастмасс, моющих
средств, а также поверхностноактивных
веществ, применяемых при флотации руд.
Поиски сырья и методики получения
дешевых спиртов в течение ряда лет велись
в Институте нефтехимического синтеза.
После того, как одна из методик была
разработана и внедрена в практику, центр
тяжести исследований переместился в
сторону поисков наиболее дешевого способа
синтеза высших спиртов и проблемы
сырья, которая с точки зрения и технологии
и особенно экономики бесспорно
ОСНОВА ОСНОВ
ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Теоретически высшие спирты, как и
очень многие другие органические
соединения, можно получить из водорода и окиси
углерода. Выбор именно этих газов не
случаен: они образуются при обработке
паро-кислородной смесью метана,
содержащегося в огромных количествах в
природных горючих газах.
Метан является исходным сырьем для
производства метанола (так называют
синтетический метиловый спирт) и многих дру-
3

гих соединений. Естественно было подумать
и о возможности получения высших спиртов
из доступного и дешевого природного газа.
Такая возможность подготовлялась
давно, еще в лаборатории синтеза жидких
топлив, созданной в середине сороковых
годов в системе Академии наук.
Синтезируя при помощи сравнительно
дешевого железного катализатора из
водорода и окиси углерода жидкое топливо,
сотрудники этой лаборатории получали в
зависимости от температуры и давления то
преимущественно углеводороды, то высшие
спирты. Этот факт был отмечен,
исследователи не пожалели сил на то, чтобы
установить, при каких условиях железный
катализатор начинает перерабатывать исходный
материал главным образом в высшие
спирты.
К 1958 г. лабораторная стадия
исследований была закончена и пришло время
перенести работу на завод, испытать процесс
синтеза высших спиртов из водорода и
окиси углерода в полупромышленном
масштабе. Тогда и возникла на
Новомосковском химическом комбинате опытная
установка. Продукция ее пока ничтожно мала
по сравнению с заводскими установками —
всего несколько ведер спиртов в сутки.
Однако для сотрудников Института
нефтехимического синтеза, а также помогавших им
работников комбината — это большой
успех. Ведь от момента пуска установки до
начала ее устойчивой работы лежал
трудный
ПУТЬ ДЛИНОЙ
В НЕСКОЛЬКО ЛЕТ
Созданный еще в тридцатые годы
Новомосковский химический комбинат
переживает полосу бурного роста и обновления.
За годы семилетки здесь появилось столько
новых цехов и установок, что из них можно
было бы составить несколько
заводов обычного масштаба. Стали
привычными для комбината и опытные производства:
ученые находят здесь богатый опыт,
квалифицированные кадры, испытанных
командиров производства, крепкую материальную
базу, наконец, великолепную техническую
библиотеку и учебный комбинат.
К тому времени, когда ученые пришли
на завод, опытная установка представлялась
им в виде колонны, пронизанной
стальными трубками, между которыми насыпан
катализатор.
Катализатор у исследователей был. И
колонну им предоставили сразу же.
Находилась она в метанольном цехе. Здесь при
определенном давлении и определенной
температуре в присутствии специальных
метанольных катализаторов мощные
заводские установки превращают окись углерода
и водород в метанол — СН3ОН. Опытная
установка должна была при ином давлении,
иной температуре превратить эти же газы
в высшие спирты.
Установка была построена, пущена и...
начала работать с большими перебоями.
При попытках довести ее
производительность до уровня, достигнутого в
лаборатории, происходили многочисленные
«тепловые вспышки»: температура в зоне реакции
повышалась до 600—700 градусов,
катализатор спекался и дезактивировался...
У меня важное «преимущество» перед
учеными: я могу рассказывать об этом
загадочном явлении уже зная, чем оно
объясняется. Им же пришлось докапываться до
сути вещей. Она заключалась в том, что
нагревание газа ускоряет синтез высших
спиртов — а реакция синтеза экзотермич-
на, идет с выделением тепла, и
температура газа становится еще выше. Этот
«цепной» процесс и приводит к неизбежному
результату — к тепловой вспышке.
В действующей установке для синтеза
высших спиртов трубок нет. Один из
вариантов «трубчатой» конструкции мне
показали лежащим на опорных балках мета-
нольного цеха — высоко под потолком.
Скоро он будет передан в музей
комбината как память о тупиковом направлении
поиска.
Теперь в колонне сделаны «полки»—
две колосниковые решетки, на которые
насыпают катализатор. Трубчатая насадка
ликвидирована. Отводит тепло широкая
струя газов, проходящих сквозь колонну
с такой скоростью, чтобы температура
внутри нее поддерживалась в нужных
пределах. В этих условиях колонна работает
с проектной производительностью
устойчиво, без всяких нарушений теплового
режима.
Колонна установлена в самом конце
цеха. Готовые продукты собираются в
цистерну, находящуюся на открытом
воздухе, а из нее перекачиваются для
окончательной обработки в соседнее
помещение.

В тот день, когда я осматривал опытную
установку, контрольно-измерительный
прибор отметил пером-самописцем на листе
миллиметровой бумаги довольно резкое
отклонение температуры от заданного
режима— на ровной линии появился опасный
зубец. Однако никто не поспешил к
колонне, чтобы открыть один вентиль, закрыть
другой, нажать какую-то кнопку, вообще
принять необходимые меры. Все сделалось
как бы само собой, обо всем позаботились
автоматические приборы регулирования
режима реакции. Опытная установка
полностью автоматизирована. Более того —
оптимальный режим ее работы помогли найти
вычислительные машины Сибирского
отделения Академии наук СССР. И надо думать,
что все «потомки» колонны, которые скоро
появятся на химическом комбинате в
Новомосковске, будут работать на столь же
высоком техническом уровне.
С. ВЛАДИМИРОВ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
СЕКРЕТ
МАЛЕНЬКОГО «ЧУДА»
Эта новость, сообщенная
английским журналом «New Scien-
test», наверняка заинтересует
любителей комнатных цветов.
Установлено, что если поместить бро-
мелиад или, иначе, «ананас» —
распространенное комнатное
растение, которое редко цветет в
закрытых помещениях,— в
пластмассовый мешок вместе со спелым
кблоном, то через некоторое
время «ананас» выбросит целые кисти
маленьких цветов целой гаммы
оттенков желтого, голубого,
оранжевого, зеленого и так далее.
Секрет этого «чуда»» — в
стимулирующем действии газообразного
этилека, выделяемого яблоком.
НОВАЯ
УЛЬТРАЦЕНТРИФУГА
В Пражском университете
построена новая ультрацентрифуга.
Ее ротор вращается со скоростью
до 300 000 оборотов в минуту: при
этом на один грамм вещества
действует центробежная сила около
1000 кг.
ЧТО ТАКОЕ КУБАН?
По сообщению журнала
«Science News Letter» (№ 9 за 1965 г.),
Ф. Итон синтезировал в
Чикагском университете новый
углеводород — СьНь. Вещество названо
кубаном — его молекулам
приписывается кубическая структура.
По мнению некоторых
американских химических фирм, кисло-
родпроизводные и хлорпроизвод-
ные кубана найдут применение в
качестве антивирусных
медикаментов, гербицидов, фунгицидов...
КАК ОБЕЗВОДИТЬ
ТУМАН
Густые туманы доставляют
морякам много неприятностей.
Попытки рассеивать туман успеха
не принесли. По мере того как
его рассеивают, туман все снова
и снова поднимается кад водой:
его непрерывно питает влагой
морская поверхность.
Химики нашли способ
обезводить туман: для этого нужно по*
крыть поверхность воды мономо-
лекуляриой пленкой поверхности
ноактивного вещества, например
гексадеканола. Молекулы гексаде-
канола полярны: один полюс
молекулы гидрофилен и
притягивается к воде. Такие молекулы
образуют на поверхности воды
своеобразный «частокол», сквозь
который свободно проходят молекулы
кислорода, но почти не
пробиваются молекулы самой воды.
До сих пор мономолекулярные
пленки использовались для
уменьшения испарения с поверхности
южных водоемов. Но в последнее
время установлено, что и на
севере при температуре воздуха
около нуля (именно при такой
температуре образуются особенно
упорные туманы) скорость
испарения можно значительно
уменьшить.
Чтобы рассеять туман,
например, в Мурманском порту
потребуется, вероятно, выплеснуть в воду
всего около тонны гексадеканола.
Поверхностноактивное вещество
само расплывается по огромной
акватории.
СУТКИ — КАК В КОСМОСЕ
Более 24 часов провел один
американский ученый в герметически
закрытой камере — он пытался
выяснить, достаточно ли будет для
дыхания кислорода,
образующегося в результате
жизнедеятельности водорослей. Этот эксперимент,
имеющий большое значение для
подготовки длительных
космических полетов, оказался удачным.
ЧАСЫ ИЗ ПЛАСТМАССЫ
Одна английская фирма начала
выпускать будильники,
изготовленные целиком из пластмассы:
даже стальные пружины в них
заменены нейлоновыми.
Пластмассовый будильник ие только
дешевле металлического, ио и
превосходит его по точности и
долговечности.
ЭЛЕКТРОЛИТ—МОРСКАЯ ВОДА
В последнее время в морских
сигнальных лампах все чаще
применяют хлорсеребряные элементы.
Журнал «Wissenschaft und Fort-
schritt» сообщает, что в сухом
состоянии такие элементы
сохраняются годами, а работают они
при заполнении самым доступным
электролитом — морской водой.
Положительный электрод элемента
представляет собой серебряную
пластинку или сетку, покрытую
хлористым серебром, а
отрицательный электрод сделан из цинка
или магния.
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ •

I

В той или иной степени со взрывом знакомы
все. Горняки и строители, геофизики и
металлисты— представители многих мирных профессий
успешно используют гигантские мощности и
давления, развивающиеся при взрыве. Много веков
назад поставил человек на службу себе этот
могучий и грозный процесс и до сих пор находит для
него все новые п новые области применения.
К взрыву — резкому скачку давления,
сопровождающемуся сильным механическим действием,
могут привести самые разнообразные физические
процессы: перегрев парового котла, мгновенное
торможение быстро движущегося тела, извержение
вулкана, сильный электрический разряд, быстрые
реакции синтеза или деления ядер атомов. Но
основной источник энергии взрыва — это
химическая реакция, а главный носитель этой энергии —
взрывчатое вещество.
Что такое взрывчатое вещество
и как возникает взрыв?
Представьте себе цилиндрический сосуд,
скажем, прочную стальную трубу, заполненную
каким-либо веществом, в котором может идти
химическая реакция, сопровождающаяся образованием
газообразных продуктов. К поверхности вещества
подведена проволочная спираль.
Известно, что скорость почти всех химических
реакций очень сильно увеличивается при
повышении температуры. Поэтому, если спираль накалена,
в нагретом слое возникает быстрый процесс
превращения исходного вещества в конечные
продукты. Реакция может идти двояко —- либо с
поглощением, либо с выделением энергии. Если в
еще с тв а,
о т о р ы е
о г у т
всё
Доктор технических наук Л, В. ДУБНОВ,
Кандидат технических наук Б. Н. НОНДРИКОВ
первом случае охлаждение спирали приведет к
быстрому затуханию реакции, то во втором — тепло
накаленной спирали служит лишь неким
начальным импульсом, роль которого сводится к прогреву
поверхностного слоя и возбуждению в нем
химических превращений. Дальше реакция пойдет
сама, поддерживаемая теплом, выделяемым уже
прореагировавшей частью системы. Единственное
необходимое условие ее дальнейшего
распространения — это преобладание теплоорихода над
потерями тепла в окружающее пространство.
Подобных реакций великое множество, в
частности, к ним относятся все реакции горения.
Взрывные — тоже.
Внимательный читатель мог заметить, что до
сих пор мы совершенно не принимали во внимание
заранее оговоренное условие, что продукты
реакции в нашем примере газообразны. Действительно,
если конец трубы открыт, газы свободно выходят
через него и на процесс горения никакого влияния
не оказывают. Но если плотно закрыть трубу, то
при поджигании давление в ней будет быстро
расти. По реакционной массе со все возрастающей
скоростью побежит резкий скачок давления —
ударная волна. Она не только сжимает, но
и разогревает вещества. Это происходит почти
мгновенно. Скорость реакции все растет.
Образующиеся горячие газы еще и еще «подталкивают»
ударную волпу, и тогда возникает детонация.
Скорость этого процесса огромна: 8—40 километров
в секунду. Давление газообразных продуктов при
этом достигает сотен тысяч атмосфер.
Газ, находящийся под таким давлением,
наносит по окружающей среде удар огромной силы.
Стальная труба дробится на множество кусков.
7

а в воздухе возникает взрывная волна,
способная произвести большие разрушения.
На практике детонация возбуждается не
поджиганием взрывчатого вещества, а ударной волной,
возникающей при взрыве капсюля — детонатора.
Инициирующие и вторичные...
Капсюль-детонатор — это металлическая или
картонная гильзочка, содержащая небольшой —■
менее грамма — заряд первичного или, как его
обычно называют, инициирующего взрывчатого
вещества. Это чрезвычайно опасные и
чувствительные химические соединения, которые легко
детонируют при очень слабом воздействии. В их задачу
не входит перемещение тысяч тонн грунта или
разрушение скал. Они должны лишь возбудить
бурное взрывное превращение в массе вторичного,
уже непосредственно работающего, взрывчатого
вещества.
Вторичные взрывчатые вещества, как правило,
несравненно более инертны и безопасны. Так,
пикриновая кислота, одно из самых важных
взрывчатых веществ прошлого, долгое время применялась
только как желтый краситель шерстяных и
шелковых тканей. Взрывчатое вещество № 1 — тротил,
эталон, в сравнении с которым определяют
работоспособность любых зарядов, в том числе и ядерных,
в обычных условиях горит ровным спокойным
пламенем. И только интенсивные ударные нагрузки
могут привести к детонации этих соединений.
Главные требования к вторичным взрывчатым
веществам: большая мощность, безопасность при
хранении и транспортировке и как можно меньшая
стоимость. Последнее требование становится все
важнее по мере того как растут масштабы
применения взрывчатых веществ.
Главное — не масса, а диаметр
II еще одно условие должно обязательно
соблюдаться при изготовлении зарядов из взрывчатых
веществ. Для распространения детонации
необходимо, чтобы диаметр заряда был не меньше
некоторой строго определенной для каждого вещества
величины. В противном случае газообразные про-
Ирригатор, строитель, кузнец
ЗЕРАВШАН. Год назад имя
этой стремительной горной реки
несколько недель не сходило с
газетных страниц. Вначале рядом с
ним неизменно стояли слова:
катастрофа, обвал, угроза
затопления, — а через тринадцать дней
»то имя уже произносили с
гордостью. Зеравшан стал символом
мужества и победы.
Цто произошло? Тысячелетиями
' точила вода гору Доришарз и,
наконец, свалила ее... 25 апреля
прошлого года в русло Зеравша-
на упало почти двадцать пять
миллионов кубометров грунта,
река оказалась запруженной, и
разлилось ноюе озеро. Вода
все прибывала. Пока она
оставалась за неожиданной
преградой, ничего страшного не
происходило, «о если бы ей удалось
прорваться через завал, то только
в Самаркандской области она
затопила бы территорию пятидесяти
девяти колхозош и десяти
совхозов; огромный водяной вал
грозил разрушить около девяти
тысяч жилых домов, могли постра-
Рассказывает
и показывает
главный инженер
Всесоюзного треста
«Союзвзрывпром»,
доктор технических наук
М. М. ДОКУЧАЕВ
дать сотии предприятий. А
урожай, погребенный под водой? А
мосты, дороги?! Экономисты
подсчитали, что общий ущерб,
который мог нанести этот прорыв,
исчисляется примерно в триста
миллионов рублей.
На фотографии, сделанной с
вертолета, видна панорама Зерав-
шана в один из первых дней после
обвала.
Нужны были экстренные меры.
Единственный выход—быстро, с
помощью нескольких взрывов,
проложить канал и отвести юду.
Первого мая уровень воды в
озере достиг восьмидесяти
восьми метров. Оставалось
двенадцать метров — дваг-три дня, и
вода хлынула бы на прибрежное
плато. Тогда положение стало бы
8

дукты будут разбросаны в стороны раньше, чем
реакция дойдет до конца, давление снизится, и
детонация затухнет. Такие критические параметры,
т. е. условия, при небольшом изменении которых
взрыв становится невозможным,— почти
непременный спутник всех взрывных процессов. Вспомним,
например, что и ядерный взрыв возможен лишь
в том случае, если масса радиоактивного
«горючего» превышает некоторое критическое значение.
Зона первоначального возникновения реакции
при возбуждении детонации также должна быть
достаточно большой. Иначе выделившаяся эпергия
не сможет возбудить реакцию в следующем слое
вещества. Вот почему частицы с очень высокой
энергией, но малых размеров — космические лучи,
радиоактивное и рентгеновское излучение — как
правило, не вызывают ни детонации, ни горения
большинства взрывчатых веществ.
Подведем итог. Для того чтобы вещество можно
было отнести к разряду взрывчатых, оно должно
быть способным к быстрой химической реакции,
сопровождающейся выделением тепла и
образованием газообразных продуктов.
В зависимости от абсолютных значений этих
величин определяются критические условия
детонации того или иного вещества — критический
диаметр заряда и минимальный инициирующий
импульс.
Окислитель плюс топливо
Из распространенных химических реакций
лучше всего удовлетворяют условиям взрывчатости
реакции окисления. Они достаточно экзотермичны;
если горючим является органическое вещество, то
в продуктах реакции много газов (СО, СО*, пары
воды); наконец, можно достичь и большой скорости
реакции, если тщательно смешать и привести в
тесный контакт горючее и окислитель.
Очень простое и мощное взрывчатое вещество —
ОКСПЛИКВИТ — получают, заливая жидким
кислородом пористое порошкообразное горючее —
древесные опплки, торф, активированный уголь. Но
применять жидкий кислород для изготовления
взрывчатых веществ не очень удобно: он быстро
испаряется, и заряд теряет способность взрывать-
катастрофичеекмм. Нв первого
мая прогремели первые взрывы,
и сразу же в русло будущего
канала устремились бульдозеры.
(фото на стр. 10, справа). Они
завершали работу, начатую
взрывом, и прокладывали траншеи для
новых зарядов...
Вода торопила. Работы не
прекращались ни на час.
...В семь часов утра шестого
мая взрывы проложили последние
метры нового русла Зеравшана.
А в час дня убрали леремычку.
Этот последний аз рыв (фото
справа) прозвучал робко, тихо, словно
пистолетный выстрел, в сравнении
с громоподобными канонадами.
В нем «участвовало» всего 100
килограммов тола. Но именно он
вызвал бурю оваций, вода шла по
новому руслу (фото на стр. 10,
слева), и вслед первой волне по
берегам горной реки неслось
громогласной «ypa»L.
Д теперь перенесемся на не-
** сколько лет назад и в
противоположный конец страны.
Взрыв, который вы видите на
стр. 11 и 13, прозвучал зимой 1961
года близ Аллареченского
месторождения никеля — одного мз
богатейших на Кольском
полуострове. Через него несколько лет
назад протекала речка Алла. Ее за-
9

ся. Гораздо удобнее использовать для этой цели
какой-нибудь твердый окислитель, например, соли
азотной (HN03) или хлорной (НСЮ4) кислоты. Две
из таких солей — Na\(>, — натриевая (или
чилийская) селитра и, особенно, КЖK — калийная
селитра — применяются для изготовления
взрывчатых веществ в течение многих сотен лет. На их
основе получали, а на основе калийной селитры п
сейчас еще получают черный порох — первое
взрывчатое вещество, примененное человеком.
В последние десятилетия при изготовлении
взрывчатых смесей горючего с окислителем особую
роль приобрела аммиачная селитра — NH4NT03. При
взрыве она дает больше газообразных продуктов,
чем KNOg пли NaN03, и, кроме того, смеси на ее
основе легче детонируют.
Смеси аммиачной селитры с горючим —
ДЙНАММОНЫ — в нашей стране стали применять
еще в тридцатых годах. А когда началась война и
производство взрывчатых веществ других типов
было направлено на удовлетворение нужд фронта,
почти вся наша горная промышленность работала
только на динаммонах.
Смеси аммиачной селитры с жидким горючим —
дизельным топливом и другими
нефтепродуктами— широко нспольэуются сейчас в горнорудной
промышленности многих стран. Легкость смешения
жидкого топлива с селитрой привела к тому, что
предприятия стали сами изготовлять такие смеси,
используя простые по конструкции стационарные
или самоходные смесители, а иногда просто
заливай в мешок с селитрой необходимое количество
горючего.
Динаммоны очень дешевы, но их реакционная
(а следовательно, и детонационная) способность
сравнительно низка из-за недостаточно тесного
контакта горючего с окислителем. Ведь в каждой
даже мельчайшей крупинке селптры
содержатся миллиарды молекул, и многие молекулы,
находящиеся внутри крупинок, могут так и не
вступить в реакцию с горючим. Поэтому критический
диаметр детонации таких смесей велик — порядка
нескольких сантиметров и более. Для надежного
возбуждения их взрывчатого превращения
требуется мощный начальный импульс в виде
дополнительного детонатора.
Ирригатор, строитель, кузнец
болоте иные берега преграждали
доступ к руде. Чтобы осушить
район месторождения, нужно
было соединить каналами три
озера— Глубокое, Алла и
Безымянное, проложить «овое русло реки.
В этой работе взрывники
использовали около двух тысяч тонн
взрывчатых веществ, заключенных
в корпуса старых морских
снарядов (стр. 12).
Сейчас «а месте старого русла
Аллы работает большой рудник.
\Л снова стремительные реки
Y 'южных гор. Кавказ, .«где Терек
играет в свирепом веселье». Зима
1959 года.
Для того чтобы дать воду
Ногайским степям, нужно было
.повернуть Терек, поставив на его
10

Идеальный, но недостижимый для любых
механических устройств способ смешения горючего с
окислителем —. это введение способных
взаимодействовать атомов в одну и ту же молекулу. Во
взрывной технике такой прием используется
чрезвычайно широко. Основная масса современных
взрывчатых веществ — это химические соединения,
в молекулах которых вместе находятся и
горючее — атомы углерода и водорода,— и окислитель —
кислород. Для того, чтобы кислород мог
соединиться с «горючими» атомами лишь тогда, когда это
нужно, их обычно отделяют друг от друга
своеобразной «перегородкой»—«атомами азота.
«Ведьмино семя»
и другие...
Большинство применяемых на практике
взрывчатых соединений содержат кислород в виде
группы N02, связанной с углеродом
непосредственно (ннтросоединения), через еще один атом азота
(нитрамины) или через атом кислорода (нитро-
эфиры).
Самое известное взрывчатое вещество —
ТРОТИЛ — это толуол, в молекуле которого три атома
водорода заменены нитрогруппами:
N02
ОаЫ^^СНз
_N02
Из нитраминов широко применяются тринитрофе-
нилметилнитрампн илп ТЕТРИЛ
NOa СНз
N02 N02
и ГЕКСОГЕН, полное химическое название
которого цнклотриметилентринитрамин:
N02
N—СН2
Н2С N—N02
\ /
N-CHo
I
N02
пути, выше Моздока, плотину.
Направленный взрыв должен был
положить в его русло несколько
десятков тысяч кубометров
.грунта. Обрывистый правый берег
(фотона стр. 13, справа) был
обречен. Но чтобы стремительные
воды не нарушили расчетов
проектировщиков, трунт нужно было
класть не в воду, а <на «сухое» дно.
Для этого выше створа плотины
взорвали сравнительно
небольшой — двадцатитонный заряд, а
через 53 секунды, когда дно реки
ненадолго оголилось, мощный
основной взрыв (фото на стр. 14)
бросил туда десятки тысяч
кубометров земли, которые
образовали надежную плотину высотой ■
В метров. Вода устремилась в
степ*».
АДирные взрывы не только эф-
'"^фектны. Они и эффективны.
На трассе Иртыш — Караганда
пришлось вести массовые взрывы
для прокладки канала
десятиметровой глубины. Длина каждого
участка, проложенного с «помощью
одного 'взрыва, составила 500—
600 метров. Этот взрыв изобра-
11

Некоторые утверждают, что происхождение
слова «гексоген» не связано с «шестигранной»
структурой этого соединения (гекса — по
гречески—шесть), а впдят в его основе немецкое
слово «гексе» — что переводится как «ведьма».
Тогда «гексе-ген» — это «порождение ведьмы» или
«ведьмино семя».
Если это и шутка, то довольно удачная.
Гексоген — одно из самых опасных вторичных
взрывчатых веществ. Он может натворить больше бед, чем
целый шабаш ведьм.
Самые старые индивидуальные взрывчатые
вещества, полученные еще в первой половине
прошлого столетия, это нитроэфиры. До сих пор глице-
ринтринитрат — НИТРОГЛИЦЕРИН
СН2—ON02
СН —ON02
I
СН2—ON02
пентаэритриттетранптрат —. ТЭН
CH2ON02
1
02NOH2C~C—CH2ON02
I
CHaONOa
и нптраты целлюлозы (коллоксилин,
пироксилин и др.) относятся к наиболее
распространенным взрывчатым соединениям.
В последние годы попеки более мощных
взрывчатых веществ привели к появлению нового класса
соединений, содержащих очень богатую
кислородом группировку — C(N02)> В печати появились
сведения о некоторых взрывчатых свойствах бис-
тринитроэтнлнитрамина
СН2—C(N02K
02N—N
si
\
Crf2^C(N02K,
трипптроэтплового эфира тршштромасляноп
кислоты
(N02KC~CH2—О—С—СН2—СН2—С(Ш2)з
II
О
и некоторых других аналогичных им веществ. По-
видимому, число таких соединений велико, и можно
думать, что это направление даст технике немало
интересных и очень мощных взрывчатых веществ.
Ирригатор, строитель, кузнец
жен на стр. 19. Как выглядит русло
канала сразу ж» после взрыва
видно на стр. 15.
В этой работе главные
трудности создавали твердость скального
грунта и удаленность трассы от
населенных пунктов. К тому же
надо было произвести не один и
не два, а целую серию взрывов
очень большой мощности.
Но иногда бывает обратное.
Когда приходится что-то взрывать
в городе, главным требованием к
взрыву становится аккуратность.
Один из самых «деликатных» и
«тихих» взрывов был проведен
16 февраля 1962 года в Москве «а
Таганской площади, где строился
новый транспортный туннель.
Строителям сильно мешало
старое четырехэтажное здание,
массивное и неудобное. Убрать
•го с дороги решили с помощью
■зрыва. Но как к нему
подступиться, если оно ^находится в центре
жилого района? Некоторые дома
стоят всего в нескольких метрах
•т него. Необходимо было учесть
■ се: и силу взрывной юлны, и
разлет, и возможные колебания
почвы, а главное, нужно было и
то, и другое, и третье сделать
предельно малым.
Здание оградили забором.
I стенах пробили небольшие
скважины, заложили в них несколько
десятков небольших зарядов ВВ
и взорвали их одновременно.
Взрыв прошел удачно. Все
кирпичи обрушились внутрь здания.
Точная аппаратура сейсмологов
•не почувствовала смещений \v\
(колебаний почвы. Даже стекла в
соседних домах остались целы. Это
видно на фотографиях, показанных
на стр. 16.
12

В одну телегу...
Индивидуальные взрывчатые вещества редко
применяются в чистом виде. Для увеличения
мощности, уменьшения опасности случайного взрыва
при ударе или трении, для понижения
температуры плавлсппя и других целей их смешивают друг
с другом или даже с невзрывчатымп веществами —
пытаются «впрячь в одну телегу коня и трепетную
лань». Это позволяет получать те или иные
нужные свойства.
Самые известные взрывчатые смеси —
ДИНАМИТЫ. Это композиции на основе нитроглицерина,
загущенного (желатинированного) 3—10
процентами нитроцеллюлозы. Сам нитроглицерин при
обычной температуре — вещество жидкое. Его
крайне трудно и опасно транспортировать, хранить
и применять. Загущенный нитроглицерин,
сохраняя свои взрывчатые характеристики, становится
гораздо более удобным в обращении и мепее
опасным. Во многих странах динамит был самым
распространенным промышленным взрывчатым
веществом в течение: многих десятилетий. Не
утратил он своего значения и сейчас.
Применяются и другие смеси индивидуальных взрывчатых
веществ, например, смесь нпзкоплавкого
(температура плавления 80°), безопасного в обращении, но
не очень мощного тротила с трудноплавящимся
(температура плавления 202°), опасным, но более
мощным гексогеном. Эта смесь сильнее, чем тротил,
и менее опасна, чем гексоген. Заряды из нее
можно получать простым и очень удобным
способом — заливкой.
Во многих странах большое распространение
получила смесь тротила с тэном — пентолит,
отличающаяся от предыдущей тем, что тэн, в
противоположность гексогену, растворяется в тротиле и
при охлаждении образует с нпм однородный
твердый раствор — сплав.
Кислородное голодание
Если внимательно посмотреть на формулы
приведенных выше ВВ. то можно увидеть, что
кислорода в большинстве из них не хватает для
полного окисления всех атомов углерода и
водорода. Следовательно, при взрыве часть заключенной
Но, пожалуй, еще «элегантнее»
были взрывы труб, проведенные
в Москве и Риге.
Не одном из старых рижских
заводов стояла высокая труба. Ею
давно не пользовались по
прямому назначению, но где-то
посредине на ней установили
водонапорный бак. С годами верхняя
бесполезная часть трубы
обветшала, стала грозить заводу.
Было решено обрезать ее
взрывом. При этом надо было не
разрушить бак и случайно не
уронить каменные глыбы на крыши
соседних цехов. Все это было
сделано блестяще (фото на стр. 17,
слева).
Еще одна .ненужная труба
стояла в Москве во дворе одной из
больниц. Этот взрыв (фото на
стр. 17, справа) произошел в
2 часа дня 31 октября 1961 года.
Труба легла точно в
предусмотренном направлении, не задев
соседних корпусов и не повредив
электропроводки.
|у/|ногих читателей, вероятно, ин-
'* 'те ре сует, где и когда
произошел самый мощный мирный взрыв.
Это случилось совсем недавно.
Строителям Аму-Бухарского
канала нужно было пробиваться
через участок скалыных пород
длиною в 34 километра. Решили
пройти их с помощью четырех
взрывов. Один из них стал
рекордным. 28 июля 1964 года было
взорвано одновременно 9320 тонн
взрывчатых веществ. При этом
образовался канал глубиной 9 —
12 метров и длиной 14
километров, выброшено почти два с
половиной миллиона кубометров
грунта!
13

в горючем энергии теряется бесполезно. Особенно
велики эти потери в тротиле, на каждые 100 г
которого необходимо еще 74 г кислорода. Поэтому
при использовании тротила в технике его обычно
смешивают с веществами, богатыми кислородом,
чаще всего—»с аммиачной селитрой. Это
значительно удешевляет производство взрывных работ
(селитра гораздо дешевле тротила), позволяет
полнее использовать энергию, заключенную в тротиле,
а также дает возможность избежать образования
при взрыве ядовитой окиси углерода, которая
делает невозможным применение тротила для
подземных работ в шахтах и рудниках.
Смеси на основе аммиачной селитры,
содержащие тротил или другие взрывчатые вещества,
называются АММОНИТАМИ. Аммониты дешевле и
безопаснее, чем динамиты, и в нашей стране уже
с конца 30-х годов почти полностью вытеснили их.
Способы целенаправленного изменения свойств
взрывчатых веществ чрезвычайно многочисленны,
а подчас и довольно необычны. Иногда в мощные
взрывчатые вещества вводят... воду, которая делает
пх безопаснее и, кроме того, придает им
пластичность, позволяет заполнить взрывчатым веществом
весь объем шпура или скважины. Способность этих
веществ к детонации и при введении воды остается
достаточно высокой. В некоторых случаях она
даже повышается. Стало возможным, например,
использовать для взрывных работ орудийные
пороха, которые без воды детопировать практически
не способны.
Как «оживить»
взрывчатое вещество?
Некоторые взрывчатые вещества, прежде всего,
динамиты, очень плохо детонируют под давлением,
например, при попытках взрывать их на дне морей,
рек и озер или в глубоких скважинах, залитых
водой. Причина — в воздушных пузырьках, всегда
имеющихся в динамите. Внешнее давление
сжимает их, и когда по веществу проходит
детонационная волна, пузырьки разогреваются намного
хуже, чем обычно. Передача энергии реакцпп от
одной зоны к другой затрудняется, скорость
реакции падает, детонация затухает.
Ирригатор, строитель, кузнец
|Ц|ного профессий у мирного
взрыва. Он штампует металл и
насыпает искусственные острова,
сдвигает горы и завальцовьюает
трубы паровых котлов.
Ученые и инженеры ищут все
новые возможности применения
его гигантской силы. И потому не
прекращаются эксперименты.
Красивый взрыв, фотографией
которого начинается подборка статей
о взрывчатых веществах (см.
стр. 6), — экспериментальный. Но,
как знать, возможно, через
некоторое время появится точно
такая фотография с указанием
конкретного адреса и полным
перечислением всех преимуществ,
которые дал подобный взрыв.
14

Справиться с этой проблемой удалось лишь
недавно. В динамит вводят 5—10% тяжелых
невзрывчатых солея, например BaS04 или PbS04, которые
«оживляют» или, как говорят, сенсибилизируют
плотное взрывчатое вещество. Необычный эффект
обусловлен те»1, что тяжелые частицы вызывают
в веществе сильные местные разогревы; когда по
нему проходит ударная волна, эти частицы
увеличивают внутреннее трение, и течение реакции
облегчается.
Предохранительные ВВ
Особые требования предъявляются к
взрывчатым веществам, применяемым в угольных шахтах,
где скапливаются выделяющийся из пласта
горючий газ и угольная пыль. Сколько катастроф
вызывали взрывы газовоздушных или пылевоздуш-
ных смесей, напоминать излишне. Но разработка
угольных пластов с помощью взрывов очень
эффективна. Значит, нужны такие взрывчатые вещества,
которые не могли бы взорвать пыль и газ. Для
этого в состав взрывчатых веществ ввели соли-
пламегаептели: обычную поваренную соль или
хлористый калии. Они, как вещества невзрывчатые
и негорючие, поглощают часть выделяющегося
тепла и охлаждают продукты взрыва. Кроме того,
они служат антикатализаторами процесса горения
метана и препятствуют его воспламенению.
Взрывчатые вещества с такими добавками называются
предохранительными. Чем З1еныие размеры частиц
соли-пламегасителя, тем выше ее ингибирующее
действие. Поэтому в состав предохранительного
взрывчатого вещества часто вводят не готовую
поваренную соль (NaCl), а комбинацию из двух солей,
например NaN03 и ХН4С1, которые при взрыве
реагируют между собой, образуя тонкодисперсный
хлористый натрий:
1
NaNOa + NH4C1 -> NaCl + 2 \ Н30 + Т N2 + -у Т О*
Металлы
во взрывчатых веществах
Для того чтобы увеличить мощность и
энергию взрывчатых веществ, в их состав очень
выгодно вводить легкие высококалорийные металлы,
например алюминий. При взрыве одного килограм-
Карагандинский угольный
бассейн — один из крупнейших в
мире. Неподалеку от Караганды
расположены богатейшие
месторождения медных и марганцевых
руд. В Темир-Тау работает
большой металлургический завод*
Многим богат этот край, но только
не водой...
На этой фотографии — трасса
канала Иртыш—Караганда сразу
же после очередного взрыва.
15

ма смеси алюминия с аммиачной селитрой,
рассчитанной на использование всего имеющегося в ней
кислорода, выделяется около 1600 к-кал—больше,
чем при взрыве таких мощных ВВ, как тэн или
нитроглицерин. Смеси алюминия с аммиачной
селитрой (обычно с добавкой тротила) называют
АММОНАЛАМИ.
Алюминий часто добавляют и к
индивидуальным нитросоединениям; например, на открытых
горных разработках широко применяют алюмо-
тол — смесь тротила с алюминием.
Подобный эффект дают и другие легкие
металлы. Но этим роль металлов во взрывчатых
веществах не ограничивается. Иногда они. уже не
в виде добавки, а химически связанные со
взрывчатым веществом, выступают в другом амплуа.
Если ввести в молекулу взрывчатого вещества
атом металла, скорость горения этого вещества
намного возрастет, и тогда становится реальной
возможность перехода горения в детонацию даже
в условиях низких температур и давлений.
Пикриновая кислота — вещество очень
спокойное, в небольших количествах его невозможно
Ирригатор, строитель,
взорвать простым поджиганием. Однако, если
превратить пикриновую кислоту в ее калиевую соль,
получив, таким образом, пикрат калия, горение
станет гораздо более энергичным, скорость его
увеличится в десятки раз и при пекоторых условиях
поджигание может привести к взрыву.
Еще более разителен второй пример. Стифиино-
вую кислоту (тринитрорезорцин)
°2NvZ/0H
он-no2 *
при атмосферном давленпп даже зажечь трудно.
В то же время свинцовая соль этой кислоты
тринитрорезорцинат свинца (сокращенно ТНРС)
N02
02N<^^0
o7no2\
х -Pb
— известное инициирующее взрывчатое вещество,
широко применяемое в капсюлях-детонаторах. Вот
его поджигать нельзя — взорвется.
кузнец

При поджигании не взрывается
Тротил, тэн, аммонит и другие наиболее
распространенные вторичные взрывчатые вещества
при поджигании не взрываются, и вот почему.
Важная особенность этих веществ (в
значительной мере именно она и позволила применять их в
промышленности так широко) состоит в том, что
при горении они превращаются в продукты
реакции не сразу, а в несколько этапов. Сначала от
молекулы отрывается двуокись азота — N02. Это
сильный окислитель, который реагирует с
органической частью молекулы и при этом
превращается в значительно более флегматичное
соединение — окись азота —»N0. Заставить NO вступить
в реакцию довольно трудно — для этого нужны
высокие температуры и давления, а при горении
в нормальных условиях окись азота практически
не реагирует с горючим.
Таким образом, при обычном поджигании почти
половина кислорода, содержащегося во
взрывчатом веществе, на окисление не расходуется. Тепла
образуется мало. Скорость его выделения невелика.
2 Химия и Жизнь, № 6
Слои непрореагировавшего вещества не успевают
прогреться, и горепие не может перейти в
детонацию. Вот почему нельзя реализовать появившийся
несколько лет назад на страницах одного
молодежного журнала способ разрезания стальных листов
поджиганием насыпанной на них полоски тэна.
В лучшем случае тэн при этом спокойно сгорит,
хотя, надо сказать, горит он в малых количествах,
очень неохотно, и конечно, никакого взрыва при
поджигании не произойдет.
Благодаря этому свойству большинство
взрывчатых веществ, применяемых на практике,
относительно безопасны; они не взрываются при
случайном загорании, мало чувствительны к
ударам, трению и толчкам, могут производиться,
храниться и транспортироваться в больших
количествах.
О взрывчатых веществах можно было бы расскя-
зать еще много интересного, но говорят, у научно-
популярных статей, как и у зарядов, есть
«критический диаметр», превышение которого делает их
трудновоспринимаемыми. Поэтому нам пора
поставить точку.
17

ВОКРУГ
Е. ГРУЗИНОВ
Взрывные работы для
хозяйственных целей впервые в мире
были применены при расчистке
фарватера реки Неман в 1548 — 1572
годах. В качестве взрывчатого
вещества был использован черный
порох.
Первый электрический
взрыватель был изобретен в 1812 году
русским ученым Павлом
Львовичем Шиллингом.
В 1867 году русский инженер,
капитан Николай Петрович Черни-
ловский-Сокол впервые в горном
деле использовал для разработки
золотоносных россыпей в
Забайкалье вместо пороха
нитроглицерин. Как известно, это вещество
Ирригатор, строитель, кузнец,
После онончания строительства
Верхне-Камской ГЭС под водой
окажется обширная территория,
богатая нефтью.
Экономисты подсчитали, что
выгоднее насыпать с помощью
взрывов искусственные острова
посреди водохранилища, чем потом
добывать нефть со дна его, как на
Каспии. Взрывники готовятся к
этой работе.
На снимке —
экспериментальный остров.
18

ВЗРЫ
очень чувствительно к ударам и
толчкам, и при тогдашнем
состоянии сибирских дорог привозить
нитроглицерин издалека не было
никакой возможности.
Изобретательный капитан нашел
единственно правильный выход — он
стал получать нитроглицерин на
месте проведения работ.
« » *
Интересно, что некоторые
взрывчатые вещества открывались
по нескольку раз. Так было,
например, с гремучей ртутью,
полученной Я. Левенштерном в XVII
веке и вновь открытой Э.
Говардом в 1799 году.
• • •
Только горная промышленность
земного шара ежегодно
потребляет свыше 1000000 тонн
взрывчатых веществ.

Некоторые взрывчатые
вещества настолько чувствительны, что
взрываются от малейшего
прикосновения. К их числу относится
йодистый азот — порошок черного
цвета, образующийся при
взаимодействии йода с раствором аммиа-
иа. Будучи влажным, ок не
взрывается, но стоит его просушить, и
он становится таким
чувствительным, что взрывается от
прикосновения птичьего пера или даже от
сильного света, например, от
вспышин магниевого состава,
применяемого при фотографировании.
Пироксилин и нитроглицерин,
иаждый в отдельности,
представляют собой мощные бризантные
взрывчатые вещества. Но стоит их
смешать, нак получается
нитроглицериновый порох, горение
которого во взрыв в обычных
условиях не переходит.
Мощность — это работа в
единицу времени. Помня об этом,
можно смело утверждать, что
иаждый Двухсотграммовый патрон
аммонита, применяющийся для
взрывных работ» по мощности
превосходит ирупнейшую
американскую электростанцию Боулдер-
Дэм. Это объясняется огромной
скоростью взрывных процессов,
время которых исчисляется
миллионными долями секунды.
В начале 90-х годов прошлого
столетия Дмитрий Иванович
Менделеев очень остроумно разгадал
тщательно сирывавшийся
французами секрет пироксилинового
пороха, незадолго до этого
изобретенного инженером Вьелем.
В то время сам Менделеев
работал над своим пироколлодийиым
порохом, который впоследствии
весьма успешно конкурировал с
французским.
Во время поездки во Францию
ему удалось достать несколько
образцов нового метательного
вещества, но даже самые
тщательные анализы не помогли узнать
пропорции входящих в порох
компонентов. Тогда Менделеев
обложился статистическими таблицами
французского железнодорожного
транспорта и учел все грузы, ио-
торые поступали по ветке,
ведущей к пороховому заводу.
Откинув поезда с явно «нехимическим»
багажом, он подсчитывал
количество и наименование грузов
остальных поездов. В итоге
подсчетов он получил соотношение
составных частей бездымного
пороха.
При сооружении Волго-Донского
судоходного канала имени В. И.
Ленина для подготовки дна
Цимлянского моря было подорвано
около 150 000 пней. Диаметр
некоторых из них был больше метра.
Такие пни не поддавались
корчеванию самыми мощными
тракторами.
Знаменитый Литейный мост
через Неву, заложенный в 1875
году, был сооружен с помощью
взрывов. Строители пользовались
своеобразной «пушкой», которую
крепили на свае. Над ней
располагалась чугунная «баба» со стальным
стержнем. В ствол «пушии»
насыпали порох и клали иапсюль-де-
тонатор. Когда «баба» падала, она
вбивала сваю, одновременно
стержень ударял по капсюлю, и
происходил взрыв. Пороховые газы еще
глубже загоняли сваю в грунт, а
чугунную «бабу» подбрасывали
вверх на несколько метров.
Рабочий с помощью стопорного
устройства останавливал «бабу». В
это время другой рабочий
закладывал новый патрои в жерло
«пушки», и процесс забивии свай
продолжался. Этой «пушкой»
забивали больше 10 свай в день на
глубину 12 метров.
20

• НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
ЯД ЗАЩИЩАЕТ
ОТ РАДИАЦИИ
Чем токсичнее яд скорпионов»
тем выше их сопротивляемость
гамма-облучению — таково
заключение французсиого ученого
Мориса Фоншене. На заседании
радиобиологической секции
Академии наук в Париже он рассказал
о своих необычных опытах.
Скорпионов различных видов,
обитателей трех материков, он
подвергал действию больших доз
гамма-лучей. Как выяснилось, самой
высокой сопротивляемостью
обладают наиболее ядовитые
скорпионы, живущие в безводных районах
Северной Африки.
Еще недавно это могло
показаться невероятным — взрыв,
испокон веков разрушавший металл,
теперь помогает его сваривать.
Происходит это так.
На сварном шве двух
алюминиевых листов укрепляют
детонирующий шнур и подрывают его.
Сварное соединение упрочняется
взрывом в результате
двухстороннего сжатия и уплотнения
металла на 3—5%. Зона шва становится
такой же прочной, иак и
остальная часть свариваемых ионструи-
ций. При сварке взрывом металл
не иоробится, как это часто
бывает при обычном методе
упрочнения — проиатке шва.
Продолжительность сварочных
работ сокращается, качество их
становится выше.
Каким будет взрыв на Луне7
Известно, что там нет атмосферы, и
главный носитель взрывной
энергии — воздушная ударная волна
ие сможет образоваться. На что же
пойдет эта гигантская энергия в
условиях глубокого вакуума?
Прежде всего, ока разгонит до
иосмических скоростей частицы
различных веществ,
образующихся при взрыве. Скорость
детонации в вакууме (а следовательно, и
скорость частиц) достигает 10 500
м/сеи и остается постоянной.
Продукты взрыва, не встречая
сопротивления воздуха, станут
стремительно и беспрепятственно
расширяться. Это будет поток
частиц, мчащихся с космической
скоростью в межзвездное
пространство.
Крупные частицы, скорость ио-
торых меньше, на длительное
время превратятся в спутники Луны
и постепенно осядут на различном
удалении от места взрыва.
Даже в горных районах с
помощью взрыва можно быстро
подготовить почву под сады и
виноградники. Деревья, посаженные в
ямы, вырытые таким способом,
растут быстрее, потому что взрыв
разрыхляет почву вокруг лунки,
а некоторые его продукты
содержат связанный азот и действуют
как удобрение.
Другое применение взрывчатых
веществ в сельском хозяйстве —
это разбрасывание удобрений.
Подрывом небольших зарядов,
заложенных в кучи минеральных
солей, можно равномерно рассыпать
удобрения по всему полю.
О русском химике второй
половины XIX века Иване Михайловиче
Чельцове современники говорили:
«Ученый он, конечно, заметный,
но... в общем, пороха он не
выдумал».
В этом была их ошибка. Вместе
с Д. И. Менделеевым, Чельцов
первым получил пироколлодийный
бездымный порох и оргаиизовал
его производство. Он проектировал
первый в России пироксилиновый
завод, а некоторые работы Чель-
цова, в частности, теоретический
расчет работы взрыва, не
утратили ценности до наших дней.
Рисунки В. СКОБЕЛЕВА
21

I
£
<
X
о
X
X
ш
ш
а
со
О
и
А
ч
о
ь-
ш
5
i
ш
с;
ш
О
а
С
Изучение
«памяти»
макромолекул:

ПУТЬ
к управлению
структурой
полимеров
Доктор
физико-математических
наук
С. Я. ФРЕНКЕЛЬ
Автоматика и регулирование
на молекулярном уровне
придут на смену
машинной технологии
В предыдущей статье1 мы
остановились на вопросе: как
сделать, чтобы на стадии
изготовления волокна из уже
синтезированного, т. е. содержащего
определенный запас информации
полимера, не впасть в ошибку и не
превратить технологический
процесс в «дезинформацию». Прежде
чем ответить на этот главный
вопрос, уместно проанализировать
тот «эксперимент», который в
конечном счете привел к созданию
сегодняшней мощной
промышленности химических волокон.
Теория процесса
создается «задним числом»
Применяемые сегодня
технологами приемы, по-существу,
одинаковы для .полимеров всех типов.
В этом их сила и в этом же их
скрытая слабость. Ведь главная
технологическая задача
заключается в том, чтобы расположить
макромолекулы в волокне в
наивыгоднейшем порядке. Но все
нынешние технологические
процессы восходят к той поре, когда
химики и <не подозревали о
существовании полимеров. Получилась
весьма своеобразная ситуация.
Теорию формования химических
волокон пришлось разрабатывать
задним числом, и поначалу не для
того, чтобы создать новую, а
чтобы объяснить уже существующую
технологию.
1 «Химия и Жизнь», № 5.
23

Рис. 1. Схема образования натурального шелка
или паутины:
ш — исходная конфигурация молекул фиброина в
секрете железы шелкопряда; спиральные участки
сочленены неупорядоченными порциями цепочек;
параллельными штрихами показано направление сильных
взаимодействий — в спиральных участках это
водородные связи (по три на виток), придающие
спиралям жесткость; б — начало растяжения вязкой
струйки, спиральные участки ориентируются в направлении
растяжения; а — вследствие неустойчивости спиралей
в водном растворе они растягиваются; г —
спиральные участки переходят в линейно-кристаллическую
нерастворимую р1-форму с поперечными связями
~шт^-—теш-
S
-АЛА,
Эволюция
и «мышь в лабиринте»
В сущности, работая почти вслепую, технологи
проделали великолепный эксперимент, «весьма
похожий на биологическую эволюцию, которая привела
шелкопряда к его «методу».
В связи с этим *я хотел бы обратить внимание
читателя на то, что вообще любой -научный
эксперимент {или технологический поиск) и эволюция
(естественный отбор) описываются совершенно
однотипными уравнениями теории информации. В конечном
счете м тот и другой процесс можно свести к
знаменитой задаче о мыши © лабиринте. Различие будет
лишь в коэффициентах, определяющих масштаб
времени, и параметрах, обусловливающих среднее
число возвратов « тупиков (эволюции) «ли -проб и
ошибок ([эксперимента). Чем направленное становится
эксперимент, тем меньше должно быть «тупиков».
Если же говорить о технологии полимеров, то, чем
лучше •прочитана структурная информация, тем
меньше «извилин» будет в «лабиринте», ib идеале он
вообще должен был бы превратиться в «прямую
дорогу».
Пока еще технология -
это насилие над молекулами
Каковы эке -научные результаты «эксперимента»
технологов?
Можно утверждать, что они разгадали один иэ
наиболее важных текстов структурной информации
полимеров, а именно — способность всякой
линейной макромолекулы распрямляться и в сообществе
себе 'Подобных образовывать волокно.
Распрямляются молекулы так же, как настоящие
клубки ниток: mix надо растянуть за концы.
В сущности все проблемы технологии и сводятся
к тому, как это лучше сделать.
С течением времени «манипуляции» над
макромолекулами становятся все более осознанными.
Выясняется роль формы 'цепочек, роль их гибкости и
подвижности, обеспечиваемых либо сохранением
растворителя в свежее формованном волокне, либо
высокой температурой. Ориентировать волокно
можно лишь тогда, -когда цепочки подвижны, иначе
оно («сломается». Долгое время технология
изготовления волокон и наука о полимерах шли рука об
руку, взаимно дополняя и стимулируя друг друга. Но
настал момент, когда выяснилось, что сложившаяся
24

Рис. 2. Схематическое изображение аллостериче-
ского саморегулирования фермента (биокатвлизато-
ра):
а — схема строения молекулы, сошедшей с
«шаблона», на котором происходил синтез; детальная
структура опущена; жирными линиями обозначены спирали-
зующиеся, тонкими — неупорядоченные участки; б —
образование третичной (глобулярной) структуры:
в результате складывания цепочки,
предопределенного чередованием радикалов R вдоль цепи,
гидрофобные группы концентрируются во внутренних частях
глобулы, а группы, расположенные вдоль цепи далеко
друг от друга, оказываются близкими соседями на
поверхности глобулы; в частности, четыре группы —
А, В, С, D — приходят в близкий контакт и образуют
центр активности; три другие группы — а, а и с —
сближаются на другом участке глобулы; в — в
результате действия фермента происходит накопление
продуктов реакции (черные точки); когда их
становится слишком много,, они взаимодействуют с
участком а, в, с, стягивая его и соответственно
деформируя центр активности; после удаления избыточного
продукта восстанавливается активная конфигурация
макромолекул ы
технология, возможно, далеко не наилучшая, потому
что она основана «а «насилии» над
макромолекулами. В самом деле, сначала их плод большим
давлением проталкивают через фильеры, получая
неупорядоченное волокно, а потом /уже -стараются «ввести
в нем порядок. А ведь шелкопряд сразу получает
волокно с правильно ориентиров энными
макромолекулами!
Почему шелк — это шелк,
а шерсть — это шерсть?
гБыло бы, однако, «неверно думать, что все
применяемые сейчас технологами приемы получения
синтетических волокон не учитывают заложенной в
макромолекулах информации. На правильном
«прочтении текстов» основано, например, умение технологов
делать мз одного м того зке полимера и шерсть и
шелк.
Расстанемся ненадолго с технологами и спросим
у биологов: шочему шелк — это шелк, а шерсть —
это шерсть? Биологи ответят, что шелк, точнее
паутина или обмотка коконов, работает на
прочность, а шерсть предназначена для теплоизоляции.
Они возникли в результате разных «заказов»
природы.
Далее биологи объяснят, что каждая молекула
фиброина—белка шелка—включает примерно 300
звеньев 'восемнадцати 'различных сортов; около
половины молекулы состоит из звеньев лишь четырех
сортов — три *<з них .простейшие аминокислоты
{глицин, аланин и серии), которые легко ориентируются
параллельно, образуя своего рода кристаллическую
фазу2. Параллельная упаковка макромолекул гаран-
2 Подробнее о составе и строении природного шел-
ка — паутины рассказано в прошлом номере журнала
в статье Ф. Лукаса «Пауки и паутина».—Ред.
25

тирует прочность волокна. Теперь остается
соединить прочные участки гибкими. Для этого достаточно
ввести в цепь звенья с массивными боковыми
труппами, которые не могут «встроиться» в
кристаллическую решетку.
Цепочки кератина — белка шерсти — во многом
напоминают некристаллизую щи ее я участки
фиброина. Но они содержат еще два сорта звеньев,
способных образовывать между соседними цепями серные
мостики. Поэтому шерсть нерастворима, хотя в
присутствии воды и может переходить в набухшее
(«частично растворенное») состояние. Кроме того, в
отличие от фиброина, кератин существует в
нескольких модификациях, обладающих 'различными
физическими свойствами и составом. Одни компоненты
образуют «ствол», а другие — периферию волокон
(шерсти, -перьев, волос). Сухое волокно извивается
вследствие неравномерного распределения
напряжений по его диаметру, а мокрое — набухает и
распрямляется, Распрямившиеся волокна образуют
сплошной покров, защищающий (кожу от влаги.
Все сказанное -как раз и относится к структурной
информации на микроскопическом уровне. Реализуя
эту информацию, технологи стали делать двухкомпо-
нентные синтетические волокна, (полностью
имитирующие поведение шерсти и в сухом и в мокром
состоянии: «ствол» изготовляется -из гидрофобного, а
поверхность—.из гидрофильного полимера,
Не всякий белок
предназначен быть волокном
Теперь самое время вспомнить незадачливого
коммодоре Феретти с его патентом на шерсть из
творога, которая растворилась при первом же ливне.
С точки зрения кибернетики «еудачу можно
объяснить так: белок казеин природой «не предназначен»
для того, чтобы быть волокном. Действительно,
казеин относится к категории запасных белков, он не
несет никаких активных функций, единственное его
назначение — быть материалом, из которого
молодой организм, питающийся молоком матери,
-извлекает аминокислоты для строительства своих
активных белков. Именно поэтому казеин (имеет очень
примитивную пространственную структуру и не
способен образовывать волокно.
Физик скажет иначе: (последовательность
аминокислотных звеньев в цепочке -казеина такова, что
этой цепочке энергетически (невыгодно находиться -в
развернутом, волокноподобном состоянии. Поэтому
в сообществе себе -подобных такие цепочки
сворачиваются, а отсюда и все остальные неприятности.
Конфигурационная информация
и принципы строения
белковых молекул
Мы подошли теперь вплотную к высшей форме
структурной информации — конфигурационной
информации,
в результате прочтения «текста», записанного на
ДНК, в рибосомах «леток синтезируются молекулы
белка. Последовательность разных звеньев в этих
молекулах однозначно предопределена
чередованием троек (нуклеотидов (на соответствующем участке
ДНК. Число звеньев с белковой молекуле обычно
колеблется от нескольких десятков до двух тысяч. Из
20 сортов звеньев можно составлять при этом
весьма сложные «тексты», предопределяющие
дальнейшее доведение белка.
Все 'белки представляют собой полипептиды со
следующим общим строением цепи:
Ri R2 Rs R4
I 1 I I
не не не не
/ \ / \ / \ /\
_C N—С N—С N—С N—
II I II I II I II I
OHO HO HO H
Чередование боковых радикалов Ri, R21 -.-, R20
(всего мх 20 сортов) и представляет собой «текст»,
записанный «на» цепи.
Полипептидный «хребет» (цепи может
существовать в трех различных формах: спиральной (tt-фор-
ма); неупорядоченной {«клубок»); растянутой (|3-
форма).
Спиральная ct-форма представляет собой своего
рода линейный кристалл в молекуле, удерживаемый
в растворе боковыми радикалами R; витки
расположены таким образом, -что амидный водород
каждого «первого» звена образует водородную связь
(пунктир на схеме) с карбонильным 'кислородом
каждого «четвертого» звена, поэтому водородные связи
укрепляют спираль.
В [3-форме могут взаимодейстовать лишь группы
С = 0 и NH соседних цепей. Оли образуют сплошную
сетку; поэтому, будучи тоже линейно^кристалличе-
ской, р-форма, в отличие от а-формы, нерастворима
в воде. При непрерывном растяжении растворимая а-
форма способна переходить в .нерастворимую р-фор-
му; обратный переход сам по себе произойти уже
не может.
Лопав в водную среду, молекула приобретает
форму либо почти сплошной частицы — глобулы,
либо рыхлого клубка. Все зависит от соотношения
гидрофильных и гидрофобных радикалов R. При
26

определенной минимальной дозе гидрофобных
радикалов, молекула превращается в глобулу. Но это
лишь общая тенденция. Детальная же -структура
глобулы определяется конфигурационной информацией,
т. е. последовательностью разных радикалов R в
цели. Эту последовательность называют (первичной
структурой белка.
■Конфигурационная информация однозначна: в
результате «самопрочтения» находящаяся в
определенной среде цепь .может принять только одну
конфигурацию, предопределенную характером
-чередования радикалов R в цепи.
Конфигурационная информация волокнообразую-
щих белков довольно примитивна: они неспособны
глобулизироваться, но зато очень легко
ориентируются, образуя нерастворимую форму.
Зачем же прогрессивность
шелкопряда?
Теперь можно, наконец, выяснить, как «работает»
шелкопряд. Его !железы выделяют секрет, который
представляет собой 30%-ный водный раствор
фиброина в смеси с другим белком — с ер и ц ином,
играющим роль «смазки» и «клея». Секрет выделяется из
двух отверстий.
Ранее считалось, -что выдавливание -прядильной
массы через фильеру — это и есть техническая
имитация работы шелкопряда. Объяснение было
ошибочным, но из него выросла вся современная
технология -производства химических волокон.
■На самом деле шелкопряд ничего «не -выдавливает,
а — как это ни пародоксально — вытягивает через
отверстия содержимое желез жидкой, вязкой
струйкой. Операция начинается с того, что он
приклеивает капельку своего секрета к ветке или листу. В
ходе вытягивания струйка твердеет и превращается в
(набухшее волокно еще до того, как испарится вода.
Никаких машин! 'Структурная информация,
записанная -на щепочке -фиброина, настолько совершенна,
что ее может правильно прочитать даже шелкопряд.
Мы уже сказали, что в молекуле фиброина есть
кристаллизующиеся и «аморфные» участки. В
исходном секрете кристаллизующиеся участки находятся
в снслиральной форме. Когда -шелкопряд начинает
растягивать струйку, они ориентируются (рис. 1} в
направлении растяжения.
Но вспомним, что кроме легко
кристаллизующихся трех аминокислот фиброин содержит большое
количество четвертой — ароматической
аминокислоты (тирозина), -из-за которой спирали неустойчивы
в воде. Это одна 1из важнейших «записей» в
структурной информации фиброина. Вследствие
неустойчивости спиралей даже незначительное растяжение
переводит "их в нерастворимую |3-форму. Это,
собственно, и есть акт превращения «струи в волокно.
Образуются сплошные сетки параллельно
упакованных развернутых цепочек, связанных водородными
связями.
Почему белки
не слушаются технологов?
Теперь проясняется ответ на этот вопрос. Ферет-
ти пытался делать волокна из запасного белка. Были
и другие аналогичные попытки -использовать для
этой цели растительные белки, главным образом
тоже запасные. Но у «всех этих белков совершенно «не-
волокнообразующий» набор радикалов R, никоим
образом -не способствующий созданию правильной
Р-формы. -Поэтому обычные технологические
приемы >не (давали желаемых результатов. Кроме того,
соотношение гидрофильных и гидрофобных
радикалов -в этих белках таково, что при контакте с водой
цепочки стремятся свернуться в клубок иил,и глобулу.
Иными словами, волокна из этих белков «садятся»
лри соприкосновении с водой несравненно сильнее,
чем естественная шерсть.
Нетрудно объяснить и неудачи с -получением
«искусственного шелка из фиброина. Закодированные в
структуре молекулы фиброина два простых
процесса {ориентация tx-спиралей и tx—^-переход)
реализуются лишь в строго определенных условиях
(растяжение свободной струи). Технологи нарушают эти
условия. При продавливании через фильеру спирали
«ломаются», и сетка -образуется -из непараллельных
перепутанных клубков. Поэтому ничего похожего на
шелк и не может получиться. Это типичный пример
того, как неверное прочтение структурной
'информации предопределяет технологическую неудачу.
Структурная информация, записанная в любой
линейной макромолекуле, сводится не только к
тому, что можно сделать, но и к тому, .как следует
делать.
Текст, который пишется
без знания алфавита
Трудности, с которыми связано прочтение
«структурного кода», обусловлены тем, что мы сами
задаем этот код в процессах синтеза и
полимеризации, 'Хотя толком не знаем его. Мы как бы -ищем
смысл .в собственных не до конца осмысленных
действиях, Потому и получилось так, что гораздо более
сложный «генетический код уже расшифрован; там
«смысл» возник в результате биологической
эволюции, и биологам этот смысл, в -первую очередь
набор передаваемых по наследству генетических
признаков, был .понятен к началу дешифровки.
(Структурный же код «адо еще в какой-то мере создавать,
исходя из не очень совершенного «кодирования»
свойств IB сегодняшнем синтезе.
27

Разумеется, ключами к структурному коду
являются очень тонкие физические и физико-химические
опыты, устанавливающие ступень за ступенью,
начиная с молекулярного уровня и «кончая
механическими свойствами, взаимосвязь между химическим
строением макромолекул и всеми свойствами,
которые могут быть реализованы на макроскопическом
уровне. Познав эти взаимосвязи, можно будет
превратить синтез и полимеризацию в кодированную
запись свойств со «всеми «пояснениями»
относительно способа реализации этих свойств в технологии.
Что следует понимать
под биологическим моделированием
б химии и какие перспективы
открывает оно
для технического прогресса?
Что же моделируется? В -конечном счете любое
биологическое моделирование связано <с
правильным «написанием» и прочтением структурной
информации. Однако могут быть два пути. Один — это
постижение детальной информации и синтез таких
макромолекул, поведение которых будет мало
отличаться от поведения биологических макромолекул»
Другой путь — это постижение более общей
информации, моделирование .на сравнительно простых
синтетических полимерах процессов,
характеризуемых теми же общими закономерностями, что и
процессы в биополимерах. Ведь на определенной
ранней стадии биологической эволюции накопление
«информации шло с биологически неактивных
полимерах. Следовательно, и относительно простые
синтетические полимеры иесут в себе некоторые
элементы информации, (которые, хотя и не приводят
к самоупорядочению или самоорганизации,
свойственным биополимерам, при надлежащем внешнем
воздействии .могут привести к сходным эффектам.
Сначала поговорим о моделировании,
основанном на детальной информации и «химической
бионике».
Самоупорядочивающиеся молекулы
Одно из важнейших свойств
высокоорганизованных молекул строительных белков, таких как
фиброин, коллаген, кератин — способность к
самоупорядочению. Самоупорядочение предопределяется
структурной информацией, -«записанной» в форме
28

чередования разных мономерных звеньев вдоль
цепи. Собственно говоря, самоупорядочение есть не
что иное, как «само про чтение» информации.
Первичная структура цепи (если говорить о
белках) предопределяет распределение спиральных и
•линейных участков, т. е. вторичную структуру,
расположение складок и взаимодействующих групп,
которые скрепляют эти складки. В водной среде
спиральные участки сворачиваются сами собой, а
взаимодействующие группы тоже сами собой находят
себе '«партнеров». Хотя взаимодействия эти
подчиняются обычным законам (кинетики и термодинамики,
первичная структура (она же структурная, или
конфигурационная, информация) предопределяет
единственно возможное в данной среде сочетание
взаимодействующих групп и соответственно третичную
(глобулярную) структуру. Она же определяет и
упорядоченные взаимодействия молекул между
собой.
Аналогичным образом объединяются и молекулы
фибриллярных белков ипи полинуклеотиды — в
двойные, тройные и т. д. спирали. Форма этих спиралей
такова, что во многих случаях они могут продолжать
объединяться в еще более крупные спиральные
агрегаты.
Вот с таким самоупорядочением связана первая
насущная задача химической бионики. Еще раз
вспомним шелколрядов или паука. Затрачивая
минимальную энергию, они не выдавливают, а
вытягивают струйку, которая в результате превращается в
волокно. Сам акт превращения раствора в волокно
почти не требует усилий: все было подготовлено при
генетически контролируемом синтезе молекулы
фиброина. А дальше «группы сами отыскивают своих
партнеров», и этим задается не только ориентация
макромолекул, но и «весь набор механических
свойств волокна.
Значит и при изготовлении синтетического
волокна в технологии надо перенести центр тяжести с
машинной на химическую стадию, т. е. задать в
процессе синтеза возможно больше структурной
информации. Чем сложнее макромолекулы, чем больше
структурной информации в них заложено, тем
сильнее будет проявляться у них тенденция к
самоупорядочению и тем менее необходимым будет
«машинное» вмешательство технолога.
Имитация ферментов
Вторая задача, тоже поставленная на повестку
дня, связана с имитацией биокатализа.
На рис. 2 показана схема так называемого алло-
стерического саморегулирования ферментов. 6
результате самопроизвольного, предопределенного
конфигурационной информацией складывания це-
I
29

почки в глобулу на поверхности глобулы образуется
центр активности, располагающий «хватательными
группами», взаимодействующими с окружающими
его молекулами субстрата все по тому же принципу
«отыскания партнера». Благодаря такому захвату
молекул субстрата и образованию своего рода
молекулярного 'комплекса, основная реакция как бы
переводится с межмолекулярного на
внутримолекулярный уровень и скорость ее возрастает в десятки и
сотни тысяч раз.
Накапливающиеся продукты реакции могут, далее,
взаимодействовать с другим цент-ром на поверхности
глобулы. «Когда <их становится слишком много, вся
глобула слегка деформируется, и структура
активного центра нарушается. Он перестает работать до тех
пор, пока избыточные продукты реакции -не
удалятся из .клетки.
По-видимому, синтез более простых полимерных
катализаторов, работающих по такому же
принципу, — дело не такого уж далекого будущего. Во
всяком случае понятно, к чему надо стремиться,
хотя задача кодирования «информации в процессе
направленного синтеза еще, конечно, не решена.
Автоматика на молекулярном уровне
Третья 'Проблема химической бионики связана с
дальнейшим регулированием на молекулярном
уровне, с переходом от ллолекул-саморегуляторов к
молекулам-организаторам, сочетающим в себе
запоминающие устройства 'И наборы различных
элементов (своего рода «тумблеров»), включающих и
выключающих отдельные участки макромолекулы по
механизму все той же обратной связи.
В живой клетке эти функции разделены.
Запоминающим устройством служат молекулы ДНК,
передатчиками информации—молекулы РНК,
непосредственно контролирующие синтез белка, а
регуляторами — активные бепки.
Общий принцип регулирования здесь подобен уже
рассмотренному саморегулированию, с той разницей,
что теперь блокируется уже не участок активной
белковой молекулы, а генетический участок ДНК,
ответственный за протекание той или иной реакции.
Иными словами, теперь блокируется не сама
реакция, а лишь информация о ней. В нужный -момент
блокада снимается, и процесс возобновляется.
Но клетка — бесконечно сложная «фабрика» с
весьма разветвленной сетью передачи и управления.
Задача химической бионики пока (только пока?)
гораздо скромнее: выделить из этой сети
какую-нибудь одну молекулярную линию передачи и
управления, работающую по принципу обратной связи, и
создать таким образом саморегулирующийся техно'
логический процесс. При правильном решении этой
задачи можно автоматизировать с помощью
макромолекул-регуляторов синтез полимеров, 1наделенных
достаточной информацией для последующего
самоупорядочения. Это будет — «а молекулярном
уровне!— аналогично создвнию машин, «конструирующих
машины.
Био-роботы
Таким образом, перед химической бионикой стоят
три вполне осуществимые первоочередные задачи:
синтез самоупорядочивающихся молекул; в
идеале такие молекулы сами {или при минимальном
участии оператора) организуются в изделие (например,
волокно или волокнистый пластик); при этом
стирается граница между «строительным материалом» и
«машиной»;
синтез катализаторов, подобных ферментам, что
позволит в миллионы раз ускорить многие
химические 'Процессы;
синтез «молекулярных автоматов», которые
станут управлять самоорганизующимися
технологическими процессами; одним из продуктов таких
процессов будут самоупорядочивающиеся
макромолекулы.
Естественно, что от отдельных
молекул-организаторов можно перейти к синтетической имитации
клетки, а потом... Но не будем отбивать хлеб у
фантастов.
Опять шелкопряд
Нам остается вкратце охарактеризовать второй
путь биологического моделирования в химии,
который, в отличие от химической бионики, можно
назвать дальним моделированием. Здесь речь идет о
том, чтобы «старые» полимеры заставить вести себя
«по-новому».
Можно ли получить обычное волокно так же, как
натуральный шелк или паутину? Напрашивается
отрицательный ответ: во-первых, казалось бы, в
простом полимере отсутствует необходимая структурная
информация, а во-вторых, раз фиброин «не хочет»
формоваться, как все технические полимеры, то,
вероятно, и они «не захотят» формоваться, как фибрэ-
«н. Но это лишь кажущаяся логика. На самом Деле
всякий полимер в принципе может быть волокном,
если он состоит из цепных (нитевидных?) молекул.
Задача состоит в том, чтобы заставить эти
молекулы упаковаться параллельно в одноактном процессе.
Здесь на помощь приходит сходство жидкого и
твердого состояния вещества. Хорошо известно, что
многие, даже самые простые, жидкости проявляю!
«твердообразные» свойства, если воздействовать на
них достаточно быстро. Например, струю воды
можно сломать, выстрелив в нее из ружья. «Твердо-
образные» свойства полимеров в жидкой фазе про-
30

являются гораздо сильнее, чем у простых .веществ.
Это значит, что >в них не обязательно стрелять из
ружья, а можно просто быстро 'потянуть.
Оказывается, быстро растягиваемая струя «полимерного
раствора -ведет себя подобно -каучуку. Это и шонятно: ведь
для того, чтобы течь обычным образом,
макромолекулы должны успевать разворачиваться,
перемещаться и снова сворачиваться. А они большие — и не
успевают. Они только разворачиваются, все более
сопротивляясь дальнейшему растяжению. Но,
развернувшись, макромолекулы укладываются
параллельно. И тут происходит удивительная -вещь:
растворителю «не остается места между параллельными
цепочками, и он выжимается из струи! А .после этого
-она уже не .может снова стать жидкой.
Таким образом, достаточно быстро растянуть струю
раствора, чтобы — без всякой фильеры и экструзии —
превратить ее в... Я не буду настаивать на том,
что — в волокно, потому что от описанного
интересного феномена еще очень далеко ,до технологии, но
во «всяком случае во что-то очень похожее на
паутинку. И самое замечательное, что так ведут себя
любые — и кристаллизующиеся и не
кристаллизующиеся л оли меры.
Прямая переработка
химической энергии
в механическую
■Второй >пример связан с имитацией мышечной
деятельности.
6 настоящее время хорошо известны так
называемые механо-химические системы, состоящие из
полимерных молекул. Когда отдельные звенья
ионизированы 'И несут на себе одноименные заряды, такая
полимерная система растягивается. При
нейтрализации она сокращается и может при этом -выполнять
работу, например поднимать грузы. Причина
сокращения проста — незаряженная полимерная молекула
из-за теплового движения ее звеньев всегда
стремится принять форму клубка.
Таким образом, здесь химическая энергия
непосредственно превращается в механическую. Но,
оказывается, можно сделать и наоборот: растяните
такую нейтральную систему — и кислотность среды,
в -которую она «погружена, изменится! А теперь уже
нетрудно сообразить, что нужно, чтобы подобная
система заработала по принципу обратной связи.
Техническая революция
на пороге
Б заключение мне хочется сказать еще два
слова о взаимоотношении науки и технологии, которое
иногда толкуется превратно. Настоящая —
научная!— технология должна основываться на свойствах
материала (-не обязательно полимерного),
закодированных в его структуре. Революционные
преобразования в технологии -происходят тогда, когда наука —
отнюдь не по специальному заказу технологов —
устанавливает новые общие закономерности, в
частности, новые зависимости между структурой и
свойствами «вещества. Вспом+тм о ядерной физике,
которая возникла вовсе не по требованию технологов.
И вспомним о сегодняшней ядерной энергетике.
Химическая технология сейчас находится в той
же ситуации, в какой была энергетика на заре
развития ядерной физики. Конечно, есть много
частных проблем, связанных с усовершенствованием
уже существующих технологических -принципов—-и
здесь технология с шолным правом выступает -в
качестве заказчика. Но такова диалектика развития
техники — революция в ней происходит не ло заказу.
■Мы стоим у самых истоков биологического
моделирования— не слепого копирования молекуд, а
■именно моделирования процессов. В этом
моделировании — наиболее полно слияние физики, химии
и биологии. Как и бионика, оно таит в себе
возможности технической революции, не уступающей
по значимости той, которую совершило
освобождение ядерной энергии.
Устный выпуск
журнала
«ХИМИЯ и ЖИЗНЬ»
был проведен 22 июня 1965 г.
в московском парке Сокольники
В устном выпуске выступили главный
редактор журнала «Химия и Жизнь» чл.-корр.
АН СССР И. Петрянов, зав. отделом
редакции В. Рич, ст. научный редактор В. Жвир-
блис, наши авторы — научные сотрудники
Института химической физики АН СССР
Л. Филиппова, кандидат химических наук
В. Веденеев, кандидат химических наук
Р. Костяновский, кандидат химических наук
А. Пурмаль.
Редакция сердечно благодарит ученых,
принимавших участие в устном выпуске
журнала.
31

о
со
и
ш
О
т
ш
л
X
Окна школы выходят во двор. А чуть дальше,
за зеленой листвой тополей, за узкой линейкой
Первой Миусской высится большое желтое здание.
Его средняя часть похожа на разрезанный пополам
застекленный цилиндр. Там, за оградой —
аудитории Менделеевского института...
Многие старшеклассники из 174-й Московской
школы с надеждой смотрят через улицу. Соседство
с крупнейшим технологическим вузом страны для
них не прошло даром. Ученые и преподаватели
института часто бывают их гостями. Химический
кружок этой школы всегда считался одним из
лучших в Москве.
А сейчас такого кружка в школе нет!
...Несколько лет назад в учительскую на Первой
Миусской впервые вошла невысокая, средних лет
женщина. Ее ждали. Екатерина Ивановна Малолет-
кова —»опытный педагог, преподаватель
Московского областного педагогического института. Но она
не теряла связи со школами, потому что знала:
новые задачи, стоящие перед химической наукой
страны, требуют новой, более глубокой подготовки
учащихся, новых форм преподавания химии.
174-я школа дает своим выпускникам специаль-
АКАДЕМИЯ
СЕМНАДЦАТИ-
ЛЕТНИХ
ность химика-лаборанта. Им уже мало знать
свойства серной кислоты и принципы ковалентной
связи. Они должны смотреть шире, знать больше,
<< иметь навыки не только препаратора-аналитика,
но и исследователя-экспериментатора. Вряд ли
многие из этих ребят останутся лаборантами всю
жизнь. Они пойдут дальше. Значит надо привить
им образ мыслей исследователя, а для этого, кроме
обязательного интереса к химии, нужна
самостоятельная творческая работа.
Ч Во время одного из уроков Екатерина Ивановна
g достала из портфеля какие-то листы. Она предложи-
О ла школьникам самостоятельные эксперимен-
2
32

тальные задачи. Темы выбирали сами ребята.
Заинтересовать каждого нелегко, и вместе с
учениками Екатерина Ивановна шла к ученым,
советовалась, будила в юношах интерес к науке.
— Иногда самой не хватало знаний,—
рассказывает Екатерина Ивановна,— в этих случаях вновь
обращалась к ученым. Среди наших консультантов
были академик АН Киргизской ССР И. Г.
Дружинин, ректор Московского областного
педагогического института профессор В. Ф. Ноздрев, многие
преподаватели Менделеевского института.
Вскоре школьные научные кружки
объединились в «Академию Наук 174-й Московской школы».
Ее первым президентом стал Леня Морозов, ныне
студент Московского университета.
Шестнадцати-семнадцатилетние «академики»
вместе с педагогами помогали начинающим
исследователям, искали новые формы работы.
Появились уроки-диспуты, стали
традиционными научные творческие конференции школьников.
Недавно мы побывали на одной из таких
конференций.
В школьной Академии наук, как и в настоящей,
есть несколько отделений, но главным из них,
профилирующим, так и осталось химическое.
Вместе со своим руководителем — аспирантом
кафедры общей технологии силикатов МХТИ
Анатолием Филипповичем Белковым Саша пытался
найти еще одно применение цементной пыли.
Знаменитый «китайский секрет» заключался в
том, что фарфор состоит из каолина и «петунсе».
Теперь общеизвестно, что таинственное петунсе
включает в себя окислы щелочных металлов...
Спекая каолин с цементной цылью, Саша
получил продукт, внешне похожий на полевой шпаг.
Но для производства фарфора он не годился — в
нем было слитком много примесей. Тогда
школьник с помощью водной вытяжки выделил из пыли
нужные окислы. Проведя перекристаллизацию, он
изготовил новый спек, смешал его с каолином.
Рентгенограммы образцов показали, что структура
полученной массы подобна фарфоровой, и тогда
400 граммов этой массы были отправлены на завод.
Там из нее сделали чашки, которые теперь
обстоятельно исследуют на кафедре керамики
Менделеевского института...
Юные докладчики сменяют друг друга, бойко
отвечают на хитроумные вопросы оппонентов.
Дима Мотыль и Володя Жарихин показывают
приборы, сконструированные ими. Димин прибор
В зале во время конференции.
фото В. Станцо
Последняя научная конференция школьников
была посвящена различным вопросам химической
науки и промышленности.
Интересный доклад сделал десятиклассник Саша
Браун. Его тема — «Получение хозяйственного
фарфора на основе отходов цементной
промышленности».
Как известно, цементная пыль долгое время не
использовалась. Лишь в последние годы ее стали
применять для получения удобрений—>ведь в ней
содержится несколько процентов окиси калия.
служит для разделения ионов с помощью
электромагнитного поля, а Володя изучал действие
магнитного поля на обыкновенную воду. Он нашел,
что растворимость некоторых солей, в частности
медного купороса, в «магнитной» воде меньше, чем
в обычной. Интересное наблюдение!
На этой же конференции состоялись выборы
нового президента школьной Академии наук.
Выпускник Слава Рулпн передал это почетное звание
десятикласснику Диме Мотылю.
Так со школьной скамьи начинается путь в
науку нового поколения химиков.
В. ШТОЛЯКОВ
3 Химия и Жизнь, № 6
33

X
<
ш
U
CL
<
-О
го
<
u
u
<
CL
Человеку 30—40 лет. Без всяких
видимых причин у него
начинают болеть суставы. Ииогда это
суставы рук, иногда — ног. Или боли
появляются в спине, там, где позвоночник.
Потом суставы опухают. Человек двигается с
трудом, а то -и вовсе теряет эту способность. Каждый
пятый 'ИЗ заболевших выбывает из строя, становится
инвалидом...
Это — ревматоидный полиартрит, болезнь далеко
не такая уж редкая. В Европе, например, на каждые
1000 человек ею больны трое или даже пятеро.
Лекарства больным ревматоидным полиартритом
практически не помогали...
ЗАГАДОЧНАЯ СУБСТАНЦИЯ
В 1929 году один из .пациентов американского
врача Ф. Хенча, страдавший ревматоидным
полиартритом, к несчастью, заболел еще и болезнью
Боткина— желтухой, обусловленной поражением
печени. И в самый разгар желтухи у больного
совершенно неожиданно произошло резкое
улучшение артрита...
Улучшение так улучшение — можно было пожать
плечами и не обратить -на это никакого внимания.
Доктор Хенч поступил иначе: среди больных
желтухой он стал разыскивать людей, страдающих
полиартритом. Ему удалось найти 16 таких пациентов.
И, наблюдая за течением их болезни, он пришел к
твердому убеждению: первое совладение было не
случайным.
Кандидат
медицинских наук
И, Е. КИСИН
Тогда Хенч стал искать другие
совпадения. И вскоре заметил, что у
больных ревматоидным
полиартритом женщин боли в суставах
обязательно уменьшаются в период
беременности. И тогда Хенч сделал вполне допустимое,
логичное предположение: в обоих случаях действует
один и тот же фактор. Им может быть какое-то
неизвестное химическое вещество.
Автор гипотезы заранее назвал его «антиревма-
тической субстанцией икс» и начал искать эту
загадочную субстанцию. В первую очередь испытанию
подверглись все вещества, о которых было
известно, что их концентрация в крови повышается при
болезни Боткина и при беременности. На
исследование брали различные составные части желчи и
гормоны. Но «субстанция икс» не обнаруживалась.
Так прошло около десяти лет.
КОРТИЗОН ПОЯВЛЯЕТСЯ
В 1938 г. Хенч познакомился с химиком Э. Кен-
даллом, который занимался выделением
физиологически активных веществ из надпочечников
(небольших желез, расположенных над почками и
вырабатывающих гормоны). Два исследователя не раз
обсуждали гипотезы о природе «субстанции икс».
И однажды Кендалл рассказал о выделенном им из
надпочечников животных веществе, обозначенном
вначале греческой буквой Е — эпсилон. При
испытаниях это вещество повышало устойчивость орга-
34

низма (животныл к холоду, физическому
напряжению, брюшнотифозной вакцине и другим
неблагоприятным воздействиям.
Хенч вспомнил, что в числе веществ, которые он
изучал в поисках «субстанции икс», была и
брюшнотифозная вакцина. И ему случалось наблюдать,
что она тоже улучшает состояние больных
ревматоидным полиартритом. Он решил проверить, нет
ли какой-нибудь связи между этим явлением и
повышением устойчивости организма к
брюшнотифозной вакцине под действием вещества Е.
Проверить — значит ввести это вещество в организм
больного полиартритом. Но сделать это оказалось
совсем непросто.
Началась вторая мировая война. А выделить «ен-
далловское вещество в больших количествах,
нужных для 'исследований, было чрезвычайно трудно.
Наконец, химики нашли способ, которым удалось
синтезировать препарат для клинических испытаний.
И 21 сентября 1948 года одному ,из больных
ревматоидным полиартритом была сделана первая
инъекция этого вещества, названного к тому времени
«ортизоном. Эффект этой инъекции положил
начало применению кортизона во всем мире.
КОРТИЗОН НЕОТКУДА ВЗЯТЬ
Как только были открыты лечебные свойства
кортизона, медики захотели получить его в больших
количествах. Сначала препарат изготовляли из жел-
чи крупного рогатого скота, подвергая ее
сложнейшей химической переработке. Но способ был
настолько сложен, а результаты так мизерны, что об
удовлетворении потребностей медицины не могло
быть и речи. И опытные химики приходили к
мнению, что несмотря на открытие «субстанции икс»
добывать столько кортизона, сколько нужно хотя
бы для исследовательских целей, не говоря уже о
лечебных, не удается м никогда не удастся.
И все же, несмотря на пессимистические
прогнозы, выход нашелся. После долгих поисков, которые
настойчиво вели разные группы ученых, в начале
50-х годов удалось обнаружить, что источником длч
синтеза кортизона могут быть вещества,
содержащиеся в некоторых растениях. Первым был
мексиканский ямс, потом—восточноафриканское алоэ.
Были созданы новые методы синтеза лекарства.
Это дало возможность преодолеть трудности
производства л ре парат а.
Разумеется, как только кортизон перестал быть
дефицитнейшим средством, его начали применять
для лечения. И скоро было обнаружено, что не
только ревматоидный полиартрит поддается
лечению кортизоном. К списку болезней, при которых
помогало новое лекарство, добавлялись все новые
названия: ревматизм, подагра, бронхиальная астма,
сенная лихорадка, некоторые кожные и глазные
болезни...
Но в то же время оказалось, что препарат не
безвреден — он часто вызывает у больных
серьезные осложнения. Повышается кровяное давление,
35

появляются признаки «сахарной болезни — диабета,
возникает даже язва желудка. Кроме серьезных
«за» обнаружились не менее серьезные и
многочисленные «против».
За открытием каждого нового лекарственного
средства обычно следуют поиски других, более
эффективных, безопасных или более простых и
дешевых веществ с таким же действием. И в случае с
кортизоном такие поиски велись еще интенсивнее,
чем обычно. Ведь, во-первых, кортизон открыл
совершенно новое направление в лечении многих
болезней. Во-вторых, кортизон вызывал множество
тяжелых осложнений. И, в-третьих, изготовлять это
лекарство было трудно и дорого...
А для того чтобы мекать заменители, нужно
было прежде всего разобраться в происхождении и
свойствах кортизона.
ЧТО ТАКОЕ СТЕРОИД?
Надпочечники, из которых впервые был выделен
кортизон, представляют собой две небольшие
(железы весом 5—8 грамм каждая, расположенные у
верхних «полюсов» почек. Каждый надпочечник
состоит из двух частей, совершенно различных по
своей природе: центральной (мозговое вещество) и
покрывающей ее со всех сторон наружной части,
которая называется корой. Именно из этой коры и
был извлечен кортизон.
Кроме кортизона, -из коры надпочечников
выделено сейчас около 40 стероидных соединений.
Стероид — это вещество, у которого основа
молекулы представляет собой кольцевую систему,
носящую название циклолентанопергидрофенантрена.
.Каждому углеродному атому этой структуры
присвоен условный номер. Стероиды, обладающие
способностью е той или иной степени оказывать на
организм гормональное действие, делятся на три
группы.
Стероиды первой группы |(г л ю « о к о р т и-
к о и д ы) влияют на обмен углеводов <и белков.
Общность их химического строения — это
обязательный атом кислорода у 11-го углеродного атома
цикл опентанопергидрофенантреновой структуры и ги-
дроксильная группа ОН у 17-го атома углерода.
К ним принадлежит кортизон.
Вторую группу стероидных веществ,
выделенных из коры надпочечников, составляют
минералок о р ти к о и д ы. Их роль — это сильное
избирательное влияние на обмен солей и воды, в первую
очередьг на соотношение между натрием и калием
в организме. Самый важный из стероидов этой
группы — альдостерон.
В третью группу стероидных веществ коры
надпочечников входят соединения, которые по
химическому строению <и характеру влияния на
организм тождественны половым гормонам или
близки к «им. Одни из них обладают действием
мужских половых гормонов, другие — женских.
Стероидов, обладающих действием мужских гормонов,
образуется в организме значительно больше.
(Именно -поэтому при некоторых заболеваниях коры
надпочечников у женщин появляются мужские
вторичные половые признаки — растут усы, борода.)
Но тщательное изучение ееществ, оттекающим с
кровью из надпочечников, показало, что кортизона
среди них нет. Очевидно, при обычных условиях он
не выделяется в кровь. Его роль в организме
остается пока не выясненной медициной и химией.
И нам остается только вернуться к
первоначальному вопросу — нельзя ли заменить кортизон
каким-то таким веществом, чтобы оно не вызывало
при лечении опасных побочных явлений и- чтобы
получение его было не очень сложным?
ОТ НАДПОЧЕЧНИКОВ
ДО ГИПОФИЗА
Еще в 30-х годах исследователи выяснили, чго
«подачу» гормонов .из коры надпочечников т кровь
регулирует гормон, выделяемый совсем другой
железой. Это — адренокортикотропный гормон,
сложное белковоподобное вещество с молекулярным
весом около 4500, активная часть которого состоит
из 24 аминокислот. Вырабатывается
адренокортикотропный гормон в гипофизе, придатке головного
мозга. Зависимость между этим гормоном и работой
коры надпочечников двусторонняя. Повышается
содержание в крови гормонов из надпочечников —
тормозится выработка адренокортикотропного
гормона. Получается, если говорить языком
кибернетики, система с обратной связью...
Под действием адренокортикотропного гормона
в крови растет главным образом количество имение
тех гормонов, действие которых аналогично
эффекту кортизона. Именно поэтому попытка доктора
Хенча (применить адренокортикотропный гормон
для лечения, вместо кортизона, была вполне
обоснованной. И действительно, клинические испытания
адренокортикотропного гормона, проведенные в
1948 г. почти сразу же вслед за испытаниями коо-
тизона, показали, что догадки эти были
справедливы.
Но приготовление препарата
адренокортикотропного гормона также вызывало вначале большие
затруднения. На первых порах гормон добывали, при-
36

чем в очень малых количествах, только из гипофиза
убитых свиней. Потом исследователи нашли, -что из
гипофиза других животных, например быков и
баранов, можно .извлечь нужный гормон в гораздо
большем количестве. Возникали и трудности совсем
другого рода, обусловленные тем, что в гипофизе,
кроме адренокортикотропного, содержатся «и
другие гормоны. Попадая в препарат, они оказывали
на организм больного свое действие, часто
совершенно нежелательное. Например, у человека
появлялись «на коже темные пятна. Оказалось, что
вместе с адренокортикотропным гормоном в лекарство
попадает другой гормон гипофиза. Он стимулирует
образование пигмента, окрашивающего ткани...
Понадобилось срочно совершенствовать способы
очистки препарата.
Это было сделано. Разумеется, изготовление
препарата не стало от этого дешевле и проще. Но ад-
ренокортикотропный гормон, наряду с кортизоном,
вошел в арсенал средств практической медицины.
Однако первый и самый важный вопрос — о
веществе, которое -не вызывало бы вредных
последствий, как кортизон,— этот вопрос оставался
по-прежнему без ответа.
Кортизон, как мы уже говорили, не был
обнаружен в крови, оттекающей от надпочечников. Но
среди соединений, активно выделяемых
надпочечниками в кровь, оказалось другое—^тличающееся
от кортизона только тем, что с 11-м углеродным
атомом его кольцевой системы соединен не одиночный
атом кислорода, а гидроксильная группа ОН <и еще
один атом водорода. Были поставлены опыты — и
оказалось, что, несмотря на это небольшое
химическое различие, гормон с гидроксильной группой (он
был назван гидрокортизоном) способен
подавлять воспалительные процессы, как и кортизон.
Но и вредное его действие на организм
больного было точно таким же... Ответа на главный
вопрос по-прежнему не было.
Становилось очевидным, что искать его надо на
пути направленного, сознательного изменения
химических свойств молекулы кортизона.
ХИМИКИ НАМЕРЕНЫ
«УПРОСТИТЬ» МОЛЕКУЛУ...
Поиски новых кортизоноподобных средств
начались с попыток установить зависимость между
строением молекулы кортизона м его лечебным
действием. Без конца экспериментируя, шаг за шагом
химики изменяли расположение групп,
присоединенных к основной циклопентанопергидрофенантре-
новой структуре. И как только изменялась хотя бы
одна группа при третьем, одиннадцатом,
семнадцатом, двадцатом или двадцать первом углеродном
атомах молекулы, или нарушалась двойная связь
между четвертым и пятым углеродными атомами,
так лечебные свойства препарата исчезали. Что же
до свойств вредных, то они преспокойно
сохранялись и лри измененных молекулах.
Например — гормон кортикостерон. Его
единственное химическое отличие от гидрокортизона —
отсутствие гидроксильной группы -при 17-м
углеродном атоме. Результат: «введение кортикостерона в
организм может вызвать любое осложнение, как и
при инъекциях гидрокортизона или кортизона. Но
и только — кортикостерон не лечит ни полиартрит,
ни другие воспалительные процессы.
Это и другие подобные (Наблюдения, казалось
бы, подсказывали, что возможна и
противоположная ситуация. Именно та, которую искали несколько
лет: вещество такого строения, которое будет
обладать наибольшими целительными свойствами лри
минимальных нежелательных последствиях.
В 1954 году, спустя шесть лет после открытия
лечебных свойств кортизона, многочисленные
попытки .химиков синтезировать кортизоноподобные
средства, наконец, увенчались успехом. Было создано
два новых соединения — преднизон и пред-
низ о л о н. Их полезное действие оказалось в три-
четыре раза сильнее, чем у кортизона. А такие
осложнения, как отеки, сильная прибавка в весе,
гипертония, очень характерные для кортизона,
возникали при лечении новыми препаратами гораздо
реже. Но молекулы остались «почти» без измене-
37

нии: у преднизона два атома водорода заменены
двойной связью между углеродными атомами 1 <и 2.
Преднизолон отличается от «преднизона только тем,
что IB 11-м положении кислород заменен на гидро-
коильную группу.
Поиски продолжались. Были синтезированы еще
более активные кортизоноподобные вещества,
противовоспалительные свойства которых резко
усилены атомом фтора и метильной группой. Одно из
соединений такого типа — дексаметазон, который
действует в 30—35 раз сильнее кортизона... Его уже
начинают применять в .клиниках.
И все-таки не все -наши «но» можно считать
зачеркнутыми.
Новые препараты не безвредны. Они так же
сложны, как -и кортизон. И до сих пор любая
попытка химиков изменить основу строения его
молекулы — циклопентанопергидрофенантреновое ядро —
сразу же приводит к исчезновению целебных
свойств.
Получить вещество с действием кортизона, но
гораздо более простое, так м не удалось. «Но
попытки добиться цели «не прекращаются. На каком же
пути может прийти успех?
вместо того чтобы попытаться делать
предсказания, я хочу вернуться к самому началу нашего
рассказа, обратить ваше внимание на те самые
«случайности», >«везение» и «загадки», которые
сопутствуют каждой научной работе, какой бы
'будничной она ни казалась, пока «задача» не решена.
Когда доктор Хенч «первые решил испытать
кортизон на больном, он ввел ему, такую дозу,
38
которая в то время, на основе правил лечения
лекарствами гормональной природы, считалась
непомерно большой. Почему он это сделал —
непонятно, но если бы доза была меньшей, то, вероятно,
никакого результата не последовало бы и открытие
эффекта кортизона задержалось еще на много лет:
кортизон в малых дозах не действует.
Повезло Хенчу и в том, что размер кристаллов
его кортизона оказался достаточно малым и
препарат всасывался в кровь с нужной скоростью. Будь
кристаллы большего размера, всасывание шло бы
медленно и действие «субстанции икс» могло поч-
Ym не сказаться...
Случайность, удача? Почему- ■ и una выпадает
всегда тем, кто упорно бьется над своим делом.
Искать ученый начал в 1929 году, решающий опыт
сделал в сорок восьмом...
И еще одно. Со времени опубликования работы
Хенча о лечении ревматоидного полиартрита
кортизоном прошло 15 лет, выполнены тысячи
экспериментальных и клинических «исследований, сам Хенч
удостоен высшей международной научной
награды— Нобелевской премии.
Но наблюдение, побудившее его начать поиски,
так и осталось неразгаданным! До сих лор никто
не знает, почему желтуха улучшает течение
ревматоидного полиартрита. Эта проблема все еще жд*зт
своего удачлиф)го исследователя. И никто не знает,
не приведет ли ее решение к новым, не мечее
важным открытиям.
Рисунки В. МАКСИМОВА j

НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
«СКАНИСТОР» —
СЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Журнал «Electronic News»
сообщил о работах над новым
устройством, преобразующим
изображение в электрические сигналы.
«Сканистор» состоит из двух
полосок, между которыми напылены
или наплавлены 100 пар диодов,
реагирующих и на видимый свет,
и на инфракрасное излучение.
Длина прибора всего около 13 мм.
Предполагают, что, применяя нрем-
ний, можно будет увеличить число
диодов в «сканисторе» до 2000 пар
и более.
#
СТОЧНЫЕ ВОДЫ —
ВОДОРОСЛИ — БЕЛОК
В Калифорнийском
университете (США) ведутся опыты по
выращиванию водорослей в сточных
водах. В таких водоемах площадью
4000 м2 хлорелла дает до 12 т белка
в год, или в 10 раз больше, чем
соя... Другая водоросль — эвглена
тоже производит в этих условиях
Ют белка в год. Водоросли могут
служить (в высушенном виде)
кормом для домашних животных, а
вода очищается ими настолько, что
ее можно сбрасывать в реку без
дальнейшей очистки.
•
РАДИ0И30Т0ПНЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ
За рубежом работают над
ракетным двигателем, в котором
рабочее тело нагревается теплом,
выделяемым при распаде
радиоактивных изотопов. Источником
тепловой энергии служит полоний-
210, рабочим телом —
обыкновенный водород. Исследователи
считают, что такой двигатель (ему
присвоено имя «Пудл») можно будет
использовать для стабилизации
космического корабля или для
перевода космического объекта с
одной орбиты на другую.
ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЕРЕДАЕТСЯ
«ОПТИЧЕСКИМ» ВОЛОКНОМ
Лучи света могут
распространяться... «внутри» нити, следуя
любым ее изгибам. Это явление
обусловлено специальной обработкой
поверхности волокна из стекла или
плексигласа, благодаря которой
световые лучи отражаются от
границы с поверхностным слоем
нити на всем пути вдоль нее. Из
таких сверхтонких «оптических»
волокон сплетен тончайший шнур,
который через иглу медицинского
шприца может быть введен под
кожу больного. После этого врач
может с помощью специального
микроскопа осмотреть
клетки интересующего его органа!
«Оптические» волокна могут
быть использованы для
передачи телевизионного
изображения непосредственно с
экрана приемника из одного
помещения в другое, для наблюдения за
работой труднодоступных деталей
и узлов машин, например за
состоянием внутренней поверхности
цилиндров в двигателях
внутреннего сгорания (для этой цели в
США изготовлены специальные
приборы). С помощью
«оптических» волокон можно также
шифровать фотокопии: внешний вид
изображения совершенно и
невоспроизводимо искажается при
съемке через волокно и
восстанавливается только с помощью точно
такого же «расшифровывающего»
аппарата.
•
СМОЖЕТ ЛИ АВТОМОБИЛЬ
РАБОТАТЬ НА...
ВОЗДУХЕ И ВОДЕ?
В прошлом году военные
инженеры сконструировали двагатель
внутреннего сгорания мощностью
1,25 л. с. (это примерно мощность
велосипедного моторчика),
работающий на газообразном
горючем. Потом появился полутонный
автомобиль с мотором такого
же типа. Он развивал скорость до
40 км/час и преодолевал
небольшие подъемы.
Горючим для этих машин
служил безводный аммиак...
Исследователи ставят вопрос — нельзя ли
создать систему для синтеза
такого горючего в полевых условиях?
Источником энергии должен
служить подвижной атомный реактор,
исходными материалами — вода и
воздух...
СОПЛА ИЗ КАРБОРУНДА
Американская фирма «Карбо-
рундум» применила
усовершенствованный способ изготовления
карбида кремния повышенной
твердости. Высокотемпературный
обжиг ведется в индукционных
печах, и под действием токов
высокой частоты материал
увеличивает твердость и плотность.
Теплопроводность такого карборунда в
2,5 раза выше, чем легированных
сталей при температуре 620—870°,
а в онислителькой атмосфере
материал сохраняет прочность при
нагреве до 1650°. Предназначен
такой карборунд для изготовления
сопел ракетных двигателей.
•
ПЛАСТМАССОВЫЕ ЧЕРТЕЖИ
Прочность, гибкость и
прозрачность полиэфирных пленок
делают их идеальным материалом для
чертежных работ. Но, увы, к иим
не пристают чернила и тушь, а
карандаш оставляет лишь
вмятину, но не след.
Чтобы пленка приобрела
необходимые чертежникам свойства, ее
поверхность обрабатывают
различными способами. Прежде всего, ее
надо сделать матовой. Раньше
этого добивались механическим
способом, обрабатывая пленку
абразивными материалами. Второй,
более современный способ
разработан недавно в Англии. Пленка
покрывается специальным лаком,
позволяющим чертить по ней.
Одновременно пленка подвергается
температурной обработке, которая
стабилизирует ее свойства. После
этого в условиях нормальной
температуры пленка не садится и
размеры на пластмассовых чертежах
не изменяются.
новости отовсюду •
39

"V
Свойства любого вещества определяются его
составом, архитектурой молекул к взаимной связью
отдельных атомов. В том и заключается химическое
взаимодействие, что, проводя реакцию, мы
разрушаем эти связи в исходных молекулах, а их осколки,
объединяясь по-новому, образуют молекулы
конечных веществ.
Необходимо, чтобы во время реакции
разрушалась строго определенная связь, а полученные
частицы соединялись в строго определенной
последовательности. Но как этого добиться, если в исходной
молекуле имеются десятки связей? Обычные
технологические приемы —повышение давления ипи
температуры, применение высокоактивных
катализаторов — в этом случае оказываются неприемлемыми.
В сложных и непрочных органических молекулах эти
мощные внешние силы могут разрушать различные
связи. В результате, реакция идет совсем не так, как
было задумано, получаются различные, часто совсем
ненужные побочные продукты, непроизводительно
теряются исходные вещества. А когда из
чрезвычайно сложных и хрупких органических молекул
приходится создавать еще более сложные, химик с
автоклавом начинает напоминать человека, который, взяв
молоток, клещи и зубило, хочет приступить к
ремонту женских часиков....
Нужны более тонкие инструменты. Одним из
них стало электричество. С его «помощью можно
«сшивать» молекулы <и, соединяя их друг с другом,
строить все более сложные вещества.
Кандидат
химических наук
Ю. Б. ВАСИЛЬЕВ
Когда на рубеже XIX века были проделаны
первые опыты по электролизу, оказалось, что,
пропуская электрический ток через расплавы солей,
можно выделить натрий и калим. Это открытие Г. Дэви
было (величайшей сенсацией. До (него никому не
удавалось получить эти активнейшие металлы.
Электрохимические процессы впервые привлекли
всеобщее внимание.
40

Сейчас процессы электролиза лежат в основе
производства таких важнейших химических
продуктов, как хлор, хлораты, лерхлораты, щелочи, фтор,
перекиси, персульфаты, щелочные металлы, магний,
кальций, алюминий...
Говоря о прикладной электрохимии, мы обычно
подразумеваем электролитические способы
получения неорганических соединений. Но в этих случаях
она имеет дело с довольно простыми молекулами.
Сейчас, благодаря усилиям многих ученых,
электрохимия начинает проникать в промышленность
-органического синтеза, ее методы играют асе большую
роль в производстве сложных органических
соединений.
ОТ ВОДЫ ДО БЕЛКА
Уже первые простейшие опыты по разложению
электролизом воды «а кислород и водород
наталкивали ученых на мысль о возможности использования
электричества в органическом синтезе.
В этой отрасли химки (широко распространены
реакции с участием водорода. Известно, однако, что
если лросто привести в контакт водород и,
например, этилен, то ни метана, ни этана не получится.
Реакция не пойдет. Чтобы заставить водород
реагировать, мы должны привести его в активное —
атомарное — состояние. Для этого нужно разрушить
очень прочную связь между атомами в молекулах
водорода. Но делая это в смесителе, мы рискуем
разрушить и молекулы органического вещества.
Хотелось бы вводить .в зону реакции уже
активный водород. Это /позволило бы проводить реакцию
в значительно более мягких условиях. И здесь «а
помощь приходит электрохимия.
При разложении слегка подкисленной воды
/положительно заряженные ионы водорода движутся к
поверхности электрода, соединенного с
отрицательным полюсом .источника тока. Встречая там
избыточные электроды, они нейтрализуются .и прилипают к
поверхности металла, или, как говорят,
адсорбируются на ней. Затем, соединяясь по два, эти атомы
образуют молекулы водорода, которые и
выделяются в виде газа.
H+-fe-*H
H+H->H2f
Но в первый момент «а катоде образуется
необходимый органикам «активный» атомарный
водород. Нельзя ли использовать его для реакции с
органическими веществами? Опыт показал, что можно.
Если в раствор ввести органическое вещество, то
одиночные атомы водорода еще до объединения в
молекулы смогут взаимодействовать с «им, замещая
различные атомы или группы атомов в его
молекуле.
Так было /положено начало электрохимическим
методам .восстановления органических веществ.
Попытки использовать атомарный .кислород,
образующийся иа аноде, для окисления органических
41

веществ привели к развитию электрохимического
окисления органических соединений.
Исследования показали, что с помощью
электролиза можно проводить не только окислительно-
восстановительные реакции, но и реакции
присоединения или замещения. В частности, электричество
уже осуществляет замену атома водорода на хлор,
фтор или нитрогруппу в различных органических
молекулах.
Промышленность органического синтеза — один
из основных потребителей хлора, который нужен
для производства пластических масс, ядохимикатов
и других ценных продуктов. Сейчас хлор, полученный
электролизом из поваренной соли, поступает в
другой цех (или даже на другой завод), где в
специальных аппаратах — автоклавах при повышенной
температуре и под давлением хлорируют органические
вещества.
С точки зрения современной электрохимии этот
метод так же анахроничен, как паровоз на
транспорте. Хлорировать органические вещества можно
прямо в электролизере образующимся на электроде
хлором. Хлором, атомы которого еще не успели
соединиться в молекулы и потерять химическую
активность. Такой процесс пойдет в чрезвычайно мягких
условиях в водном растворе и при комнатной
температуре.
Когда необходимо окислить какое-нибудь
органическое вещество обычными химическими
методами, то в зависимости от того, какой продукт нам
нужно получить (или как далеко должен зайти процесс
окисления), мы подбираем более «мягкий» или
более «сильный» окислитель. Электроды же могут быть
универсальными окислителями или
восстановителями. Повышая или понижая напряжение в цепи, мы
можем плавно изменять их окислительную или
восстановительную силу. Поэтому электрохимические
методы окисления и восстановления органических
веществ несомненно найдут широкое применение, тем
более что большинство .химических окислителей
изготовляют сейчас электрохимически.
Первые опыты по электролизу органических
соединений были проведены еще в прошлом веке.
Однако механизм большинства электроорганических
реакций оказался намного сложнее, чем его
первоначально «представляли. Поэтому лишь в последнее
время, благодаря громадным успехам теоретической
электрохимии, стала возможной постановка вопроса
о широком .промышленном электросинтезе
органических соединений.
У ученых, «наблюдавших, как при электролизе
отдельные атомы хлора или водорода соединяются в
молекулы, естественно возникал вопрос: а что если
вместо элементарных газовых ионов в
электролизере будут образовываться сложные органические
частицы? Будут ли они соединяться друг с другом?
Сможем ли мы с помощью электрического тока из
простых органических молекул образовывать более
сложные?
Многочисленные экспериментальные работы
дали положительный ответ на эти вопросы. С помощью
электрической энергии можно синтезировать
сложнейшие органические вещества.
Реакции попарного соединения молекул
исходного вещества или их частиц под действием
электричества получили название реакций
электрохимической димеризации.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ
ДИМЕРИЗАЦИЯ
Еще в 1849 г. Н. Кольбе обнаружил, что при
электролизе раствора уксуснокислого калия на аноде
образуется этан:
сн3соок->сНдСоо-; -к+
2С Н3СОО—2е^С2Нь ^2СОг
Это казалось невероятным — ученый подвергал
анодному окислению соль органической кислоты, а
получил продукт полного ее восстановления! Опыты
с более высокомолекулярными гомологами уксусной
кислоты привели к тем же поразительным
результатам. Каждый раз образовывались соединения с вдвое
более длинной углеводородной цепью, чем в
исходной молекуле.
Это открытие не вызвало такой сенсации, как
получение электрохимическим методом калия и
натрия,— в то время еще трудно было предвидеть
42

его последствия. «Но оно положило начало
исследованиям, которые преобразуют промышленность
органического синтеза.
Как протекает процесс электрохимического
сшивания органического вещества, проследим на
примере натриевой соли сложной карбоковой кислоты
RCOONa. Как и простая поваренная соль, при
растворении в воде она будет диссоциировать ка
ионы — отрицательно заряженный анион карбоковой
кислоты и положительно заряженный катион натрия:
растворение
RCOONa< +RCOO- Na
Если теперь в раствор опустить инертные
(например, платиновые) электроды и пропустить через
раствор электрический ток, отрицательно
заряженные ионы карбоновой кислоты будут притягиваться
к положительному электроду (аноду). Когда анион
подойдет к электроду, то, если напряжение
электрического поля на границе металл — раствор
достаточно велико, избыточный электрон с аниона
карбоновой кислоты перескочит на электрод и побежит по
внешней цепи к источнику тока, а из аниона
карбоновой кислоты образуется чрезвычайно активный, но
нейтральный радикал RCOO*. Он очень неустойчив,
от него мгновенно отщепляется молекула
углекислого газа и получается новый свободный радикал R*.
Практически одновременно у электрода образуются
миллионы таких радикалов.. Они приходят в
устойчивое состояние лишь после взаимодействия друг с
другом, образовав димерные продукты R — R,
подобно тому 1как это происходит в случае водородных
атомов.
Уменьшая или увеличивая электрический ток, мы
можем легко регулировать количество
образующихся радикалов. Главное достоинство реакций
электрохимической димеризации в том, что они меньше
всего напоминают химическую реакцию. Это в
буквальном смысле сшивание двух молекул с помощью
электронов. Воздействию подвергается только место
сшивания, та часть молекулы, в которой находится
электрохимически активная группа. Но на этом
участке, практически в одной точке, молекулы
подвергаются чрезвычайно мощному воздействию. На
границе «электрод — раствор» напряженность
электрического поля .достигает .миллионов вольт на
сантиметр, в тончайшем приэлектродном слое (обычно
толщиной в несколько ангстрем) бушуют
чрезвычайно мощные электрические силы, «но несмотря на
это, процесс электрохимической димеризации
протекает в очень «мягких» (с обычной химической
точки зрения) условиях. Он идет при обычном
давлении, при обычной — комнатной или близкой к
комнатной— температуре, .в обычных — водных или
спиртовых — растворах. Поэтому можно «сшивать»
электричеством и такие сложные и чрезвычайно
хрупкие молекулы, которые не выдерживают
малейшего повышения температуры или давления.
Сшивание совершенно не затрагивает остальных частей
молекулы.
Реакции димеризации протекают и на аноде, и
на катоде. Оки могут привести к созданию
соединений, которые очень сложно, а порой просто
невозможно, получить другими методами. Например,
высшие дикарбоновые кислоты до последнего времени
получали только из дорогого и дефицитного
растительного сырья. Однако, прибегнув к помощи
электролиза, их можно синтезировать из значительно
более доступных низших кислот. Эфиры себациковой
кислоты, например, ди-B-этил)-гексиловый (главная
составляющая синтетических смазочных масел для
турбореактивных двигателей), получают
электролизом моноэфиров адипиковой кислоты, у которых
углеродная цепь вдвое короче.
На примере электросинтеза этого соединения
легко проследить, как аккуратно, в строго
определенных точках электроны сшивают сложнейшие
молекулы. Реакция идет в водном или .метанольном
растворе, «а платиновом электроде:
С2Н8 ;
С НХНХ НХ НХ НС Н.ОСС НХ НХ Н2 СН2| СОО-
I
О I -Ъ2е-+2С02 +
О I
i
СН3СН2СНХНХНСН2ОССНХНХН2СН2! СОО-
С2Н5 [место сшивания
43

+CHsCHsCH2CH2CHCH2OCCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2—
I il
с2на о
—COCH.CHCHaCHjCH^Ha
о с2нв
Методы электрохимической димеризации
настолько тонки и направлены, что даже если в
исходной молекуле имеются две совершенно
одинаковые электрохимически активные группы, то
можно заставить вступить в реакцию только одну из них,
а другую оставить нетронутой. Это происходит,
например, при синтезе мокоэфира малоновой
кислоты, молекулы которой имеют две электрохимически
активные карбоксильные группы: НООССН2СООН.
Раствор соли этого моноэфира в результате
димеризации дает на аноде дизфир янтарной кислоты:
2СН3ОССН2СОО-—2e^CHsOCCH»CHaCOCH8+2C02
II II II
О О О
Образовавшийся диэфир путем омыления
(реакции, обратной реакции этерификации) можно легко
перевести в соответствующий моиоэфир:
О
сн,оссн2сн2сосн,+н2о->сн8он+сн8оссн2сн2сон
II II I!
о о о
Подвергая образовавшийся мокоэфир
дальнейшему электролизу, мы опять (вдвое удлиним
молекулу органической кислоты. Так, повторяя процессы
омыления и электролиза, из простейшей дикарбоно-
вой кислоты можно получить дикарбоковую
кислоту с любой длиной цепи.
А ЕСЛИ РАДИКАЛЫ
РАЗНЫЕ!
С таким же успехом можно сшивать
электричеством и молекулы, имеющие совершенно различное
строение. Соединяя по-разному различные
свободные радикалы, можно создавать целые
архитектурные ансамбли — молекулы сложнейшего строения.
Подвергнув электролизу смесь солей двух
карболовых кислот, можно получить продукты
перекрестной конденсации, когда сшиваются два
совершенно несхожих радикала:
R'COO--fR"COO—2е-И*'—R"+2C02
где к' и R" — два различных сложных органических
радикала.
Таким способом можно получать, например, со-
оксипентадекановую кислоту НОСН«*(СН2IзСООНг
ценный полупродукт для производства душистых
веществ.
С2Н5ОС(СН2L!СОО-
II
О —2е-*2С02+С2Н8ОС(СН2I3СН2ОССН3
СН3СОСН£(СН2), С0О- || ||
II J О О
о !
место сшивания
Свободную кислоту выделяют омылением этого
эфира.
Возможности электрохимического синтеза
безграничны. Задавшись структурной формулой
нужного органического соединения и подобрав доступьые
исходные вещества, химик, вооруженный
электрохимическими методами синтеза, начинает
конструировать молекулы. Несколько электрохимических
операций, и вещество с исключительно ценными
свойствами получено! Конечно, сегодня такое заявление
кажется фантастическим, но развитие органической
электрохимии показывает, что эта фантастика очень
скоро превратится в действительность.
Образующиеся при электролизе радикалы
способны присоединяться к веществам, имеющим
двойные связи, и вызывать полимеризацию различных
соединений. Таким образом мы можем не только
строить сложные молекулы, а и достраивать или
перестраивать сложные «здания» полимерной
молекулы. Все более и более усложняя «здание», мы
будем наделять образующееся вещество новыми
свойствами...
Очень многие группы в молекуле органического
вещества могут служить электрохимически активным
местом, в котором с помощью электронов может
происходить сшивание молекул. Эти группы могут
находиться непосредственно в исходной молекуле,
а могут и вводиться в нее (в определенное место!)
химическим или электрохимическим путем.
Благодаря электрохимическим методам,
производство полиамидов, полиэфиров, смазочных масел,
лекарственных препаратов, пластификаторов, а
также глицерина, меламика и ряда синтетических
волокон может быть построено на основе природных
газов, кислорода, аммиака и углекислого газа.
Важная особенность процессов
электрохимической димеризации — они не дают изомерных
продуктов — ведь «сшивание» происходит в одной точке.
Поэтому вещества, полученные этим методом,
имеют высокую степень чистоты.
Процессы электрохимического синтеза
органических соединений легко управляемы и поддаются
автоматическому контролю. Оии протекают при
невысоких температурах и не требуют повышенных
давлений. Это не только упрощает аппаратуру, ио и
повышает избирательность процесса, улучшает
качество продукта реакции. Поскольку эти процессы идут
непосредственно на поверхности электрода, можно
одновременно на катоде и аноде вести два
различных процесса. Они будут пространственно
разделены и не помешают один другому. В результате в од-
ком электролизере мы сможем получать два ценных
продукта.
Многие процессы электрохимического синтеза
органических веществ уже 'изучены не только в
лабораторных условиях, но и на крупных
полузаводских установках. Будущее за ними!
44

ti t
<
--я к
Ы ■"■ $1 i Щ '0
>'.,-^ JP_J.Ml
Молекулы-многогранники
О ( */
Г*'Х-
\ I.
Ч *
\/имия гидридов бора (боранов), впервые
^открытых П. Джонсом и J1. Тейлором еще
в 1881 году, в течение нескольких
последующих десятилетий была одной из самых
запутанных и малоизученных областей
химии.
Первые достоверные сведения о бора-
нах были получены в результате поистине
героической работы, начатой в 1912 году
немецким ученым А. Штоком- В ходе почти
двадцатилетних исследований Шток и его
сотрудники получили шесть первых
представителей семейства боранов и,
преодолевая огромные экспериментальные
трудности, весьма приблизительно описапи их
свойства.
Строение этих соединений казалось
непостижимым. Камнем преткновения явились
загадочные валентные отношения между
бором и водородом. Обычные понятия о
валентности не могли объяснить характера и
Кандидат химических наук
О. Ю. ОХЛОБЫСТИИ
Кандидат химических наук
В. И. СТАНКО
порядка связей даже в простейшем гидриде
бора — диборане, — B2He, а в двух пентабо-
ранах,— В5Н9 и В5Н11, гексаборане — В6Ню —
и декаборане — В.юНм — тем более.
Декаборан — кристаллическое
вещество. Это, казалось бы, давало надежду
изучить его структуру методом дифракции
рентгеновых лучей, однако первые
попытки в этом направлении были
безуспешны.
Химия боранов интересовала широкий
круг ученых, но лишь немногие решались
практически работать в этой области,
необычайно сложной как в теоретическом,
так и в экспериментальном отношении.
45

Лишь в конце 40 — начале 50-х годов
картина начала постепенно проясняться.
Оказалось, что существенным элементом
структуры гидридов бора являются так
называемые трехцентровые (мостиковые)
связи. В молекуле диборана, например,
есть атомы водорода, связанные
одновременно с двумя атомами бора (рис. 1):
Р и с. 1. Структура молекулы диборана
В свою очередь бор связан сразу с
четырьмя атоллами водорода. А ведь бор
находится в третьей группе периодической
системы и его принято считать
трехвалентным! Пришлось признать, что атом
водорода способен образовывать не только
одну обычную, «целую» связь, но и две
полусвязи. Такие же «дробные» валентные
связи образует в боранах и сам бор. В
молекуле декаборана, например, каждый атом
трехвалентного бора, благодаря им,
удерживает около себя шесть других атомов
(рис. 2).
ККЛ/1
В ю Hi ;
ЮООО
500|
Рис. 2. «Странности» молекулы декаборана.
Обычно бор трехвалентен, здесь он связан.,, с шестью
атомами.
Вскоре после окончания второй
мировой войны гидриды бора стали объектом
внимания не только химиков-теоретиков.
Одна из наиболее острых проблем
реактивной техники — поиск
высококалорийных топлив, при сгорании которых
выделяется большее количество тепла,
чем в случае углеводородного топлива.
При сжигании 1 кг керосина выделяется
10 275 ккал тепла. Никакие изменения
структуры углеводородного горючего не
в состоянии сколько-нибудь существенно
увеличить его теплотворную способность:
комбинация из углерода и водорода
большего дать не может. Сопоставление теп-
лот сгорания различных элементов (рис. 3)
Рис. 3. Теплота сгорания различных элементов
5 Ю 15 20
АТС/И ИМИ НО/И ЕР Э/1Е/ИЕНТА
46

показывает, что замена углерода на бор
в принципе может дать нужный эффект.
Действительно, теплота горения пентабо-
рана В5Н9 составляет 17000 ккал/кг.
Естественно, сразу же встал вопрос об
использовании гидридов бора в качестве
компонентов топлива для турбореактивных и
прямоточных реактивных двигателей.
Уже в 1952 г. военно-морские силы
США выдвинули проект создания
высококалорийного топлива на основе гидридов
бора. Проекту было дано условное
название «Zip». He жалея средств,
правительство США организовало широкие
химические исследования, посвященные поискам
стабильных производных бороводородов.
К работе было привлечено свыше 3500
химиков и инженеров, не считая
исследователей университетских лабораторий,
работавших по частным контрактам. Не
дожидаясь конца этих работ, авиационные
фирмы «Боинг» и «Норт Америкэн»
приступили к разработке самолета,
который должен был работать на новом
топливе...
Далеко не всегда можно
использовать сами бораны: они очень токсичны
(токсичнее, чем синильная кислота);
многие из них самовоспламеняются на
воздухе; термически все они мало стабильны,
а химически — нестойки. Нужно было
разработать такие производные гидридов
бора, свойства которых удовлетворяли бы
требованиям авиаторов. Наиболее
реальной казалась возможность создания
стабильных элементоорганических
соединений, включающих в себя как можно
больше атомов бора.
Систематическое изучение химических
свойств декаборана (ВюНм) привело к
открытию нового класса борорганических
соединений, обладающих редкой
устойчивостью и многими необычными
свойствами. В 1963 году одновременно двумя
группами исследователей — советскими и
американскими — была описана реакция дека-
боран с ацетиленом в присутствии
катализаторов, приводящая к этим новым
соединениям (рис. 4).
В ходе реакции «мостиковые» атомы
водорода выделяются в виде газа, а
остаток В|оНю соединяется с молекулой
ацетилена в единую объемную структуру
(икосаэдр). Отвлекаясь от
пространственной структуры веществ—участников этой
0-0=0-0
+ АО
Рис. 4. Образование молекулы барена
47

реакции, уравнение ее можно записать так:
КАТАШГГСР
B1DM14+ НС^СН —* НС-СН + 2 Н2
Вещество, схематически
изображенное в правой части уравнения, советские
химики назвали бареном*,
американские — карбораном. Барен — твердое
кристаллическое вещество с характерным
камфарным запахом. Он плавится без
разложения при температуре около 300° и
растворяется в обычных органических
растворителях. Несмотря на наличие десяти
связей В—Н, доставшихся «в наследство»
от декаборана, барен спокойно
выдерживает нагревание до 500°, не окисляется при
действии даже очень сильных окислителей
и в обычных условиях не реагирует с
такими губительными для декаборана
веществами, как спирты и щелочи.
Химическое строение барена,
изученное рентгенографически и теоретически
обоснованное американским теоретиком
А. Липскомбом, повергло в изумление
даже видавших виды специалистов по
гидридам бора. В икосаэдрической молекуле
барена атомы углерода и бора выступают
в одной и той же роли, хотя эти элементы
расположены в разных группах
периодической системы. Углерод, элемент
четвертой группы, оказывается связанным
сразу с шестью другими атомами!
Известно, что два атома углерода
могут соединяться друг с другом простой
связью, как в этане (в этом случае длина
связи составляет 1,54 А**), двойной, как
в этилене A,34 А) и тройной, как в
ацетилене A,28 А). Возможны и некоторые
промежуточные связи, как например, в
бензоле A,40 А). По длине межатомного
расстояния обычно судят о характере
углерод — углеродной связи. А попробуйте
определить, что за связь С—С содержит
барен, если ее длина равна ...1,64 А!
Если барен нагреть до 550°, происходит
перестройка образующих икосаэдр
атомов, но сам икосаэдр сохраняется: просто
меняются местами два атома углерода *
и бора — так, как будто это два вполне
взаимозаменяемых элемента. Образуется
* От слов «бор» и «арен» (ароматический).
** 1 А = 1.10~8 см.
")
^
Рис. 5. Структура необарена. Атомы углерода и
бора поменялись местами
очень похожее на барен вещество — нео-
барен (рис. 5).
Барен и необарен — первые
представители нового семейства борорганических
соединений, которое растет с колоссальной
быстротой. Возможности для этого очень
большие.
Реакции присоединения барену,
по-видимому, не свойственны. Зато он легко
вступает в различные реакции замещения.
Хлор, бром и йод в присутствии
катализаторов постепенно замещают атомы
водорода, связанные с атомами бора. Если
хлорирование барена вести в
ультрафиолетовом свете, то можно постепенно
заместить десять атомов водорода, так что в
конце концов получается декахлорбарен
НС-СН
[■/
В10С110
Влияние десяти атомов хлора,
обрамляющих молекулу, приводит здесь к
тому, что оставшиеся два атома
водорода становятся «кислыми».
Декахлорбарен— кислота, нормально (!) реагирующая
с водными растворами щелочей и
диссоциирующая с отщеплением Н<+). Протон
отщепляется от атома углерода — случай,
не имеющий себе подобных во всей
органической химии. (В органических
кислотах отрывается водород гидроксильной
группы.)
48

100%-ная азотная кислота нитрует
барен.
При действии бутиллития и амида
натрия, наоборот, замещаются атомы
водорода, когда-то принадлежавшие ацетилену:
НС-СН 2 ЫСдНд— Li С-CLl
+
В10Н
ю
ВщН.
+ С.Н
v чо
'ю1 'ю
Такие вещества, содержащие литий,
химически очень активны. При действии на
них углекислоты можно получить барено-
вые кислоты. С их помощью остаток баре-
на можно передавать другим атомам
и составлять самые разнообразные
комбинации. Можно, например, «повесить» 6а-
реновую группу на Si, P, Hg и другие
элементы. Складывается впечатление, что
свойства соединений, к которым
«прикасается» барен, становятся столь же
необычными, как и он сам. В частности,
НС-С-Нд-С-СН
вюню
ВШН10
— дибаренилртуть так же мало похожа
на обычные ртутноорганические
соединения, как и барен непохож на своего
«прародителя» — декаборан-
Способность к различным по
механизму реакциям замещения, исключительная
стабильность баренового ядра, высокая
степень делокализации электронов,
принимающих участие в образовании
валентных связей — все это наводит на мысль, что
барены обладают тем комплексом свойств,
который часто называют «ароматичностью».
Пунктирный кружок в центре
схематической формулы барена и служит
выражением этой мысли.
В определении понятия «ароматичность»
и в оценке его полезности для
теоретической химии среди ученых уже нет былого
единодушия *. В разное время
выдвигались разные требования, которым должно
удовлетворять вещество, чтобы считаться
«ароматическим». В силу исторических
причин своеобразным эталоном
ароматичности считают бензол. В дальнейшем
оказалось, что в известной мере «бензо-
* См. Е. М. Шусторович. Прлрода химической
связи, Изд-во «Наука», М, 1963 (научно-популярная
серия).
лоподобны» многие другие классы
органических и металлорганических
соединений. Круг предъявляемых требований
постепенно сужался, зато «ароматических»
веществ становилось все больше. Одно из
оставшихся непременных условий
ароматичности состоит в том, чтобы группировка
атомов, ответственная за ароматичность,
была расположена в одной плоскости.
Если все-таки придется признать икосаэд-
рическую бареновую систему
«ароматической», еще одним непременным условием
станет меньше, и понятие «ароматичность»
будет еще более растяжимым.
Если вместо ацетилена в описанной
выше реакции с декабораном взять его
производные, например, эфиры
ацетиленовых спиртов, кетоны ацетиленового ряда,
галоидалкилы, эфиры ацетиленовых
кислот и другие соединения, можно получить
соответствующие функциональные
производные барена. Производные барена,
содержащие две функциональные группы
или непредельную группу (способную по-
лимеризоваться),— надежная основа для
уверенных поисков полимерных
материалов, содержащих большое количество
атомов бора. Такие полимеры найдут
применение везде, где необходимо закрыть путь
нейтронам, поскольку один из наиболее
распространенных изотопов бора — В10 —
обладает свойством захватывать тепловые
нейтроны и служит регулятором ядерных
реакций.
Возможно, что комбинация
аминокислот с баренильными группами позволит
в будущем создать интересные по своим
биологическим свойствам препараты,
влияющие на различные системы живых
организмов. Американские ученые
предполагают, что, благодаря необычным свойствам
бареновых соединений, их можно будет
применять для лечения раковых опухолей.
Химия гидридов бора и их
производных развивается сейчас настолько
стремительно, что невозможно предвидеть все
возможные направления выхода ее в
практику, предугадать все конкретные
последствия этого развития для теоретической
химии. Однако все, кто работает в этой
удивительной области, твердо убеждены,
что баренам, их аналогам и производным
суждено сыграть важную роль в общем
прогрессе химической науки.
4 Химия и Жизнь, № 6
49

-О
<
о.
U
ш
-О
о.
>>
<
о.
ш
Артур
КОИАИ-ДОЙЛ
Машина
Эрика
Свенсона
i

Прославившийся своими рассказами о Шерлоке Холмсе английский
писатель Артур Конан-Дойл написал, как известно, и несколько научно-
фантастических произведений, объединенных одними и теми же
главными действующими лицами — профессором Челленджером и
журналистом Мэллоном.
Публикуемый в этом номере рассказ «Машина Эрика Свенсона» до
сих пор не был известен советским читателям.
Профессор Челленджер был явно в плохом настроении. Я остановился на пороге
его кабинета, не рискуя войти в комнату, и слушал, как он заканчивал длинный и
гневный монолог по телефону:
— Да, да! Второй раз меня соединяют неправильно. Вы думаете, что человек науки
может позволить всякому идиоту отвлекать его от работы? Я этого так не оставлю!..
Я вас привлеку к суду!.. Я уже выиграл один процесс против петухов, которые по
утрам будили меня своим идиотским пением... Я требую письменных извинений и
заверений, что такой случай не повториться! Хорошо, я буду ждать письмо, а там
посмотрим...
Когда профессор положил трубку, я осмелился войти в кабинет. Услышав скрип
половицы, он обернулся ко мне, и я увидел голову разъяренного льва. Его огромная
борода стояла дыбом, а жилы на шее раздулись. Он вперил в меня пристальный взгляд
своих серых глаз и закричил:
— Что вам нужно от меня, Мэллон? Вы пришли по личному делу, или вас послала
ко мне ваша паршивая газета? В последнем случае можете немедленно проваливать.
Я не даю никаких интервью!
Я робко вынул из кармана конверт.
— Разрешите прочесть вам это письмо, профессор. Его написал мой шеф, секретарь
редакции «Утренней газеты» Мак-Ардл.
— Мак-Ардл? Я его помню. Это наименее неприятный из всех журналистов,
которых я знаю.
Я ухватился за этот спасательный круг:
— Мак-Ардл питает к вам самое глубокое уважение, профессор. Всякий раз, когда
газете необходимо мнение кого-либо из корифеев науки, он вспоминает вас.
Профессор перебил меня:
— Читайте письмо вашего шефа. Я не могу терять времени. Мне нужно закончить
ответ этому болвану Мазотти, последняя статья которого о развитии термитных
личинок является шедевром невежества, глупости и недобросовестности.
Я начал читать:
«Уважаемый Мэллон! Будьте добры навестить нашего достопочтенного
друга, проф. Челленджера, и попросите его оказать нам содействие в
следующем деле. Некий субъект, по национальности швед, проживающий
в Гемпштеде, выдает себя за изобретателя замечательной машины,
обладающей способностью разлагать без остатка любое тело, помещенное в
сферу ее влияния. По словам изобретателя, материя под действием его
машины переходит в молекулярное состояние, т. е. распадается на свои
составные части. Самое замечательное заключается, однако, в том, что,—
если верить изобретателю, — при помощи обратного маневра можно
снова собрать воедино эти молекулы, вернув таким образом тело в его
первоначальное состояние. У нас есть основание полагать, что в этих
сенсационных сведениях имеется доля правды. Вы сами понимаете,
насколько важно это проверить. Если машина действительно обладает
приписываемыми ей свойствами, то мы находимся накануне полного переворота
в технике, общественной жизни и военном искусстве. Одного поворота
рукоятки будет достаточно, чтобы превратить в невидимую пыль
броненосец, полк солдат, танк и т. д. Повидать этого изобретателя и поговорить
51

с ним нетрудно, ибо он, желая продать свое изобретение, заинтересован
в рекламе. Прилагаемая при сем визитная карточка откроет вам двери
его лаборатории. Я прошу вас поехать к нему только вместе с
профессором Челленджером, который поможет вам дать затем точный и научный
отчет. Не теряйте ни минуты и держите меня в курсе дела.
Ваш Мак-Ардл».
Я сложил письмо, спрятал его в карман и сказал:
— Я надеюсь, профессор, что вы не откажетесь поехать со мной. Что я могу при
моем невежестве понять в столь сложном вопросе?
Заинтересованный письмом профессор заворчал не без тайного удовольствия:
— Вы правы, Мэллон. Хотя вы от природы и не лишены некоторых способностей,
данный вопрос вам явно не по плечу. Я поеду с вами. Половина утра, все равно, была
испорчена этим дурацким телефоном, и я готов потерять вторую. Едем!
Вот как случилось, что я одним туманным октябрьским утром очутился в метро с
профессором Челленджером. Поезд уносил нас к северному предместью Лондона, где
меня ждало одно из самых удивительных приключений из всех, какие случались в
моей жизни.
Прибыв по указанному адресу, мы были вынуждены ждать около получаса в
передней большой и, по-видимому, хорошо обставленной квартиры. Профессор
кипятился и уже хотел уйти, когда в переднюю вышел хозяин в сопровождении группы
лиц. Мой наметанный глаз репортера сразу определил, что это были иностранцы.
Проводив гостей до лестницы, хозяин вернулся к нам и представился:
— Эрик Свенсон.
Я разглядывал его с любопытством. Он был маленького роста, плечистый, но как
будто бы неправильно сложенный. Все в нем было отвратительно, вплоть до рыжих,
густых, как войлок, бровей. Череп у него был такого размера, какого я никогда не
видел. Я подумал, что голова его как бы составлена из двух частей: нижняя
половина — заговорщик, интриган, преступник, а верхняя — мыслитель и философ.
— Я полагаю, господа,— заговорил он вкрадчивым, бархатным голосом,— что вы
пришли ко мне по поводу моего дезинтегратора?
— Совершенно верно.
— Вы представители британского правительства?
— Ничего подобного,— возразил я.— Меня направила к вам редакция «Утренней
газеты», а мой спутник — профессор Челленджер.
Свенсон поклонился.
— Я должен сообщить вам,— сказал он,— что ваше правительство только что по-
теряло возможность приобрести дезинтегратор. Чего оно лишилось — вы узнаете
впоследствии. Может быть, эта оплошность будет стоить ему всей Британской империи.
— Значит, вы продали свое изобретение?
— Да. Только что. Тем не менее, польщенный визитом такого выдающегося
ученого, как профессор Челленджер,— Свенсон снова поклонился профессору,— я готов, в
пределах возможного, удовлетворить любознательность моего уважаемого гостя.
— Кто-нибудь еще, кроме вас, знает секрет вашего изобретения?
— Мой секрет здесь,— швед постучал пальцем по лбу.— Здесь он находится
в большей безопасности, чем в любом сейфе. Может быть, кто-нибудь разгадает одну
частицу моего изобретения, другой — другую. Но никто, никогда, не охватит всей
идеи целиком.
— Но господа, которым вы продали свой дезинтегратор, вероятно, будут знать все?
— Вы ошибаетесь. Они получат машину, но никто, кроме меня, ие будет знать, в
чем заключается принцип ее устройства.
52

Профессор Челленджер, лицо которого выражало откровенное недоверие к
изобретателю и его словам, не вытерпел и вмешался:
— Я полагаю, милостивый государь, что самое простое — показать нам вашу
машину, дабы мы убедились, что не даром теряем время. Я — ученый и привык верить
только фактам.
— Я вижу профессор, что вы оправдываете вашу репутацию. Недаром говорят,
что никого не бывает так трудно провести, как вас. Я готов проделать на ваших глазах
опыт, который, несомненно, убедит вас в правдивости моих слов. Но разрешите мне
сначала дать вам некоторые разъяснения. Тот аппарат, который вы сейчас увидите в
лаборатории, является лишь уменьшенной моделью настоящего дезинтегратора, но и
его действие достаточно убедительно: я могу при его. помощи, без особого труда,
разложить вас, а затем снова собрать в прежнем порядке.
— Могу я увидеть вашу модель?
— Не только увидеть, профессор, но даже подвергнуться опыту дезинтеграции,
если, конечно вы не боитесь....
Профессор взревел, как бык:
— «Если?1?» Знаете ли вы, милостивый государь, что ваше «если» является
оскорблением для такого человека, как я!
— Я совершенно не намеревался вас обидеть, профессор,— сказал Свенсон,—
разрешите мне докончить мое пояснение. Вы прекрасно знаете, что некоторые
кристаллы,— например, соль или сахар, будучи погружены в воду, растворяются в ней так,
что ни один глаз не может заметить их присутствия в жидкости. Между тем,
выпариванием можно снова восстановить эти самые кристаллы, вызвать их к бытию, так
сказать, из ничего. Представьте себе теперь, что я растворяю вас, органическое тело, в
космосе, а затем снова восстанавливаю вас, как кристаллик соли из раствора,— вот и все.
— Ваша аналогия — идиотство. Допустим на мгновение, что вам удастся создать
чудовищную силу, необходимую для дезинтеграции человеческого тела. Но каким
образом соедините вы затем все это неисчислимое количество молекул так, чтобы
получилось то же самое тело, со всеми его особенностями?
— Я предвидел ваше замечание, но не могу на него ответить, это значило бы
выдать мой секрет. Скажу только, что все молекулы до единой собираются обрэтно
и притом в надлежащем порядке,— совсем как кирпичи, которые ложатся на
стальной остов дома, каждый на свое место. Вы улыбаетесь, профессор, но уверяю вас, все
это — правда.
Профессор пожал плечами:
— Я предпочитаю увидеть собственными глазами...
— Тогда пожалуйте за мной,— сухо сказал хозяин.
Лаборатория Свенсона оказалась огромным помещением, выкрашенным в белую
краску. С потолка свисали многочисленные провода. На деревянном помосте бм i
укреплен огромный электромагнит, напротив которого стояла такой же величины
стеклянная призма. Направо от призмы помещалась небольшая платформа с креслом, иад
которым висело нечто вроде медного шлема; к шлему шли со всех сторон тяжелые
медные провода. К стене была прикреплена доска с делениями, по которой могла
передвигаться рукоятка,— как на распределительной доске, расположенной в вагонах
трамвая перед вагоновожатым. Я успел заметить, что указатель рукоятки стоял на
нуле.
— Вы видите перед собой дезинтегратор Свенсона,— промолвил изобретатель,
указывая на машину.— Этот аппарат изменит всю жизнь человечества. Тот, кто будет
владеть им, будет владыкой мира. Ну, как профессор? Рискнете ли вы сесть на это
кресло и подвергнуться опыту дезинтеграции?
53

Челленджер ринулся к аппарату. Однако я схватил его за рукав и крикнул:
Постойте! Ваша жизнь чересчур ценна, чтобы ее можно было подвергать риску.
Какие гарантии у нас, что опыт кончится благополучно?
Профессор на мгновение задумался.
— Гарантии? Какие же вам нужны гарантии? Вы находитесь здесь, как свидетель,
и если со мной что-либо приключится^ этот господин ответит за последствия.
Но я не сдавался;
— Так-то оно так. Только ответственность этого господина перед судом не
компенсирует потери, которую понесет наука в вашем лице. Не забудьте, что ваш научный
труд еще не закончен. Дайте мне сесть первому!...
Беззаветная храбрость Челленджера хорошо известна. Но напоминание о
незаконченной научной работе заставило его поколебаться. Я воспользовался этой заминкой,
чтобы забраться в кресло. Изобретатель взялся за рукоятку, послышался легкий щелчок,
и я испытал такое ощущение, как если бы перед моими глазами прошла тонкая кисея.
Когда она исчезла, я снова увидел отвратительную физиономию шведа, улыбавшегося
мне. За ним я увидел лицо Челленджера. Щеки профессора, обычно багрово-красиые,
были теперь пепельно-серыми, словно из них выпустили всю кровь...
Я думал, что подготовка к опыту еще не закончена, и сказал с раздражением:
— Отчего вы так долго тянете?
Свенсон самодовольно ответил:
— Опыт проведен. Все окончилось благополучно. Вы можете сойти с кресла: я
уверен, что профессор сгорает от нетерпения, желая занять ваше место.
Я никогда еще не видел Челленджера таким взволнованным. Рука его тряслась,
как в лихорадке, когда он тронул меня за рукав.
— Мэллон,— произнес он,— это правда! Вы исчезли! Сначала показался туман,
потом от вас ничего не осталось.
— А сколько времени это длилось?
— Две или три минуты, точно не знаю. Сознаюсь, я остолбенел от ужаса. Я никак
не предополагал, что вы вернетесь. Но когда рычаг перешел на другое деление, вы
стали медленно появляться и, в конце концов, я вас снова увидел. У вас был
несколько потрепанный вид, но, в общем, особых перемен с вами не произошло.
Свенсон, о котором мы оба забыли, вмешался в разговор:
— Очередь за вами, профессор.
Челленджер огромным усилием воли подавил свое волнение, отстранил руку,
которой я пытался задержать его, и одним прыжком очутился на платформе. Когда он
сел в кресло, швед перевел рычаг на деление «3»,. В мгновение ока профессор исчез,
как бы растворившись в воздухе...
У меня похолодели руки и ноги, я старался скрыть от изобретателя охвативший
меня страх. Свенсон с довольным видом потирал руки.
— Забавно, не так ли? Подумать только, что такая сильная, выдающаяся личность,
как профессор Челленджер, витает сейчас в этой комнате в виде какого-то
молекулярного облака. Очень забавно! В общем, профессор находится в моей полной власти.
Стоит мне захотеть, и он навечно останется в небытии.
— Бросьте болтать чепуху!— закричал я, сжав кулаки.
— Я, конечно, шучу. Неужели я осмелюсь обречь на вечную дезинтеграцию такого
великого ученого, как профессор Челленджер? Хотя с другой сторон, он обходился
со мной не совсем вежливо и заслуживает урока... Хотите, я покажу вам забавный
опыт?
Я машинально кивнул головой.
— Дело в том, что не все ткани одинаковым образом реагируют на вибрации
дезинтегратора. Например, волосы разлагаются быстрее, чем кожа и мускулы. Благодаря
этому, я сейчас покажу вам вашего медведя без шевелюры.
Свенсон перевел рычаг на новое деление, снова раздался щелчок, и Челленджер
появился на кресле. Но, боже правый, в каком виде! На его голове не было ни
единого волоса. Исчезла и его знаменитая борода. Несмотря на всю серьезность
обстановки, я засмеялся.
54

По-видимому, по выражению моего лица Челленджер понял, что случилось что-то
неладное. Инстинктивно он поднес руку к лицу, потом — к голове, нащупал голые
щеки и череп и, прежде чем я успел его задержать, кубарем скатился с платформы.
Несколько секунд спустя швед лежал поверженный на пол, а Челленджер, сидя
на нем верхом, вопил:
— Даю вам пять минут времени! Если вы не возвратите меня в прежнее состояние,
я вас задушу, как щенка!
Свенсон посерел от боли. Высвободив горло из рук профессора, он прохрипел:
— Что вы! Ведь это шутка... Я только хотел продемонстрировать вам действие
машины...
Челленджер снова взобрался на кресло.
— Мэллон, следите за ним в оба. Не позволяйте ему никаких фантазий!
Но изобретателю было уже не до фантазий. Он доплелся до доски, быстро
повернул рычаг — ив одно мгновение к Челленджеру вернулась его прежняя
растительность.
Успокоившийся профессор, любовно поглаживая свою бороду, обратился уже
спокойным тоном к изобретателю:
— Расскажите мне теперь, хотя бы в нескольких словах, на чем основано действие
вашей машины.
— Я уже говорил вам, профессор, что этот аппарат — только лабораторная модель.
Он действует в вертикальном направлении: над вами и под вами происходят колебания
эфира, которые разлагают, а потом снова восстанавливают ваше тело. Но можно,
конечно, построить и машину, действующую в горизонтальном направлении, то есть
не в вышину, а в длину.
— А в чем разница?
— Разница в том, что тогда можно будет одной волной, посланной, например, на
Лондон, бесследно разложить, уничтожить все его население, до единого человека...
Я содрогнулся не столько от жуткого смысла этих слов, сколько от того злорадного
тона, которым они были произнесены. Челленджер, к моему удивлению, ничем не
проявил своих чувств. Он вертелся вокруг машины и рассматривал ее составные части.
Вдруг он снова взобрался на платформу и сел в кресло.
— Вам угодно совершить еще одно путешествие в космос?—спросил ехидно швед,
к которому вернулось его самообладание.
— Нет, не сейчас. Немного позже,— спокойно ответил профессор.— Пока что я
констатирую, что в вашем аппарате есть утечка электричества. Я чувствую, как легкий
ток проходит через мое тело.
Свенсон заволновался:
— Не может быть. Мой аппарат отлично изолирован.
Профессор пожал плечами:
— Проверьте сами, если не верите...
Он сошел с кресла, а изобретатель занял его место.
— Я ничего не чувствую,— сказал он.
— Ничего? Вы не чувствуете покалывания в спине?
Разговаривая со Свенсоном, профессор незаметно приблизился к
распределительной доске. Прежде чем я успел что-либо сообразить, раздалось знакомое уже
щелкание рычага — и швед исчез, растворившись в пространстве.
— Господи боже!— воскликнул я невольно,— что вы сделали, Челленджер?
Профессор улыбнулся:
— Ничего особенного, Мэллон. Должно быть, я нечаянно задел рычаг, который
остановился на делении «3». Сейчас наш изобретатель находится в состоянии
молекулярного разложения.
— А... Вы знаете, что нужно сделать, чтобы прекратить дезинтеграцию?,...
Профессор равнодушно пожал плечами:
— Боюсь, что я не знаю, какое деление соответствует восстановлению дезинтегри-
55

I
• рованного тела. А действовать наугад — опасно: черт его знает, что он тут навертел
^ на своей доске! Того и гляди взлетишь на воздух. Нет, давайте оставим все так, как
Щ есть...
В Я невольно двинулся к доске:
Щ — Что вы говорите, Челленджер? А... этот человек? Что с ним будет?...
Н — Ничего с ним не будет. Подумайте, как все удачно складывается. Личность Эрика
Щ Свенсона, которая иас с вами интересует в весьма малой степени, растворилась в кос-
щ мосе. Некоторое правительство потеряло секрет дьявольского изобретения. Вы полу-
Щ чили материал на пять тысяч строк. Я освободился от обязанности контролировать
■ действие дезинтегратора и могу ехать домой, заканчивать свой ответ Маззотти по по-
■ воду термитных личинок. Как видите, все хорошо, что хорошо кончается. Берите вашу
щ шляпу и едем домой...
■ Перевод Э. И. Шафер
56

НОВОСТИ ОТОВСЮДУ I
МОЖЕТ ЛИ РТУТЬ
СЛУЖИТЬ СМАЗКОЙ?
Сотрудники Чикагского
университета и фирмы «Дженерал
Моторс» продемонстрировали опыты,
которые подтверждают теорию
о том, что электропроводный
жидкий металл приобретает в
магнитном поле свойства смазочного
материала и значительно
превосходит масло... В экспериментах
таким металлом была ртуть.
Существует мнение, что в принципе этот
способ сможет иметь значение в
технике космических полетов и в
таких областях, где детали машин
работают при очень высоких
температурах и интенсивном
облучении.
РАСТЕНИЯ ПОМОГАЮТ
ИСКАТЬ УРАН
Исследования, ведущиеся на
Аляске, поназали, что некоторые
растения, в частности
узколистный ккпрей и голубика,
обнаруживают в районе урановых
рудников большое разнообразие в
окраске частей цветка, форме
плодов и Других признаках. Авторы
работы полагают, что эти
колебания обусловлены повышенным
содержанием урана в почвах и
должны использоваться как
показатель в геоботаннческой разведке
полезных ископаемых.
ЖЕМЧУЖНЫЙ БЛЕСК
ПЛАСТМАСС
«Перлекс» — так называется
новая добавка для пластмасс,
выпускаемая в Англии. Это суспензия
нетоксичной соли висмута в ал-
кклфталатном пластификаторе.
Количество соли висмута в
суспензии — 55%. Пластмассы, в
состав которых вводится эта
суспензия, приобретают жемчужный
блеск»
ДОМ В ФОРМЕ ГЛОБУСА
Что стеклопластики уже
зарекомендовали себя как прекрасный
конструкционный материал,
известно многим. Известно и то, что
их прочность во многом зависит
от способа производства и вида
стеклянного волокна.
Ориентированные тонкие нити дают более
прочный каркас, чем беспорядочно
распределенные в массе полимера
отрезки волокон или уже готовая
стеклянная ткакь.
Именно такие особенно прочные
стеклопластики избрала главным
материалом для осуществления
своего проекта здания группа
американских архитекторов и
инженеров. Уже изготовлена
уменьшенная модель будущего дома.
Она имеет форму приплюснутого
шара. Стены дома — трехслойные:
между слоями стеклопластика,
который будет нести основные
нагрузки, помещен тепло- и
звукоизолирующий слой пенопласта.
Можно сомневаться в удобстве
такого сооружения, но выглядеть
оно должно эффектно.
ИСКУССТВЕННОЕ МОЛОКО?
Западногерманский журнал
«Chemische Rundschau» A965, № 7)
сообщил о ведущихся в Англии
опытах по приготовлению
искусственного молока. Сырьем
служат... клевер, овес, хлебные злаки.
Извлеченные из них белкк
подвергаются сложной тепловой и
химической обработке. И в конце
концов получается жидкость, которая
по цвету и питательности якобы
мало отличается от молока...
Сегодня это сообщение,
безусловно, может вызвать улыбки
самых разных оттенков. Впрочем, не
так давно нашим предкам
наверняка показались бы смешными
разговоры о сухом молоке,
которым теперь кормят даже грудных
младенцев.
ПЕНОПЛАСТ
ПОДНИМАЕТ
СУДА
В США запатентован новый
способ подъема затонувших судов.
Водолазы находят внутри
затонувшего судна накое-лнбо закрытое
помещение и вводят в него шланг,
по которому подается жидкий
мономер, вспенивающее вещество и
катализатор полимеризации. После
полимеризации и вспенивания
пластмассы внутри судна
образуется прочная легкая пена, и когда
ее накопится достаточно, судно
всплывет с морского дна.
ВЕК БУМАГИ —
2000 лет
В мартовском номере журнала
«Adgesive Age» опубликовано
сообщение о том, что из древесной
целлюлозы получена бумага, срок
«жизни» которой будет измеряться
тысячелетиями. В обычных
условиях такая бумага сохранится 2000
лет, а бережное хранение при
низкой температуре может продлить
ее век до 40 000 лет!
Подробностей о технологии
получения удивительной бумаги
журнал не сообщает.
МОНЕТЫ
ИЗ НИОБИЯ
В связи с нехваткой серебра в
США предлагается замена этого
металла на ниобий при
изготовлении металлических денег. Ниобий
по многим свойствам схож с
серебром, но он более вязок, меньше
истирается и не тускнеет при
эксплуатации. Рыночная стоимость
ниобия примерно такая же, как и
серебра. Следовательно, цена
металла в серебряных и ниобиевых
монетах будет примерно равной.
, новости отовсюду
57

27
к о б а штып
5ft 94
Инженер Б, И. КАЗАКОВ
Несколько сот лет назад немецкая провинция
Саксония была крупным по тогдашним временам
центром добычи серебра, меди и других цветных
металлов. В здешних рудниках случалось находить
руду, которая по всем внешним признакам казалась
серебряной, но при плавке получить из нее
драгоценный металл не удавалось. Хуже того — при
обжиге такой руды выделялся ядовитый газ,
отравлявший рабочих !. Саксонцы объясняли эти неприятности
вмешательством нечистой силы, коварного
подземного гнома кобольда. От него же исходили и другие
1 Дело в том, что кобальтовые руды часто
содержат наиболее распространенный минерал —
кобальтин — CoSAs; поэтому при обжиге они выделяют
крайне ядовитый мышьяковистый ангидрид.
58

опасности, подкарауливавшие рудокопов в
подземельях. В те времена в Германии даже читали в
церквах молитвы о спасении горняков от злого духа
кобольда... И со временем, когда саксонцы научились
отличать «нечистую» руду от серебряной, онн и ее
назвали «кобольдом».
В XVIII веке, в 1735 г. шведский химик Георг
Брандт выделил из этой руды серый со слабым
розоватым оттенком неизвестный металл. Имя «кобольд»,
или «кобальт», сохранилось и за ним.
ОТ ВЕНЕЦИАНСКОГО СТЕКЛА
ДО СВЕТОФОРОВ
В диссертации Брандта, посвященной новому
металлу, говорилось, в частности, о том, что он может
служить для изготовления сафра — краски,
придающей сгеклу глубокий и очень красивый синий цвет.
Но еще в древнем Египте было известно синее
стекло, изготовленное по тщательно скрываемым
рецептам.
В средние века ни одно из государств Европы не
могло соперничать в производстве стекла с
Венецианской республикой. Чтобы оградить секреты
варки цветных стекол от чужого любопытства,
правительство Венеции еще в XIII веке специальным
указом перевело все стекольные фабрики на уединенный
остров Мурано. О том, какими способами охранялись
в те времена секреты производства, можно составить
себе некоторое представление по такой истории.
Однажды с острова бежал подмастерье по имени
Джиорджио Белерино. А вскоре в одном из немецких
городков сгорела стекольная мастерская. Ее
владелец — его звали Белерино — был заколот кинжалом...
И все-таки, несмотря на столь жестокие меры,
секреты варки цветного стекла стали известны в
других государствах. В 1520 году Вейденхаммер в
Германии нашел способ приготовления краски для
синего стекла, и по дорогой цене стал продавать ее...
венецианскому правительству! Еще через двадцать
лет богемский стекольный мастер Шюрер тоже стал
делать синюю краску из какой-то руды, известной
ему одному. С его помощью такую краску стали
изготовлять и в Голландии. Современники писали, что
стекло окрашивается «цаффером», но что собой
представлял этот продукт — никто не знал. Только
через столетие (в 1679 г.) химик Иоганн Кункель
подробно описал процесс получения краски, но
оставалось неизвестным, из какой именно руды ее делают,
где эту руду искать и какая ее составная часть
обладает красящим свойством.
Уже после исследования Брандта было выяснено,
что «сафр» или «цаффер»— продукт прокаливания
руды, богатой кобальтом, содержит окислы кобальта
и множество окислов других металлов. Сплавленный
затем с песком и поташом «цаффер» образовывал
смальту, которая и представляла собой краску для
стекла. Кобальта в смальте содержалось немного —
всего 2—7%. Но красящая способность окиси
кобальта оказалась весьма сильной: одна десятитысячная
часть этого вещества, введенная в стекло, придает
ему совершенно определенный цвет.
Стеклоделы средних веков пользовались
свойствами кобальта бессознательно, отыскав их чисто
опытным путем. Разумеется, это не может даже в
самой малой степени умалить в наших глазах
замечательное искусство этих тружеников.
Помимо смальты существуют и другие
кобальтовые красители: синяя алюминиево-кобальтовая
краска — тенарова синь; зеленая — комбинация окислов
кобальта, хрома, алюминия, магния и других
элементов. Краски эти красивы и достаточно стойки при
высоких температурах, но не всегда имеют хорошую
кроющую способность. Значение их гораздо меньше,
чем смальты. Заслуживает внимания другое:
изменчивость окраски соединений кобальта.
«Чудеса» превращения красок известны еще с
XVI столетия. Профессор Базельского университета
химик и врач Парацельс показывал написанную им
самим картину. Она изображала зимний пейзаж —
деревья и пригорки, покрытые снегом. Дав зрителям
насмотреться, профессор слегка подогревал картину,
и прямо на глазах у всех зимний ландшафт сменялся
летним: деревья одевались листвой, на пригорках
зеленела трава. Это производило впечатление чуда.
Для современного химика история с картиной
Парацельса выглядит довольно просто. Такой эффект
могли дать, в частности, кобальтовые краски.
Раствор хлористого кобальта, к которому добавлено
соответствующее количество хлористого никеля, почти
бесцветен, но стоит только слабо подогреть
написанную таким раствором картину, как она окрашивается
в красивый зеленый или синий цвет.
||
и
\ к о б
|[5».Э1
27 1
ч
а ,i ь т I
il
59

В 1737 году один французский химик открыл
свойство кобальтовых солей окрашиваться под
действием тепла и использовал их в качестве
симпатических чернил *. Написанное ими на бумаге
становится видимым только после того, как бумагу
нагреют.
И сейчас эта особенность солей кобальта имеет
практическое значение в лабораторной технике:
раствором кобальтовых солей метят фарфоровые тигли.
После прогрева такая метка четко выступает на
белой поверхности фарфора.
Окраска стекол соединениями кобальта имеет
немаловажное значение и в наше время, хотя
существуют и более дешевые красители.
Для технических целей часто нужны стекла,
поглощающие и пропускающие лучи определенного
цвета. Такие стекла необходимы в фотографии,
сигнализации, колориметрическом анализе и в других
случаях. Смальтой в наше время не пользуются, а
употребляют непосредственно окись кобальта, которую
вводят в состав шихты, загружаемой в
стекловаренную печь.
Стекла, применяемые для сигнальных огней,
должны давать резкий, отчетливый свет. Нужно
исключить возможность ошибочного восприятия
сигнала даже в условиях плохой видимости, даже при
больших скоростях транспорта и несовершенстве
человеческого зрения. А для этого необходимо, чтобы
стекла световых сигнальных устройств пропускали
свет только вполне определенной длины волны.
У стекол, окрашенных окисью кобальта, нет
соперников по прозрачности, а добавка в такое стекло
ничтожных количеств окиси меди придает ему
свойство задерживать еще часть лучей красной и
фиолетовой частей спектра. Для фотохимических
исследований бывают нужны стекла, совершенно не
пропускающие желтых и оранжевых лучей. Этому
условию отвечают кобальто-рубиновые стекла: на
окрашенное кобальтом синее стекло накладывается в
горячем состоянии стекло, окрашенное в красный цвет
соединениями меди — так называемый медный рубин.
Хорошо известно применение окиси кобальта для
придания красивого, очень устойчивого темно-синего
цвета фарфоровым и эмалированным изделиям.
КОБАЛЬТ - ЛЕГИРУЮЩИЙ МЕТАЛЛ
В 1912 г. о кобальте писали: «...До настоящего
времени металлический кобальт с точки зрения
потребления не представляет интереса. Были попытки
* Вообще же «симпатические» бесцветные
чернила, va основе солей свинца были изготовлены в 1653 г.
Борелем. Они чернеют под действием сероводорода.
ввести кобальт в железо и приготовить специальные
стали, но последние не нашли еще никакого
применения». Действительно, сделанные в начале нашего
века первые попытки использовать кобальт в
металлургии были неудачными. Было известно, что хром,
вольфрам, ванадий придают стали высокую твердость
и износоустойчивость при повышенных
температурах. Но попытки применить для этой цели
кобальт не удавались — сталь очень плохо
закаливалась, точнее закалка проникала в изделие на очень
небольшую глубину. Вольфрам, хром и ванадий,
соединяясь с растворенным в стали углеродом,
образуют твердые карбиды, кобальт же, как оказалось,
способствует выделению углерода в виде графита.
Сталь при этом обогащается несвязанным углеродом
и становится хрупкой. В дальнейшем это осложнение
было устранено: добавка в кобальтовую сталь не-
60

большого количества хрома предотвращает графити-
зацию; и такая сталь хорошо закаливается.
Кобальт, как и вольфрам, незаменим в
металлообработке — он служит важнейшей составной частью
инструментальных быстрорежущих сталей. Вот,
например, результат сравнительных испытаний трех
резцов. В стали, из которой они были изготовлены,
углерод, хром, ванадий, вольфрам и молибден
содержались в одинаковых количествах; различие было
лишь в содержании кобальта. В первой — ванадиевой
стали кобальта совсем не было, во второй —
кобальтовой его было 6%, а в третьей — суперкобальтовой—
18%. Во всех трех опытах резцом точили стальной
цилиндр. Толщина снимаемой стружки была
одинаковой — 20 миллиметров, скорость резания — тоже,
14 метров в минуту. Что же показал эксперимент?
Ванадиевый резец затупился, проточив 7 метров,
кобальтовый — 10 метров, а резец из суперкобальтовой
стали прошел 1000 метров и остался в хорошем
состоянии! Но для сильного повышения
износоустойчивости и режущих свойств стали кобальт должет
входить в ее состав в комбинации с хромом,
предотвращающим графнтизацию.
В 1907 году в промышленности появились
твердые сплавы, не содержащие железа — стеллиты (от
латинского слова stella — звезда). Один из лучших
стеллитов содержал больше 50% кобальта. И в
твердых сплавах, которые в наше время стали
важнейшим материалом для металлорежущих
инструментов, кобальт играет не последнюю роль. Карбид
вольфрама или титана — основной компонент
твердого сплава — спекается в смеси с порошком
металлического кобальта. Кобальт соединяет зерна
карбидов и придает всему сплаву большую вязкость,
уменьшает его чувствительность к толчкам и ударам.
Твердые сплавы могут служить не только для
изготовления режущих инструментов. Иногда
приходится наваривать твердый сплав на поверхность
деталей, подвергающихся сильному износу при работе
машины. Такой сплав на кобальтовой основе может
повысить срок службы стальной детали в 4—8 раз.
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
Способность сохранять магнитные свойства после
однократного намагничивания свойственна только
немногим металлам, в том числе и кобальту. К
сталям и сплавам, из которых изготовляют магниты,
предъявляется очень важное техническое
требование— они должны обладать большой коэрцитивной
силой, иначе — сопротивлением размагничиванию.
Магниты должны быть устойчивы и по отношению к
температурным воздействиям, к вибрации (что осо-
61

бенно важно в моторах) и поддаваться механической
обработке.
Под действием тепла намагниченный металл
теряет магнитные свойства. Температура, при которой
это происходит (точка Кюри), разная: для железа
это 769° С, для никеля — всего 350—360° С, а для
кобальта достигает 1150° С. Еще в 1917 г. в Японии
был запатентован состав стали с повышенными
магнитными свойствами. Главным компонентом новой
стали, получившей название японской, был кобальт в
очень большом количестве — до 60%. Вольфрам,
молибден илн хром придают магнитной стали высокую
твердость, а кобальт повышает ее коэрцитивную силу
в три с половиной раза. Магниты из такой стали
получаются в 3—4 раза короче и компактнее. И еще
одно важное свойство: если вольфрамовая сталь
теряет под действием вибраций свои магнитные
свойства почти на треть, то кобальтовые снижают их
всего на 2—3,5%.
В современной технике, особенно в автоматике,
магнитные устройства применяются буквально на
каждом шагу. Лучшие магнитные материалы — это
кобальтовые стали и сплавы. Кстати, свойство
кобальта не размагничиваться под действием вибраций
и высоких температур имеет немаловажное значение
и для ракетной и космической техники.
Современные требования к постоянным магнитам
чрезвычайно разнообразны. И одно из главных — это
минимальный вес при максимальной «силе». В
последние десятилетия были изобретены такие магниты.
Это сплавы, названные «магнико» и «альнико» — по
начальным буквам названий металлов, из которых
они состоят: первый из магния, никеля и кобальта,
второй — из алюминия, никеля и кобальта. В таких
магнитах совсем нет железа — металла, само
название которого мы привыкли со школьной скамьи
считать неотделимым от явления магнетизма. Свойства
этих сплавов кажутся необычайными: магнит весом
100—200 г удерживает груз в 20—30 кг\ Именно
такие магниты позволяют создать миниатюрные
приборы и аппараты, необходимые электротехнике,
радиотехнике и автоматике наших дней.
...П ЖИВАЯ ПРИРОДА
Прежде чем рассказывать о том, почему
кобальтом интересуются не только инженеры, но и
агрономы, и медики,— несколько слов об одной не совсем
обычной службе элемента № 27. Еще во время
первой мировой войны, когда милитаристы делали
первые попытки применения отравляющих веществ,
возникла необходимость найти вещества, поглощающие
угарный газ. Это было нужно еще и потому, что
сплошь и рядом происходили случаи отравления
орудийной прислуги угарным газом, выделяемым при
стрельбе.
В конце концов была составлена масса, названная
гопкалитом (она состоит из окислов марганца, меди,
серебра, кобальта), защищающая от угарного газа,
который в ее присутствии окисляется уже при
комнатной температуре и превращается в нетоксичную
углекислоту. Гопкалит — это катализатор; он только
способствует реакции окисления 2СО 4- 02 = 2СО£,
не входя в состав конечных продуктов.
А теперь — о кобальте в живой природе.
В некоторых районах разных стран, в том числе
и нашей, печальной известностью пользовалось
заболевание скота, иногда называемое сухоткой.
Животные теряли аппетит и худели, их шерсть
переставала блестеть, слизистые оболочки становились
бледными. Резко падало количество красных кровяных
телец (эритроцитов) в крови, резко снижалось
содержание в ней гемоглобина. Возбудителя болезни
найти не могли, н в то же время ее
распространенность создавала полное впечатление эпизоотии.
В Австрии и Швеции неизвестную болезнь называли
болотной, кустарниковой, прибрежной. Если в район,
пораженный болезнью, завозили здоровых животных,
то через года-два оии также заболевали. Но в то же
время скот, вывезенный из района «эпидемий», не
62

заражал общающихся с ним животных и сам вскоре
выздоравливал. Так было в Новой Зеландии, и в
Австралии, и в Англии, и в других странах. Это
обстоятельство и заставило искать причину болезни
в корме.
И когда после кропотливых исследований она
была, наконец, установлена, болезнь получила
название, точно определяющее эту причину: акобальтоз...
Сталкивались с акобальтозом, с отсутствием (или
недостатком) кобальта в организме н наши ученые.
Однажды в Академию наук Латвийской ССР
пришло письмо, в котором сообщалось, что в районе
одного из болот неподалеку от Риги скот поражен
сухоткой, но у лесника, живущего там же, все
коровы упитаны и дают много молока. К леснику
отправился профессор Я. М. Берзинь. Оказалось, что
раньше коровы лесника тоже болели, но потом он
стал добавлять им в корм мелассу (кормовую
патоку— отход сахарного завода), и животные
выздоровели. Исследование показало, что в килограмме
патоки содержится 1,5 миллиграмма кобальта. Это
гораздо больше, чем в растениях, растущих на
болотистых почвах. Серия опытов на больных
сухоткой баранах рассеяла все сомнения: отсутствие
микроколичеств кобальта в пище — вот причина
страшной болезни. В настоящее время на заводах
Ленинграда и Риги для добавок в корм скоту изготовляют
специальные кобальтовые таблетки, предохраняющие
от заболевания сухоткой в тех районах, где
количество микроэлемента кобальта в почвах недостаточно
для полноценного питания животных.
Другой пример. Известно, что человеческому
организму необходимо железо: оно входит в состав
гемоглобина крови, благодаря которому организм
усваивает кислород при дыхании. Известно также,
что зеленым растениям нужен магний, так как он
входит в состав хлорофилла. А кобальт — какую роль
играет он в организме?
Есть такая болезнь — злокачественное малокровие.
Резко уменьшается число эритроцитов, снижается
гемоглобин... Развитие болезни ведет к смерти. В
поисках средства от этого недуга врачи обнаружили,
что сырая печень, употребляемая в пищу,
задерживает развитие малокровия. После многолетних
исследований из печени удалось выделить вещество,
способствующее появлению красных кровяных
шариков. Еще восемь лет потребовалось для того, чтобы
выяснить его химическое строение *. Вещество это
получило название витамина Bi2. Оно содержит 4%
кобальта.
* За эту работу английской исследовательнице
Дороти Кроуфут-Хотчкин присуждена в 1964 г.
Нобелевская премия по химии (см. «Хнм^я и жизнь»,
№ 1).
63

Таким образом, выяснена основная роль солей
кобальта для живого организма — они участвуют в
синтезе витамина В12. В последние годы этот витамин
становится привычным в медицинской практике
лечебным средством, которое вводят в мышцы
больного, в чьем организме по той или иной причине
нехватает кобальта.
И еще одна служба кобальта в медицине — это
лечение злокачественных опухолей радиоактивным
излучением. Сейчас во всем мире для облучения
пораженных раком тканей применяют (в тех случаях,
когда такое лечение вообще возможно)
радиоактивный изотоп кобальта — Со60, дающий наиболее
однородное излучение.
В советском аппарате для облучения
злокачественных опухолей — «кобальтовой пушке» ГУТ-400
(«гамма-установка терапевтическая») количество
кобальта соответствует по своей радиоактивности 400
граммам радия. Это очень большая величина,
такого количества радня нет ни в одной лаборатории.
Но именно высокая радиоактивность позволяет
предпринимать попытки лечения опухолей, расположенных
в «глубине» организма больного.
Радиоактивный кобальт используется не только в
лечебных целях. Установки, подобные медицинской
«пушке»т применяются в промышленности для
контроля уровня растворов в аппаратах, работающих
при высоких температурах и давлениях, и во многих
других случаях.
НЕМНОГО СТАТИСТИКИ
Мы рассказали о нескольких областях применения
кобальта в технике, медицине, в быту. Но число нх
увеличивается и увеличивается с каждым годом. В
последнее время кобальт и его соединения
используют для изготовления ферритов и в производстве
«печатных схем» в радиотехнической
промышленности, при изготовлении квантовых генераторов и
усилителей.
Интересны цифры, которые дают некоторое
представление о том, на что расходуется кобальт в про-
мышленно развитых странах Запада. Вот сведения
статистики за последние годы.
Магнитные сплавы ... 27%
Жаропрочные материалы . . . . 21,5%
Краски и лаки . 13%
Износоустойчивые и коррозионностойкие сплавы
для химической и металлургической
промышленности 8,5%
Керамика и эмали . 7%
Сплавы с низким коэффициентом расширения для
кантрольео-измерительных приборов, сплавы
с низким модулем упругости для пружин
и т. п. . * . . . 7%
Стали с высоким пределом текучести в самолето-
и ракетостроении 6,5%
Порошок металлического кобальта для
изготовления твердых сплавов 4%
Катализаторы в химических производствах и
микроэлементы в сельском хозяйстве (в
животноводстве) 3%
Быстрорежущие стали 2,5%
Естественно выяснить и другой вопрос: а много
ли добывается кобальта в мире? Если в 1913 г. все
страны получили всего 633 тонны кобальта, то в
1937 г. производство (без Советского Союза)
возросло до 3000 тонн, еще через 20 лет — в 1957 г. до
14 600 тонн, а к 1970 г. предполагается удвоение этой
цифры. Крупнейший поставщик кобальта на мировой
рынок—Конго (Леопольдвиль). Здесь в провинции
Катанга добываются богатейшие медно-кобальтовые
руды, переработка которых дает 8000—9000 тонн
кобальта в год — более половины производства
капиталистических стран. Примерно одинаковые
количества кобальта — по 1300—1900 тонн в год производят
Марокко, Малави, Канада.
Растет добыча кобальта и в Советском Союзе.
Урал, Сибирь, Кольский полуостров — главные
районы добычи кобальта в нашей стране.
Итак, сравнительно «молодой» металл за короткое
время приобрел большое значение в современной
технике. В разное время он ценился по-разному и за
различные свои свойства и за свойства своих
соединений. Все уже давно позабыли о происхождении
названия «кобальт». Сейчас этот металл — важный
союзник в борьбе за человеческую жизнь, за прогресс
в развитии самых разнообразных, казалось бы ничего
не имеющих общего между собой отраслей техники.
Будущее, надо думать, откроет нам еще не одно
ценное свойство элемента № 27.
64

К ВОПРОСУ ОБ ИМЕНИ
Относительно вредоносности
существ, по имени которых получил
свое название кобальт, имеется
мнение, диаметрально
противоположное тому, которое приводит
Б. И. Казаков.
Ознакомьтесь со следующим
документом.
«...Кобольдам добрым (курсив
наш.— Ред.) мы родня:
Хирурги гор. свой труд ценя.
Сверлим мы их по мере сил,—
Пускаем кровь из горных жил;
Металлы грудой, копим мы.
И кличем ласково из тьмы.
Чтоб бодрость путнику
вдохнуть:
< Счастливый путь!
Счастливый путь!»
Эта вполне положительная
служебная характеристика дана
подземным гномам достаточно
авторитетным знатоком немецкого
средневековья — Иоганном
Вольфгангом Гёте. Вы можете найти ее
во второй части «Фауста».
В ГРОБНИЦЕ ТУТАНХАМОНА
Уже в глубокой древности люди
умели изготовлять цветные стекла
и смальты, в том числе и синие.
Остатки посуды, мозаики,
украшений из синего стекла археологи
находят во многих центрах
древних цивилизаций.
Однако в большинстве случаев —
об этом непреложно
свидетельствуют результаты химического
анализа — эти стекла окрашены
соединениями меди, а не кобальта.
Например, в гробнице египетского
фараоиа Тутанхамона было
найдено множество предметов из синего
стекла. Но только один из них
оказался окрашенным кобальтом,
все остальные — медью.
Удивляться тут, разумеется,
нечему — медные минералы
встречаются на нашей планете гораздо
чаще кобальтовых.
УЧИТЕЛЬ И УЧЕНИК
Георг Брандт, открывший
кобальт, начал заниматься химией
чуть ли не с детства, помогая
своему отцу,— сначала аптекарю, а
затем управляющему
металлургическими предприятиями,— ставить
химические опыты.
Свои студенческие годы Брандт
провел в голландском городе
Лейдене. Здесь он изучал медицину и
химию под руководством
знаменитого химика, ботаника и
врача — Германа Бургаве.
Бургаве первым среди ученых
применил в своих исследованиях
термометр и лупу. Его лекции
пользовались широчайшей
популярностью — на них бывал даже
русский царь Петр I.
Немало сделал Бургаве для того,
чтобы опровергнуть различные
домыслы алхимиков. В этом он
проявлял редкостное упорство.
Например, желая доказать, что
вопреки утверждениям алхимиков
ртуть при длительном нагревании
не превращается в твердое тело,
Бургаве нагревал ртуть в
замкнутом сосуде непрерывно в течение
пятнадцати... лет.
Проучившись в Лейдене три
года, Георг Брандт направился в
Реймс, где получил диплом
доктора медицины, затем в Гарц — для
изучения горного дела и
металлургии. Только после этого он
вернулся в Швецию,
Важнейшие свои исследования
Брандт провел в лаборатории
Монетного двора. (Между прочим, и
в России одна из первых химиче-
■Ча цветной вклейке вы видите образцы и самого
современного и очень древнего мозаичного
искусства.
Следы кобальта можно обнаружить в
материале, которым пользовались и художники,
отделывавшие новый аэровокзал под Киевом, и мастера, соз-
д авшие знаменитые равеннские мозаики.
ских лабораторий находилась при
Монетном дворе.) Брандт изучал
мышьяк и его соединения, соду и
поваренную соль; организовал
производство шведской латуни на базе
местного цинка. Но наибольшую
славу Брандту принесло, конечно,
открытие кобальта.
ИЗ ДНЕВНИКА
ПЕРВООТКРЫВАТЕЛЯ
«Так же, как есть шесть видов
металлов, есть — я доказал это
достоверными экспериментами,
описанными в моей диссертации по
полуметаллам, которую я
представил Королевской Академии
наук в Упсале в 1735 году,— шесть
видов полуметаллов. В этой же
диссертации показано, что я имел
счастье быть первооткрывателем
нового полуметалла, названного
кобальт регулус, который ранее
путали с висмутом......
Георг Брандт, Дневник, 1741 г.
КОММЕНТАРИИ К ДНЕВНИКУ
Весьма гармоничная схема
Брандта — шесть металлов и шесть
полуметаллов — просуществовала
недолго. Через десять лет после
того, как он сделал
процитированную выше запись в дневнине, его
коллега по лаборатории Монетного
двора Аксель Фредерик Кронштедт
открыл следующий новый
элемент — никель, нарушив тем
самым приятную, но искусственную
гармонию.
Упомянутые Брандтом шесть
металлов — это золото, серебро,
медь, железо, олово, свинец. А
шесть «полуметаллов» — ртуть,
висмут» цинк, сурьма, кобальт,
мышьяк. Под полуметаллами уче-
j Химия и Жизнь, № 6
65

ный понимал вещества, по
внешнему виду и весу подобные
металлам, но в отлично от них не
поддающиеся ковке.
«Кобальт регулус» — это
королек кобальта, т. е. чистый
металлический кобальт. Брандт
употребил этот термин, чтобы отличить
металлический кобальт от кобаль-
та-микерала.
ПОЧЕМУ БРАНДТ?
Почему кобальт был открыт
именно Брандтом и почему именно
в 1735 году?
Выдающийся французский
ученый, крупный специалист по
истории химии — Бертло считал, что
металлический кобальт, по всей
вероятности, получали още до XIII
века, так как тогда уже алхимики
умели обжигать и восстанавливать
соответствующие руды. Однако
они не умели очищать многие
металлы и отличать их друг от
друга,— в этом к заключалась
основная трудность. g
Начавшееся примерно Ш
середине XVI века «сознательное»,
применение кобальтсодержащих -.руд в
стекольном производстве, вот
первых, привлекло внимание ученых
к этим рудам и, во-вторых,
вооружило их знакиом ряда реакций»
позволяющих отличать соединения
кобальта от соедкнекий некоторых
других элементов. Большую
трудность представляло отделение
кобальта от висмута, из руд
которого он впервые был получен. И
только поело того, как в
тридцатых годах XVIII века были
подробно изучены свойства вксмута,
окончательно созрели
объективные условия для выделения
металлического кобальта.
Конечно, открыть кобальт в
принципе мог бы не только
Брандт. Но нельзя считать
случайностью, что именно Швеция с ее
железными рудниками и
металлургией в XVIII и XIX веках дала
миру многих выдающихся
химиков.
ШЕСТЬ ОТЛИЧИЙ
В своей «Диссертации по
полуметаллам» Георг Брандт
предлагает шесть способов, с помощью
которых можно отличить кобальт от
висмута.
1. Если висмут раздробить
молотком, поверхность разлома
будет мелкослоистой. А у
кобальта — больше похожа иа
поверхность разлома «настоящих»
металлов. Кроме того, металлы очень
различаются по цвету.
2. При совместном плавлении
кобальт и висмут не смешиваются
полностью, после охлаждения их
легко разделить ударом молотка,
3. Если кобальт растолочь в
порошок, а затем сплавить с иремне-
эемом и щелочью, то он образует
синее стекло или смальту. Висмут
синего стекла и смальты ке
образует.
4. Висмут в отличие от
кобальта очень легко плавится. Если его
прокалить, он окисляется как
свинец и превращается в желтый
порошок, который, будучи сплавлен
со стеклянной массой, дает стекло
такого же цвета, как свинцовое.
5. Висмут амальгамируется р^У^
тью, а кобальт — нет,
6. Если растворить висмут в
азотной кислоте или в царской
водке, а потому добавить воды, то
ои выпадет из раствора в видо
белого порошка. Растворенный в
этих кислотах кобальт может
быть осажден только щелочью,
причем осадок после промывки
остается темно-синкм.
ЧТО ТАКОЕ УЧЕНЫЙ
Когда Георг Брандт умер,
выдающийся шведский
естествоиспытатель Карл Линней сказал:
— Король может потерять свою
армию,— но не пройдет и года,
как он получит новую, нисколько
не хуже. Король может потерять
свой флот,— ко не пройдет и двух
лет, как будет снаряжен другой.
Но другого Брандта королю не
получить за все время своего
пребывания ка престоле.
Чтобы полностью оценить
значение этих слов, надо вспомнить,
что как раз на годы жизнн
Брандта приходится крушение военного
могущества Швеции. Ему было
15 лет, когда произошла Полтав-
сная битва.
ЭЛЕМЕНТ ИЛИ НЕ ЭЛЕМЕНТ?
Не надо думать, что получение
Брандтом металлического кобальта
или, скажем, Кронштедтом —
металлического никеля сразу
убедило всех в том, что открыты
действительно элементарные вещества.
Об элементарной природе
кобальта химики спорили еще очень
долго. Одни доказывали, что кобальт
состоит из меди, железа и «особой
земли». Другие уверяли, будто он
не что иное, как соединение
железа с мышьяком.
Точный метод получения
металлического кобальта из руд
опубликовал в 1781 г.
французский химик Маке.
После этого никто уже не
покушался на элементарную природу
кобальта.
ФОРЕЛИ ТОЖЕ НУЖЕН
КОБАЛЬТ...
Вероятно, не все знают, что
рыбу, выращиваемую в прудах,
например иарпов, нужно кормить,
иначе разведение ее будет просто
невыгодным. Рационы «рыбьего
питания» могут быть самыми
различными, одни из них дают
больший эффект, Другие — меньший.
Но в любом случае добавление в
корм микроэлементов, в частности
кобальта, приводит к
поразительным результатам.
В двух прудах рыбного хозяйства
«Нива» Воронежской области
карпам-двухлеткам стали давать
хлористый кобальт — по 0,08
миллиграмма в сутки на килограмм
живого веса рыбы. К концу
откорма эти карпы весили в среднем
530 граммов, а контрольные, н е
получавшие кобальта в тех
же условиях,—только 450 граммов.
Еще полезнее оказался кобальт
для карпов-трехлеток. В Синюхин-
ском рыбопитомнике
(Краснодарский край) разница в весе
опытных и контрольных рыб достигла
170 граммов; затраты корма на
килограмм «прироста» рыбы были
почти вдвое меньше.
Очень полезен кобальт и
форели, этой поистине «царской» рыбе.
Получая его с витамином В12, она
лучше усваивает корм, быстрее
растет, меньше болеет и хорошо
переносит зимовку.
66

ХИМИЧЕСКИЕ РАЗДУМЬЯ
Водород, не имеющий большого веса,
был вытеснен из Соляной кислоты
неким Натрием.
Говорят, Натрий очень активен.
В этом вся соль. Поваренная.
Калий, известный своей мягкостью,
набравшись воды, становится
невыносимым и едким.
Наглеет, щелочь.
Винный спирт сгорел и разложился
окончательно. И тогда всем стало
ясно, что он легковесен, как его
сынок — Углекислый газ, и пуст, как
его дочка — Дистиллированная вода.
щ
Почему меня никто не любит? —
возмущался Угарный газ.— Ведь я
любой могу вскружить голову.
Царская водка даже на благородные
металлы действует.
В. ЛЕВИЦКИЙ
67

;j&4ft&*'
ii
i
КАУЧУКОВОЕ МОЛОКО
Инженер О. М. ЛИБКИН
Стоит ли
возить воду?
Латекс под микроскопом —
частицы каучука в воде
Латекс — по латыни «сок» —
название, данное испанскими
завоевателями Южной Америки
млечному соку гевеи, каучукового
дерева.
Индейцы умели пропиливать
латексом ткани и делать их
водонепроницаемыми. Они
превращали сок тевеи в обувь и головные
уборы. Европейцы стали учиться
тому же. И в 1791 году
англичанин Сэмюэл Пиль взял патент
на пропитку ткани каучуком «в
натуральном жидком состоянии» —
процесс, давно известный
индейцам Южной Америки. Это был
первый патент, в котором
упоминался латекс...
Но история каучука пошла «по
другой линии»—от упругого
мяча «из затвердевшей древесной
смолы», первое упоминание о
котором в старинных рукописях от»
носится еще к началу XVI века.
А с тех пор как Чарльз Гудийр
открыл вулканизацию, каучук стал
одним из ведущих технических
материалов.
Латекс нужен был лишь
«постольку, поскольку из него
выделяли каучук.
Томас Хэнкок, много
сделавший для изучения латекса в
прошлом .веке, нашел, ло крайней
мере, десяток областей, где его
можно было с успехом применить.
Не произошло этого по причинам,
о которых Хэнкок писал в своей
автобиографии: «Каучук в состоя-
68

нии латекса может быть весьма
полезен, и из него можно
изготовлять много изделий; тем не
менее потеря в весе при испарении
воды, практически составляющая
две трети от общего веса, а
также стоимость транспорта и лосу-
ды для столь бесполезного
материала, как вода, делают широкое
применение латекса
невозможным».
Коммерческая невыгода была
налицо. 6 начале нашего века о
латексе как материале почти
забыли. В 1921 г, на Международной
выставке каучука в Лондоне
разговоры о том, что .наступит когда-
нибудь время, когда латекс
сможет конкурировать с твердым
каучуком, считались прожектерством.
А всего через пять лет одна
Малайя экспортировала свыше
11 миллионов литров латекса в
год. И океанские корабли везли в
Европу и -Северную Америку
тысячи тонн воды, в которой
плавали крошечные, невидимые глазу
частицы каучука.
Вы представляете себе, как из
резины делают, скажем,
перчатки? Обрабатывают каучук,
смешивают его с добрым десятком
веществ— готовят резиновую смесь.
Эту смесь пропускают через
многовалковый каландр, лока не
получится тонкий и ровный лист
резины. Листы дублируют — кладут
один на другой — и вырубают
двуслойную заготовку. И, наконец,
вулканизуют ее в котле. Шов
заваривается и получается перчатка.
И хотя описание технологии
уместилось на нескольких строках,
сама технология сложна, ее
процессы занимают не один час. На
толстой и грубой перчатке
остается неудобный и некрасивый шов.
И те перчатки, в которых
работают сейчас врач, уборщица или
повар, сделаны не из резины, а из
латекса. Изделие стало легким,
тонким, удобным. Но дело не
только в этом.
Главное преимущество
латекса— простота изготовления
изделий. Форму, «модель» чэловече-
ской руки, погрузили в латекс и
вынули уже покрытую тонким
эластичным слоем... Так можно
получать много различных
изделий и такого качества, которое не
может быть достигнуто другим
путем.
Но прежде чем говорить о
том, как что-то делают из латекса,
обратимся к его строению и
свойствам.
Каучуковое
молоко
Два основных и непременных
компонента сока гевеи — каучук и
вода. И поскольку каучук в воде
нерастворим, единственный
способ их совместного
существования— коллоидная система. Если
смотреть на разбавленный латекс
в микроскоп с тысячекратным
увеличением, можно увидеть
мечущиеся в воде частицы. Размер
самой большой из них достигает
5 микрон, самой маленькой —
меньше микрона. В литре латекса
больше 200 миллиардов таких
частиц.
Чтобы изучить структуру
частиц, исследователи ухитрялись
прокалывать их под микроскопом
тончайшей стеклянной иглой.
Пройдя сквозь плотную оболочку,
игла попадала в вязкое жидкое
вещество. Оболочкой были
адсорбированные поверхностью
каучука белки из сока гевеи. Каучук не
смачивается водой, <и как бы ми
были малы его частицы, они не
могли бы образовать устойчивую
коллоидную систему. Белковая
оболочка придает каучуковым
капелькам некоторую стабильность,
но ее хватает ненадолго: бактерии
разрушают белок. Начинается
коагуляция— частицы каучука
соединяются и всплывают на
поверхность. Когда нужно лолучить
каучук— это хорошо. Но когда
необходим латекс...
Веществами, способными
стабилизовать латекс, оказались
щелочи. В середине прошлого века
англичанин Джонсон запатентовал
консервирование сока гевеи
аммиаком. Редко где встретишь в
химии приемы столетней давности,
а вот способ Джонсона
существует и поныне в почти неизменном
виде. Достаточно добавить к
латексу 0,7% аммиака, чтобы
коллоидная система стала совершенно
устойчивой и сырье можно было
безопасно транспортировать.
И все-таки это было «е
слишком экономичным делом—возить
килограмм каучука в двух литрах
воды. А нельзя ли сгустить латекс,
снять каучуковые «сливки», а
когда потребуется — опять разбавить
их до «молока»? Кстати, сравнение
с молоком вовсе не натяжка:
молоко тоже коллоидная система, у
него должны быть общие
свойства с латексом. Крестьянам давно
было известно, что если к молоку
добавить некоторые растительные
смолы, то сливки отделяются
гораздо быстрее. Латекс
отстаивается очень медленно, но когда к
нему добавляют небольшое
количество тех же самых смол, то
«сливки» бывают готовы уже
через два-три дня.
На молочных заводах сливки
отделяют на центрифугах. И
латекс был впервые сгущен на
самом обычном молочном
сепараторе, да и современные
сепараторы для молока и латекса мало
чем отличаются один от другого.
А кроме того, латекс можно
просто упаривать, но только —
обязательно препятствуя образованию
«пенки» на поверхности жидкости.
Для этого ее интенсивно
размешивают при нагреве, добавляют
стабилизаторы. Получается густой
концентрат, в котором
содержится по меньшей мере две трети
каучука.
Разумеется, до тех пор пока
джунгли, а потом плантации гевеи
были единственным источником
сырья для резиновых сапог и
непромокаемых плащей, мячей и
шлангов, шин для автомобилей и
самолетов, был только один
каучук «и один латекс — натуральный.
69

Но в 1932 году в Советском Союзе
был построен первый в .мире
завод синтетического каучука. И за
прошедшие с тех пор 30 с
небольшим лет производство
синтетических каучуком стало
процветающей отраслью химической
промышленности во .многих странах
мира.
Что же касается латекса, то и
на это г раз к нему пришли
«обратным путем»: сначала каучук,
потом латекс. Сначала каучук
получали полимеризацией дивинила
в массе, сразу в виде твердого
продукта. Потом появился
процесс эмульсионной
полимеризации (снова термин коллоидной
химии!): мономер эмульгировали
в воде, полимеризовали его, а
затем из эмульсии образовавшегося
полимера удаляли воду.
Естественно, возникла мысль: если
эмульсию стабилизовать, то
получится не что иное, как
синтетический латекс! В крупном масштабе
это было впервые сделано в США,
в годы второй мировой войны,
когда Америка была отрезана от
главных поставщиков каучукового
сырья — Индонезийский архипелаг
и Малаккский -полуостров были
оккупированы японцами.
На практике латекс
синтезируют большей частью -не из одного
мономера, а из нескольких —
сополимеры часто обладают
лучшими свойствами. Классический
пример — дивинилстирольный латекс.
Мономеры — дивинил и стирол —
с помощью эмульгаторов
смешивают с водой; образуется
тончайшая эмульсия. Ей придают
определенную температуру и вводят в
реактор специальное вещество —
инициатор реакции. Начинается
полимеризация: возникают
частицы полимера — дивинилстироль-
ного каучука. Чтобы реакция не
зашла слишком далеко,
добавляют вещества — регуляторы,
которые вовремя обрывают растущие
цепочки молекул полимера. И
наконец, как бы «закрепляя»
образовавшийся латекс, примешивают
На фото — синтетический латекс под микроскопом
••.?
г:
4
;*
70

к нему последний реагент—стоп-
пер. И процесс останавливается.
Синтетических каучуков с
самыми различными свойствами очень
много. Почти все они могут
существовать «в виде коллоидов — ла-
тексов, свойства которых тоже
далеко не одинаковы. Но есть одно
общее условие, -без выполнения
которого никакого латекса не
.получится. Нужно стабилизировать
коллоидную систему,
предохранить только что рожденные
частицы от слипания сразу же —
одновременно с синтезом. Ибо
белковых веществ, защищающих
шарики природного каучука от
слипания, в нашем искусственном
латексе нет. Роль белков
выполняют в реакторе эмульгаторы —
те же вещества, что помогали
смешиванию исходных мономеров с
водой, препятствуют их
слипанию...
Чаще всего это мыло,
образующее самую обыкновенную пену,—
тонкая мыльная пленка
обволакивает синтезированные каучуковые
частицы .и не дает им сблизиться
и слиться.
Частицы синтетических латек-
сов мельче и однороднее, чем
частицы в -натуральном каучуковом
молоке. Из синтетических латексов
тоже можно .получить концентрат,
«сливки». Изделия из
синтетического и натурального латекса
-изготовляют очень похожими спосо-
Когда...
Однажды...
Как-то раз...
Когда Фонтенеля избрали
членом французской Академии наук,
он сказал:
— Теперь во всей Франции
осталось всего 39 человек умнее меня.
Как известно, число членов
французской Академии наук точно
определено в 40 человек.
Однажды, когда Луи Пастер
исследовал в своей лаборатории
бактерии оспы, к нему явился
незнакомец и, отрекомендовавшись
секундантом одного вельможи,
которому показалось, будто ученый его
оскорбил, вызвал Пастера на
дуэль. Пастер, спокойно выслушав
посланца, сказал:
— Раз меня вызывают, я имею
право выбрать оружие. Вот две
колбы — в одной бактерии оспы,
в другой чистая вода. Если
человек, приславший Вас, согласится
выпить одну из них на выбор, я
выпью другую.
Дуэль не состоялась.
Как-то раз Эразма
Роттердамского упрекнули в том, что он в
пост ест скоромное.
— Что же делать? — ответил
философ.— Сам я добрый католик,
но мой желудок — решительный
лютеранин!
У знаменитого
естествоиспытателя Линнея было много врагов
среди ученых. К нх числу
принадлежал философ Ламетри, не
признававший зоологической
классификации Линнея, в которой человек,
свинья н лошадь были отнесены к
одному классу.
— Сам он лошадь! — сказал
однажды Ламетри о Линнее в
разговоре с Вольтером.
— Если Линней лошадь, то он
первая из лошадей! — ответил
Вольтер.
Знаменитый французский физик
Ампер был добрейшим, но
чрезвычайно вспыльчивым человеком.
Однажды, решая заданную
Ампером задачу, студент допустил
ошибку. Взбешенный Ампер назвал
студента ослом.
— Вы сами осел! — ответил ему
студент.
Успевший уже успокоиться
Ампер добродушно произнес:
— Это очень возможно, ко я
думаю, что не в данном случае.
Попробуйте-ка, коллега, еще раз
решить задачу и Вы сами в этом
убедитесь.
Студент начал снова решать
задачу и, найдя правильное
решение, признал свою ошибку.
— Теперь Вы видите, что я
вовсе не осел? — сказал Ампер.
— Да, впрочем, осел кроткое,
терпеливое и работящее животное.
Кто знает, не обиделся ли он,
когда мы называли ослами друг
друга?
Французский философ Монтень
говорил о врачах:
— Счастливцы, эти лекари! Их
успехи ярко блестят в лучах
солнца, а их неудачи — мирно
укрывает земля.
бами. Не значит ли все это, что от
гллечного сока гевеи -лора
отказаться и числить его по разряду
экзотики? Нет, не значит, хотя бы
потому, что каждый латекс (и
в том числе, безусловно,
натуральный!) обладает своим,
особым сочетанием свойств. Одним
словом, пока что —
сосуществование, на которое, однако сильно
влияет то обстоятельство, что
большинство искусственных
латексов — выгоднее, дешевле. И
поскольку их свойства можно
варьировать по желанию — если не
всегда, то часто — будущее,
несомненно, принесет этому
синтетическому сырью еще большие
успехи.
Как из латекса
делают перчатку
Вернемся к примеру с
резиновыми перчатками. Основные
достоинства латекса таковы:
упрощение технологии, возможность
получения качественно новых
изделий, отсутствие безвозвратно
улетучивающихся растворителей,
сведение к нулю опасности пожара.
Прочность пленки из латекса
выше, чем пленки из резины, потому
что каждая операция, связанная с
механическим воздействием на
каучук, ослабляет и рвет его
молекулы. А резина, прежде чем
стать пленкой, проходит не одну
такую операцию...
Как и сырой каучук, латекс сам
по себе непригоден для
производства каучуковых изделий. И
точно так же, как из сырого
каучука готовят резиновую смесь,
способную к дальнейшей
вулканизации, к «сшиванию» полимерных
молекул, так из латекса сначала
приготовляют латексную смесь.
«Молоко» заправляют
вулканизирующими агентами, активаторами,
возбуждающими эти агенты, и
ускорителями, сводящими к
минимуму время вулканизации. В «его
вводят антиоксиданты, препятст-
71

вующие преждевременному
окислению каучука, при котором
изделие из него «стареет».
Добавляют наполнители — от мела до
сажи, мягчители, пластификаторы,
красители—причем все эти
ингредиенты должны быть
приведены >в коллоидное состояние. Очень
тонкие -порошки иногда удается
ввести сразу в латекс, но все
равно приготовление смеси создает
немало технических трудностей.
Главное условие — коллоидная
система латекса, а потом смесь
должна оставаться стабильной.
И только в тот момент, когда
должно «начаться изготовление
будущей вещи, условие задачи
сразу круто меняется, становится
«обратным»: нужно нарушить
устойчивость коллоидной системы,
заставить крохотные частицы
каучука сливаться, коагулировать на
поверхности формы. И для
натурального, и для синтетических ла-
тексов эта задача решается одним
путем: разрушением защитной
оболочки частиц.
..Чтобы сделать перчатку,
можно просто (Погрузить «модель»
руки в латексную смесь и через
некоторое время вынуть ее.
Правда, толщина осевшего слоя будет
так мала, что операцию придется
повторять много раз. Этот
простейший способ — способ
макания, известный еще индейцам
Южной Америки, сейчас почти не
употребляется. Но и современная
технология внешне довольно
похожа на индейскую. На форму
наносят вещество, реагирующее с
защитной оболочкой частиц
каучука— соли цинка, кальция,
магния. Ионы этих двухвалентных
металлов обладают способностью
агрессивно действовать на
естественные и -искусственные
стабилизаторы латекса — образовывать с
ними нерастворимые соединения.
Форму погружают в латексную
смесь. Результат—частицы
каучука, освободившись от своей
«одежды», сливаются,
коагулируют. Но не во всей массе смеси,
72
а только на форме, повторяющей
человеческую руку. Образуется
сплошная латексная пленка.
Этот способ (он называется
ионным отложением) дает
настолько шрочные пленки, что
перчатки можно снимать с формы
еще сырыми. Сырая пленка — это
фактически студень, .из которого
сначала нужно удалить воду.
А студни способны к синерези-
су — уплотнению и отсечению
излишка воды (типичный пример си-
нерезиса—отделение молочной
сыворотки). Перчатку из латекса
уплотняют в 'воде, л осле чего ее
окончательно сушат и
вулканизуют—и перчатка готова.
Точно таким же способом
делают и легкую обувь, и изоляцию
для проводов, футбольные
камеры и игрушки, детские воздушные
шарики и метеорологические
шары-зонды.
А если нужно
получить
более массивные
изделия?
Тогда вещества, разрушающие
защитные оболочки каучуковых
частиц, вводят прямо в латексную
смесь. Только теперь эти
вещества должны обладать замедленным
действием, чтобы не вызвать
мгновенной коагуляции: смесь
нужно успеть залить в форму.
Потом застывший в форме студень
(процесс «называют
желатинированием) сушат и вулканизуют.
Существует и другой путь:
вводят в смесь вещества, которые
нарушают устойчивость коллоида
только при повышенной
температуре. Пока «молоко» холодное,
оно может храниться долгое
«время. Но стоит нагреть его, залив в
форму, или опустить в него
горячую форму, как начнет
образовываться студень.
Еще один метод —
электроотложение. По существу это та же
гальванотехника, но вместо ионов
металла к аноду движутся частицы
каучука — они обладают
свойством заряжаться отрицательно.
Этот способ особенно удобен для
гуммирования — покрытия сплош--,
ной каучуковой оболочкой
металлических деталей. Они сами и
служат электродом. Если же на пути
частиц к аноду поставить
пористый заслон, например ткань, то
она покроется тонким слоем
каучука.
Пропитка ткани, с которой
началась история освоения латекса,
может происходить и совсем
просто— ткань погружается на
короткое время в смесь (разумеется, с
помощью непрерывно
действующих машин). Такой способ
широко применяется для пропитки
шинного корда и приводных
ремней, непромокаемой и
водоотталкивающей одежды, заменителей
кожи. И в производстве нетканых

материалов и синтетического меха
основным связующим тоже стал
латекс.
Обивка самолетнего кресла,
упругий ковер, легкий матрац«—
все это области применения
латекса, но уже в ином виде.
Резиновая губка известна давно. Ее
изготовление напоминает выпечку
теста: в смесь (здесь —
резиновую, конечно) вводят порообра-
зователь (в простейшем случае —
соду) и начинают нагревать
ее... И смесь «поднимается»
вспучивается, делается губчатой —
под действием выделяющегося
газа. С латексом и в этом случае
все обстоит проще. Достаточно
сбить латексную смесь в пену,
как это делают с яичными
белками, и добавить туда агент
желатинирования, чтобы образовалась
губчатая смесь, которую можно
заливать в какую угодно форму.
После вулканизации получается
пористый, легкий и упругий
материал.
Есть у латекса еще одно
несколько неожиданное
применение — в строительстве. Бетон,
замешанный не на воде, а на
каучуковом молоке, обладает всеми
положительными качествами
бетона плюс эластичность и вязкость
каучука, а технология его
приготовления нисколько не
изменилась. Особенно заманчиво
применять полимербетоны для
конструкций, постоянно
подверженных деформациям, например, в
судостроении. Пример — палуба
известного океанского корабля
«Куин Мэри» ьыла покрыта
смесью цемент с латексом и после
20 лет эксплуатации «не
разрушилась, а лишь слегка износилась.
Латекс может служить
связующим для мрасок, применяемых в
строительстве,— для таких красок
не нужны ни масло, ни
растворители; они прочны и совершенно
не боятся воды. Влагопрочные
обои, пропитанные латексом,
защитные покрытия на металлах, па-
тексные клеи — все это только
начало длинного списка. От
упаковки пищевых продуктов до
дорожных покрытий таков диапазон
применения €<каучукового
молока».
И последнее: в виде
коллоидных систем могут быть получены
не только каучуки, но и более
жесткие полимеры.
Промышленное (Производство таких латексов
уже существует <и у нас в стране,
и за рубежом. Это значит, что
технические возможности
материалов, изготовленных человеком
по образцу млечного сока
экзотического дерева гевеи, становятся
еще шире.
73

6
к
р
в
р
Явление сверхпроводимости, открытое в
1911 году, в течение многих десятилетий было
одной из самых непонятных загадок физики. В
результате усилий многих ученых из разных стран
мира эта загадка в основном решена, и в
1957 году механизм сверхпроводимости—то есть
способности некоторых сверхпроводников
не оказывать сопротивления протекающему через
них току — стал ясен.
Повышенный интерес к этому явлению
вызывался, помимо чисто научного аспекта,
возможностями его использования в технике. Здесь в
первую очередь речь идет о создании очень «сильных
и в то же время очень легких и компактных
сверхпроводящих магнитов. Уже построены и
используются сверхпроводящие катушки-магниты, лоле
в которых превосходит сто тысяч эрстед.
Напомним для сравнения, что земное магнитное поле,
отклоняющее стрелку компаса, имеет
напряженность поля, равную примерно .половине эрстеда.
У сверхпроводников есть, однако, «слабое
место», мешающее их применению.
Дело в том, что сверхпроводимость всех
известных материалов исчезает, как только
температура становится выше 20 абсолютных градусов
(что соответствует минус 253 градусам Цельсия).
Если бы удалось создать сверхпроводники,
сохраняющие свойство сверхпроводимости при
комнатной температуре» это вызвало бы переворот в
технике...
П
О
Существующая теория сверхпроводимости
отнюдь we «запрещает» создания таких
высокотемпературных сверхпроводников, но в то же время
и не указывает конкретных путей их получения.
Вернее будет сказать, таких путей не было видно
до последнего времени. Недавно американский
физик У. Литтл, а затем и ряд советоких физиков,
выдвинули определенные идеи, позволяющие
надеяться на решение задачи.
В популярной статье, перевод которой
публикуется ниже, Литтл достаточно осторожно говорит
о своей работе. Несомненно, нельзя еще дать
гарантии, что высокомолекулярные
сверхпроводники действительно могут быть созданы и будут
обладать свойствами, представляющими интерес
с точки зрения запросов техники. Но, тем не
менее, достаточно реальной надежды на получение
таких материалов — а она есть!—чтобы привлечь
к проблеме поисков высокомолекулярных
сверхпроводников внимание теоретиков и
экспериментаторов.
Работа Литтла сыграла в этом отношении
существенную роль, произведя подобную
«мобилизацию внимания». В этом—залог если не успеха,
то по крайней мере быстрого развития
исследований в области дальнейшего изучения и
применения сверхпроводимости.
Член-корреспондент АН СССР
В. Л. ГИНЗБУРГ
при комнатной
74

л
N
I
U
С
о
ш
Зто еще не достигну™
практически. Пока это только теория.
Но согласно теоретическим
рассуждениям можно
СИНТЕЗИРОВАТЬ ИСКУССТВЕННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ, КОТОРЫЕ БУДУТ
ПРОВОДИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ТОК ПРАКТИЧЕСКИ БЕЗ
СОПРОТИВЛЕНИЯ. Их можно,
пожалуй, сравнить с некоторыми
металлами, у которых при
чрезвычайно низких температурах
возникает явление сверхпроводимости.
Сверхпроводимость
при температуре,
близкой
к абсолютному нулю
Несколько лет назад в Масса-
чузетском технологическом
институте был поставлен опыт,
показывающий, что можно осуществить
«вечное движение».
Опыт был очень прост. В
небо 1ЬШом металлическом кольце
индуцировали ток. И после этого с
кольцом ничего не делали! А через
год убедились, что ток все еще
продочжает циркулировать в
кольце. Больше того: он практически
не уменьшился! Правда, физики
инстинктивно противятся идее
«верного движения» и называют такой
ток «сохраняющимся». Но тем не
менее дело, -очевидно, идет об
исключительно хорошем сохранении.
Секрет необычайного явления
заключался в том, что металл
приходилось сохранять в весьма
холодном состоянии, всего на
несколько градусов выше
абсолютного нуля (—273°С). Некоторые
металлы при температуре ниже
определенной «температуры перехода»
самопроизвольно переходят в
новое состояние, называемое
сверхпроводящим; при этом поток
электронов практически1 не встречает
сопротивления в виде трения.
Полное отсутствие трения и позволяет
э и ктрическому току сохраняться
неопределенно долго.
Но если разобраться, явление
сверхпроводимости — отнюдь не
редкое. Оно было открыто 50 лет
назад голландским физиком Хейке
Камерлинг-Оннесом. И с тех пор
выяснилось, что очень многие
металлы и несколько сот сплавов мо
гут быть сверхпроводящими.
Можно даже утверждать, что
технологические возможности машин,
осуществляющих вечное движение на
Профессор У. ЛИТТЛ
принципе сверхпроводимости,
неограниченны. Передача энергии без
потерь, сверхмощные электрома!-
■ниты, высокопроизводительные
электромоторы, выпрямители,
ускорители частиц и даже счетные
машины — лишь некоторые
серьезные области применения
сверхпроводимости, о которых говорилось
за прошедшие 50 лет.
Основной недостаток этих идей
в том, что они требуют низких
температур; сложное и громоздкое
холодильное оборудование, которое
необходимо создавать, чтобы
сохранять в этих приборах металлы
в сверхпроводящем состоянии,
делает их применение экономически
невыгодным. Проблема
охлаждения может быть обойдена, если
будут открыты сверхпроводники с
высокой «температурой перехода».
Эта перспектива заставила
исследователей изучить большое
число сплавов всех известных
сверхпроводящих металлов. При этом
были найдены многие новые
сверхпроводящие сплавы, но идея полу
чить высокотемпературный метал
лцческин сверхпроводник пока не
выглядит обнадеживающе.
температуре
75

4s
I
Г)
V^
vv
\_/
v^
w
#v
#
*
Ф
К
#^
HA/1E60 НАПРАВО
и/vinv/ibC
▲
Рис. 1. В обычном проводнике
«свободные» электроны (обозначенные
черными кружками) могут двигаться во всех
направлениях. Они обладают
определенной энергией (илн скоростью). В каждом
состоянии не может быть больше одного
электроне. Тока нет, потому что вправо и
влево движется одинаковое число
электронов
^
I
Р и с. 2. В обычном проводнике ток течет,
если разрешенные состояния энергии
смещены в одном направлении (в данном
случае вправо. Ток затухает, если
электрон, быстро движущийся вправо (а)
погадает в область, где регулярная
структура металла нарушена, и будет отброшен
назад; тогда он сможет занять одно из
свободных мест, отвечающих более
медленному движению влево F)
\1у
КУ
ЧУ
\У
vy
Щ'
У
W
K#^«L_L
-\»
НА/1ЕВО НАПРАВО **
И/ИПУ/1ЬС
Силтез
сверхпроводящего
органического
вещества
Есть ли возможность открыть
какое-то другое вещество, может
быть неметаллическое, которое
будет сверхпроводящим при более
высокой температуре?
Благодаря большим
теоретическим успехам, достигнутым в
последние годы в 'понимании природы
сверхпроводящего состояния, сен-
час самое подходящее время,
чтобы исследовать эту проблему.
Мы изучали возможности
синтеза органического вещества,
которое повторяло бы свойства
сверхпроводящего металла. Вычисления
показали, что некоторые
ОРГАНИЧЕСКИЕ МОЛЕКУЛЫ
СПОСОБНЫ СУЩЕСТВОВАТЬ В
СВЕРХПРОВОДЯЩЕМ СОСТОЯНИИ
ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ СТОЛЬ ЖЕ
ВЫСОКОЙ, КАК КОМНАТНАЯ,
И БЫТЬ МОЖЕТ, ДАЖЕ ВЫШЕ
КОМНАТНОЙ.
Природа
сверхпроводимости
в работах
Фр. Лондона.
Теория БКШ
Понимание истинной природы
сверхпроводимости — одна из
труднейших проблем теоретической
физики нашего века. Большой шаг
вперед здесь был сделан в 1957
году после опубликования
микроскопической теории Джона Бардина,
Л. Н. Купера и Дж. Р. Шриффера.
Их теория, называемая сейчас
«БКШ теорией», удачно объяснила
экспериментальные факты,
накопленные за полстолетия, и
предсказала ряд -н<овых явлений.
Как и большинство научных
теорий, теория БКШ не возникла
из ничего. Она была построена на
солидном теоретическом основании,
76

заложенном прежними
исследованиями. В частности, многие ее
черты были намечены
физиком-теоретиком Фрицем Лондоном. Еще в
1950 г. Лондон понял
высокоорганизованную природу
сверхпроводящего состояния, понял, что
каждый образец данного
сверхпроводника имеет присущую только ему
внутреннюю структуру и что это
свойство не изменяется в
сверхпроводящем состоянии под
действием тепла или иных внешних
факторов. Он высказал
предположение, что сверхпроводимость может
быть важна в областях науки,
далеких от традиционной физики
низких температур. Он допускал,
что существование такого
состояния в больших органических
молекулах, подобных белковым, может
объяснить некоторые их
необычные свойства.
К сожалению, за несколько лет
до появления теории Б1\Ш Фриц
Лондон умер, -не развив эти идеи.
В течение 10 лет, прошедших
после его смерти, соображениям о
больших молекулах уделялось
мало внимания, хотя другие статьи
Лондона повлияли на многих,
работавших в области
сверхпроводимости.
Дальнейшие
исследования
по биологической
сверхпроводимости
Наш интерес к проблеме
биологической сверхпроводимости
проявился пять лет назад, когда в
Стэн фордеком университете мы
работали над проблемой переноса
тепла к металлическому
сверхпроводнику. Как и Лондон, мы были
поражены устойчивостью
сверхпроводящего состояния; нам
пришло в голову, что если бы природа
хотела защитить информацию,
заключенную, например, в
генетическом коде некоего вида от
воздействия тепла и других внешних
влияний, то принцип
сверхпроводимости был бы здесь особенно
подходящим. Размышляя о
поразительном остроумии природы в
таких вещах, я решил, что было бы
полезным определить, существует
ли сверхпроводящее состояние в
больших органических молекулах,
построенных из молекул дезокси-
рибонуклеиновых кислот.
Одна -молекула этого типа
выглядела особенно обещающе в
смысле требований теории БКШ.
Ее строение близко к то-му, что, по-
видимому, предполагал Лондон.
Он, возможно, в своих поисках
продвинулся в этом направлении
дальше, чем это явствует из его
опубликованных работ.
Детальный расчет
сверхпроводящих свойств молекулы
показывает, что ОНА ДОЛЖНА БЫТЬ
СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ПРИ
КОМНАТНОЙ И ДАЖЕ ПРИ
ГОРАЗДО БОЛЕЕ ВЫСОКИХ
ТЕМПЕРАТУРАХ.
Этот вывод был для меня
совершенно неожиданным.
Дальнейшие исследования показали,
однако, возможность довольно
наглядного объяснения столь
исключительно высокой температуры
перехода в сверхпроводящее состояние.
Физические основы
сверхпроводимости
Прежде чем объяснить, как
такая сверхпроводящая молекула
может передавать ток, надо кратко
рассмотреть механизм
прохождения электрического тока в обычном
проводнике и в металлическом
сверхпроводнике.
В обычном
(несверхпроводящем) металле каждый атом
теряет один из своих внешних, слабее
всего связанных электронов,
который, будучи свободным,
безостановочно снует по кристаллу.
Движение этих «свободных» электро-
■нов 'не может быть совершенно
произвольным, требования
квантовой механики допускают только
некоторые энергетические
состояния или некоторые скорости.
Вдобавок, согласно принципу Пауля,
в каждом таком состоянии может
находиться не более чем одич
электрон. Электроны могут
располагаться любым способом,
совместимым с этими двумя
ограничениями. Наиболее устойчивое
расположение достигается тогда, когда
все низшие состояния- заполнены
электронами, а высшие —свобод-
. ны. Длях каждого энергетического
состояния электрону, движущемуся
влево, отвечает другой электрон с
той же энергией, движущийся
вправо. Имеется равное число
электронов с наименьшей энергией,
движущихся вправо и влево. Все
распределение симметрично (рис.
1). В такой равновесной ситуации
средняя скорость электронов
равна нулю и соответственно тока нет.
Если в металле 'наведен ток,
это означает, что электроны
вынуждены двигаться в одном
направлении (скажем, вправо), к
беспорядочной скорости каждого
электрона прибавляется некоторая
обшая составляющая в одном
направлении. Благодаря этому
увеличивается скорость, а
следовательно, и энергия электронов,
движущихся вправо, а у электронов,
движущихся влево, скорость и
энергия уменьшаются. Такое ас-
симметричное распределение
электронов дает несколько большую
среднюю энергию, чем исходное
симметричное распределение (рис.
2). Асимметричное распределение
в нормальном металле сохраняется
недолго, потому что, если одни из
электронов, быстро движущихся
вправо, попадет в область, где в
металле имеется дефект структуры,
он будет отброшен назад и займет
одно из свободных мест среди
электронов, движущихся
медленнее влево. Свободные состояния
слева имеют несколько меньшую,
энергию (из-за меньшей скорости
электронов, двигающихся влево), и
поэтому отброшенный электрон
будет занимать эти состояния
предпочтительнее. Таким образом
асимметричное распределение,
связанное с током, быстро перестроится
77

\j/
vy
N4/
I
< НЛ/IEBO НАПРАВО
H/vinv/»bC
▲
Рис. З. В сверхпроводнике существует
притяжение между «свободными»
электронами, связывающее их в пары.
Спаренные электроны не могут свободно
двигаться в металле — для связывания
необходимо, чтобы импульс центра масс
большинства пар был одинаков. Если в
металле нет тока, импульс центра масс каждой
пары равен нулю
Р и с. 4. В сверхпроводнике течет
«сохраняющийся ток», если больше электронов
движется вправо, чем влево. Ток не
затухает, так как если бы электрон «а»
перескочил в положение «б», то и он, и
электрон в «в» остались бы без партнеров,
Эти два отдельных электрона не могут
спариться между собой, так как в
противном случае импульс их центра масс имел
бы неправильное значение (отличное от
остальных). Поэтому электронные пары как
правило, не разрываютс я
НЛ/1ЕВО Н/ЛПРЛ&О
И/ИПУ/)ЬС
в симметричное с меньшей
энергией и ток исчезнет.
В сверхпроводнике
асимметричное распределение электронов ие
разрушается, так как между
электронами действует притяжение,
связывающее их в пары. Каждый
электрон в сверхпроводнике лмеет
своего «напарника». Спаренные
электроны не могут свободно
двигаться в металле; оказывается, они
связаны в пары только тогда
кеда импульс центра масс
большинства пар одинаков (гис. 3).
Теперь, если электрон, быстро
движущийся -вправо, 'натолкнется
на дефект в металле и будет
переброшен в состояние с меньшей
энергией, в «котором он движется
влево, у него не окажется
партнера, и его прежний партнер,
двигавшийся влево, тоже окажется
одиноким. Эти два отдельных
электрона уже не смогут спариться друг с
другом, так как их центр тяжести
ие обладает должным импульсом
Значит, если затрата энергии на
разрыв пары не окупится за счет
заметного уменьшения
кинетической энергии при столкновении,
пара ие сможет разорваться.
Асимметричное распределение
сохранится, и ток не перестанет течь
(рис. 4).
Так согласно теории БКШ
объясняется, почему ток в
сверхпроводнике не затухает произвольно
долго.
Конечно, 'приведенное
рассуждение только частично объясняет,
почему 'некоторые вещества
внезапно становятся
сверхпроводящими при данной температуре.
Почему, например, электроны будут
притягиваться, тогда как мы знаем.
что, обладая одноименными
зарядами, они должны отталкиваться?
Почему оказываются
коррелированными центры масс различных
пар?
На эти вопросы трудно
ответить прямо, к ним можно подойти
лишь с несколько более общей
точки зрения путем аналогии.
78

Опыт с мембраной
Представим себе тонкую
упругую мембрану, натянутую на
барабан. Положим сверху два
круглых камешка. Что с ними будет,
если осторожно наклонять барабан
в сторону? Очевидно, каждый
камешек несколько вдавит мембрану,
так что, если они сблизятся, один
скатится в ямку, сделанную
другим; это будет выглядеть так, как
если бы они взаимно
притягивались. Если теперь наклонять
барабан в другую сторону, камешки
будут двигаться по его поверхности
вместе: второй следует по впадине,
создаваемой первым. Если
наклонять барабан резче, то воздействие
на камешки может стать
настолько сильным, что они разделятся и
станут двигаться более или менее
независимо.
Что здесь общего со
сверхпроводимостью? В металле
положительно заряженные ионы,
образовавшиеся после освобождения
Рис. 6. Катастрофическое разрушение
электронных пар в сверхпроводнике при
его нагревании до температуры перехода.
Пары сначала разрушаются медленно, но
свободные, неспаренные электроны,
образующиеся при разрыве пар, мешают
остальным спариваться, ускоряя тем самым
процесс разрыва. Пары не могут
существовать выше температуры перехода
Рис. 5. Электронная пара в
сверхпроводящем металле образуется по изображен,
ной здесь схеме. Когда отрицательно
заряженный электрон движется через
обладающую некоторой упругостью решетку
из положительно заряженных ионов, он
притягивает ионы, заставляя решетку
«стягиваться» к нему. Второй электрон
притягивается к избытку положительного
заряда во впадине решетки, т. е. как бы
притягивается к первому электрону. Так
как ионы движутся медленнее электронов,
искаженная область позади первого
электрона сохраняется достаточно долго, так
что второй электрон может следовать за
первым «на безопасном расстоянии»
<
С
О
о
о
ТЕ/ИПЕРЛТУРЛ
ПЕРЕХОЛ/Ч
О'
"> ТЕ/ИПЕРЛТУРА(ГРЛЛ КЕ/1ЬВИНА)
79

н-
н н н н
с-с ' с-с
н-с с-н н-с с-н
V ;=сч с=сч
Н-С— С—N* С-С = С N
н н с-с н с=сч
н н н н
н
I
м н н н
с-< '• W
н-с* Ъ-нн-с* с-н
с=с с=с н н
/ \ / \ » I
~\ r/c"f"c» .Nt-9-9~H
/с-сч н ,с~Я н н
н н н н
-н
н—с
н
н
н
н
с-с
н-с;
н н
I
*
с-с
-ч /с~н Н~Я
, с-с с=
Н-С—С-N^C - С-<
н н /с=с\ н ,-
н н н
внешних электронов, не связаны
жестко со своими местами, а могут
совершать упругие колебания.
Когда один из «свободных»
электронов движется среди положительно
заряженных ионов, ионы
притягиваются к проходящему
отрицательному заряду. Это нарушает
решетку и заставляет ее
«втягиваться» вблизи электрона (рис. 5).
Естественно, другой электрон
притягивается к избыточному
положительному заряду ионов в
искаженной таким образом области
решетки. Тем самым он косвенно
притягивается и к первому электрону.
Это явление имеет близкую
аналогию с двумя камешка-ми,
которые «притягиваются» в результате
вдавливания мембраны: искажение
решетки и ямка на мембране
играют сходные роли.
Сила притяжения в металле,
обязанная такому механизму, мо-
"с-н
с=с н
■с^мм-с-
,с=с н
н н
м
1
-с-н
•
н
жет стать столь большой, что оба
электрона тесно свяжутся. Но
сеязь возникнет только при
достаточно низкой температуре, так как
при повышении температуры
тепловое движение электронов будет
стремиться разорвать пары так же,
как резкое движение барабана
разъединяет камешки. При
определенном повышении температуры
разрыв пар становится
катастрофическим; выше некоторой
температуры пары совсем не могут
существовать (рис. 6).
Очевидно, сверхпроводящее
состояние отличается высокой
внутренней организованностью. Оно
может существовать только при
температуре ниже той, при "которой
наступает катастрофический
разрыв пар. Это и есть тем-пература
перехода в сверхпроводящее
состояние.
Рис. 7. Предполагаемая
сверхпроводящая молекула. Образуется вокруг
стержня из углеродных атомов, соединенных
попеременно простыми и двойными
связями. Вдоль стержня расположены
торчащие в стороны боковые цепи, состоящие
из диэтип-цианинйодида. Эти боковые цепи
могут сильно поляризоваться, т. е.
электрон (изогнутая стрела) может свободно
двигаться от одного атома азота к
другому, находящемуся близко к
противоположному краю молекулы. Электроны
могут свободно двигаться вдоль стержня
Что нужно
для создания
сверхпроводящих
полимеров
Из предыдущих рассуждений
теперь нетрудно вывести
критерии, свидетельствующие о
возможности существования
органической молекулы в
сверхпроводящем состоянии. Она, грубо
говоря, должна обладать теми же
приспособлениями, какие имеются
для этого у сверхпроводящего
металла. Нужна среда, в которой
могли бы двигаться электроны, я
некая упругая заряженная струк-
W

Рис. 8. Электронные пары двигаются
вдоль стержня гипотетической молекулы
с помощью механизма притяжения,
подобного тому, который имеет место в
сверхпроводящем металле. Когда электрон
проходит мимо боковой цепи, она
поляризуется, и появляется положительный заряд
со стороны стержня. Второй электрон
притягивается к этой области положительного
заряда, а следовательно, к первому
электрону
тура, которая играла бы роль
ионов решетки.
Представим себе длинную
молекулу, построенную в виде цепи
из углеродных атомов, и 'назовем
ее стержнем (рис. 7 и 8). С каждой
стороны стержня отходят
ответвления, наподобие ребер в грудной
клетке. (Это строение было
подсказано аналогией с молекулами
ДНК — и о с углеродными атомами
вместо сахарно-фосфатной
последовательности и боковыми цепями
вместо азотистых оснований.)
Если углеродная цепь будет
сопряженной, т. е. если в ней
чередуются простые и двойные связи, то
она будет вести себя подобно
металлу и электроны смогут
двигаться вдоль нее свободно.
Для боковых цепей,
по-видимому, хорошо подойдет такая
молекула, как диэтил-цианинйодид —
краситель, применяемый обычно в
фотографических эмульсиях. Это
сильно поляризуемая молекула, в
которой электрон может свободно
двигаться.
В электрическом поле заряд
будет смещаться, и эта молекула
окажется поляризованной. Теперь
рассмотрим электрон,
движущийся вдоль стержня. Его
электрическое поле поляризует каждую
боковую цепь, иаводя
положительный заряд на участок цепи,
расположенный ближе к стержню.
Область максимально наведенных
положительных зарядов в боковых
цепях несколько отстает от
движущегося по стержню электрона.
Другой электрон притягивается к
положительному заряду и через
него — к первому электрону.
То же явление наблюдается в
сверхпроводящем металле.
Но если произвести детальные
расчеты для органической молекулы
по теории БКШ, окажется, что
температура перехода получается
чрезвычайно высокой —
порядка 2000е К °. Это, конечно, гораздо
больше, чем у любого известного
сверхпроводника. Чтобы
полагаться на этот вывод, необходимо
указать основательные физические
причины такого отличия.
Оказывается, такие причины имеются.
Изотопический
эффект —
ключ к разгадке
Вернемся к описанию притяги
вающего механизма между
свободными электронами в обычном
1 Градусы Кельвина;
исчисляются от абсолютного нуля.
сверхпроводнике. Когда электрон
проходит мимо иона, он дает иону
короткий, резкий толчок — и
удаляется, сообщив каждому иону
определенную кинетическую энергию,
приведя его в движение. Ион
продолжает затем двигаться, пока его
не останавливают упругие связи с
другими, соседними ионами. У
тяжелых ионов это смещение мало,
у легких —велико. Чем больше
смещение, тем больше искажается
решетка и соответственно тем
больше избыток положительного
заряда в искаженной области.
Опыты, проведенные над
образцами, составленными из
различных изотопов одного и того же
сверхпроводника, показали, что в
большинстве случаев температура
перехода зависит от массы иона.
Эта зависимость называется
изотопическим эффектом; его
открытие в 1950 году послужило
ключом к объяснению
сверхпроводимости.
Изотопический эффект играет
важную роль в объяснении
огромных температур перехода в наших
гипотетических сверхпроводящих
молекулах. В них мы заменяем
ионы металла сильно
поляризуемыми боковыми цепями. Под
влиянием электрического поля
электронов стержня движутся не сами
боковые группы, но лишь электроны
в этих группах. Вместо ионов,
которые движутся в решетке
металла, смещаемая единица теперь —
электрон, масса которого в сто
тысяч раз меньше массы иона.
Согласно изотопическому эффекту,
температура перехода должна быть
неизмеримо выше, чем у обычного
металлического сверхпроводника.
Немного помечтаем
Как только мы допускаем
возможность сверхпроводимости при
комнатной температуре, перед
нами открывается новый мчр науки
и техники. Он настолько необычен,
что выглядит скорее как плод на-
£ Химия и Жизнь, № 6
81

учной фантастики, а не как
серьезное научное предположение.
Химические и, вероятно,
технологические проблемы синтеза и
производства сверхпроводящих
материалов грандиозны.
Требование синтезировать молекулу с
точной, почти инженерной
спецификацией — цель, которую до сих пор
не ставили перед органической
химией.
И тем не менее, многие химики
чувствуют, что это может быть
сделано, что за достаточный срок
ТАКИЕ МОЛЕКУЛЫ,
НЕСОМНЕННО, МОГУТ БЫТЬ
СИНТЕЗИРОВАНЫ. Будем надеяться,
что когда этот день настанет, наши
попытки расширения теории БКШ
пройдут всестороннюю проверку.
Допустим, глядя в будущее,
что мы уже располагаем
пластическим материалом,
сверхпроводящим при комнатной
температуре.
Как можно его применить?
Очевидные применения уже
упоминались в начале статьи. Но
есть и еще более захватывающие
перспективы. Они связаны с
диамагнетизмом сверхпроводников,
их 'непроницаемостью для
магнитного поля.
Из-за высокой организации
движения электронов магнитное
поле не может проникнуть внутрь
сверхпроводника. Это свойство
можно продемонстрировать,
помещая магнитный стержень над
слоем сверхпроводящего металла.
Магнит парит над
сверхпроводником, поддерживаемый только
своим полем. Оио не способно
проникнуть в сверхпроводник.
Создается «подушка»t на которой
покоится магнит...
Легко представить себе
транспорт будущего, где используется
этот принцип. Пассажиры и груз
проносятся без трения иад
дорогой со сверхпроводящим
покрытием, как на ковре-самолете; игш
представим себе катание на
магнитных лыжах по
сверхпроводящим склонам, прыжки «а таких
82
лыжах... Станут возможными
совершенно фантастические вещи...
А можно ли ожидать здесь
чего-либо необычайного с
биологической точки зрения?
Нам кажется несомненным
одно.
Искусственный
сверхпроводящий материал, который мы
надеемся когда-нибудь синтезировать,
природа, безусловно, открыла дав-
ным давно. Пока мы можем
только предполагать, какую роль
играют в природе такие молекулы.
Упорядоченное движение
электронов в нашей гипотетической
молекуле тесно связывает между
собой ее различные части.
Реакции в одной части молекулы
могут повлиять на реакционную
способность других ее групп. Не
может ли такое дальнее влияние
объяснить особенности биологически
активных молекул?
• новости отовсюду]
Совсем недавно ведущему
исследователю по химии нлатратов (таи
называются соединения включения)
Фридриху Крамеру удалось
экспериментально подтвердить теорию,
объясняющую основную
особенность ферментов — иранне
высокую специфичность их действия.
Эту особенность было принято
объяснять тем, что молекула
субстрата «вкладывается» в молекулу
фермента как ключ вкладывается
в замок. Крамеру удалось
осуществить реакцию декарбоксилирова-
ния некоторых органических кне-
пот, используя их способность
образовывать комплексы включения
с циклодекстринами. В том случае,
если полость молекулы циклодек-
стрина, моделирующей фермент,
Пока мы ие можем ответить иа
этот вопрос. Но возможны очень
интересные направления поисков.
Согласно нашей модели, между
двумя молекулами, в которых
электронные пары имеют
одинаковый импульс, действует весьма
специфическое притяжение, а
между молекулами с разным
импульсом пар этого притяжения нет.
Имеет ли это что-либо общее с
избирательностью и
специфичностью некоторых биохимических
реакций? Этого мы опять не
знаем, но идея кажется
обнадеживающей.
И когда размышляешь об этих
возможностях, вековая мечта
человечества о механическом
«вечном двигателе» кажется
бесцветной и тусклой.
Сокращенный перевод
с английского
(Из журнала «Scientific American»)
в точности соответствовала
конфигурации молекулы нислоты,
последняя могла в нее проникнуть и
там претерпевала превращение.
При пересчете английских мер
веса в десятичные будьте
внимательны: с 31 января 1964 года
английский фунт равен не
0,453 592 332 иг, а 0,453 592 370 нг.
Такое решение принято
Королевской комиссией по измерениям и
стандартам. Сделано это только
потому, что новая величина
делится на 7. Журнал «Anqewandte Che-
tnie» опубликовал информацию об
этом событии под заголовком
«О добрая, старая Англия».
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ •

ЭКЗАМЕНЫ ОКОНЧ
ЭКЗАМЕНЫ ВПЕР
Для многих «наших читателей остались позади напряженные дни приемных
экзаменов. На очереди — хоть и дальней — новая группа выпускников и абитуриентов.
Поэтому редакция решила и в дальнейшем публиковать вопросы и задачи по химии.
«Готовь летом сани, а зимой телегу...». Взяв в руки новые номера «Химии «и
Жизни», >вы снова встретите в них уже ставший привычным вопрос:
«ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ?»
Серию расчетных задач, напечатанных в этом -номере, подготовили аспиранты
химического факультета МГУ Г. В. Лисичкин и М. Д. Решетова.
Задача № 1
В герметически закрытом стальном шаре емкостью 1 л был взорван 1 кг черного
пороха. Продукты взрыва были охлаждены до 0°. Вычислить давление газов внутри
шара после взрыва, пренебрегая объемом твердых веществ.
Задача № 2
Сколько лигров бензина нужно сжечь в комнате площадью 18 м2 и высотой 2,5 м,
чтобы ее атмосфера полностью лишилась кислорода? Для упрощения считать:
1) бензин представляет собой смесь изомерных гептанов CzH^ удельного веса
0,8 г/см3;
2) бензин окисляется до углекислого газа, а свежий воздух в комнату «е
поступает;
3) условия нормальные.
Задача № 3
В двух колбах — газообразные аммиак и хлористый водород. Колбы полны, оба
газа абсолютно сухие. Затем газы растворили в воде, причем вода целиком
заполнила колбы. После этого содержимое колб слили вместе.
Рассчитать процентную концентрацию образовавшегося хлористого аммония, если
известно, что объем колбы с аммиаком был в два раза больше объема колбы с
хлористым водородом -и опыт проводился при нормальных условиях. Удельные веса
обоих растворов считать равными 1 г/см3.
Задача № 4
Для анализа было взято 8 мг неизвестного вещества. Для полного сжигания этой
навески потребовалось 42 мл воздуха, обогащенного кислородом. 6 результате
анализа продуктов горения оказалось, что в состав вещества входит 64,81 % углерода,
13,60% водорода, 21,59% кислорода. Учитывая, что условия проведения реакции
нормальные, а плотность паров вещества по воздуху составляет 2,55, определите
процентное содержание кислорода в воздушной смеси (по объему).
Задача-шутка
А для решения этой задачи сложных расчетов не требуется.
В трех сосудах одинаковой емкости находятся азот, гелий и озон. Определите, в
каком сосуде больше атомов, если известно, что температура и" давление во всех
трех сосудах одинаковы.
Отаеты см. на стр. 95.

Возраст
и профессии
МЫЛА
Рисунки
Скобелева
Говорят, что если гуся как
следует намылить, а потом
пустить в водоем, он скорее всего
утонет, а уж устойчивость потеряет
наверняка. Таково одно из
маленьких чудес, совершаемых с
помощью мыла, древнего моющего
средства и первого поверхностно-
активного вещества.
С точки зрения химика,
мыло — это растворимые соли
некоторых органических кислот. Самый
распространенный способ
получения мыла — обработка щелочами
жиров, в состав которых входят
эти кислоты. В далеком прошлом,
когда не существовало
производства щелочей, вместо них
применяли золу или древесный щелок.
Сколько услуг оказало мыло
человечеству за многие века их
содружества — не счесть. Оно
продолжает оказывать их и сейчас,
несмотря на то, что в наши дни
химики создали значительно
более эффективные моющие средства,
чем мыло.
Доцент Московского химико-
технологического института имени
Д. И. Менделеева В, А.
Дроздов собрал множество
любопытных фактов из истории мыла «от
Ромула до наший дней». Он
знакомит читателей «Химии и
Жизни» с некоторыми экспонатами
своей необычной коллекции.
В нашем сознании понятие
«мыло» всегда стоит рядом с
понятием «чистота», ио никто не
знает, когда и кем впервые
приготовлено это обыкновенное и
одновременно необыкновенное вещество.
В далекие времена у многих
народов омовение было тесно
связано с религиозными ритуалами,
обрядами и поверьями. В Индии
до сих пор верят, что купание в
Ганге смывает грехи...
Старинному русскому слову
«мыло» во многих языках
соответствуют слова, произведенные от
древнегермайского «sapo», что
дословно переводится как
«капающая вязкая масса».
Одно из первых упоминаний о
мыле встречается в
«Естественной истории» Плиния Старшего. Он
пишет, что мыло, изготовленное
из буковой золы и козьего сала,
было изобретено галлами... для

окраски волос в красный цвет.
Употребляли его в равной мере
женщины и мужчины. Из текста
не ясно, служило ли это мыло
другим целям...
И все-таки маловероятно,
чтобы культурные Народы древней
Европы не знали о моющих
свойствах жиров, обработанных
щелочами в виде золы. При раскопках
древнеримского города
Геркуланума, засыпанного извержением
Везувия в 79 году н. э., были
найдены стиральные принадлежности,
на поверхности которых
обнаружены остатки мылоподобного
вещества.
В известном папирусе Эбер-
са — медицинской
древнеегипетской рукописи (найдена в 1872 г.),
относящейся к XVI веку до н. э.,
мыло упоминается как
лекарственный препарат. Известно также, что
один из врачей, живших в VII
веке н. э., заставлял своих
пациентов, страдающих слоновой
болезнью, глотать мыло.
Правдоподобно выглядит
такое предположение о самом
первом, случайном открытии мылопо-
цобного вещества.
У некоторых народов было
принято по праздничным дням
смазывать волосы благовонными
маслами, а в дни скорби —
посыпать голову пеплом. Не исключена
возможность, что в дни
празднества неожиданно объявили траур.
В результате на голове
смешивались масло и зола, и однажды... не
в головах, а на головах
совершилось великое открытие...
В дошедших до нас
документах раннего средневековья
упоминаний о мыле нет. И это не
удивительно. В те суровые годы,
освещенные зловещими отблесками
костров инквизиции, понятия о
чистоте и гигиене отступили далеко на
задний план. Если в древнем
Риме, как известно, было около
восьмисот бань, то в середине
текущего тысячелетия испанская королева
Изабелла Католическая гордилась
тем, что мылась два раза в
жизни— после рождения и выходя за-
\ш?щ
1 у -^у^С"
■ К Д
In?
Щ^^Р^" ||
Т/УШг
^V//A\\\£^)Х\\\\
г и
п
1
£<Я \ \ \ \ 1 \\\\ ^/1 U ft L. у ,
л Лш
1 Ц
муж. А употребление крепких
духов Люловик XIV ввел для того,
чтобы их аромат заглушал
неприятный запах грязных тел и
одежды придворных.
По преданию, английский
король Генрих IV, в 1399 г. учредил
орден Бани. Привилегией
кавалеров этого ордена было умывание...
Мыловарение как ремесло
возникло в Европе только в XIV веке.
Мыловары объединялись в
гильдии, уставы которых строго
охраняли секреты производства. Так,
ремесленникам из гильдии св.
Георга в Дублине запрещалось спать
под одной крышей с людьми, не
принадлежащими к корпорации...
С годами потребность в мыле
стала возрастать. Его все шире ис-
85

пользовали в гигиенических целях
и начали применять в ряде
производств, например, Для отбелки
хлопчатобумажных тканей и в
процессе их крашения.
На научную основу
производство мыла было поставлено в
начале XIX века. Этому
способствовали многочисленные исследования
французского химика М. Шевреля
в области химии жиров. Шеврель
установил, что основа любого
мыла — жиры — это химические
соединения глицерина с высшими
жирными кислотами, содержащими
в молекуле 13—18 углеродных
атомов. Им были открыты многие
важные органические кислоты,
такие, как масляная, олеиновая,
стеариновая, капроновая. В
середине XIX века химики могли точно
назвать состав всех полученных и
применяемых мыл.
С тех пор производство мыла
не претерпело принципиальных
изменений. Мыла наших дней — это
натриевые или калиевые соли
стеариновой, олеиновой и некоторых
других кислот с различными
специальными добавками.
Многим кажется, что мыло
используется только в прачечных и
в домашнем хозяйстве, но это
далеко не так. Его применяют в
самых различных случаях, порой
неожиданных. Мыльными пузырями
пользуется служба прогнозов
погоды. С помощью мыльных
пленок, созданных на проволочных
контурах, разрешаются трудные
математические задачи
минимальных поверхностей. Смачивающая и
эмульгирующая способности мыла
делают его незаменимым в
различных технологических процессах,
связанных с производством тканей
и лекарств, пластмасс и
синтетических каучуков, металлов и
строительных материалов.
Ни одно вспомогательное
вещество не имеет такого большого
значения в производстве туши и
чернил, как мыло.
Неоценимые услуги оказывает
оно на обогатительных фабриках
и нефтепромыслах. Мыльные
растворы помогают извлечь нефть из
истощенных скважин, а на
горнообогатительных комбинатах
отделить пустую породу от полезных
минералов.
В составах, распыляемых с
самолетов для борьбы с
вредителями сельского хозяйства, тоже
можно встретить мыло. Оно
используется как эмульгатор и
смачивающий агент перетрума, сул*
фата медн и арсенатов.
Чтобы корабли не обрастали
со дна ракушками и из-за этого
не снижалась их скорость, наруж
ную обшивку корпуса иногда по
крывают специальными защитными
мылами.
Вот сколько удивительные
профессий приобрело в наши дни
мыло.
86

Туад
Десятки сортов туалетного мыла выпускается
в нашей стране.
Чем они отличаются друг от друга, в чем
специфика каждого из них? Ответить на этот вопрос
мы попросили инженера лаборатории новых
сортов фабрики «Свобода» И. К. Передовщикову. Вот
норотеньние характеристики десяти популярных
сортов туалетного мыла, выпускаемого фабрикой
«Свобода».
«Детское»
Как явствует из названия, это мыло
предназначено для нежной детской кожи. Оно также
нужно тем, чья кожа обладает повышенной
чувствительностью к обычному туалетному мылу.
«Детское» содержит ланолин и борную иислоту,
которые «смягчают» его действие. Еще одна
особенность этого сорта мыла — отсутствие «отдушки» —
смеси натуральных эфирных масел и
синтетических душистых веществ, придающих мылу тот
или иной специфический запах. Абсолютно
безвредные для взрослого, вещества «отдушки» могут
оказаться раздражителями «ребячьей кожицы».
«Любимое»
и «Косметическое»
Эти сорта туалетного мыла хороши для сухой
чувствительной кожи. Содержат питательный крем,
в состав которого входят сложные органические
вещеста — ланолин, спермацет и косточковое
масло. Тонкий аромат и мягкая обильная пена
придают этому мылу особенную ценность. Применяя
«Любимое» или «Косметическое», вы не будете
испытывать после умывания ощущения стяну тост и
и сухости кожи, даже если она "злишне суха.
У тех, кто постоянно пользуется туалетным
мылом этих сортов, кожа приобретает эластичность
и шелновистость.
«Спермацетовое»
Рекомендуется лнцам с сухой кожей. Содержит
спермацет, особое воскообразное вещество,
которое получают многократной перекристаллизацией
маслянистой массы, выделенной из голов
зубастых китов — кашалотов. Химичесни
спермацет — это смесь сложного эфира пальмитиновой
кислоты и цетилового спирта. Его широно
применяют в производстве парфюмерно-космети-
ческих нремов и лечебных мазей.
е мыло
«Гигиена»
Дезинфецирующее мыло, в составе которого
содержится гексахлорофен. Это мыло
рекомендуется персоналу больниц, родильных домов, а
также работнкнам предприятий общественного
питания.
Гексахлорофен, убивающий микробы,
представляет собой продукт ионденсации 2,4,5-
трихлорфенола с формальдегидом. Его формула:
С,зН6О^С1б или
С1 Н Н С1
ci<^3°-CH2-°vZ/G1
И С1 СТН
«Сульсеновое»
Специальное лечебное мыло, которое
рекомендуется при лечении сухой и жирной себорреи,
перхоти, зуде и выпадении волос. Особые
свойства этому мылу придает сульсен — твердый
раствор серы в селене, содержащий 55,23% селена и
44,77% серы. В составе «Сульсенового» мыла 2,5%
сульсена. Применяя это мыло, строго
придерживайтесь инструкции, напечатанной на этикетке.
«Хвойное»
Содержит в своем составе экстракт хвои,
который и придает ему особый запах.
«Мир»
Этот сорт мыла вырабатывается из наиболее
высококачественного жирового сырья. Имеет
приятный, нежный запах; дает обильную пену. Мыло
«Мир» и другие 80-процеитные мыла значительно
экономичнее обычного туалетного мыла — в
равных условиях оно расходуется медленнее, чем
обычные сорта туалетного мыла.
Примерно таной же состав имеет мыло «ДЯДЯ
МИША», названное так в честь старейшего
мастера фабрики «Свобода» Михаила Васильевича
Киселева.
«Гаянэ»
Специальное мыло для ухода за волосами.
Содержит натуральную хну. Систематически
применяя мыло «Гаянэ», вы избавитесь от перхоти, и
ваши волосы станут мягкими и блестящими.
87

АНГЛИЙСКАЯ
ВЫСТАВКА
ПРИБОРОВ
— Я могу Вас заверить в том, что более
семидесяти процентов всех экспонатов, которые Вы
сможете осмотреть, раньше в СССР не
демонстрировались...
Эти слова были произнесены >в Политехническом
музее в Москве на открытии выставки научных
приборов <и лабораторного оборудования Англии.
Большая часть выставки была посвящена
приборам, предназначенным для
•научно-исследовательских работ в различных областях химии.
Характерная особенность современных научных приборов —
это то, что в них широко используется автоматика.
Она не только облегчает работу ученого, но и
позволяет 'подчас 'Выполнять исследования, которые в
ином случае было бы просто невозможно провести.
Например, взимание специалистов привлек
самопишущий спектрофотометр, 'предназначенный для
изучения кинетики реакций: с его помощью можно
одновременно вести до четырех измерений. Точно
так же автоматически регистрируются результаты
дифракции рентгеновских лучей на монокристалле
в новом английском линейном дифрактометре.
Кроме сложнейших приборов, на выставке
демонстрировалось и «простое» лабораторное
оборудование, -нужное химику в его повседневной
работе. Это — деионизаторы, позволяющие получать
сверхчистую воду, различные рН-метры,
нагревательные приборы, .центрифуги, магнитные мешалки,
молекулярные модели и многое другое.
Одним словом, это была интересная
демонстрация современной техники, помогающей ученым.
И поэтому -не удивительно, что залы (выставки были
всегда заполнены посетителями.
В. ГИЛЬЗИН
О. МИЛЮКОВ
Фото авторов

Простой хроматограф, предназначенный для
учебных целей
Используя очень небольшие объемы
жидкости, всего 0,03—0,3 мл, этот прибор с
точностью до 0,005 рН определяет
концентрацию ионов водорода в кровн и других
биологических жидкостях
1
II
it

^>NV
До четырех образцов одиовременно может
исследовать этот спектрофотометр. Ход
реакции автоматически вычерчивается
самописцами
Макеты различных молекул позволяют
продемонстрировать струитуру различных
веществ на лекциях в институтах и на
занятиях в школах
Ярко освещеииая ванна вискозиметра
позволяет легно наблюдать за приборами

Для рентгеноструктуриого анализа создай
лииеииый дифрактометр. С его помощью
ведется изучение строения различных
веществ, в том числе и белнов
Часть блока нагревательных приборов,
необходимых иаждой химической лаборатории

Вам, наверное, не раз
приходилось видеть в парке или в лесу
мерцающие огоньки светлячков.
Их свечение — результат простой
химической реакции — окисления.
В органах светлячка, вызывающих
свечение, находится люциферин,
который способен, окисляясь,
переходить в оксилюциферин.
«Коэффициент полезного действия»
при этом превращении энергии
достигает 50—60 процентов. Этого
не скажешь, например, про
лампы дневного света, не говоря уже
об электрических лампочках
накаливания! Реакция окисления,
сопровождаемая свечением,
протекает и в «гнилушках», в
гниющих стволах деревьев. Возможно,
Есть и другие вещества, кото*
рые под действием перекиси
водорода светятся голубым или
зеленым светом. Это гидразид три-
аминофталевой кислоты, дающий
процессами окисления и
восстановления вызвано свечение
многих бактерий, глубоководных рыб
и других организмов.
Химический свет можно
получить и в лаборатории, используя
для опыта легкодоступные
вещества: пирогаллол, 40%-<ный
раствор формалина, поташ и 30%-
иую .перекись водорода.
ВНИМАНИЕ! Опыт должен
проводиться под тягой.
В фотокювету или
кристаллизатор помещают стакан, емкостью
два литра. В стакан .наливают
50 миллилитров
свежеприготовленного 10%-ного раствора
пирогаллола. К нему последовательно
приливают 50 миллилитров 407о-
ного раствора формалина, затем —
150 миллилитров 30%нного
раствора поташа и, наконец, 100
миллилитров 30%-ной перекиси
водорода. После энергичного
перемешивания раствора стеклянной
палочкой, в темноте будет видно
красное свечение раствора и
образующейся при этом пены.
Свечение продолжается в
течение нескольких минут.
Происходит энергичное окисление
пирогаллола и формальдегида
перекисью водорода; продуктами
являются муравьиная кислота,
угарный и углекислый газ (что и
вызывает необходимость в тяге).
Реакции окисления,
протекающие в стакане с пирогаллолом,
формалином и перекисью
водорода:
голубое свечение, которое можно
наблюдать несколько часов, и соли
диметилдиакридила, светящиеся
красивым зеленым светом в
течение длительного времени.
КРАСКИ
Как известно, для измерения
температуры .пользуются
термометром или термопарой. Но их
применение возможно не всюду.
Например, невозможно вставить
термометр во вращающиеся
детали двигателя. В таких случаях
на помощь приходит химия.
Есть такие вещества, которые
обладают способностью менять
при нагревании свою окраску.
Особенно чувствительны к
изменениям температуры двойные
соли йодистоводородной
кислоты— например, соль серебра и
ртути Ag2HgJ4. Эта соль желтого
цвета, но после самого
незначительного нагревания она делается
ярко-красной. Окись ртути —
красного цвета, при нагревании
чернеет, сернистый кадмий — желтый
при комнатной температуре, при
нагревании становится буро-крас-
ным.
Можно самому проделать
опыты по изменению цвета. Для
этого надо, например, поместить
в пробирку окись цинка (белого
цвета) и в другую пробирку —
красную окись железа. При
нагревании этих веществ на газовой
горелке вы увидите, как окись
цинка станет желтеть, а окись
железа почернеет. Если охладить
пробирки, то цвет веществ станет
прежним. А если, например,
нагреть до 500° С окись молибдена,
то можно убедиться, что и она
изменит свой цвет с белого на
желтый с приятным оттенком.
Количество веществ,
меняющих свою окраску при
нагревании, достаточно велико. Всегда
можно подобрать для нужной
температуры определенное
вещество.
он
I .он
он
(У"
О 2 [О] -» )С=
н/|
1
СО
он он
но/\/ %/\он
о
[0]^| 1 -Н20
-НО]
=о— —>
Гнч
°\
>с-о
-^ СО-2 + IUO
н2о
92

На основе таких веществ
готовят специальные краски и
наносят их на поверхность
двигателей, шарикоподшипников, котлов,
тепловых аппаратов и т. д. Чаще
всего применяют для этого
комплексные соединения солей
кобальта и никеля с гексаметилен-
тетрамином (уротропином). Они
меняют окраску при нагревании,
теряя кристаллизационную воду,
и восстанавливают цвет через два
часа после охлаждения. Для
высоких температур (от 150 до
950° С) применяют вещества,
меняющие окраску при нагревании
•новости отовсюду;
ВЗРЫВ ВМЕСТО
УСКОРИТЕЛЯ?
Подземные ядерные взрывы
могут служить источником
получения трансплутониевых
элементов,— считают некоторые
американские физики. Их измерения
показали, что в момент подземного
взрыва некоторые атомы
природного урана захватывали
последовательно до 70 нейтронов. Во взятой
пробе было обнаружено калифор-
ния-254 в 100 раз больше» чем
когда-либо получали другими
способами. Исследователи пытаются
обнаружить элементы с еще большим
атомным весом — фермий-255 и
даже фермий-257.
Существует предположение, что
если удастся накопить достаточное
количество калифорния-252, то,
используя его в качестве мишени
при подземном ядерном взрыве,
удастся получить новый элемент с
атомным номером 105...
ЗЕРКАЛА
ДЛЯ КОСМОСА
По сообщениям иностранной
печати, в США испытывается
рефлектор диаметром 15 м,
изготовленный из пленки, покрытой
алюминием и натянутой на жесткую
опору из вспененного
синтетического материала. Температура в
фокусе такого «зеркала» должна
превышать 400° С.
Рефлектор пробуют применять
для получения пара.
Исследователи предназначают свое
устройство в дальнейшем для получения
электроэнергии в условиях
Космоса....
необратимо. Это, например, соль
никеля NiNH4P04 - 6Н20, которая
меняет цвет со светло-зеленого
на серо-зеленый при 120°, соль
кобальта C0NH4PO4 - Н20,
меняющая при 140° цвет с пурпурно-
красного на темно-голубой, и соль
меди СиСОз светло-зеленого
цвета, при 400 градусах меняющая
цвет на темно-коричневый.
Там, где есть опасность
перегрева или взрыва, химические
вещества всегда вовремя подадут
сигнал опасности.
А. П. МИЩЕНКО
ЭЛЕКТРОННОЕ
ПУГАЛО
В США испытывают аппарат,
генерирующий ультразвуковую
частоту и предназначенный для
борьбы с насекомыми-вредителями.
Оказалось, что ультразвук
препятствует вторжению на поля гусениц
хлопковой совки, некоторых молей
и других вредных насекомых; не
дает насекомым откладывать яйца.
Любопытно, что лучшие
результаты дает безвредная для
человека частота 21 кгц, на которой
работают «локаторы» летучих
мышей, служащие им для
обнаружения таких же насекомых...
БЫЛА ЛИ
НА ЛУНЕ ВОДА?
Лауреат Нобелевской премии
профессор Гарольд Юри считает,
что многие метеориты, упавшие на
Землю, представляют собой
осколки Луны, некогда столкнувшейся с
гигантским астероидом. Исследуя
вещество различных метеоритов и
анализируя характеристики
находящегося в них углерода, Юри
выдвинул еще одну не менее
оригинальную гипотезу: на Луне
существовала вода и в ней —
биологические организмы на самой
ранней стадии развития...
Как они туда попали? Автор
гипотезы полагает, что Луна могла
захватить воду земных океанов,
становясь нашим спутником в
момент отделения от Земли или
захвата Землей.
новости отовсюду
Когда...
Однажды...
Как-то раз...
Когда известный математик Бос-
сю находился при смерти и уже
не отвечал на вопросы близких, в
комнату вошел Друг
умирающего — ученый Монпертье. Ему
рассказали о состоянии умирающего.
— Подождите,— сказал
Монпертье,— я заставляю его говорить.
И громко произнес:
— Квадрат двенадцати?
— Сто сорок четыре,— ответил
Боссю.
Это были его последние слова.
Однажды во французской
Академии наук обсуждался какой-то
вопрос, так разжегший страсти
почтенного собрания, что все начали
говорить разом, не слушая друг
Друга.
Тогда академик Меран внес
предложение:
— Господа, попробуем говорить
одновременно не более, как
вчетвером!
Как-то раз Дарвин был
приглашен на званый обед. За столом
он сидел рядом с очень красивой
молодой дамой.
— Мистер Дарвин, — игриво
спросила ученого соседка,— Вы
утверждаете, что человек
произошел от обезьяны. Могу ли я
отнести это высказывание и на свой
счет?
— Безусловно! — ответил
ученый,— но Вы произошли не от
обыкновенной, а от
очаровательной обезьяны.
Ньютону за научные заслуги
было пожаловано зваиие лорда.
26 лет скучал он на заседаниях
палаты лордов. Только однажды
великий ученый попросил слова.
— Господа! — торжественно
обратился он к собранию,— если вы
не возражаете, я попросил бы
закрыть окно. Очень дует, а я боюсь
простудиться.
Одна дама спросила английского
метеоролога Эдуарда Брака:
— Можем ли мы быть уверены
в вашем прогнозе погоды?
— Безусловно, — ответил Брак.
— Единственное отклонение,
которое может произойти, будет
заключаться в том, что
предсказанная погода не совпадет с
указанной датой.
93

РАЗНЫЕ РАЗНОСТИ
«Она проникает везде и всюду,
она обусловливает твердость и
надежность каждого Вашего шага,
она, составляя краеугольный
камень самых различных
человеческих познаний и прикладных
наук, двигает вперед и культуру и
цивилизацию и материальное
благосостояние народа. Прогресс
химии — прогресс всего
человечества». (Из вступительной лекции
профессора Томского
университета С. Эалесского в 1888 г.).
«...Химия подвинется вперед
гораздо далее, нежели, может быть,
надеются теперь самые смелые
ученые сей части. Мы пойдем к
тем великим средствам, которые
сама природа употребляет для
сложения и разложения тел».
Это писал основатель
Харьковского университета Василий
Назарович Каразин в 1818 году.
За всю историю человечества до
конца XVII века люди успели
познакомиться с 15 химическими
элементами. На изучение
следующих 15 элементов понадобилось
немногим более 100 лет. К
моменту создания периодической
системы Д. И. Менделеева A869 г.) были
известны уже 63 элемента.
Сейчас известны 104 химических
элемента — меньше чем за век
открыты и созданы искусственно еще
40 элементов.
Количество химических
исследований стремительно растет. В
ноябре 1963 г. в американсиом
реферативном издании Chemical
Abstracts был опубликован
трехмиллионный реферат. Интересно, что
на опубликование первого
миллиона рефератов понадобилось 32
года, второго — только 17 лет, а
третий миллион был напечатан
всего за 7 лет.
Первый химический элемент,
история открытия ноторого
связана с именем определенного
человека, — это фосфор. Алхимик и
торговец Хенниг Брандт получил
фосфор во время поисков
«философского камня» в Гамбурге в
1669 году. Интересно, что ни для
одного из 14 элементов,
известных людям к тому времени,
нельзя назвать автора открытия.
Установлено, что при
температуре примерно — 160° С кислород
находится преимущественно в
виде димерных молекул 0Ч.
Предполагают, что при еще более низкой
температуре степень
полимеризации кислорода равна четырем, т. е.
в этих условиях он существует в
виде молекул 08.
Если к полиэфирной смоле
добавить некоторое количество
продукта полимеризации тетрабромфтале-
вого ангидрида с пропиленглико-
лем, то смола приобретет
огнеупорные свойства. Тетрабромфта-
левый ангидрид уже давно
применяется как огнеупорная пропитка,
однако его полимеризацию с гли-
колями удалось осуществить
сравнительно недавно.
Горный хрусталь, в молекулу
которого входят кремний и
кислород, встречается в природе в виде
очень нрулных и красивых
кристаллов. На Мадагаскаре найден
кристалл весом в 1,5 тонны. А в
Оружей ной палате в Кремле
хранится целый «самовар», сделанный
из одного крупного кристалла
горного хрусталя.
1 кубометр древесины дает 250
килограммов целлюлозы, из
которой можно получить около тысячи
метров шелковой ткани.
На сахарных заводах
просыпанный на пол обычный сахар
«разъедает» бетон. Это происходит
потому, что при брожении сахарного
раствора образуются уксусная,
масляная и молочная кислоты.
«Цель химии состоит не в
изготовлении золота и серебра, а в
изготовлении лекарств». Эти слова
принадлежат химику — врачу
XVI века Парацельсу.
В середине XVII века в
Колумбии испанцы, добывая золото,
обнаружили вместе с ним крупинки
не известного им тяжелого
металла, по виду несколько
напоминавшего серебро. Это была платина.
Однано новому тугоплавкому
металлу не нашли тогда применения
и презрительно прозвали его
«сребрецом». Правда, находчивые
испанские ювелиры вскоре стали
добавлять платину, хорошо
сплавлявшуюся с золотом, в золотые
монеты. Это повлекло за собой
приказ короля, чтобы вся платина
была уничтожена. И все запасы
этого ценнейшего металла...
выбросили в море.
РАЗНЫЕ РАЗНОСТИ
94

К задаче № 1
Реакция горения черного пороха протекает по уравнению:
2KN03 + ЗС + S = K2S +3|С02 + t N2.
Из уравнения ясно, что соотношение количеств калийной селитры, угля и серы в
черном порохе таково:
2C9 + 14 + 4В) : C X 12) : 32 = 202 : 36 : 32.
202 + 36 + 32 = 270. 270 г черного пороха при сгорании образуют четыре
грамм-молекулы или 4 X 22,4 = 89,6 л газов.
Составляем пропорцию:
270 г пороха образуют 89,6 л газов.
1000 г пороха образуют X л газов.
X = A000 . 89,6) : 270 = 332 л.
Так как Vi : V2 = Р2 '• Pi» давление в герметически закрытом шаре емкость 1 л буде-
равно 332 атм:
К задаче № 2
Согласно условию задачи, процесс горения бензина выражается уравнением:
C?Hje 4- HO2 = 7 f CO2 4- В f hfeO, Из уравнения видно, что для сгорания 1 грамм-
молекулы {100 граммов) С7Н|6 требуется 11 грамм-молекул 11 X 22,4 л = 246,4 л
кислорода. Следовательно, зная количество кислорода в комнате, можно найти
требуемое количество бе-нзи-на. Так как объем комнаты равен 1В м2-2,5 м = 45 м3, а
воздух содержит приблизительно 20% кислорода, то количество кислорода в комнате
составит 9 м3 = 9000 л. Решаем пропорцию: для полного сгорания 100 г С7Н16 нужно
246,4 л кислорода; X г C7Hi6 потребуют 9000 л 02. X = (9000 л . 100 г): 246,4 л = 3652 г.
Объем бензина равен 3652 г: 0,В г/см3 = 4565 см3 — 4,565 л.
К задаче № 3
Пусть колба с хлористым водородом имеет объем V л^ тогда объем колбы с
аммиаком — 2V л. Рассчитаем вес газов в каждой колбе. Для хлористого водорода:
(V : 22,4 л) ■ 36,5 г. Для аммиака: BV : 22,4 л) • 17 г.
По уравнению реакции: NHe + НО = NH4CI видно, что 17 г аммиака реагируют
с 36,5 г хлористого водорода. Мы же имеем соответственно BV: 22,4 л) . 17 г и
(V : 22,4 л) • 36,5 г. Ясно, что аммиак в избытке, следовательно, расчет надо вести по
хлористому водороду: 36,5 г HCI дают 53,5 г NH4CI; (V : 22,4) • 36,5 г HCI дают X г.
NH4CI. X = E3,5 : 22,4) V г.
Исходя из того, что общий объем раствора равен V + 2V = 3V л, а удельный
вес его — 1 г/см3, понятно, что вес раствора разен 3000V г. «Процентная концентрация
NH4CI может быть найдена из уравнения, при решении которого неизвестная
величина V сократится: 3000V г раствора NH4CI содержат E3,5 : 22,4) V г. NH4CI,
следовательно, в 100 г раствора будет содержаться Y r NH4CI.
53 5 Y
Y =—-- —-—= 0,08 весового процента
2,24-300fc4V
95

К задаче № 4
Определим формулу вещества. Для этого необходимо найти соотношение между
числом атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле вещества, разделив
процентное содержание элементов на их атомные веса. Они равны:
для С — {64,81 : 12) = 5,4; для Н — A3,6 : 1) = 13.6; для О — B1,59 : 16) = 1,35.
Формула вещества CxHvOz. х : у : z = 5,4 : 13,6 : 1,35 = 4:10:1.
Простейшая формула вещества C4HiP0. Молекулярный вес этого соединения равен
74. Это подтверждается и расчетом по плотности. Плотность воздуха принимается
разной 29.
29 X 2,55 = 74.
Полное сгорание каждой молекулы С4Н10О приводит к образованию четырех
молекул СОг и пяти молекул НгО:
С4Н10О + 602 = 4 | С02 + 5 f H20.
Для сжигания 74 мг вещества С4НюО требуется 6 X 22,4 мл 02. Для сжигания 8 мг
вещества С4НюО требуется X мл 02.
X = F . 22,4 . 8) : 74 ^ 14,5 мл.
Горение было полным.
Значит, в 42 мл смеси содержалось 14,5 мл 02.
Процентное содержание кислорода — Y равно:
Y = A00 • 14,5) : 42 = 34,5%.
К задаче-шутке
Эта задача решается устно. В соответствии с законом Аво.гадро, число молекул
во всех трех сосудах оди-наково, ио число атомов различно, так как в каждой
молекуле озона (Оз) — три атома, азота (N2) — два, а молекула инертного газа — гелия
одноатомна. Следовательно, в сосуде с гелием в три раза меньше атомов, чем в сосуде
с озоном, и вдвое меньше, чем в сосуде с азотом.
На f и стр. обложки: «Паутинки», вытянутые стеклянной палочкой
. из водного раствора фиброина (снимок в поляризационном микроскопе).
Фото к статье С. Я. Френкеля.
На 2-й обложке: Старинная гравюра «Варка стекла». (К статье
«Кобальт»).
Редакционная коллегия:
Главный редактор И. В. Петрянов-Соколов
П. Ф. Баденков, В. И. Гольданский, Н. М. Жаворонков, С. В. Кафтанов, Л. И. Мазур,
Б. Д. Мельник, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), П. А. Ребиндер,
С. С. Скороходов, Б. И. Степанов, А. С. Хохлов, М. Б. Черненко
(зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль
Оформление А. Великанова и В. Максимова Техн. редактор В. Карасев
Адрес редакции: Москва В-333. Ленинский проспект, 61/1. Телефон АВ 7-72-64
Подписано к печати 3/VIII—1965 i. Т-11023. Формат бумаги 84Xl08Vi6- Печ. л. 6,0 (усл. печ. л. 9,84) 11 вкл.
Уч.-изд. л. 10,8 Бум. л. 3,0 Тираж 22000 экз. Заказ 2633.
ОТВЕТЫ
НА
ЗАДАЧИ
2-я типография издательства «Наука». Москва, Шубинский пер., 10

i *
ю

Элемент JV© 27
Патент Сэмюеля Пиля
*?
и
1С
о
X
Читайте в следующем номере:
ассиметрия —что это такое
Читайте в следующем номере:
наследственная информация
передает эстафету жизни
Как Эрик Свенсон
растворился в космос
Издательство «Наука»