химия
В этом номере:
Время меняет карту
Что происходит в монокристалле
На уроке и на переменке
Вино как оно есть
Фантастика
Язык наследственности
Полимеры и радио
D
I
Q.
ОС
&
Е
о
с
■
о
Z
т
z

"*«£&,
*&*:
Исчая эра*
в о^поении
космоса
ЧЕЛОВЕК
впервые кмшел
и;« ьаГншы
непосредственно
н космическое
лространстно!
Репортаж с
пресс-конференции, посвященной
героическому полету космонавтов
П. И. Беляева и А. А. Леонова,
читайте на 17-й странице
журнала

m
С
со
Z
а
>
X
•з
3
z
а
с
о
с
I
о
Z
>
-л
Z
CD
I
а
>
К
а
1
х
а
ос
%
с
о
с
6
I
J
>
В номере:
О. МОРАЛЕВИЧ. За Каспийским морем 2
С. БОГАТЫРЕВА. Время меняет карту .... 8
И. В. СМУШКОВ иМ. С КАПЛАН. Что происходит в
монокристалле 9
Д. Н. ТРИФОНОВ. Настанет ли век редкоземельных
элементов? , ^ ] Q
Репортаж с пресс-конференции космонавтов П. И.
Беляева и А. А. Леонова 17
Р. ПОДОЛЬНЫЙ. Одно неизвестное и двадцать гипотез 20
Л. КЛЯШТОРИН. Секрет бомбикола 26
В. ЯНКУЛИН и В. АХЛОМОВ. В самом начале пути . . 28
Р. Г. КОСТЯНОВСКИЙ. Молекулы соединены без
химической связи — катенаны 34
С ВЛАДИМИРОВ. Богатства бедных руд 50
Б. П. МЕРКОВ. Свободные радикалы на Земле и в
Космосе ... 52
Л. ГУМИЛЕВСКИЙ. Зинин (главы из повести) 54
М. А. ЭМЕРИН. Я бы назвал это «химической симфонией» 60
A. ДМИТРИЕВ. Вино держит экзамен 66
B. Н. ЛЫСЦОВ. Язык наследственности. Как был
расшифрован генетический код 70
Хотите подготовиться к экзаменам получше? .... 81
Ф. ХОЙЛ. Черное облако (глава из повести) 82
О. МИЛЮКОВ, В. ГИЛЬЗИН. Самая большая выставка 92
Полимеры и радио 93
A. ДЕНИСОВ. Неисчерпаемый элемент 94
B. ПАВЛОВ. По страницам журналов ........ 95
На обложке:
1-я страница — фото Я. Иоффе к статье *Что
происходит в монокристалле»
3-я страница — рисунки Э. Яворского
На шмуцтитулах:
Фото ТАСС, В. Ахломова, А. Лидова;
строки из стихов Б. Пастернака, В. Фирсова,
Л. Мартынова
Л q 2
1965
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ
ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР

о.
ю
3
<
ас
о.
ш
/4. КАСПИЙСКИЛ
Л*ОРЕЛ4
Инженер Ю. МОРАЛЕБИЧ
Четыре Бельгии —120 тысяч квадратных
километров — площадь Красноводской
области Туркменской Советской
Социалистической Республики. Безводье, пески и
солончаки— это прошлое области, которому
объявлена война. Щедрая субтропическая
природа, богатства недр и химическая
промышленность — будущее области.
МОРСКИЕ ВОРОТА
Уже тридцать лет назад Красноводск
называли морскими воротами Туркмении.
6 маленьком городке, прижатом к берегу
подковой высоких раскаленных скал, жили
водники, железнодорожники, рыбаки. Через
Красноводский порт увозили морем турк-
v

менский хлопок. Через Красноводский порт
везли в Туркмению продовольствие,
промышленные товары, машины. И — бакин-
/ скую нефть.
Туркмения, юг которой буквально
«плавает» на нефтеносных пластах, ввозила
нефтепродукты много лет, еще с
дореволюционных времен. А о Красноводске тех лет
справочник сообщал:
«Число жителей—русских, армян,
персов, туркмен — незначительно. Имеется
88 жилых и 12 нежилых помещений,
32 лавки. Город страдает от недостатка и
недоброкачественности воды».
30 лет назад такого поселка, конечно,
уже не было. Появился город с населением
22 тысячи человек. В гавани было шумно от
множества судов. Между морским
пассажирским вокзалом и причалами треста
«Туркменрыба» глухо гудели паровые
опреснители, снабжавшие водой железную
дорогу и жителей. Но главным
поставщиком воды оставался маленький танкер
«Красный Флот». Он возил воду через
Каспийское море из Баку...
Прошло 30 лет — и я снова в Красновод-
ском порту. Бухту пересекает морской
паром-экспресс. Город светится тысячами
огней. На городской набережной — свежая
зелень деревьев. На площади огромный
Дворец культуры нефтяников,
неподалеку — Красноводский телевизионный центр.
В нескольких местах город шагнул через
скалы и на километры оттеснил пустыню.
Особенно быстро он растет там, где
расширяется завод, строится электростанция.
КРАСНОВОДСКИЙ
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ
Автобус останавливается на просторной
площади. За деревьями и клумбами
большого сквера — здание заводоуправления,
а позади него, насколько хватает глаз —
башни и трубы огромного предприятия.
Обычных цеховых корпусов немного,
большая часть техники находится под открытым
небом, всегда голубым и теплым.
Изгибаются бесчисленные сплетения больших и
малых трубопроводов, словно серебряные
аэростаты перед стартом белеют газгольде-
3

ры. На лабиринтах трапов и мостиков кое-
где видны люди. Их немного.
Первую продукцию завод — он
создавался на оборудовании, эвакуированном из
Туапсе,— дал в военном 1943 году.
Тогдашняя производительность покажется сегодня
мизерной, но коллектив по праву гордился
тем, что смог дать топливо танкам,
автомобилям, самолетам, тракторам. Работало
тогда на заводе 133 человека... А в 1952 году
Красноводский завод переработал уже
миллионы тонн туркменской нефти.
Сегодня это—дела давно минувших дней.
Производительность предприятия продолжает
расти. Увеличилась и глубина отбора
светлых нефтепродуктов.
А что нового здесь в области
химических производств?
Главный инженер завода Давид
Яковлевич Мучинский рассказывает:
— Наша главная работа сегодня —
замена пищевых жиров в производстве
синтетических моющих средств. Даже отмыть
металлические детали от грязной смазки —
нелегко, хоть и в керосине. А если нужно
вымыть отсеки танкера так, чтобы после нефти
везти в них подсолнечное масло? Или
задать такую же мойку составу
железнодорожных цистерн?
Понимая, что ответ на вопросы главного
инженера «рядом», искать его я не
решаюсь. Знаю, что даже авиационный бензин
оставит запах, который испортит любую
пищу.
— Вот в таких случаях,— продолжал
главный инженер,— и нужны наши моющие
средства. Главным образом, это сульфанол,
вырабатываемый из тетрамеров пропилена.
Цех за год дает 15 тысяч тонн сульфанола.
Почти половина его продукции идет в
магазины бытовой химии.
В цехе я попробовал действие
сульфанола: окунул руки в мазут и тут же ополоснул
в каспийской соленой воде, в которую
добавлен порошок. На руках не осталось ни
пятнышка. Даже запаха нефти не осталось.
Мне дали белый лоскуток, и его я тоже
старательно намочил в мазуте. Прополоскал в
растворе — и к кусочку ткани вернулась
прежняя белизна.
Несложные «опыты» с порошком Крас-
новодского завода не только эффектны
внешне...
Смысл обыкновенного порошка —
порождения химии — не только в удобстве и
несомненной пользе дешевой, быстрой и
полной очистки трюмов и цистерн, деталей
машин и рабочих рук.
Главный смысл этой химии —
колоссальное облегчение труда. Уничтожение самых
тяжелых и грязных его форм.
Перспективы Красноводского
нефтеперерабатывающего завода — это новые
цехи, новые виды продукции. Лучшие сорта
нефтяного кокса для печных электродов.
Потом — синтетические смолы и волокна.
Нефтяного сырья хватит и на крупное
производство самых выносливых сортов
каучука.
Главные условия реализации всего
перечисленного— снабжение электроэнергией и
пресной водой.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
И ВОДА
К новой Красноводской электростанции
дорога идет через новые жилые кварталы.
Потом город кончается и дальше — за
холмистой пустошью — огромная панорама
стройки. За первыми зданиями станции
зияют широкие прямоугольники котлованов
под будущие сооружения. Через песчаные
отмели прорыт прямой как стрела канал,
в который, пожалуй, смогут заходить и
большие корабли.
Заместитель главного инженера стройки
Мехмед Файзулаевич Ахмедов объясняет:
такой канал нужен, чтобы раз и навсегда
обеспечить станцию — плюс возможность
дальнейшего расширения! — водой для
охлаждения конденсата. Территория, как
шутят здесь, позволяет строить станцию хоть
на миллионы киловатт, «как в Сибири».
Но там—Ангара и Енисей, а здесь —
соленое Каспийское море. Здесь проблема
опреснения морской воды—один из путей
мирного использования атомной энергии —
видна во всей ее совершенно практической
значимости.
А пока с водой все еще трудновато. Уже
не один маленький, а два больших танкера
возят ее через море из Баку, непрерывно
совершая «челночные» рейсы. Не
успокоились и геологи. В Красноводской области
пробурили сотни скважин — и воду все-таки
нашли. Ее можно пить, к ней привыкли
растения, но солей в этой воде, что и говорить,
многовато. Если смешать такую воду с
дистиллированной от атомных опреснителей, то
получится очень хорошо. Но это вопрос
будущего.
4

Юг Туркмении быстро превращается в
край мощной нефтяной и химической
промышленности. И его потребность в воде
будет непрерывно расти. Можно представить
себе уже и главное средство решения этой
извечной для пустыни проблемы:
строительство атомной опреснительной станции в
Мангышлаке идет уже полным ходом.
Производительность ее 100 тысяч кубометров
ка по трубопроводам. Ее поставщики —
молодые города Небит-Даг, Кум-Даг, Челекен.
Челекен — явление необычное даже в
географическом смысле. Тридцать лет
назад это был крупнейший остров Каспия
площадью почти 500 квадратных километров.
Но уровень моря неумолимо понижался. За
три десятка лет — на два метра. Вода ушла
из неглубокого пролива, отделяющего ост-
воды в сутки. Наверное, в этом важнейшем
деле Красноводская область окажется
среди «первоочередников».
ПОЛУОСТРОВ СОКРОВИЩ
И НЕЛЕГКОЙ РАБОТЫ
Нефтеперерабатывающий завод есть
второе звено цепи, в которой первое —
нефтепромысел. Но даже поднявшись на
узенький верхний балкон самого высокого из
аппаратов Красноводского завода —
металлической башни, уходящей в небо, вы не
увидите на Красноводском горизонте
нефтяных вышек. Нефть сюда поступает издале-
ров Челекен от пустыни Кара-Кум. Пролив
занесло песком. Челекен стал самым
настоящим полуостровом.
Впервые я побывал здесь — еще на
острове— в 1934 году. За несколько часов
катер пересек Красноводский залив и
подошел к нескончаемому песчаному берегу
неподалеку от крошечного рыбацкого
поселка.
Над невысокими скалами носилась туча
чаек. Они сопровождали небольшую группу
людей, вились над их головами, садились на
плечи. Мы отправились к этим людям. Это
была артель туркмен, профессию которых
5

нельзя не назвать экзотической, по меньшей
мере. Они ловили водящихся здесь во
множестве ядовитых змей, вспарывали их и
ловко, как чулок, снимали красивую кожу —
ценное экспортное сырье для галантереи.
«Ободранных» таким образом змей, еще
шевелящихся, ловцы выбрасывали. Чайки
жадно подхватывали лакомую добычу
прямо налету...
Посетили мы тогда и единственное здесь
предприятие — это были небольшие
разработки горного воска — озокерита. А дальше
повсюду, куда ни кинешь взгляд, мертвая
пустыня, пески и скалы без единого
деревца. Кое-где почва, пожалуй, годилась для
растений. Но как им выжить, если за год
здесь выпадает едва 150 миллиметров
осадков, а температура летом доходит до 50
градусов? Годовая норма осадков
испарится тут за три дня.
Как и на материке, геологи бурили на
Челекене в поисках пресной воды
множество скважин, но находили только соленую,
совершенно непригодную для питья.
Вдобавок вода отличалась неприятным запахом
йода. Пресную воду привозили на катерах,
на рыбацких судах в бочках, в бурдюках из
бараньих шкур.
С тех пор прошло 30 лет. Маленький
самолет взлетел с Красноводского
аэродрома, высоко вознесенного над городом и
морем на бескрайнем алебастровом плато;
под нами проплыл город, порт, потом
затейливый орнамент плоских золотых
отмелей, кос и мысов, врезанных в море. Еще
несколько минут над песками — и внизу
появился настоящий оазис — зеленые
улицы, белые прямоугольники кварталов
нового города.
А вдали за городом видны из окна
самолета буровые вышки — такие же, как в
Баку.
Все дома в этом городе построены из
прекрасного пиленого алебастра, добытого
под Красноводском. Молодую зелень
поливают из водопровода той же, что и в Крас-
новодске, жесткой джебельской водой.
Через пустыню идет магистраль водопровода.
Рядом с ней проложен другой
трубопровод — по нему в обратном
направлении из Челекена идет нефть.
...Прежде, чем попасть на нефтяной
промысел, я побывал на двух C0 лет назад
здесь ловили змей!) заводах. На
химическом— с начальником
производственно-технического отдела инженером Светланой
Николаевной Кульгачевой, выпускницей
Московского нефтяного института 1958
года. Главная продукция завода —
кристаллический йод. Его выделяют из горячего
раствора, который идет по скважинам из-под
земли, с глубины 500—600 метров. Еще
один вид продукции—соединения брома.
Деревянные бочонки с кристаллическим
йодом и железные барабаны с бромом
отправляют к причалу—там их погрузят в
трюмы судов.
Следующий завод — сажевый. И хотя это
мощное предприятие с самой совершенной
технологией и автоматикой, его не
случайно построили подальше от города.
Пришлось самому убедиться в том, насколько
сажа «всепроникающая» продукция... Завод
работает на богатейшем местном сырье —
природном газе. Заместитель главного
инженера Александр Иванович Поляков,
работающий на сажевых производствах с
1936 года, считает, что в недалеком
будущем челекенская сажа будет одной из
лучших в мире: здесь есть сырье — газ
нужного для этого качества, здесь отличное
современное оборудование и
аппаратура.
На мой вопрос — можно ли посмотреть
сам процесс сбора готовой сажи —
Александр Иванович ответил скептически:
— Можно, но потом не отмоетесь. Туда
входят как в зону атомного реактора —
только в исключительных случаях. А сам
процесс прост. По закрытым транспортным
системам сажа попадает в барабаны. Они
вращаются, скатывая мягкие шарики
диаметром миллиметра полтора.
На складе завода — ярусы желтых
мешков из двойного пергамента. В них
упрятана сажа — драгоценная продукция,
необходимая для превращения каучука в резину.
Почти химически чистый углерод,
ближайший родственник алмаза.
А там, где из-под земли идет по
скважинам челекенскии природный газ, там кроме
сплетений трубопроводов ничего увидеть
нельзя. Зато дальше — ряды буровых
вышек, которые спускаются по косогору к
берегу, и — еще дальше — уходят далеко в
море по эстакаде. Бурение и добыча нефти
из-под дна Каспийского моря здесь в
разгаре. Эстакада уже ушла от берега больше
чем на два километра. Чтобы охватить как
6

можно большую площадь, скважины бурят
наклонно...
Но на Челекене есть и богатства совсем
у иного рода: горячие источники,
исцеляющие болезни. Лекарственная химия самой
природы, предлагающая себя человеку в
готом виде!
Мы остановились у одного из таких
источников. В десятке метров от дороги
струится из земли небольшой спокойный ключ.
Ручеек стекает в земляной бассейн, вырытый
для «самодеятельного» лечения. Над
бассейном небольшая раздевалка.
Точных анализов вод таких источников
пока нет. Но сюда прилетают лечиться люди
из Ашхабада, из Баку и из других мест.
Каждый устраивается в бассейне по вкусу и
по терпению: у самого ключа температура
воды около 40° С. Места в самодельных
бассейнах хватает всем. Здесь лечат
застарелые радикулиты, экземы... Источники еще
ждут ученых. И дождутся. Тогда целебные
ванны и бескрайние золотые пляжи, каких
не найдешь и в Италии, неглубокое теплое
море — все это может превратить Челекен
в первоклассный курорт.
А химия? Она не помешает больным и
отдыхающим, как и они ей. На пятистах
квадратных километрах, на сотнях
километров линии пляжей места хватит для
всего.
ЕДИНСТВЕННЫЙ
В МИРЕ ЗАЛИВ
Кара-Богаз-Гол или попросту Кара-Бу-
газ — это в сущности даже не залив, а
исполинское озеро, сообщающееся с Каспием
узким и мелким протоком. Глубина
редко достигает десяти метров, а на
огромных прибрежных пространствах не
превышает и полутора. Если закрыть приток из
Каспийского моря — через немного лет солнце
высушит эту плоскую чашу, оставив вместо
нее несколько небольших озер. Но этого
допустить нельзя: если воды станет меньше
и концентрация солей увеличится, то в
насыщенном карабугазском растворе станет
больше малоценных солей. А главная
ценность промыслов — сульфат натрия. Его
надо оберегать от примесей.
Летом, когда воздух накаляется до 40—
45 градусов, вода в заливе бывает как в
ванне: 35 или 36, кое-где даже 38 градусов...
Соли держатся в растворе. А зимой на дно
залива выпадает мощный слой кристаллов

сульфата натрия, мирабилита — до
полуметра толщиной.
Кара-Бугаз мог бы полностью
удовлетворить мировую потребность в этом ценном
сырье. Но естественное падение уровня
Каспия за последние десятилетия привело к
тому, что узкий пролив, питающий залив
каспийской водой, совсем обмелел. Солевой
режим нарушился. Вода идет в Кара-Бугаз
из моря, но почти не уходит обратно.
Концентрация солей стала выше, чем нужно, и
преобладающей стала поваренная соль,
которая только портит зимний
кристаллический осадок.
И сейчас мирабилит приходится
добывать непродуктивным бассейновым
способом в северной части залива, не используя
главных богатств, дарованных природой.
А дальше? Ждать много лет, пока повернем
Печору и Вычегду в Волгу и уровень
Каспия постепенно поднимется до прежней
нормы?
Вряд ли это разумно. Кара-Бугаз можно
возродить несравненно раньше и проще,
обычными техническими средствами.
Мощными землесосами можно за несколько
недель углубить и расширить пролив,
питающий Кара-Бугаз... Разумеется не «на
глазок»! Понадобятся сложные исследования и
расчеты. Может быть, понадобится
регулировать водяной обмен плавучими щитами.
Но результатом будет овладение
богатствами Кара-Бугаза,— а они
практически неограничены.
Уникальный залив находится в
Туркмении, и в первую очередь о его судьбе
должна позаботиться Туркменская Академия
наук. Но всю проблему Кара-Бугаза ни
в коем случае нельзя считать «местной».
Она имеет общегосударственное
значение.
Энтузиасты Кара-Бугаза считают, что он
должен стать не просто исполинским
«сырьевым цехом» Большой химии, а мощным
промышленным комплексом. Сотни
химикатов может дать Кара-Бугаз, рядом с
которым— нефть и попутный газ.
Подлинная жемчужина Каспия — залив
Кара-Бугаз, много лет назад поэтично
воспетый Константином Паустовским, ждет
достойного будущего. Его будущее —
комплекс химических производств в системе
Большой химии юга Туркмении. Некогда
пустынная и дикая Красноводская область
становится одной из богатейших кладовых
нашей Родины.
Уникальные месторождения газа и нефти,
огромные запасы цветных и редких металлов,
железной руды, солей, угля —всего полвека назад мало
кто знал об этих богатствах Казахстана и Средней
Азии. Природа накопила здесь настоящие клады для
химической промышленности — калийную и
поваренную соли, сульфат натрия, серу, хромиты,
йод, бром. А в дело шел лишь один вид
«природного сырья» — дикорастущая травка цитварная
полынь. На карте вы найдете Чимкентский
фармацевтический завод, 1где она перерабатывалась,— это
единственное химическое предприятие,
существовавшее на здешней территории до революции.
У скромного, когда-то полукустарного
производства Чимкентского завода мало общего с теми
современными химическими предприятиями, которые
возникли :на территории Казахстана -и Средней Азии.
Районы, «огда-то отстававшие даже от
невысокого оромышленного уровня царской России, стоят
сейчас на переднем крае химии: на Кокандском
заводе создан первый в нашей стране цех
аммонизированного суперфосфата; Чирчикский завод одним
из первых в Союзе стал производить карбамид.
Таких примеров можно привести немало.
Карта, которую вы видите,— это сегодняшний
день химии Казахстана и Средней Азии. Завтра она
уже устареет — здесь все в движении, все строится,
все растет. Расширяется Горнохимический комбинат
в Каратау—в ближайшие пять лет добыча
фосфоритов вырастет здесь почти в десять раз.
Увеличивается выпуск фосфорных удобрений на заводах в
Джамбуле, Кокэнде, Самарканде, Чарджоу, на
Актюбинском химическом комбинате. Создается
крупное химическое производство на юге Казахстана.
Скоро начнется освоение для нужд химии
поваренных солей Прииртышья, Таджикистана, Узбекистана.
Шире будут использованы ресурсы углеводородного
сырья для производства полимеров...
С каждым днем все больше природного газа,,
удобрений, химических средств защиты растений идет
из Средней Азии и Казахстана в другие районы
Советского Союза. С каждым днем все значительнее
вклад этих республик в развитие химической
индустрии страны.
С БОГАТЫРЕВА
i

Время
меняет
карту
г"
/&&&-.
1У1Ж1!
i ШШ
-»А
V
»аь&ьд>АИ| гп--.

что
ПРОИСХОДИТ
в
МОНОКРИСТАЛЛЕ
Во многих областях техники уже нельзя
обойтись без деталей, изготовленных из монокристаллов
германия, кремния, рубина, кварца и многих других
веществ. Выращивание монокристаллов — сложное
и трудоемкое дело. Кристалл должен обладать
совершенной структурой, иметь минимальное число
дефектов. Но после выращивания и остывания до
комнатной температуры, кристалл получается
обычно сильно «измятым» внутри. Во внешне
безукоризненном прозрачном и, казалось бы, совершенном
кристалле на самом деле есть сильно растянутые и
сжатые участки. Это — следствие очень сложной
температурной «биографии» кристалла, приводящей
к возникновению в нем внутренних напряжений.
Эти напряжения — опасный и весьма коварный
враг кристаллов. Их нельзя обнаружить при
обычном осмотре, они могут быть причиной появления
неожиданной трещины при любом прикосновении —
не говоря уже о попытках обработать кристалл; они
ухудшают его физические свойства... Внутренние
напряжения обнаруживаются и измеряются с
помощью поляризованного света. В зонах таких
напряжений оптически изотропный кристалл
становится анизотропным и поляризованный луч света
разделяется на два луча. Возникшая между лучами
разность хода световых волн создает определенную
окраску, зависящую от величины напряжений.
Таким методом исследования напряжений
давно пользуются при проектировании различных
сооружений, прибегая к прозрачным для света
моделям [(обычно — из искусственных органических
материалов).
Прозрачные кристаллы сами могут быть прямым,
объектом исследования, на котором
непосредственно проводится весь цикл измерений. Этим методом
можно выявить температурные режимы, при
которых в кристалле возникают значительные
напряжения; можно найти температуру при «которой они
почти полностью снимаются; определить условия
остывания кристалла, позволяющие сохранить его
целым и «не испорченным» большими внутренними
напряжениями.
Исследователь наблюдает картину напряжений'
в кристалле непосредственно в процессе изменения
температуры, а не только после окончания всего
цикла термической обработки.
На цветной вклейке показаны фотографии
картин распределения внутренних напряжений в
монокристалле бромистого калия размером 100 X 100 X
X 20 мм при скорости нагрева и остывания
несколько десятков градусов в час.
В первоначально ненапряженном кристалле при*
быстром нагреве возникают заметные напряжения*
и в поляризованном свете кристалл окрашивается
(фото 1). Эти напряжения — следствие слабой
теплопроводности кристалла; его средняя часть не
успевает прогреться до задаваемой температуры.
Резкое остывание кристалла тоже приводит к
значительным напряжениям (фото 2), причем если
скорость снижения температуры близка к скорости-
предшествовавшего нагрева, то величины
напряжений совпадают, но их знаки меняются на обратные —
фото 3 весьма напоминает фото 1, как бы
повернутое относительно него на 180°.
Совершенно неожиданно шовел себя кристалл
при дальнейшем снижении температуры —
имевшаяся симметрия окраски, соответствующая
кристаллографической симметрии бромистого калия, вдруг
исчезла (фото 4). Причины этого видны «а следующих
спектрах: напряжения «нашли» слабое место в
кристалле, сконцентрировались на нем (фото 5), и в
этом месте кристалл треснул (фото 6).
Самое интересное для нас в этих картинах то,
что они «почувствовали» грозящую катастрофу
задолго до того, как она лроизошла. Кристалл можно
было спасти, если бы, заметив распределение
напряжений, показанное на фото 4, экспериментатоо
резко уменьшил скорость снижения температуры.
Но и погибший кристалл «принес пользу
исследователю— он показал ему, что режим термической
обработки был выбран -неправильно, что над этой
стадией процесса надо еще поработать...
И. В. ШУШКОВ и М. С. КАПЛАН
9

Кандидат химических наук
Д. Н. ТРИФОНОВ
В периодической системе Менделеева
между барием (порядковый номер 56) и
гафнием (порядковый номер 72) расположено
семейство элементов, которые называются
редкоземельными. Семейство это весьма
своеобразно, ибо все пятнадцать его
представителей напоминают друг друга, подобно
Слово — фактам.
В 1900 году на Всемирной выставке в
Париже среди множества экспонатов
демонстрировались небольшие, отливающие
тусклым блеском слитки металлов.
Непосвященные равнодушно скользили по ним взглядом.
А специалисты с трудом сдерживали
восхищение. Образцы редкоземельных
металлов— лантана, церия и неодима —
символизировали крупную победу науки. Ибо в то
время химики, пожалуй, не знали более
трудной задачи, чем выделить из руд,
отделить один от другого и получить в свободном
виде металлы «редких земель». Они
встречались лишь в в*иде окислов, в соединениях
с другими веществами. Еще один
любопытный штрих: в чистом виде первые граммы
таких редкоземельных металлов, как тулий,
гольмий, лютеций, удалось получить лишь
совсем недавно, всего четверть века назад.
В 1961 году стартовал космический
корабль «Восток-1». Конструкторы
использовали при его создании среди прочих
материалов и редкоземельные элементы.
Итак — от музейных экспонатов до мате-
НАСТАНЕТ ЛИ ВЕКРЕДК4
братьям-близнецам. Все они —
трехвалентные металлы и в природе
встречаются в одних и тех же
минералах и рудах. Назовем их имена: лантан,
церий, празеодим, неодим, прометий,
самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий,
гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций.
Из-за своего уникального сходства
редкоземельные элементы доставляли и
доставляют химикам столько хлопот, как никакие
другие элементы таблицы Менделеева.
И в то же время смело можно сказать:
если мир химических элементов полон
контрастов, то в редкоземельном семействе эти
контрасты проявились весьма отчетливо.
риалов для конструкции звездолета.
И всего за какие-то 60 лет! Даже
в наше, привыкшее к парадоксам,
время это выглядит достаточно
удивительным.
Как только не именуют
двадцатое столетие! И «веком атомной
энергии», и «веком алюминия», и
«веком синтетических материалов».
Но раз даже создатели
космических кораблей не смогли
обойтись без редкоземельных металлов, то
не получаем ли мы право дать нашему
времени еще одно наименование — «век
редкоземельных элементов»?
Пока мы оцениваем значимость
материалов по их «земным» успехам. Скажем,
понятие «век алюминия» вполне оправдано.
Серебристый легкий металл прочно вошел в
фундамент современной цивилизации.
Алюминия на Земле много, его сырьевые
источники неисчерпаемы. Человек получает его
без труда и в больших количествах.
10

Многие металлы обладают ценными
свойствами, новая техника с величайшей
охотой взяла бы их на вооружение. А как
обстоит дело с редкоземельными
элементами? Само название, казалось бы, говорит
об их редкости, о скудости содержания в
минералах Земли.
В своем труде «Основы химии» Дмитрий
Иванович Менделеев особо подчеркивал
чрезвычайно малую распространенность
редкоземельных элементов в земной коре.
Он имел на это все основания — и
заблуждался...
БОЛЬШЕ ВСЕГО
ЦЕРИЯ...
Да, были времена, когда маленькая
посылка с образцами редкоземельных
минералов могла котироваться в ученом мире как
драгоценный дар. Гадолинит, ортит и це-
рит—лишь эти три минерала «дали жизнь»
представителям редкоземельного
семейства, они же позволили исследователям
сделать первые шаги в изучении химии
«братьев-близнецов».
Но ученым все еще не хватало сырья.
Положение несколько исправилось, когда в
1886 году в Бразилии были открыты залежи
монацитового песка, содержащего заметное
количество «редких земель». Океанские
корабли стали вывозить в трюмах мешки с
монацитом. Однако редкоземельные элементы
и после этого считались по-прежнему
редкостью.
И все потому, что ученые слишком мало
знали о составе земной коры.
Распространенность отдельных элементов оценивалась
буквально на глаз: «много» — «мало», а как
«много» или «мало» — определенные ответы
отсутствовали. Металлы, известные с
древности,— олово, свинец, серебро, ртуть —
уже вошли в повседневность, никто не
рисковал называть их редкими. Зато титан,
которого в земной коре видимо-невидимо,
считался элементом, обойденным природой.
Что уж и говорить о «редких землях».
Но постепенно геохимия становилась
наукой количественной. Пионером
«бухгалтерского учета» элементов стал
американский геохимик Фрэнк Кларк. Он высчитал
содержание в земной коре десяти
главнейших элементов Земли. Для этого ему
пришлось проделать более пяти с половиной
тысяч анализов различных горных пород.
В честь этого научного подвига величина
распространенности химических элементов
носит теперь название клерка.
По мере того, как спадала пелена
неизвестности с геохимического лика планеты,
росло удивление исследователей. Рушились
старые представления. Мнимая «бедность»
одних элементов обертывалась
неисчерпаемыми богатствами. И, быть может,
редкоземельные элементы явили собой наиболее
разительный пример такой переоценки.
Здесь великая заслуга принадлежит нашим
замечательным ученым — академикам
В. И. Вернадскому и А. Е. Ферсману.
И теперь мы можем утверждать, что
пятнадцать элементов таблицы Менделеева,
расположенные между барием и гафнием,
сохраняют название «редких» совершенно
незаслуженно.
Сейчас минералогические справочники
подробно описывают 60 с лишним
разновидностей редкоземельных минералов; даже
простой их перечень занял бы целую
страницу в журнале. И это лишь, как говорят
геохимики, собственные минералы «редких
земель». Прибавьте сюда еще около
двухсот минералов, куда редкоземельные
элементы входят в виде примесей. Близнецы
обнаружились там, где их вовсе и не
ожидали. Например, в апатите, которым весьма
богаты земные недра. В нем содержится до
3 процентов «редких земель». Почти
каждый год появляются сообщения о находке
новых редкоземельных минералов. Совсем
недавно советский геолог А. Степанов
сделал подобное открытие; он назвал
новый редкоземельный минерал гагаринитом.
Химики анализируют состав минералов
В лабораторных дневниках растут колонки
цифр. Цифры суммируются, выводы обоб-
(ЕМЕЛЬНЫЖ ЭЛЕМЕНТОВ?
И

щаются. Они говорят о том, что
редкоземельные элементы даже не «середнячки»
по своему содержанию в земной коре.
В списке распространенности химических
элементов они расположились на 25-м месте.
Оказывается, в земных рудах и минералах их
в 10 раз больше, чем свинца; в 320 раз
больше, чем сурьмы; в 1600 раз больше, чем
серебра; в 2500 раз больше, чем ртути и,
наконец, в 30 000 раз больше, чем золота! Все
члены семейства редкоземельных элементов
распространены в более или менее
одинаковой степени. Больше всего — церия, меньше
всего—европия, тулия, лютеция. Но даже
«редкого» европия на Земле больше, чем
ртути, серебра и золота, вместе взятых. Да,
трудно после этого редкоземельные
элементы называть редкими.
В ГРАММ - ДОБЫЧА,
В ГОД - ТРУДЫ...
Чтобы добыть из минерала какой-нибудь
определенный редкоземельный элемент, да
еще в чистом виде, нужно, затратить
колоссальный труд. Были времена, когда подобная
задача казалась химикам почти
неразрешимой. Потому-то слитки редкоземельных
металлов на Парижской выставке занимали
такое почетное место.
Выделить всю совокупность
редкоземельных элементов из природного сырья,
освободившись от посторонних примесей,
еще удается без особых затруднений. А
далее сложность задачи возрастает
неимоверно, ибо братья-близнецы никак не хотят
разлучаться. Над разделением редких
земель бились сотни ученых, и едва ли
не каждый из них пытался найти свой метод.
И только длительной повторной
кристаллизацией солей можно было отделить
редкоземельные элементы один от другого.
Тысячи однообразных операций... Например,
французу Ж. Урбэну, чтобы получить чистую
окись тулия, потребовалось около 10 (!) лет
однообразной работы.
Немудрено, что редкоземельные
металлы были исключительно дороги... Право же,
«редкоземельное» обеспечение денежных
знаков могло быть ничуть не хуже золотого.
На схеме внизу (справа) изображена структура трех внешних оболочек атома
лантана (Р, О и N). Пунктир — внутренняя подоболочка ZV-оболочки, которая, начиная с
церия, заполняется электронами. Таких 4/-электронов четырнадцать. Поэтому и самих
лантаноидов ровно столько же. У лютеция — последнего лантаноида — заполнение
4/-подоболочки заканчивается и вся iV-оболочкв (третья снаружи) оказывается
завершенной.
Близость свойств редкоземельных
элементов очень велика, но все же эти свойства
не идентичны. Они изменяются при
переходе от лантана к лютецию. Например, раство- .
римость солей. Собственно, на этих едва
заметных различиях в растворимости и
строились все схемы разделения редкоземельных
элементов.
Но старые методы отнимали слишком
много времени. Им на смену пришли новые.
Такова, например, ионнообменная
хроматография. Раствор редкоземельных солей
пропускают через специальные колонки,
наполненные ионнообменными смолами —
сложными полимерными органическими
веществами. Отдельные редкоземельные
элементы образуют со смолами соединения
разной степени прочности. Затем в колонку
вливают так называемый вымывающий
раствор: он уносит с собой сначала те элементы,
которые слабее связаны со смолами. Таким
образом, смесь редкоземельных элементов
дробится на составляющие. Ионнообменная
хроматография — своего рода
экспресс-метод разделения.
Существуют и другие прогрессивные
способы. Не будем их здесь перечислять. Лишь
с сожалением констатируем, что подлинная
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д.КМЕНДЕЛЕЕВА
12

r^
СПЛАВЫ Mg*+P3.&
революция в проблеме разделения
редкоземельных элементов еще не наступила.
И ценятся редкоземельные препараты,
особенно чистые металлы, до сих пор очень
дорого. Особенно «тяжелые» — от тербия
до лютеция.
Но хотя стоимость редкоземельных
элементов высока, и ей еще очень далеко до
стоимости, скажем, алюминия, элементы-
близнецы применяются ныне весьма широко.
ВООБРАЖАЕМОЕ
ПУТЕШЕСТВИЕ
Вообразим себе отдел в музее,
посвященный редкоземельным элементам.
У входа читаем надпись на стенде:
«Долгое время редкоземельные
элементы, составляющие 20 процентов всех
известных на Земле металлов, оставались не у дел.
Требования новой техники положили конец
этому неоправданному забвению. Ныне
трудно назвать область человеческой
деятельности, где бы не участвовали
редкоземельные элементы. Каждый год во многих
странах устраиваются съезды и
конференции, специально им посвященные. О
редкоземельных элементах ежегодно выпускаются
сотни научных статей и книг».
Первый зал называется «Редкоземельные
элементы в металлургии».
...Редкоземельные металлы отличает
высокая химическая активность. Но они
закипают при довольно больших
температурах: 1300—1500 градусов. Эти две
особенности делают редкоземельные элементы
весьма ценными добавками к различным сталям
и чугунам: они легко входят в состав
сплавов и удаляют из сталей вреднейшие
примеси— серу, азот, кислород, фосфор. Тем
самым значительно улучшаются качества
сталей. Всего лишь десятые доли процента
так называемого мишметалла (смешанного
редкоземельного металла, состоящего, в
основном, из церия) придают стали
дополнительную жаропрочность, значительно
облегчают ее обработку, повышают ее стойкость
против коррозии.
Экономисты удовлетворены тем
эффектом, который дало использование
редкоземельных элементов при выплавке стали.
Ученые недаром считают применение
редкоземельных металлов одним из самых
выдающихся успехов в сталеварении за последние
50 лет.
Содружество редкоземельных элементов
с магнием превратило прочные магниевые
сплавы в еще более ценные. Резко
подскочил температурный потолок службы сплавов
на основе магния. Теперь эти сплавы,
«усиленные» редкоземельными металлами,
применяются для отливки деталей
сверхзвуковых реактивных самолетов, управляемых
снарядов и оболочек искусственных
спутников Земли.
Второй зал посвящен применению
редкоземельных элементов в силикатной
промышленности.
...Они сообщают стеклам самую
разнообразную окраску. Придают им высокую
прозрачность, не позволяя желтеть и
мутнеть под действием ультрафиолетовых
лучей Солнца, рентгеновского или
гамма-излучения, а на такие стекла современная
техника предъявляет огромный спрос.
Редкоземельные элементы используются
при варке специальных оптических стекол
13

для астрономических и спектроскопических
приборов. Сверхпрочные стекла,
светочувствительные стекла, стекла с высокой
электропроводностью, с большим показателем
преломления — вот ассортимент изделий,
которые не обходятся без редкоземельных
добавок. А смесь редкоземельных окислов
оказывается наилучшим абразивом
(полирующим порошком) в весьма ответственном
процессе полировки стекла.
Уже появился термин — редкоземельная
керамика. Она очень нужна при
изготовлении специальной радиотехнической
аппаратуры.
«Редкоземельные элементы и атомная
энергия» — такое название носит следующий
зал.
...Работает ядерный реактор. И
безаварийность его работы обеспечивают
редкоземельные элементы.
Вот в чем состоит их роль. Ведь от
управляемой ядерной реакции до ядерного
взрыва, образно говоря, один шаг. Как только
количество свободных нейтронов превысит
критическое значение, наступает мгновенное
расщепление всего ядерного горючего.
Нужны «тормоза» — специальные
регулирующие стержни. Их задача — поглощать
избыток свободных нейтронов.
Редкоземельные элементы — европий и
гадолиний — являются великолепными
поглотителями. Их ядра поглощают нейтроны с
«жадностью», не свойственной любым другим
элементам.
Редкоземельные элементы входят также
в состав керамических и огнеупорных
материалов, применяемых в ядерных реакторах.
Их соли участвуют в сложном
технологическом процессе отделения плутония,
накапливающегося при работе реактора, от
оставшегося урана.
Радиоизотопы редкоземельных
элементов, такие, как прометий-147, тулий-170, це-
рий-144 и европий-150, занимают видное
место среди применяемых радиоактивных
изотопов.
...Мы могли бы пройти и по другим залам
этого воображаемого музея. Мы узнали бы,
какими превосходными катализаторами
оказываются редкоземельные металлы и их
соединения; об их использовании в
радиотехнике и электронике; в медицине и пищевой
промышленности; в текстильном и
лакокрасочном деле... К сожалению, ограничимся
лишь беглым знакомством: практическому
применению редкоземельных элементов
посвящаются ныне специальные большие
книги.
Успехи редкоземельных элементов не
так уж малы. Их эффективность можно
сопоставить с показателями эффективности
других важнейших металлов современной тех- |
ники — титана и ванадия, ниобия и тантала.
Но возможности редкоземельных
элементов далеко не исчерпаны.
Ведь не всегда даже отличное знание
свойств того или иного элемента позволяло
сразу же внедрить его в практику.
Например, химию кремния подробно изучили еще
в прошлом веке. А вот что он ценный
полупроводник, узнали недавно. И это было
словно вторым рождением элемента.
Такого «второго рождения» мы вправе
ждать и от каждого редкоземельного
металла.
И чем скорее оно произойдет, тем лучше.
Ценнейшие металлы земной коры, без
которых немыслима современная техника,
иссякают довольно быстро. Так, мировая
промышленность обеспечена достоверными
запасами никеля на 22 года, молибдена —
на 47 лет, кобальта — на 87 лет. А «редких
земель» даже при возрастающем уровне
добычи хватит по меньшей мере на
1000 лет.
Так что же тормозит настоящее
наступление «века редкоземельных металлов»?
Мы уже говорили об этом: нет
достаточно эффективного и быстрого способа их
разделения, который бы сделал их добычу
дешевой.
Знание свойств отдельных
редкоземельных металлов пока еще недостаточно.
Ученые, по преимуществу, оперируют с их
смесями. А ведь очень часто смесь и
составляющие ее компоненты — не одно и то же.
Причина этого состоит, быть может, в
том, что область редкоземельных
элементов — самая своеобразная во всей
периодической системе. Нам думается, что это
своеобразие должно выработать и иной подход
к изучению их химии, не такой, как при
исследовании других элементов.
Периодическая система является путеводной нитью в
любом химическом исследовании. Но в
отношении редкоземельных элементов ее
ценность как научного инструмента несколько
снижается.
Почему?
Перейдем от нужд практики к некоторым
теоретическим проблемам.
14
ч

ХИМИЧЕСКИЕ
АСТЕРОИДЫ
Казалось бы, что уж кто-кто, а автор
периодического закона должен был бы иметь
определенную точку зрения на место
редкоземельных элементов в таблице. Но в 1906
году, за год до смерти, Д. И. Менделеев
с огорчением признавался, что в этом
вопросе его «личное мнение ни на чем
определенном не остановилось».
В периодической системе места для
пятнадцати редкоземельных элементов и
впрямь не находилось. Их нельзя было
разбросать по группам таблицы, потому что все
они трехвалентны, все похожи друг на друга
и поэтому все претендовали на место в
третьей группе. А помести их в четвертую,
пятую, шестую группы,— они оказывались
«чужаками», и таблица Менделеева
утрачивала свою логичность.
Чешский химик Богуслав Браунер в
1901 году предложил выделить
редкоземельные элементы в специальную
интерпериодическую группу. Он назвал ее областью
химических астероидов. «Подобно тому,—
рассуждал Браунер,— как в солнечной
системе целая группа астероидов занимает
полосу на месте пути, по которому по аналогии
должна была бы двигаться одна планета, так
точно целая группа элементов «редких
земель» могла бы занять в системе одно
место, на котором в другом случае стоит один
элемент».
Чешский исследователь удачно
предвосхитил будущее размещение
редкоземельных элементов в таблице Менделеева.
Взгляните на нее. В клетке № 57, клетке
лантана, рядом с символом La размещаются
элементы с порядковым номером 58—71, от
церия до лютеция, так называемые
лантаноиды. Такое размещение получило
физическое обоснование после того, как Нильс
Бор предложил свою теорию строения
электронных оболочек атомов.
Она-то и объяснила удивительную
близость свойств редкоземельных элементов.
Свойства элементов зависят от строения
внешней (или двух внешних) электронных
оболочек, от числа электронов в них. Для
всего ряда редкоземельных элементов обе
внешние оболочки остаются почти
неизменными, а при переходе от церия к лютецию
электроны (общим числом 14) входят в
третью снаружи оболочку. Но ее-то влияние
на химические свойства элементов, как
считалось, ничтожно. Поэтому лантан и
лантаноиды очень похожи друг на друга.
Физики полностью согласились с
размещением редкоземельных элементов в одной
и той же клетке таблицы, а химики — не все
и не до конца.
Вот что их смущало.
Ведь периодическая система —
естественная классификация элементов. Что значит —
естественная? То, что она должна отражать
все связи, между элементами
существующие, и в то же время подчеркивать
индивидуальность каждого элемента. В каждой
группе выделяются главные и побочные
подгруппы; элементы этих подгрупп
различаются между собой, но есть между ними и
черты сходства. А вот при размещении
лантаноидов в одной клетке с лантаном они
словно остаются не у дел — как будто они
все на одно лицо, и каждый из них лишен
индивидуальности. Семейство
редкоземельных элементов как бы вносит некоторую
искусственность в логическую стройность
менделеевской таблицы...
Так рассуждали химики, и нам кажется
обоснованным их беспокойство.
Рассматривая редкоземельные элементы в их
совокупности, периодическая система ничего не
могла сказать об их индивидуальных
свойствах. И не могла объяснить, почему для
церия, празеодима и тербия известно
четырехвалентное состояние, а для самария и
европия — двухвалентное.
Оказалось, что в области химических
астероидов можно построить нечто вроде
малой периодической системы. Это и сделал
в 1929 г. немецкий химик Вильгельм Клемм.
Своеобразными «инертными газами» в его
таблице были трехвалентные ионы лантана,
гадолиния и лютеция.
В этом случае ион лантана имел, как
говорят физики, электронную конфигурацию
ближайшего «обычного» инертного газа
ксенона; ион лютеция — ту же структуру плюс
заполненная подоболочка, содержащая 14
электронов; у гадолиния же эта подоболочка
заполнялась наполовину (семь электронов).
Так Клемму удалось объяснить аномальные
(отличные от трех) валентности лантаноидов.
Церий, празеодим и тербий как бы
стремились отдать еще один (сверх трех) электрон,
чтобы приобрести конфигурацию иона
лантана или гадолиния; европий, самарий и
иттербий, напротив, предпочитали в тех же
15

тделях отдавать только два из трех
валентных электронов.
Система Клемма дала возможность для
несколько иного, специфического подхода к
изучению химии редкоземельных
элементов. Но этого было недостаточно, ибо эта
система все же была своего рода
«государством в государстве». И большая
периодическая таблица по-прежнему не могла
рациональным образом разместить
«химические астероиды». Это, пожалуй, одна из
главных проблем таблицы Менделеева,
которая еще и по сей день не решена до
конца...
Впрочем, по мере того, как химия
становится все более точной наукой, могут
возникать проблемы совершенно неожиданные.
В том числе и в области редкоземельных
элементов.
ПОЧЕМУ ОНИ
ТРЕХВАЛЕНТНЫ?
То, что трехвалентное состояние обычно
для редкоземельных элементов в
соединениях, никогда и ни у кого не вызывало
сомнений. Считалось: два валентных электрона
берутся из внешней оболочки, один — из
предыдущей.
И этого казалось достаточным, чтобы
понять причину близости их свойств.
Но стоило спектроскопистам детально
изучить электронную структуру атомов
редкоземельных элементов, как обнаружились
любопытные факты.
Познакомимся вкратце с тем
специфическим «шифром», с помощью которого
записывается распределение электронов в
атомах.
Каждая оболочка в атоме делится на
подоболочки. Эти подоболочки
обозначаются латинскими буквами s, р, d и /.
Например, если мы встречаем запись 1 s2, то она
обозначает электронную конфигурацию
атома гелия. Цифра 1 —номер оболочки, В
первой оболочке может содержаться только
одна подоболочка s, а максимальное число
электронов в любой s-подоболочке равно
двум. Во второй оболочке мы встречаем уже
две подоболочки— s и р; в третьей — три:
sf р и d; в четвертой — четыре: 5, р, d и /.
Заполненная р-подоболочка содержит
6 электронов, a d- и /-подоболочки,
соответственно, 10 и 14. У элементов от церия до
лютеция происходит заполнение
^-подоболочки четырнадцатью 4/-электронами.
Если физик хочет изобразить структуру
внешних оболочек атома лантана, он пишет:
6s25d, Внешняя оболочка его атома, шестая
по счету, обозначена цифрой 6. В ней
заполнена 5-подоболочка двумя электронами,
которые появились у элементов,
предшествующих лантану,— цезия и бария.
«Собственный» электрон лантана поступает в d-под-
оболочку пятой оболочки — она ранее
оставалась недостроенной. И считалось, что у
церия появляется первый электрон, который
по праву принадлежит 4/-подоболочке
четвертой оболочки. В предыдущих периодах
таблицы Менделеева она также оставалась
незанятой. Значит, мы можем записать
структуру церия как 6s25d4f.
Но спектроскописты говорят:
ошибаетесь. Нет в атоме церия электронов из 5d-
подоболочки. Зато в 4/-подоболочке
появляется сразу два электрона. И стало быть,
структура церия 6s24/2. И вообще, в ряду
редкоземельных элементов электроны в
5с?-подоболочче имеются только у лантана,
гадолиния и лютеция. У остальных членов
ряда 5б?-электронов нет.
Значит, чтобы редкоземельным
элементам удалось проявить свою трехвалентность,
они в большинстве случаев вынуждены
«занимать» третий валентный электрон не во
второй, а в третьей снаружи оболочке. Ведь
4/-подоболочка принадлежит, как мы
видели, четвертой оболочке, а у редкоземельных
элементов есть электроны уже и в шестой
оболочке (бя-электроны).
Следовательно, утверждение, что третья
снаружи оболочка не может влиять на
химические свойства атомов, в случае
редкоземельных элементов оказывается
несостоятельным.
А теперь постараемся окончательно
сформулировать ответ на вопрос,
поставленный в заголовке статьи.
...Прошло 170 лет с той поры, когда
первые ученые вступили на почву неведомого
«редкоземельного континента». Из всех
«материков» мира элементов он оказался
самым загадочным и трудным для
изучения. В наше время уже вычерчена
достаточно подробная карта «континента».
Его разведка и освоение уже начались.
А вместе с тем начался и «век
редкоземельных элементов». Может быть, еще наше
поколение будет свидетелем того, что он
достигнет своего подлинного расцвета.
16

26 марта в актовом зале
Московского государственного университета на
Ленинских горах состоялась
пресс-конференция, созванная президиумом
Академии наук СССР и Министерством
иностранных дел СССР. Она была
посвящена выдающейся победе советского
народа в освоении Космоса и встрече
с летчиками-космонавтами П. И.
Беляевым и А. А. Леоновым, впервые в
истории совершившими попет в Космос на
корабле-спутнике «Восход-2» с
выходом человека из корабля
непосредственно в космическое пространство.
П. И. Беляев и А. А. Леонов
подробно рассказали о своем полете и
ответили на многочисленные вопросы
советских и иностранных журналистов.
Записка редакции журнала «Химия
и Жизнь», переданная космонавтам:
Командир космического корабля
ссВосход-2» летчик-космонавт Герой
Советского Союза полковник Павел
Иванович Беляев ответил с трибуны пресс-
конференции:
А это — самая первая „пресс-конференция**...
Космонавты выходят из самолета в Пермском
аэропорту.
Фото ТАСС
17

•
...Непостижимый этот запах,
Доступный пониманью пчел.
Он составляет в эти миги,
Когда он за сердце берет,
Предмет и содержанье книги,
А парк и клумбы—переплет...

Р. ПОДОЛЬНЫЙ
одно
НЕИЗВЕСТНОЕ
И
Очень многое можно узнать о
стихотворении. Нетрудно
определить его размер и систему рифм,
найти аллитерации и ассонансы,
подчеркнуть эпитеты и метафоры.
Только одного не раскроет
самый тщательный анализ —
причины, почему именно это
стихотворение волнует нас. Вот так и
душистые вещества. Они не таят в
себе, на первый взгляд, особых
секретов. Можно узнать их
молекулярный вес и просто вес, спектр,
коэффициент преломления,
летучесть, давление паров, даже
точную структурную формулу и
только химики знают, что еще. Лишь
одного точно не знают об этих
веществах даже химики — почему
они пахнут?
Конечно, тысячи томов
заполнены точными сведениями об
«ароматических ядрах» и об
атомах — носителях запаха.
Современная химия душистых веществ
повторяет ароматы знаменитых
амбры и мускуса и создает
запахи, которых нет в природе.
Но все это химия делает,
продираясь через лабиринт загадок и
ловушек, расставленных на ее
пути. В каком-то смысле дело
обстоит хуже, чем на корабле без
компаса. Компасов много, но их
показания различны. Все ли они
врут, илн один верен — никто не
знает. И вахтенный недоверчиво
смотрит на горизонт: земля ли
там? А может быть, это белеет
пена у подводных рифов, от
которых добра не жди?
Посудите сами, верно ли
сравнение. В «правилах», по
которым вещества имеют или не
имеют запаха, к каждому почти
параграфу есть примечание об
исключениях. Да и само правило
порой выглядит как какое-то
исключение из привычных
представлений о законах природы. Вот, в
качестве примера, такой парадокс.
В пахучих веществах обычно есть
особая группа атомов, от которой,
как считают, зависит запах (такие
группы носят имя осмофоров —
носителей запаха). Однако
увеличение в одной молекуле числа
«осмофоров» не усиливает запах,
а ослабляет его. А то и совсем
уничтожает. Получается, что чем
больше слагаемых, тем меньше
сумма.
Основой групл-осмофоров часто бывают атомы кислорода,
серы, азота, фосфора, мышьяка, селена.
А вот примеры органических осмофоров:
\ •
—С(ОН); —С
/ \
OR
CHs
2—СНз
\
СНз
20

Правда, иные вещества
отказываются подчиняться такому
антиматематическому правилу. Но
от этого не становится на много
легче. Все-таки, хоть
парадоксальный, ио закон. А тут опять —
исключение.
Или, скажем, формула
какого-то душистого вещества. Ее
основа — колечко нз химических
символов, обозначающих атомы
углерода с их обычной свитой из
точкам добавилась третья —
вместо двойной валентной связи
появилась тройная — и запах стал
неприятным. Если только... Да, вы
угадали. Если только вы имеете
дело не с исключением, и а этот
раз приятным. А тогда из колбы
может донестись бодрящий запах
свежей зелени, тонкий аромат
весенней березовой рощн или даже
свежих листьев фиалкн.
Словом исключение за ис-
Перед нами два родственных вещества:
СНг—СН=СН2 СНг—СНг—
11оСН3
ОН
это эвгенол
^П2 ^П =^П2 ^Г12 ЪП
QJoCH3 (^ДзСНз
СН3
ОН
а это — дигидроэвгенол
В формулах разница только в том, что в верхней цепочке
дигидроэвгенола из-за «лишнего» атома водорода вместо
двойной валентной связи присутствует одиночная. Эвгенол сильно и
красиво пахнет гвоздикой. А его лишенный двойной связи родич
почти не имеет запаха.
ДВАДЦАТЬ
А теперь немножко о
правилах более точных, «почти», *как
будто» и даже совсем не знающих
нсключеннй. Прежде всего, запах
совершенно явно зависит от
молекулярного веса вещества.
Неизвестно нн одно пахучеее вещество с
молекулярным весом меньше 17.
И точно так же отказываются
пахнуть слишком сложные
высокомолекулярные соединения.
Верхний предел, потолок пахучести —
молекулярный вес 300. Почему
именно 300? А вот это уже неиз-
водорода и кислорода; атомы
углерода соединены черточками,
обозначающими валентные связи.
Минуту внимания! Вот здесь
вместо одной черточки — две.
Двойная валентная связь.
Поэтому вещество так и
пахнет — скажет химнк.— Есть такое
правило1
Увы, тут же выясняется, что
можно веществу иметь в
молекуле двойную химическую связь и
не пахнуть — что поделаешь, н на
этот раз никуда не деться от
исключения.
Но вот в формуле к двум чер-
ГИПОТЕЗАМ
ключением и снова исключение...
Притом очень похожие по
строению и свойствам вещества могут
пахнуть по-разному; даже
изомеры, различающиеся только
расположением групп атомов, а не
составом. И наоборот, совершенно
различные вещества — одинаково.
Формулы, например, мускуса и
его заменителей очень несхожи.
Но пахнут эти соединения
одинаково или почти одинаково.
О
Вот формула фолиона: СН3(СН2L=С—С
ОСНз
Это он, вопреки «закону о тройной связи», сильно пахнет
свежими листьями фиалки.
вестно. В природе самих
высокомолекулярных веществ
объяснений данному факту не найдено.
Правда, запах связан с
летучестью вещества, а чем больше
молекулярный вес, тем менее летуче
вещество. Но, во-первых, н нз
этого правила есть исключения. А во-
вторых... Можно подобрать у
таинственной границы, обозначенной
числом 300, странные пары
веществ. Более тяжелое из них —
одновременно н более летучее (мы
уже оговорились, что так бывает).
Но пахнет-то как раз только
более легкое и менее летучее из
двух.
Есть у всех пахучих веществ,
21

Ванилин и изоваиилин
различаются лишь
порядком расположения боковых
групп атомов. Ванилин —
известнейшее душистое
вещество. Изованилин
начинает пахнуть только при
нагревании.
О
f
jlOCHg
ОН
ванилин
О
с<
(JIOH
ОСНз
изованилин
Мускон — метилцикло-
пентадеканон,главное
пахучее вещество природного
мускуса. Получается в виде
масла.
(СНзЬ—СН—СНз
0=С СН2
Мускус-кетон, один
из синтетических
заменителей мускуса. Имеет
кристаллическое строение.
СНз
OaNf \COCH3
(СНзЬС^'СНз
N02
какой бы природы они ни были,
несколько общих черт. Почти у
каждого коэффициент
преломления близок к 1,5. Все они
поглощают инфракрасные лучи со
сходной длиной волны. Найдены кое-
какие общие закономерности в
поверхностном иатяжеиии н в
температурах кипения душистых
веществ.
Еще одна общая черта. Если
взять раствор любого душистого
вещества, распылить его под
давлением в виде тумана так, чтобы
часть капелек осела на
изолированный металлический диск, диск
приобретает электрический заряд.
Если сделать то же самое просто
с водой, этого ие случится.
Данное явление называют
«феноменом заряда». Полного объяснения
ему пока не подыскано.
Еще одна любопытная деталь.
Пахнут только молекулы —
отдельные свободные атомы не
пахнут. И пахнут только соединения,
вещества смешанного химического
происхождения — правда, за
семью исключениями. Фтор, хлор,
бром, йод, мышьяк и фосфор
пахнут даже в чистом виде. А
последний член семерки — кислород —
только в виде трехатомной
молекулы ■— озона.
После всего сказанного
можно не удивляться, что общей
теории обоняния до сих пор не
создано. Несмотря иа то, что создать
ее пытались далеко не
второстепенные в науке люди.
Неутомимый Ломоносов
создал одну из первых научных
гипотез о природе обоняния. Карл
Линней разрабатывал
классификацию запахов. Английский
ученый Вильям Рамзай, физик н
химик, открыватель новых законов
природы и новых элементов, тоже
пытался создать теорию обоняния.
Его соотечественник Джон Тин-
даль, исследователь законов
движения света и звука, выдвинул
свои предположения о запахе.
Можно назвать еще поэта и
ученого Эразма Дарвина, деда
великого Чарльза Дарвина.
А Абрама Федоровича Иоффе,
известного физика, привела в
науку родившаяся в детстве
мечта объяснить природу запаха. Так
рассказывает он в своих
воспоминаниях. Он открыл многое,
очень многое, но не эту тайну.
Один из зарубежных
химиков — швейцарец Леопольд Ру-
жичка, исследователь гормонов и
душистых веществ, сделавший
очень многое н для парфюмерии и
для медицины, не так давно с
грустью отметил, что за последние
сорок лет не видно особых
достижений в теории обоняния. А сам
Ружичка, придя в науку, мечтал
создать именно эту теорию.
Воистину заколдованное
место, на котором — совсем как у
Гоголя в «Вечерах на хуторе близ
Диканьки» — ни у кого «не
вытанцовывается».
И Ломоносов, и Рамзай, и
Иоффе (правда, всерьез теорией
обоняния он так н не занялся),
считали, что запах имеет
волновую природу. Только Ломоносов
говорил о волновом движении
частиц эфира, Рамзай же — о
колебаниях, промежуточных по
частоте между звуком н светом. Ученые
середины двадцатого века,
разумеется, говорят об
электромагнитных волнах определенного
диапазона, конкретнее — об
инфракрасных лучах.
В основу этого
предположения легло то обстоятельство, что
все душистые вещества сильно
поглощают инфракрасные лучи.
(Впрочем, как и
ультрафиолетовые. Но «ультрафиолетовая
гипотеза» тоже уже появилась.)
Иными словами, ряд ученых
видел и видит в молекулах
пахучих веществ своеобразные генера-
«...С этими двумя неразрешенными проблемами — световых
волн без эфира и невидимых волн запаха — я ушел из реального
училища. По отношению к эфиру я был просто скептиком. Что
же касается запаха, то мне казалось воз;можным проверить свои
представления и узиать, действительно ли- инфракрасные лучи
вызывают ощущение запаха. Для этого нужно поставить
физическое исследование, овладеть физическим опытом. В универ-ситет
из училища без древних языков хода не было, а из двух
технических школ — Технологического и Горного институтов,— куда я
мог поступить, я выбрал Технологический институт, считая, что
там больше физики, а именно физика может разрешить мои
сомнения...»
А. Ф. ИОФФЕ
«Встречи с физиками»
22

торы инфракрасных лучей. А в
нервных обонятельных клетках —
приемники таких лучей. Тем
самым обоняние сближается со
зрением. В пользу этого
предположения говорит то, что участки
слизистой оболочки иоса,
воспринимающие запахи, окрашены, так
же как и воспринимающие свет
клетки глаз.
Известно, что окрашенные
молекулы, как правило, менее
стойки и гораздо легче возбудимы,
чем неокрашенные. Колебания
молекулы пахучего вещества
накладываются на собственные
колебания частиц пигмента и те,
резонируя, вызывают перераспределение
зарядов в иервиой ткани, в
конечном счете приводя к нервному
импульсу — сигналу о запахе.
Мало того, из ткани обонятельных
клеток удалось выделить витамин
А и каротиноиды — те же
вещества, что содержатся в клет-
ках, ведающих в организме
зрением.
То, что молекулы колеблются
и способны генерировать
электромагнитные волны — неоспоримо.
Но и здесь есть, по меньшей мере
две точки зрения. По одной —
обонятельный орган воспринимает
колебания молекул только тогда,
когда эти молекулы попадают на
его поверхность. По другой —
колебания могут приниматься на
расстоянии, как и в случае со
зрением. Некоторые ученые отводят
обонятельной клетке роль не
только радиоприемника, но и
радиопередатчика. Особые
обонятельные волоски якобы генерируют
волны длиной в 8—14 микрои.
С приближением молекул,
поглощающих это излучение, генерация
усиливается, вместе с лучами
уходит тепло. Охлаждение нервных
окончаний в слизистой оболочке
вызывает ощущение запаха.
Тут вспоминается опыт, на
который многократно ссылались
авторы статей, опубликованных в
последние годы в наших
популярных журналах*,
Американские ученые Бек и
Майлз взяли два резервуара с
застекленными окошками, положили
в них мед и герметически закрыли.
Стекло в одном из резервуаров
пропускало инфракрасные лучи, в
другом нет. Как утверждали Бек
и Майлз, пчелы, которых они
впустили в комнату с резервуарами,
скопились на окошке,
пропускавшем инфракрасные лучи. Опыт,
действительно, кажется
бесспорным и доказательным. Но увы,
еще лет пять назад на
международном симпозиуме по проблеме
обоняния было сообщено о
контрольных опытах, проделанных
уже другими учеными. Условия
были те же, ио пчелы
«заупрямились» — оии садились поровну на
оба резервуара. Мне кажется, что
те, кто победил в этом споре,
предпочли бы потерпеть
поражение. Все-таки хоть что-нибудь
прояснилось бы!
Впрочем, для того чтобы
поставить аналогичный опыт, не
нужны ни мед, ни пчелы.
Достаточно взять сильно пахучее иещество
и заключить его в герметически
закрытую полиэтиленовую трубку.
Ваш собственный нос заменит бек-
майлзовских пчел. Вернее, пчел их
противников, поскольку запаха вы
ие почувствуете, а полиэтилен
пропускает те самые волны длиной
8—14 микрои, в которых
подозревают передатчиков запаха.
Ученый Оттосон решил
проверить не какой-то определенный
запах, а сразу многие. Он покрыл
слизистую оболочку собственного
носа тончайшим слоем пластика,
пропускающего инфракрасные
лучи. И тут же потерял обоняние.
Есть и другие доводы
«против». При тонкости современной
аппаратуры инфракрасные лучи
запаха были бы, вероятно,
замечены. И, наоборот, в технике
часто приходится иметь дело с
инфракрасными лучами, но как
запах они не воспринимаются.
И, наконец, есть пары
веществ, молекулы которых
колеблются примерно одинаково, а
запах у них разный. И наоборот.
И все-таки то, что мы
рассказали,— от неудачных опытов до
теоретических рассуждений — еще
ие означает крушения волновой
электромагнитной теории запаха.
Тем более, что за нее стоят
некоторые убедительные факты.
Например, тот, что к
бабочке-самке слетаются за несколько
километров самцы. Их манит запах
вещества, выделяемого особой
железой бабочки. Представить себе,
что летучие частицы этого
вещества смогли за короткий срок
преодолеть такое расстояние, да
еще в штиль или даже против
слабого ветра — трудно.
Знаменитый французский энтомолог Жан-
Аири Фабр возмущенно заявил,
что это было бы равносильно
окрашиванию целого озера с
помощью одной капли кармина. Он
даже пришел к выводу, что
обоняние у насекомых должно иметь
иную природу, чем у людей...
И все-таки, невзирая на
«протесты бабочки», сегодня во всем
мире большинство ученых
склоняется к химической теории
обоняния, сближающей это чувство
не со зрением, а со вкусом. Запах,
по их взглядам, ощущается
только при попадании молекул
вещества на слизистую оболочку иоса.
Собственно, просто теорией это
назвать нельзя — таково общее
направление нескольких гипотез.
Каждая из них по-своему
представляет то, что происходит на
слизистой оболочке носа.
23

Согласно выдвинутой еще в
1920 году гипотезе Леопольда
Ружички, пахучие вещества, попав
в нос, прежде всего растворяются
в жидкости, покрывающей
обонятельную область. Затем они
вступают в связь с особыми
химическими веществами — осмоцептора-
ми (захватывающими запах).
Каждый из осмоцепторов «ведает»
только определенными группами
атомов. Возникшие в результате
ловые вещества и воздействуют на
нервные окончания. Сами же они
(новые вещества) так нестойки,
что тут же распадаются. Этим и
объясняется, почему ощущение
запаха «не задерживается». Когда
запах очень силен, постепенно все
осмоцепторы оказываются
захваченными молекулами пахучего
вещества, и запах вообще перестает
восприниматься — так мы
привыкаем, адаптируемся даже к
сильным и стойким запахам.
Итак, в обонятельной
области носа, видимо, идут какие-то
химические реакции. Реакции,
происходящие с почти
непостижимой быстротой. Эта-то
быстрота — сильный довод сторонников
волновых гипотез. Запах
воспринимается молниеносно, под силу
ли такое химической реакции?
Но в быстроте иет ничего сверх-
естественного и невозможного.
Живой организм обладает
мощнейшими ускорителями
химических процессов — ферментами. Да
н неорганические катализаторы в
обычнейших пробирках дают
порой фантастические результаты.
Обыкновенная вода, в которой
45 секунд полежала медная
пластина, ускоряет окисление
сернистой кислоты в 80 раз!
Если слизистая оболочка
владеет подобными «секретами», для
реакций с целыми тысячами
веществ — у нее есть чему
поучиться. Продукты этих
сверхскоростных реакций, возможно, и
вызывают в нервных окончаниях
ощущение запахов.
По мнению авторов других
гипотез, это ощущение
объясняется переходом электронов с
молекул пахучего вещества на
слизистую оболочку; третьи полагают,
что молекулы изменяют в ее
клетках поверхностное натяжение,
что и воспринимается как запах...
Четвертые настаивают на том,
что есть всего несколько типов
запахов, каждому из которых
соответствует в носу свой тип
приемника. Так же, как существуют
четыре основных вкуса (сладкий,
кислый, горький, соленый),
которым соответствуют четыре типа
вкусовых почек поверхности
языка.
В пользу этого
предположения уже давно было найдено
немало фактов.
Описан случай, когда при
остром насморке человек, нюхая
фиалку, чувствовал запах розы,
а позже — запах сигары.
Это можно объяснить только
выключением части приемников.
Большинство природных запахов
(в том числе — фиалки и розы)
запахи явно смешанные. В первом
случае в «оркестре фиалки»
перестали играть какие-то важные
«инструменты» и впечатление
(запах) стало другим. Точнее,
отказали не инструменты, а приемники
исходящих от них сигналов.
Еще в конце прошлого века
один французский исследователь
смазал себе зев раствором
кислоты. На два дня он вообще
лишился обоняния, на третий день мог
ощущать запах только креозота,
на двенадцатый — ананаса, воска,
ладана, на восемнадцатый —
мускуса, и лишь через три месяца
обоняние восстановилось в более
или менее прежнем объеме.
Американский химик Дж.
Эмур пришел к выводу, что есть
семь типов приемников запаха. Он
выделил первичные запахи:
камфарный, мускусный, цветочный,
мятный, эфирный, острый и
гнилостный. Ему как будто удалось
составлять из этих семи составных
частей любой заданный аромат.
Пойдя дальше, он и некоторые
другие исследователи нашли, что
решающую роль для запаха
играет стереометрия, форма молекул
вещества, то, как она подходит к
соответстующему углублению в
«приемнике».
Камфарным запахом
обладают вещества с молекулами в
форме шара; мускусный запах
присущ дискообразным молекулам;
если у диска есть что-то вроде
хвоста, получается цветочный
запах. Эфирный запах имеют
молекулы-палочки...
Острый же и гнилостный
запах связаны не с формой
молекулы, а с их электрическим
состоянием. Большой положительный
заряд воспринимается как острый
запах, отрицательный заряд —
как гнилостный. Кстати, о
значении формы молекулы для запаха
начали говорить очень давно. А в
последнее время многие ученые
пришли к выводу, что наиболее
родственное обонянию чувство —
вкус имеет, в конечном счете,
тоже стереохимическую природу.
Исходя из этой гипотезы,
удалось даже предсказать запахи
нескольких вновь создаваемых
веществ.
Косвенно подтверждают
гипотезу недавние работы
советского биофизика А. Л. Вызова.
Отводя микроэлектродами биотоки из
клеток, ведающих обонянием у
лягушки, он выяснил, что для этого
животного запахи делятся по
крайней мере на пять резко
отличных групп. Аналогичные ре-
24

зультаты с выделением восьми
групп запахов получил за
рубежом Р. Гестлэнд.
Значит, разгадка близка?
Хорошо бы! Но пока вопрос далеко
ие ясен. Уже были случаи
кажущейся победы одной какой-то
теории, тоже связанные и с
предсказаниями запахов, и с
блестящими опытами. А затем новые
факты и даже старые, но
по-другому истолкованные, неожиданно
разрушали стройные сооружения
теоретиков. Уже вызывает
некоторые сомнения то обстоятельство,
что учитывается лишь одно
свойство пахучих веществ — форма их
молекул. Остается открытым
вопрос, почему все вещества,
обладающие запахом, имеют между
собой столько общего в других,
самых разных областях.
Существуют и факты, которые
не объясняет ни одна из теорий.
Окись цинка, некоторые другие
окислы металлов, глина и многие
минералы в сухом виде не пахнут.
Но стоит добавить воды...
Впрочем, кому не знаком запах сырой
глииы? Собаки же чувствуют
запах растворов поваренной соли и
хинина. Между тем, по-видимому,
молекулы этих веществ не
покидают раствора, испаряется только
вода.
В чем? Да во всей этой
путанице с обонянием. Нос очень
быстро привыкает к запахам,
адаптируется к ним. Нервы перестают
передавать в мозг сообщения о
привычном запахе. Мы его уже не
ощущаем.
Так почему, собственно, мы
считаем, что не пахнут обычный
кислород воздуха, азот,
углекислый газ? Может быть, их сигналы
просто не доходят до мозга?
И еще, может быть, многие
лишенные запаха вещества, на
самом деле могли бы для нас
пахнуть, если бы чем-то не
«напоминали» нервным окончаниям другие
соединения, к которым те уже
привыкли?
Но не надо все валить на
слизистую оболочку. Постараемся
посмотреть дальше собственного
носа.
Теории и гипотезы
противоречат одна другой. Но пессимизм
здесь ни к чему. Мы с вами
побывали просто на строительной
площадке. Мы прошли мимо груд
кирпичей, куч песка, деревянных
оконных рам и железа для труб и
крыши. Все это несхоже, но всему
этому суждено объединиться в
новом здании, обрести цельность и
красоту. А здание пока только
строится. Теория обоняния
создается. Будет создана. Слишком
много у душистых веществ общих
черт, чтобы это было
случайностью.
Заколдованное место будет
расколдовано.
А раскрытие его природы,
какой бы она ни оказалась, будет
замечательной научной победой.
Это только в том случае, если
природа запаха окажется
волновой — сказал мие знакомый.—
Вот тогда, действительно, хоть
создавай телескопы запаха и
нюхай цветы на планетах вокруг
Альфы Центавра. А если
химической? Что это даст нового?
Что нового? Хотя бы откроет
секрет таинственных ферментов,
по быстроте действия
превосходящих все, чем обладает
современная химия, и при том, видимо, в
отлнчие от большинства
ферментов, действующих на сотни разных
веществ... А главное, раскрытие
природы обоняния позволит в
конце кон цов создать «обоняю щие»
приборы. А они нужны в пищевой
промышленности и
криминалистике, в работе с нефтью и газами и
даже в медицине. Издавна врачи
пользовались при диагнозе
обонянием, они знали, что при тифе
больной пахиет кислотой, что
имеют свои запахи оспа,
дифтерит, рак. Всех возможностей
таких приборов сегодня просто
нельзя предугадать.
Словом, чем труднее будущее
открытие, тем оно заманчивее, это
давно известно.
СЛУЖБА ЗАПАХА...
запахла! Вернее, запахли ничтожные
следы одного из первых синтетических
веществ — ионона, производного лже-ирона
и серной кислоты.
•
Из двух с лишним миллионов
органических веществ четыреста тысяч имеют
более илн менее резкий запах.
•
В одном детском доме долго
работала кастеляншей слепоглухонемая
женщина. И справлялась с работой! Она
безошибочно определяла по запаху, кому
именно из девочек принадлежит только что
выстиранное платье...
Опознание преступника полицейской
ищейкой суд а ряде стран считает
доказательством его вины. Собака способна
отличить запах любого из трех миллиардов
жителей Земли. Еслн только у этого
любого нет брата-близнеца. Близнецы, во
всяком случае, для собаки, пахнут одинаково.
В 1893 году был выделен ирон —
важнейшая составная часть драгоценного
ирисового масла. Но формула ирона была
определена неверно. Синтезированное на
ее основе вещество не пахло. Неудача?
Колбу после неудачного опыта лаборант
вымыл серной кислотой. И пустая колба
25

Секрет
В брюшных железах самок
тутового шелкопряда (Bombyx
mori) содержится особое
вещество приманивания, которое
вызывает у самцов бабочек
характерный танец «ухаживания». Запах
этого вещества насекомые
способны улавливать .на очень
больших расстояниях.
Ученые попытались выделить
пахучее вещество из брюшных
желез бабочки. В результате
немалого труда мм удалось
получить ничтожное количество
белого кристаллического порошка, не
имеющего для человека
никакого запаха и обладающего высокой
биологической активностью.
Вещество было -названо бомбико-
лом, по имени бабочки.
Чувствительность самцов
шелкопряда к бомбиколу оказалась
просто невероятной: запах всего
лишь Ю-18 грамма бомбикола
вызвал брачный танец уже у
половины самцов из группы в 80
особей.
Следующим этапом работ
была расшифровка химической
структуры бомбикола.
Исследование спектров поглощения в
ультрафиолетовых лучаях показало
присутствие в веществе двух
сопряженных двойных связей м
спиртовой группы. Инфракрасные
спектры подтвердили зто
наблюдение и указали на присутствие
в молекуле бомбикола
нескольких, но не менее четырех групп
СНо. Дальнейший химический
анализ помог установить спиртовую
природу вещества и содержание в
его молекуле 16 углеродных
атомов. Наконец каталитическая
гидрогенизация и изучение
продуктов окислительного
расщепления молекулы по месту двоимых
связей привели к окончательной
расшифровке строения
бомбикола, который получил название гек-
садекадиен A0,12)-ол A) (рис. 1).
Бомбикол, как это
выяснилось, может быть представлен
четырьмя пространственными
изомерами (рис. 2).
Каждый из этих .изомеров был
синтезирован. И биологические
испытания полученных веществ дали
замечательный результат. Цис-цис
и транс-транс изомеры оказались
лишенными каких бы то ни было
возбуждающих свойств. Цис-транс
изомер проявлял активность, но
в миллион раз более слабую, чем
транс-цис изомер, строение и
сила действия которого полностью
соответствовали природному
бомбиколу.
Самое удивительное
заключается в том, что если цис-цис и
транс-транс изомеры еще как-то
различаются физическими
свойствами, то отличить транс-цис от
цис-транс изомера даже с
помощью современного арсенала
физико-химического исследования
практически невозможно. Только
ход синтеза и изучение
продуктов гидролиза этих соединений
позволяют справиться с задачей.
И в то же время бабочка тутового
шелкопряда уверенно различает
эти изомеры,— так тонка
настройка ее обонятельного аппарата.
Как же все-таки бабочка
улавливает запахи? Оказывается с
помощью пушистых усиков-антенн.
Причем у самцов усики устроены
значительно сложнее и тоньше,
чем у самок и несут на своей
поверхности множество
чувствительных клеток — рецепторов
запаха. Замечательная
чувствительность бабочек только к одному из
изомеров бомбикола или, как
говорят, их специфичность к
определенному геометрическому
строению молекулы полового
аттрактанта, позволяет
предполагать, что и строение рецептора
запаха также имеет строго
определенную геометрическую
конфигурацию. Соответствие молекулы
аттрактанта и воспринимающей
его поверхности рецептора
можно уподобить какой-нибудь
форме и отливке с нее, или пуансону
и матрице (рис. 3).
Строение аттрактантов у
других бабочек шелкопрядов также
напоминает строение бомбикола.
Вот как выглядит
расшифрованная формула гиптола — полового
аттрактанта бабочек шелкопряда
Lymantria (рис. 4). Ученые уже
поставили первые опыты по
использованию этого вещества для
приманивания и уничтожения самцов
бабочек Лимантрия, которые
наносят большой ущерб лесам
Канады и США. Аттрактанты других
видов бабочек тоже имеют общие
с бомбиколом черты строенил.
Так становится вполне реальной
возможность соединить в борьбе
с вредителями садов и полей
химические методы с не менее
эффективными — биологическими.
л. кляшторин
26

^—c=c—c=c—":йвЩ|^рсй|
H
I
c=
H
I
-c-
1. Формула бомбикола
2. Четыре изомера бомбикола
Поверхность рецептора
ш,с-трвис изомер
И Н
игР*К-иис „зомер
^ И
У тРаНс
Я0**
3. Форма поверхности рецептора запаха соот-
аетствует пишь молекуле истинного бомбикола
[транс-цис изомер}. Другие изомеры войти
в нее не могут.
н н
но—сн2—(сн2M—с=с—сы—(сн2L
соосн,
4. Формула гиптола
—сн„

Кто-то сказал, что превращения — основной
эстетический признак химической науки. Не скрыт
ли в этих словах ответ на вопрос: когда человек
решает стать химиком? Случается когда-то
девчонке или мальчишке задуматься над
привычными превращениями в природе; растаял снег,
побежали ручьи, проросла трава, зацвела
земля... Лето... И снова осень. В минуты нового
открытия окружающего мира пробуждается
желание самому, по своей воле вызывать
превращения в этом мире, познавать его основу,
устройство, его законы*
Такой натюрморт мог бы стать эмблемой этой школы.
Здесь учатся делать анализы..
Фоторепортаж
В. АХЛОМОВА
и В. ЯНКУЛИНА

ч
5 f 7
О
э-
О
оа
i
■а

A Jf
■&>~i
Ш
В девятом классе идут л а бора-
торные занятия*
Мастерство начинается с
малого: надо точно вычислить
атомный вес неизвестного вещества.
Задачка не из легких.
Практические занятия по химии в старших
классах «едет Маргарита Вениаминовна Пустова — по
словам академика Н. Н. Семенова, побывавшего на ее
уроках, лучшая преподавательница химии, которую
он когда-либо знал. У Маргариты Вениаминовны
своя умная и интересная манера преподавания. Урок
она ведет ненавязчиво, давая ребятам возможность
высказать свое мнение, обсудить и обосновать тот
или иной результат каждой реакции.

Основной теоретический курс, который читается
в 192-й школе — -аналитическая химия. Прослушав
его, ребята разделяются на две группы. В одной они
получают специальность лаборантов по
полимеризации, в другой — лаборантов по физико-химическим
методам анализа.
Умение абсолютно точно взвешивать — не
последнее качество опытного химика. Нужна
«аптекарская точность...»
Зрение обостряется...
Во власти химика ускорить или замедлить
многие реакции, протекающие в природе, придать им
новое направление, заставить дать «задуманный
результат. Но искусству превращений «надо долго
учиться. И ребята, которые станут в будущем
химиками, выпаривают, кипятят, разрушают основу
вещества, чтобы получить новую структуру... Они
рассматривают под микроскопом шлифы и пробы, познают
мир веществ, какой он есть и каким должен быть.

Внимание, терпение... н постепенно приходят
необходимые навыки в работе.
Проходит время, и очередной
выпуск юных химиков держит экзамен
перед авторитетной комиссией. А потом
аттестаты об окончании 192-й школы
открывают юношам и девушкам двери
вузов, научных институтов и
лабораторий.
Школа, о которой мы рассказали,
и многие подобные ей химические
школы сыграли серьезную роль в
приобщении молодежи к науке. Они помогают
сделать руки ребят ловкими и
умелыми, они дают ту творческую зарядку
мысли, которая необходима каждому
специалисту, каждому ученому.
-г»» >»
Решить задачу — это далеко не всегда значит
корпеть над тетрадкой.
Известную истину о трудности дороги в науку здесь каждый
познает с юных лет.

РОСТЫЕ ОПЫТЫ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
СИНТЕЗ АММИАКА
ИЗ ВОДОРОДА И АЗОТА
В пробирку вставляется
резиновая пробка, срезанная с одной
стороны на одну треть. Толщина
пробки — 1 см. Диаметр ее (в не-
срезанной части) точно
соответствует внутреннему диаметру
пробирки.
Таким образом пробирка
делится на две части — левую и
правую.
В левую часть пробирки при
помощи пипетки наливают раствор
серной кислоты (концентрация
1 : 5) и кладут пинцетом
несколько кусочков цинка. Затем в
правую часть пробирки вставляют
ватный тампон, смоченный
насыщенными растворами нитрита
натрия NaN02 и хлористого аммония
NHiCI. Пробирку закрывают
пробкой с газоотводной трубкой. В
горизонтальный канал трубки
помещают порошок восстановленного
/келеза, выполняющий роль
катализатора реакции синтеза
аммиака. Вертикальный конец
газоотводной трубки опускают в
пробирку с водой, в которую добавлен
раствор фенолфталеина C—4
капли).
Когда водород, выделяющийся
при взаимодействии серной
кислоты с цинком, вытеснит из
пробирки воздух, нужно нагреть ватный
тампон. Происходит реакция:
NH4C1 rNaN02 — NaCI \'H4N4l
NH4N02- N2 Ь2НгО.
Азотоводородная смесь,
проходя над катализатором, без
нагревания не образует аммиака.
Следует нагреть трубку с
восстановленным железом. 3H2 + N2 = 2NH3.
Фенолфталеин приобретает
малиновую окраску, что указывает на
появление аммиака. Если этой
окраски не появляется, то пламя
время от времени надо
переносить под ватный тампон, чтобы
ускорить выделение азота.
ЦЕЛЛЮЛОЗА
ОПРЕСНЯЕТ ВОДУ
В США разработаны еще три способа
опреснения морской воды. Они основаны
на свойстве пленки из ацетата целлюлозы,
модифицированного водным перхлоратом
магния и ацетоном, пропускать воду, но
удерживать растворенные в ней соли.
Установка для опреснения
представляет собой набор трубок из
стекловолокна, выстланных изнутри целлюлозной
пленкой. Вода, подаваемая под давлением,
свободно просачивается сквозь пленку и
стекловолокно, и после двухкратной
перегонки становится совершенно пресной.
Способ требует небольших затрат энергии.
СВЕТИЛЬНИКИ
ДЛЯ КОСМОСА!
В большой семье
электроосветительных приборов появился еще один,
совершенно необычный. Он не требует ни стек-
лянных колб, ни нитей накаливания, ни
вакуума, ни специальных газов, ни
сложного крепления и проводки. Его можно
изгибать, скручивать, сматывать в рулон,
резать на куски.— сообщает заоубежная
печать.
Новый источник света имеет форму
ленты и работает на принципе
люминесценции. Основу его составляет
алюминиевая фольга, на которую нанесен
сначала слой фосфора, а потом
электропроводящий состав. С обеих сторон лента
прикрыта прозрачной пластмассовой
пленкой Светильник работает от обычной
домашней электросети и дает приятное
мягкое освещение разных оттенков:
зеленого, желтого, синего.
Светильники удобны и надежны,
выдерживают толчки и большие давления.
Кстати поэтому предполагают, что они могут
стать в недалеком будущем средством
освещения на космических кораблях.
ПРЕВРАЩЕНИЯ ШЕРСТИ
Американские химики попытались
улучшить свойства натуральной шерсти. Для
этого они привили к шерстяному волокну
синтетический полимер —■ полистирол.
Чтобы осуществить прививку,
требовалось создать на шерстяных волокнах
активные центры — разрушить в отдельных
местах целостность молекулы природного
полимера. Этого достигли, бомбардируя
шерсть излучением кобальта-60. Как
только молекула стирола закреплялась в
активной точке, на ней вырастала длинная
молекулярная цепь полистирола. Доступ
прививаемых молекул к активным центрам
облегчался тем, что раствор, в котором
шел процесс, содержал воду или
метиловый спирт, в которых волокна шерсти
сильно набухали.
Новый метод прививки полистирола к
шерсти позволил получить р^локно с
лучшими водоотталкивающими свойствами и
с большей стойкостью к химическим
веществам, чем обычной шерсти.
ВОДА — ХРАНИТЕЛЬ
НЕФТИ
Шведские инженеры предложили
новый способ хранения нефти. Резервуары,
сделанные из армированной полиэфирной
смолы, погружают открытым концом в
воду и сверху в них начинают накачивать
нефть. Более легкая нефть постепенно
вытесняет воду и заполняет хранилище, а так
как обе жидкости не смешиваются, то
оставшаяся у нижнего отверстия вода
надежно «запирает» резервуар с горючим.
Сквозь водяную пробку свободно
проникают только осадки, выпадающие из
нефти — например, песок, частицы кокса и
г. д. Это еще одно удобство нового
варианта нефтехранилища.
ДЛЯ ТЕХ,
КТО В ПУТИ
В Канаде разработан слоистый мате-
ре (Англия) сообщает о новом материале
для термоэлектрических батарей, основу
которого составляет дисилицид железа
Основой будущего сооружения служат
один или несколько пакетов, заполненных
порошкообразной смесью, состоящей, в
основном из эпоксидной смолы. По обе
стороны пакета укреплены
пиротехнические слои. Достаточно поджечь их с
помощью обыкновенной спички, как начинает
выделяться тепло, необходимое для
вспучивания эпоксидной смолы. Деталь
палатки или весь ее купол толщиной в десять
сантиметров вырастает на глазах.
ЖЕЛЕЗО-КРЕМНИЕВЫИ ,
ТЕРМОЭЛЕМЕНТ
Исследовательский центр в Нортгемпши-
ре (Англия) сообщает о новом материал*»
для термоэлектрических батарей, основу
которого составляет дисилицид железа.
Одна из двух железо-кремниевых ветвей
элемента содержит значительную
присадку кобальта, другая — алюминия.
Материал сравнительно дешев, достаточно прочен,
не окисляется и не теряет своих свойств
в газовом пламени при температуре до
530е С. Железо-кремниевые батареи
позволяют получать мощность около 6 вт на
килограмм веса. Но по термоэлектрической
эффективности они уступают другим
материалам, предложенным для тех же целей.
3 Химия и Жизнь, № 2
33

Молекулы сое
без химическ©!

инены
Апрель 1964 года. В лаборатории Оренбургского
университета осуществлен тщательно
спланированный двадцатистадийный синтез соединения,
построенного из двух циклических молекул, которые
связаны друг с другом, подобно звеньям цепи. Идея,
владевшая умами нескольких поколений химиков,
воплощена в катенан 26,28 (катенан— от латинского
слова Catena, цепь]. Двадцатишести- и двадцативось-
мичленные молекулярные циклы соединены без
химической связи!
В живой природе до сих пор не встречался
строительный принцип цепи, так же как принцип
колеса или вала...
Кандидат
химических наук
Р. Г. КОСТЯНОВСКИЙ
НОВЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ
ПРИНЦИП ОРГАНИЧЕСКОЙ
ХИМИИ
«Химия создала свой предмет. Эта
творческая способность, подобная искусству,
коренным образом отличает ее от остальных
естественных и гуманитарных наук»...
Знаменитое высказывание французского
химика М. Бертло относится к 1860 году.
Прошедшее с тех пор столетие
характеризовалось не только крушением монополий
природы, но и более общими созидательными
возможностями. Органическая химия
создала новый мир веществ. Химики задумали,
получили и всесторонне исследуют
соединения, не встречающиеся в природе. Идет их
многотоннажный синтез!
Но, как это ни странно, два с лишним
миллиона известных нам органических
веществ — природных и синтетических —
построены принципиально одинаково:
атомы в их молекулах соединены химическими
связями. Для образования таких связей
привлекается арсенал великолепно отточенных
инструментов — разнообразнейших
реакций. Соединение атомов и их группировок
химическими связями есть
фундаментальный строительный принцип органического
синтеза.
Однако с давних пор в анналах химии
накапливались странные факты. 150 лет назад
Г. Дэви получает гидрат хлора, в котором на
молекулу Ch приходится шесть молекул
воды. Температура разложения соединения
+ 9° С в то время, как температура кипения
хлора —34,6° С. С открытием подобных же
гидратов аргона, криптона и ксенона
окончательно исчезает и без того слабая
надежда, что соединения построены по общему
принципу образования химической связи.
25 лет назад обнаруживается очередное
загадочное явление: мочевина с октиловым
спиртом образует кристаллическое
соединение. О химическом взаимодействии между
этими веществами не может быть и речи!
Число необъяснимых фактов растет. Нераз-
ветвленные парафины (начиная с гептана) и
почти все их производные дают в реакции
с мочевиной кристаллические продукты.
связи—катенаны
35

Невероятные поначалу предположения
перерастали в твердую уверенность: в
органической химии существует какой-то другой
строительный принцип. Во всех случаях
молекула-гость (спирта, парафинов)
включалась в каналы кристаллической решетки
молекул мочевины. Гидраты газов построены
по тому же принципу: молекулы хлора,
аргона, криптона и т. д. включены в
кристаллическую решетку воды» образуя клатратные
(клеточные) соединения включения.
Во всем этом семействе молекулы
объединены без химической связи. Соединения
включения существуют только потому, что
молекула-гость не может покинуть полость
в кристаллической решетке молекул-хозяев.
Обретала новый смысл одна из
древнейших известных человеку реакций — синее
окрашивание крахмала иодом. Эта реакция,
в которой невозможно представить
возникновение химических связей, тоже могла
быть объяснена образованием соединения
включения: молекулы иода располагаются в
центральном канале спиральной молекулы
амилозы крахмале. Осколки амилозы,
соответствующие примерно одному витку ее
спирали, прекрасно наследуют способность
к включению. Соединения-осколки цикло-
декстрины (или циклоглюканы) образуются
при расщеплении крахмала ферментом
амилазой и построены из шести, семи или
восьми молекул глюкозы, соединенных в
циклы:
СН20Н
н он
а-Декстрин, подобно амилозе, дает с
иодом синее соединение включения. В
соответствии с размерами полости в него
внедряются также молекулы бензола и
некоторых его производных, но молекулу бром-
бензола а-декстрин уже вместить не может.
Р-Декстрин включает в себя бромбензол и
даже нафталин, но не способен вместить
антрацен, который легко входит в более
просторную полость Y"fleKCTpnHa. Таким
образом, наблюдается строгий гомологичный
ряд полостей.
Молекулярные модели соединений
включения G-декстрина с бензолом
(А), р-декстрина с нафталином (Б)
и \-декстрина с антраценом (В)
Молекулярные соединения включения
образуют и более простые циклические
соединения. Так, молекула бис-тетрамети-
ленбензидина включает в свою
центральную полость молекулу бензола или диок-
сана:
Н Q <<«;).
Соединения включения ярко показывают,
что объемные молекулярные конструкции
можно создавать методом вклинивания. Но
такие конструкции слишком шатки. Их
прочность на порядок ниже, чем у обычных
молекул. И даже самые удачные из них
обратимо распадаются в растворах.
n d
о
а-декстрин (циклогексаглюкан) = 6; 6 А
3
р-декстрин (циклогептаглюкан) =7 ; 8 А
^'-декстрин (циклооктаглюкан) =8; 10 /\
где п — число молекул, ad — диаметр канала.

Упрочнить молекулярные соединения
включения можно построением систем:
Т
«гантель в цикле» # \
или
«цикл в цикле» (катенан)
<=£>
Первая система подобна
«непостижимому для взрослых» образу слона в удаве из
сказки Сент-Экзюпери «Маленький принц».
Допустим, что удав, действительно,
проглотил слоненка, но только очень
маленького,— тот вырастает и уже не может
выбраться обратно через пасть. Теперь либо удав
переварит слона, либо слон разорвет удава.
Точто так же, чтобы разобщить систему
«гантель в цикле» (а она образуется в
результате разрастания молекулы-«гантели» в
цикле другой молекулы), надо разорвать
связь либо в цикле, либо в стержне,
связывающем шары. Пути образования такой
молекулярной системы академик А. Н.
Несмеянов обсуждал с 1945 г. на коллоквиумах
сначала в Институте органической химии, а
затем в Институте элементоорганических
соединений АН СССР. В одном из вариантов
предполагалось, что стержнеобразная
молекула фенилэтинилизоцианата в растворе
циклического соединения с некоторой веро-
37

ятностью включается в это соединение.
В таком случае при реакции со спиртом
возможно образование системы «гантель в
цикле»:
Бензольный цикл и уретановая
группировка— это в данном случае шары «гантели»,
препятствующие освобождению молекулы-
гостя из полости молекулы-хозяина. К
сожалению, возможность таких построений
экспериментально не проверялась.
В 1958 году появилось сообщение
немецкого ученого Ф. Крамера о предпринятой
им и окончившейся неудачей попытке
получить систему «гантель в цикле» с
применением сс-декстрина, включающего линейный
диальдегид:
СН =0 H9N -|\IH - {~Л
СН =0 H2N -NH -f \
СН =М -NH
СН =N
Расчет строился на том, что остатки
нафталина не смогут проникнуть в полость
сс-декстрина и будут играть роль шаров
«гантели». Причина неудачи Крамера была в
совершенно неожиданном подавлении
реакции нафтил-гидразина с альдегидными
группами.
Система «гантель в цикле» до сих пор так
и не синтезирована. Она, несомненно,
достойна внимания исследователей. Но
обстоятельства сложились так, что основные
усилия экспериментаторов были направлены на
изучение катенанов, в которых молекул™
связаны подобно звеньям цепи.
Подобно элементам системы «гантель в
цикле», циклы катенанов также нельзя
разобщить, не разорвав химическую связь хотя
бы в одном из них. Следует сразу же
отбросить мысль о взаимной проницаемости
связей в рассматриваемых соединениях.
Поэтому энергия связи циклов определяется
энергией обычной химической связи. Вот почему
катенаны и могут служить прочным
строительным агрегатом в молекулярной
архитектуре. Теперь это подтверждено опытом,
и мы можем с полным правом утверждать,
что на химическом горизонте появился
новый строительный принцип.
38

КАТЕНАНЫ: ИСТОРИЯ,
ПУТИ И ПОПЫТКИ
СИНТЕЗА
«Ничего действительного в мире не
делается без предвзятых идей.
Нужно только иметь благоразумие верить
тем выводам, которые подтверждена
опытом. Верить же в существование
вещей лишь только потому, что нам
хочется, чтобы они были,— есть
величайшее извращение ума».
Л ПАСТЕР.
Теперь трудно установить, кто и когда
впервые серьезно высказал идею о катена-
нах. По воспоминаниям В. Прелога,
известный немецкий химик Ричард Вилыитеттер
обсуждал эту проблему на семинаре в Цюрихе
в период между 1900 и 1912 годами.
се
Идея катенанов привлекала и русских
химиков. В 1929—1930 годах И. Л. Кнунянц
в лаборатории нынешней Академии химза-
щиты предпринимал попытки получить ка-
тенаны замыканием дигалогенида по
реакции Вюрца внутрь циклооктатетраена:
СЕ
Nq
Однако исследователь выбрал
недостаточный по размеру цикл, а возможности
того времени не позволяли рассчитывать на
удачу. Только 30 лет спустя предложенный
им вероятностный (или статистический)
синтез стал предметом детального
исследования и будет рассмотрен ниже.
В 1956—1958 гг. фрейбургская группа
А. Люттрингхауза и гейдельбергская группа
Ф. Крамера провели серию исследований,
подводящих к направленному синтезу
катенанов. Они получали макроциклические
дисульфиды путем окисления соответствующих
дитиолов. Например:
2 -3 У»
Основная трудность этого синтеза
обусловлена тем, что параллельно
внутримолекулярному процессу идет процесс
межмолекулярного взаимодействия, который
приводит к димеризации и полимеризации ди-
тиола. Уменьшить вероятность появления
39

этих нежелательных реакций удавалось
путем сильного разбавления реакционной
смеси.
Далее, зная, что производные бензола
могут давать соединения включения с а-дек-
стрином, авторы «загоняли» в его полость
дитиол и сводили синтез катенана к
внутримолекулярному окислению соединения
включения (как и в предыдущем случае —
в условиях сильного разбавления):
-SH
И все-таки, несмотря на
привлекательность научного замысла, катенан получить
не удалось. Дитиол, включенный в полость
а-декстрина, не окислялся.
Но проблема катенана была
сформулирована...
И вот в феврале 1957 года появилось
сенсационное патентное сообщение тюбин-
генских студентов Колера и Дитриха:
«Способ получения соединения со сплетенными
циклами». Сообщение вызвало очень
большой интерес.
СО
Однако оказалось, что «сплетенные
циклы» молекул масла, синтезированного
Колером и Дитрихом, существовали только в
воображении авторов работы —потому, что им
СТАТИСТИЧЕСКИЙ
СИНТЕЗ
Начиная с 1952 года в некоторых работах
высказывались предположения, что катена-
ны могут образоваться случайно, при
реакции полимеризации, например, в полисилок-
слишком хотелось верить именно в это
строение полученного вещества. Патент
№ 1069617 пришлось изъять из указателя
«Chemical Abstracts».
санах и полифосфонитрилхлориде. Однако,
первые специальные исследования в области
вероятностного (или статистического)
синтеза были выполнены Э. Вассерманом и
40

Г. Фришем (США) только в 1960—1962 гг.
Идея их метода состояла в том, что при
циклизации линейных молекул имеется
некоторая вероятность перехлеста:
X X
а при циклизации линейной молекулы в
присутствии цикла некоторая вероятность
включения:
х
о
Анализ молекулярных моделей и расчеты
показали, что для свободного сплетения
нужно иметь не менее чем двадцатичленные
углеводородные циклы и что минимально
возможный — катенан 20,20. Увеличение
размеров цикла облегчает сплетение и
повышает вероятность образования катенана.
Но чем больше молекулы, тем труднее их
создавать и сложнее с ними работать, так
как растворимость вещества с ростом его
молекул резко падает.
Э. Вассерман поставил задачу получить
катенан 34, 34. В своих исследованиях он
опирался на работы известного
швейцарского химика Леопольда Ружички. В 1926
году при исследовании природных мускусных
душистых веществ Ружичка открыл макро-
циклические углеводороды и впервые
синтезировал тридцатичетырехчленный
углеводородный цикл — циклотетратриаконтан.
Вассерман использовал
циклотетратриаконтан в качестве строительного материала для
синтеза своего катенана; он получал этот
макроцикл ацилоиновой конденсацией:
//'
#-сн2сосгн5
(СНД
Nq в ксилоле
'3D
СН2С0С2Н,
140'
Г
1Л0ЛЕ / \
СНо-С =0
I
г- CHD
CH9-Ctt-0H
зо
CHD
CD2
)
CHD
Последующее восстановление с дейтери-
рованной соляной кислотой дало
циклотетратриаконтан (C34H63D5) с пятью атомами
дейтерия в молекуле. В дальнейшем такую
же ацилоиновую конденсацию провели в
смеси A:1) дейтерированного циклотетра-
триаконтана и ксилола. Создавалась
возможность циклизации внутрь готового
цикла:
о
Г
(сн2)
ос2н5 f N
,32 +сз4Нбз°5 )
C34H63D5 0
L /0СгН5
V
(сн2)
+ С34 H 63 D 5 + АЦИЛ0ИН
сн -он
32

Полученную смесь разделяли на колонке
с окисью алюминия или силикагелем.
Углеводород C31H63D5 полностью удаляется при
промывании колонки пентаном. Затем аци-
лоин удается смыть смесью эфира с
метиловым спиртом, но в полученной фракции
НАПРАВЛЕННЫЙ
СИНТЕЗ
«Исследовать — значит видеть то,
что видели все, и думать так, как не
думал никто».
Из книги А. Сцент-Дьердьи
«Биоэнергетика»
После неудач 1958 года маленькая фрей-
бургская группа А. Люттрингхауза и Г. Шил»
ла продолжала упорную работу. Когда ста-
42
инфракрасные спектры (полосы 2105, 2160 и
2200 см1) легко обнаруживают дейтериро-
ванный цикл C34H63D5. От него не удается
избавиться даже многократным
повторением процесса. Более того, после расщепления
ацилоинового цикла перекисью водорода:
эЛ^НОС'-^СН^С-ОН
неизменный цикл C34H63D5 нацело смывается
с колонки пентаном.
Это значило, что цикл C34H63D5 сцеплен
с ацилоиновым циклом. Два контрольных
опыта подтвердили вывод:
1) смесь цикла C34H63D5 и ацилоина
целиком разделяется на колонке,
2) после нагревания смеси цикла и
чистого ацилоина с натрием в условиях синтеза
катенана все компоненты разделяются на
колонке и получающийся ацилоин не
содержит дейтерия.
Многократной очисткой исследователи
выделили масло, которое должно было быть
катенаном 34,34. К 1962 г. у Э. Вассермана
было 5,66 мг этого продукта. Однако и до
настоящего времени нет сведений о степени
чистоты этого первого в мире катенана, нет
данных о его молекулярном весе и
отсутствуют дополнительные доказательства его
строения. Кроме того, общий выход
статистического синтеза составляет 0,0061%. Это
необычайно мало для синтетического
(препаративного) метода получения вещества.
Молекулярная модель катенана 34,34
ла очевидной препаративная
несостоятельность статистического метода,
исследователи разработали программу направленного
синтеза и осуществили ее. 28 апреля 1964
года они выступили с сообщением о своем
поразительном успехе.
Секрет его состоял в том, что удалось
найти такую опорную систему, на основе
которой уже сам синтез доказывал
образование катенана.
В этой системе бензольное ядро входит

в макроцикл (лежит в плоскости А);
перпендикулярно к нему на «распорках» (в
плоскости В) «крепится» линейная молекула; два
ее галоидалкильных хвоста, располагаясь
над и под циклом, подходят к аминогруппе
с разных сторон. Размер хвоста «выбран»
так, чтобы он не дотягивался до
аминогруппы, например, при попытке верхнего хвоста
изогнуться и подойти к ней снизу. Таким
образом, найден совершенно однозначный
способ замыкания одного цикла внутри
другого. После циклизации «остается только» (!)
удалить вспомогательные связи (волнистые
пинии на рисунке) и катенан готов...
Общий выход кристаллического продукта
(температура его плавления 121 —125° С)
после этих двух реакций равен 29,7%.
Великолепный результат на самом
ответственном этапе синтеза!
До сих пор никому не удавалось так по
дойти к решению проблемы, несмотря на то,
что использованные в эксперименте методы
были всем хорошо известны. Авторы
опирались не только на остроумный замысел, они
тщательно характеризовали промежуточные
продукты и подробно доказывали строение
полученных катенанов.
Назовем только основные стадии синтеза
и превращения катенанов.
Из 3,5-пентакозаметилен-пирокатехина и
1,25-дихлорпентакозан-13-она получается ке-
таль. Его нитруют. Далее следуют новые
превращения:
▼
Расщепление вспомогательных связей
проходит почти со 100%-ным выходом и
приводит к образованию катенана.
Полученный продукт впоследствии превращали
в диацетат.
43

о
сн3-с-о
с=о
Инфракрасные спектры этого соединения
доказывают наличие О-ацетильной
карбонильной группы A779 см1) и кетогруппы
A717 см). Карбонильные группы хинона и
N-ацетила имеют общую полосу около
1650 см '.
Восстановительным ацетилированием
диаиетата получили тетраацетат: ►
Для него определили такую
принципиально важную характеристику, как
молекулярный вес (методом изотермической
дистилляции найдено 960 и 995 вместо
рассчитанного 1022,5). В инфракрасных спектрах
тетраацетата обнаружили характерные
полосы О-ацетила A786 см-1), кетогруппы
A715 см1) и N-ацетила A650 см).
Наконец,
тетраацетат превратили в
моноацетат и
исследовали его
инфракрасные и
ультрафиолетовые спект-'
ры: ►
D
сн3-с -о
CH-C-D
и
О
с=о
(сн2)_^/
42
1 /тазе
ео9&
(сн2 \шшУ
2ББту" 406тдл
3,97 2,87
2 69т/«
4.02
413 тГ
2,90
44

Поглощение в ультрафиолетовой области,
обусловленное оксихинонной группой, не
отличалось от поглощения изолированного
кольца. На бумажной хроматограмме
вещество давало одно пятно и совершенно не
содержало примесей.
Итак, Люттрингхауз и Шилл привели
убедительные доказательства того, что их
соединения индивидуальны и соответствуют
системе «цикл в цикле». Они получили катенан
с высоким выходом и доказали, что он
может вовлекаться в химические реакции,
характерные для отдельных циклов, не
утрачивая катенановой системы.
Эти исследования окончательно
утвердили катенаны как класс соединений и дали
общий принцип их построения.
ХИМИЧЕСКАЯ ТОПОЛОГИЯ *_
НОВЫЙ ТИП ИЗОМЕРИИ
Для разобщения циклов катенана
необходимо временно разорвать связи хотя бы в
•одном из них. Связь между циклами
катенана — чисто механическая. Э. Вассерман
предложил для нее термин
«топологическая», поэтому два катенановых кольца
можно назвать топологическими изомерами
отдельных циклов. Топология может
подсказать интересный подход к катенанам.
«Топология включает в себя изучение
таких объектов, как, например, известный
односторонний лист Мёбиуса, который можно
получить, вырезав полоску бумаги и склеив
концы после поворота одного из них на
180°... С помощью такой ленты можно
показать эффектный фокус, предложив
кому-нибудь из непосвященных сказать, что
произойдет, если в середине ленты проколоть
отверстие и начать разрезать ленту пополам
вдоль всей длины до тех пор, пока разрез
«е вернется к исходному отверстию... Как
это ни невероятно..- лента вовсе не
распадется на два куска, а превращается во вдвое
более длинное, но зато вдвое более узкое
кольцо, закрученное на 360 вместо
исходных 180°». (H. Винер «Я — математик». Изд.
«Наука», М., 1964, стр. 19).
Если повторить этот широко известный
опыт, но разрезать ленту по трети ширины,
то получаются два кольца, связанные как
звенья цепи (!), причем одно — в два раза
больше другого. Синтез катенана можно
представить себе именно этим путем:
А—*
I РАЗРЫВ
А . * ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ
А"А О СВЯЗЕЙ
Кроме двух сцепленных колец возможны
и другие формы катенанов:
* Топология (греч. t о jt О g место) — раздел геометрии,
изучающий свойства формы и взаимного расположения фигур,
а также их преобразования без разрывов и складок.
При построении молекулярных моделей
этих соединений можно убедиться, что для
образования дважды закрученного цикла в
цикле (А) требуется не менее 33 атомов в
молекуле; для трехзвенного катенана (Б)—
20 в крайних циклах и 26 в среднем, а для
45

переплетения трех колец (В)— не менее 30
атомов в каждом. В катенане (А) возможно
правое и левое закручивание. Эти формы —
зеркальные изображения одна другой и
несовместимы в пространстве, как правая и
левая руки. Растворы молекул-антиподов
должны по-разному вращать луч
поляризованного света. Хорошо известная в
органической химии оптическая активность в
данном случае появляется на основе
принципиально нового типа асимметрии.
Другой пример топологической
изомерии — простой цикл и цикл с узлом. Простой
узел умещается в цикле, состоящем не
менее чем из 50 атомов, при этом образуется
трилистник, для которого возможны две
формы — с правым и левым узлом:
Они, подобно двум формам дважды
закрученного цикла в цикле, тоже должны
обладать оптической активностью.
В расчете на случайное образование узла
при обычной циклизации Э. Вассерман
пытался получить шестидесятишестичленный
цикл с узлом. Однако выделить его было
еще более сложно, чем катенан. Автор
надеялся на то, что свидетельством
образования узла будет само наличие оптической
активности. Но раствор полученного им
цикла Сбб ею не обладал. Образование правой
Неожиданные возможности для химии
катенанов таит масс-спектрометрия.
Сущность этого бурно развивающегося метода
состоит в том, что при бомбардировке
электронами молекула раскалывается по всем
и левой форм равновероятно, поэтому, если
даже узлы и образовались, это могло и не
вызвать оптической активности.
ЗАМЕЧАНИЯ
АВТОРА
Лет 10 назад, когда студентом я слушая
курс органической химии, в вихре осеннего
листопада мне пригрезились сплетенные
химические циклы... Идея показалась мне
совершенно новой, с ней я позднее и пришел
к И. Л. Кнунянцу. Но академик справедливо
решил, что это слишком глубокий водоем
для обучения щенка плаванию. И мне
пришлось заняться самыми маленькими из
циклов — трехчленными. Они надолго стали
темой моего увлекательного разговора с
природой.
Со смешанным чувством восторга и
грусти встретил я первые работы А. Лютт-
рингхауза, а затем с жадностью следил за
исследованиями, о которых рассказал.
Но меня неизменно влекли предельно
простые системы, в которых катенаны, как
явление, предстают в обнаженном виде.
Каким же может быть простейший катенан?
Наименьший пронизываемый цикл должен
быть, очевидно, жестким и, по возможности,
без заместителей, «торчащих» внутрь
полости. Удобной строительной основой может
стать, по-видимому, 1,8-диэтинилантрацен,
окислительная циклизация которого
проходит с выходом 90% даже без разбавления.
Анса-соединения на его основе могут быть
ключом к великолепному по простоте (и
возможностям) трехзвенному катенану:
возможным направлениям, причем ее
положительно заряженные осколки точно
регистрируются по массе и относительной
концентрации- Я осмелюсь предсказать для
катенанов общую картину масс-спектров:
46

ШЕНАН
3 ВЛССЕРМАНА
КАТЕНАН
Г ШИЛЛА И
А.ЛИТТРИНГХАУЗА.
ТРЕХЗВЕННЫИ
КАТЕНАН
600
1111 1I11 I
М-2Б
М-Б
ААААл
4
пики осколочных
ИОНОВ ОТДЕЛЬНЫХ
циклов
ГРУППА
пиков
В ОБЛАСТИ
осколочного
ИОНА А В *
988
1022
М
группа
ПИКОВ
В ОБЛАСТИ
МОЛЕКУЛЯРНОГО!
ИОНА
Группа пиков в области молекулярного
иона соответствует осколкам после отрыва
атомов водорода и относительно легких
заместителей. Но после первого же разрыва
связи в любом из циклов будет
фиксироваться ионг соответствующий массе
разорванного цикла. За Ю-5 секунд шлейф этого
иона наверняка выскользнет из уцелевшего
кольца. Таким образом, следующая группа
пиков появится только в районе массы
наибольшего цикла. Подобные рассуждения
легко распространить на трех- и
многозвенные катенаны. Если это так, то масс-спектр
станет тем характерным «отпечатком
пальцев» катенана, по которому его можно
будет безошибочно опознать.
Можно предполагать, что статическая
вязкость катенана будет ближе к вязкости
составляющих его однозвенных циклов,
а динамическая — к вязкости системы двух
жесткосвязанных. Измерение и
сопоставление этих величин было бы неплохой пробой.
Кроме того, можно было бы пытаться
выделять получаемое соединение методом
центрифугирования в системе с градиентом
плотности.
Если химический смысл катенанов уже
начал проясняться (эти соединения, по
крайней мере, получены), то о физическом и
биологическом их смысле можно пока
только догадываться. Читатель легко продолжит
мысль о грандиозных потенциальных
возможностях природы в построении связанных
циклов. Достаточно назвать лишь природные
циклопептиды, строение которых
подтверждено полным синтезом: грамицидин
содержит цикл из 30, инсулин — из 81 атомов.
А каков смысл грандиозных циклических
молекул вирусной ДНК, построенных из 22 000
атомов! Катенаны нужно искать в природе.
Обменное взаимодействие в
максимально сближенных, но химически не связанных
системах; взаимодействие в
перемещающихся сопряженных катенановых витках с
неспаренными электронами; упругая
деформация и скрытая текучесть в катенановых
полимерах — уже эти захватывающие
вопросы, связанные с исследованиями
катенанов, не могут не участить пульс химика и
физико-химика.
Автор счел бы за большую удачу свое
содействие охотникам за катенанами.
Сообщения в журнвлвх:
1. A. Luttringhaus, F. Cramer, H. Prinzbach,
F. M. Henglein. Annalen 6er Chemie, 613f 185 A958).
2. E. Wasserman. Journal of the American Chemical
Society, 82, 4433 A960).
3. H. L. Frisch, E. Wasserman. Journal of the
American Chemical Society, 83, 3547 A961),
4. E. Wasserman. Scientific American, November,
1962.
5. G. Schill, A. Luttringhaus. Angewandte Chemie,
76, № 13, 567 A964).
47

ф
Век скоростей
И век открытий,
Век молодых
И стариков,
О век, летящий по орбите
Былых и будущих веков,—
Двадцатый век!..
Но остается
Все та же синь в твоих глазах,
И сердце человечье
Бьется,
Как билось сотни лет назад.
А8

I
и
ч
о
т
го
о
о.
С
<
<
дных
Консультанты — старшие научные сотрудники НИУИФ
И. И. АБЛИЧЕНКОВ и М. Г. ФРЕНКЕЛЬ
С. ВЛАДИМИРОВ
«НЕСООТВЕТСТВИЯ»
В ПРИРОДЕ
В 1926 году экспедиция, руководимая
академиком А. Е. Ферсманом, обнаружила на Кольском
полуострове залежи богатого фосфором минерала
апатита. Эти залежи оказались -величайшими в мире.
Миллионы лет назад магма вторглась в толщу
нефелиновых пород и, взаимодействуя с ними,
образовала караваеобразное апатито-нефелиновое
тело. Во время ледникового периода ледяные
пласты исполосовали северные районы, местами
сгладила горы, местами прорыли долины и вскрыли
глубинные породы. Обнажились и залежи апатитовой
руды, которая ныне перерабатывается -в ценнейшее
сырье для получения суперфосфата.
Технология переработки апатитов такова: руду
измельчают и подвергают обогащению, в
процессе которого апатит отделяется от нефелина и
других минералов, а затем полученный апатитовый
концентрат обрабатывают серной кислотой—этим
реактивом № 1, сильнейшим химическим агентом,
миллионы тонн которого расходуются в
бесчисленных производствах.
Получившийся в результате такой обработки
суперфосфат измельчают и доставляют на поля.
Но тут-то, на последнем этапе и возникают
трудности. В 1970 году в нашей стране должно быть
произведено около 80 миллионов тонн минеральных
удобрений. Значит, десятки миллионов тонн
суперфосфата придется перебросить в разные концы
страны по железным дорогам, а затем по шоссе и
проселкам распределить по миллионам гектаров полей.
Месторождение апатитов Кольского
полуострова находится по воле природы достаточно далеко
от посевных площадей...
Сблизить химические заводы, производящие
фосфорные туки, с их потребителем — сельским
хозяйством значит решить важнейшую экономическую
задачу. Иначе удобрения будут слишком дороги. Но
для решения этой задачи потребовалось отказаться
от использования одних только богатых руд,
перебазировав хотя бы частично производство удобрений в
другие районы, где приходится вовлекать в
эксплуатацию более бедные фосфорные руды.
А при решении этой задачи сразу же
выяснилось, что испытанный путь получения суперфосфата
обработкой природных минералов серной кислотой
не пригоден.
Задача усложнялась: необходимо было извлечь
из бедных фосфорных руд технически чистый
желтый (или, как его иначе называют, белый) фосфор,
затем сжечь его и получить фосфорную кислоту,
которую уже легко переработать в удобрения.
Впрочем, и чистый фосфор и фосфорная кислота
находят и другие применения.
Фосфор из бедных руд получают возгонкой при
высоких температурах. Поэтому и сам способ
назван термическим, и фосфорную кислоту,
полученную из желтого фосфора, тоже называют
термической. Выпускать эти вещества будет химический
завод, вступивший в строй действующих предприятий.
ЧЕТВЕРТЫЙ
ИНГРЕДИЕНТ
В процессе участвуют три основных вещества.
Первое — это руда, фосфорит, в котором
содержится около 23—25% пятиокиси фосфора Р2О5 (в
Кольских апатитовых концентратах этого окисла
около 40%). Интересно, что в отличие от апатитовой
руды бедный фосфором минерал в этом случае не
обогащают перед дальнейшей обработкой. Бедную
фосфорную руду целиком загружают в печи,
конечно, в измельченном виде.
Удаление посторонних примесей происходит не-
50

посредственно в печах при помощи второго ингре-
Диента-кварцита. Действующ™ начапем „ *
Чите служит двуокись кремния Si02, образующая с
примесями сравнительно легкоплавкие шлаки, кото-
рые сливаются из печей в ковши. Процесс
отрегулирован так, что вместе со шлаками уходит в отбросы
совсем немного фосфора, содержащегося в руде
Третье вещество-это каменноугольный кокс,
более или менее чистый углерод, которым восстав
навлизается окись фосфора. При этом образуется
элементарный фосфор и угарный газ. После очистки
от пыли газ сжигают.
Четвертый ингредиент процесса - электрическая
энергия, нагревающая, в печах Руду, расплавляю-
Щея шлаки и возгоняющая восстановленный коксом
фосфор. Расход электроэнергии достигает 16
тысяч киловатт-часов на тонну фосфора. Поэтому
термический способ получения фосфорной кислоты
стал возможен только после того, как в СССР была
создана мощная сеть электростанций. По этой же
причине новые заводы по переработке бедных
фосфорных руд строят поближе к электростанциям —
поставщикам дешевой энергии.
ПРОДУКЦИЯ
И ПЕРСПЕКТИВЫ
Основное уравнение термического процесса
выглядит так:
2Са5 (P04KF+15C+6Si02 -*
фосфорит кокс кварцит
— 3P2+3Ca3Si207+15CO+CaF2.
конечный шлак газ шлак
ПР°ДУкт
Как уже было сказано, фосфорит в печах
восстанавливается, фосфор возгонкой превращается в
газ. Он смешивается с другими газообразными
продуктами, поступает в электрофильтры, очищающие
газы от пыли, и далее в конденсаторы газообразного
фосфора, попросту говоря, охладители. В огромных
емкостях вращающимися дисками разбрызгивается
вода. Из газа выпадает фосфорный «дождь». Его
накапливают в приемнике, а оттуда перекачивают в
жидком виде н& склад или подают на переработку —
на сжигание в цехе фосфорной кислоты.
Кроме фосфора, шлака и газообразных
продуктов, в печах образуется некоторое количество
фосфида железа (феррофосфор), который используют
в металлургии. Газы же после осаждения фосфора,
сжигают и используют для сушки сырья. Завод
перерабатывает не весь фосфор в фосфорную
кислоту, а затем в фосфорные соли и удобрения.
Фосфор нужен не только для удобрений —
достаточно вспомнить о спичках. Еще обширнее
область применения фосфорной кислоты: подкормка
для скота, медикаменты, моющие и
противопожарные средства и многое другое.
Таким образом, это предприятие, детище по.
следнего года семилетки, будет не только
поставщиком удобрений, но и началом других химических
производств. В этом, между прочим,- важное
преимущество электротермического способа
производства фосфорных удобрений по сравнению с кислот-
ным.
Кварцит
Такова схема переработки
фосфоритной руды
И еще одно. Завод, о котором мы
пишем,— головное предприятие. Здесь будут
испытывать новые аппараты, проверять новое
оборудование, отрабатывать технологию производства
фосфора, -фосфорной кислоты, концентрированных
минеральных удобрений, чтобы использовать есе новое
и лучшее в проектах следующих строек Большой
химии.
4* 51

Известно крылатое
выражение: «Лев ерь е открыл планету
Нептун на кончике пера».
Подразумевается — путем
математического расчета. По аналогии
можно сказать, что американский
химик Ф. О. Раис нашел свою
гипотезу о природе Большого
красного пятна планеты Юпитер на дне
«пробирки, иными словами — в
лаборатории. Загадочное пятно на
поверхности величайшей планеты
Преобладающие формы
химических разновидностей, а
следовательно, и преобладающие типы
химических процессов могут быть
весьма различными в разных
местах Галактики и даже в пределах
нашей Солнечной системы.
На Земле свободные атомы
водорода, азота, кислорода, серы
чрезвычайно неустойчивы. Они
легко соединяются в молекулы —
происходит рекомбинация с вы-
-AW
-491
Солнечной системы обусловлено
ярко окрашенными
азотсодержащими свободными радикалами,—
предполагает Райе.
Известно, что свободные
радикалы большей частью весьма
неустойчивы. Как же можно
говорить об их скоплениях, которые
были бы видны с Земли за сотни
миллионов километров?
Рассмотрим сначала более
общий вопрос: какие формы
вещества отличаются наибольшей
устойчивостью? Ответу должна
предшествовать оговорка: смотря
где! На Земле, прежде всего
на ее поверхности, наиболее
устойчива молекулярная фор-
)*а существования вещества.
На Земле, но не повсюду во
Вселенной!
делением большого количества
энергии. Они легко
взаимодействуют с молекулами, давая начало
цепным реакциям.
Свободные радикалы сходны
по своему химическому
поведению со свободными атомами.
Это — отличающиеся высокой
реакционной способностью
своеобразные «обломки» молекул.
Например, метил СНз — продукт
расщепления молекулы метана
СН4, или гидроксил ОН —
обломок молекулы воды. Количество
возможных свободных радикалов
неисчерпаемо. Их химические
свойства обусловлены, как и
свойства свободных атомов, так
называемыми «неподеленными»
электронами на их внешних
электронных оболочках.

Надо иметь в виду, однако,
что не все свободные радикалы
обладают высокой активностью.
Начиная с 1900 г., когда М. Гом-
берг выделил первый свободный
радикал — трифенилметил, было
синтезировано немало
сравнительно «спокойных» свободных
радикалов, настолько устойчивых,
что они могут сохраняться в
обычной лабораторной посуде при
комнатной температуре. В боль-
бодных радикалов во многих
процессах.
Получить высокоактивные
свободные радикалы в лабораторных
условиях сравнительно нетрудно.
Значительно сложнее добиться
высокой их концентрации. Крайне
трудно длительно хранить
свободные радикалы в
концентрированном состоянии.
Образуются свободные атомы
и радикалы под действием высо-
быть условия на далеких от
Солнца планетах — на Юпитере,
Сатурне, Уране, Нептуне и Плутоне.
Электрические бури колоссальной
мощности и .протонное излучение
высокой энергии. И в то же
время— вечный холод, ниже 150° С...
Астрономы давно заметили
на Юпитере несколько пятен
меняющейся окраски,
расположенных «параллельно экватору. Разме-
вободные радикалы
на Земле и в Космосе
Б. П. МЕРКОВ
шинстве случаев — это
органические вещества из класса
ароматических соединений, обладающие
довольно сложным строением.
В обычных /«земных»
условиях свободные атомы и активные
свободные радикалы возникают в
виде неустойчивых
промежуточных продуктов в многочисленных
химических процессах с цепным
механизмом. Это происходит при
горении, при полимеризации,
крекинге нефти. Надо сказать, что,
начиная с 1926 г., когда Н. Н.
Семенов открыл разветвленные
цепные реакции, советские ученые
сделали огромный, признанный
всем миром вклад в развитие
химической кинетики и, в частности,
в исследование важной роли сво-
ких температур, света,
электрических разрядов, ионизирующего
излучения. А для их хранения
нужны, наоборот, очень низкие
температуры. Или такие особые
методы, как включение радикалов
и атомов в кристаллические
«матрицы» замороженных газов.
Таким образом, условия
получения и сохранения свободных
радикалов совершенно
•противоположны. Из-за этого накопить их
затруднительно даже в
специально созданных лабораторных
условиях, а в естественной природной
обстановке поверхности Земли
это совершенно невозможно —у
нас на планете слишком тепло и
«спокойно». Даже в Антарктиде.
Совершенно иными должны
ры самого крупного «Большого
красного пятна» (примерно
50 000X10 000 км) больше, чем
площадь всех материков Земли
вместе взятых.
Исследуя свойства
захваченных при низких температурах
свободных радикалов — осколков
молекул метана и аммиака, двух
веществ, преобладающих в
атмосфере Юпитера,— Райе нашел, что
некоторые из них чрезвычайно
ярко окрашены. Так появилась
гипотеза о царстве свободных
радикалов на гигантской планете.
Законы природы едины. Но
преобладающие формы вещества
могут быть не везде во Вселенной
такими же, как на Земле.
53

ж
I Лобачевский и Симонов, занимавшие
основные кафедры отделения, стали главнейшими
учителями и руководителями Зинииа, но действовали
они на разные стороны его формировавшейся
личности.
Лобачевский воспитывал в юноше высокое
мышление, самостоятельность суждений и
смелость мысли; Симонов повсюду искал и указывал
пути к практическому использованию добывае-
I мых наукой знаний. Один учил творчеству,
другой — приложению его в жизни.
Так создавалась сложная индивидуальность
Зинина.
Университеты жили в это время уставом
1804 года. Реакционно-реформаторская
деятельность Николая I еще не коснулась их; четыре
отделения — нравственных и политических наук,
физических и математических наук, врачебных, или
медицинских, наук и словесных наук —
управлялись своими советами и свободно избираемыми
деканами, так же как и университет в целом.
Богословие преподавалось только на первом
отделении, и содержание курсов, читаемых
профессорами на других кафедрах, никто не контролировал.
Несомненно, внимание таких профессоров, как
Симонов и Лобачевский, возбуждало желание
быть достойным его...
Но внимание профессуры к выдающимся
студентам имело и другую, более практическую
направленность.
Университет остро нуждался в адъюнктах, в
репетиторах, в будущих профессорах. Между тем,
среди поступавших в университет молодых людей
Продолжение. Начало публикации глав из повести
| см. № 1.
54
ЛИТЕРАТУРНЫЕ СТРАНИЦЫ!
Лев ГУМИЛЕВСКИЙ
большая часть принадлежала к тем, чье сущест- I
вование «несправедливый случай обратил в
тяжелый налог другим». Доступ к высшему
образованию «податным сословиям» был затруднен.
Наоборот, для «произведений растительной
природы» — наследников поместий и усадеб дверн
были широко распахнуты. В университет их
привлекала не наука, а мундир, треугольная шляпа,
шпага, а затем быстрое продвижение в чинах.
На общем далеко не светлом фоне,
способности, познания, влечение к науке немедленно отме- I
чались профессорами, тем более что студентов в
общем было поразительно немного. В 1830 году,
в год поступления Зинина, на всех курсах всех
четырех отделений Казанского университета
числились 124 студента!
День за днем, семестр за семестром оправды- I
вал замеченный Симоновым и Лобачевским
студент надежды, которые он в них возбудил. При '
переходе со второго на третий курс или разряд, 1
как тогда говорили, Зинин получил золотую
медаль «за отлично хорошие успехи и поведение».
Второю такой же медалью он был награжден при
окончании курса за кандидатскую работу на
предложенную Симоновым тему «О пертурбациях
эллиптического движения планет».
Уже в те годы Зинин соединял огромную па- I
мять и знания со смелостью и независимостью I
суждений. На заданную тему он представил це- |
лостную теорию возмущений в правильном дви- i
жении небесных тел. О происходящих под
влиянием других планет возмущениях писал уже
Ньютон, теорию их разрабатывали Эйлер, Лаг-
ранж, Лаплас и другие великие ученые. Зинин
подверг критическому обзору все существующие |

теории. С одними соглашаясь, с другими вступая
в спор, он высказывал там и тут новые мысли.
Самостоятельность суждений и независимость
мнений молодого кандидата отметил как особое
достоинство работы в своем отзыве об этом
сочинении Лобачевский.
При всем том, как и в гимназии, успехи Зи-
нина не вызывали у студентов зависти,
недоброжелательности. Напротив, товарищи всемерно
помогали ему: его снабжали бумагой, ему доставали
книги, учебники, дарили стальные перья. Такие
перья только что появились за границею и в
Казани вызывали изумление.
Николай Николаевич первым употребил в
дело стальное перо вместо гусиного, а
выучившись, научил и других пользоваться
невиданной новостью.
Ничем иным не выделяясь из
темно-синих, а затем темно-зеленых рядов
студентов, погруженный в сложный мир
своих размышлений, Зинин легко,
независимо и спокойно сносил размеренную
жизнь и порядок в пансионе, в
университете. Впрочем, все это не слишком
отличалось от гимназии.
Лекции начинались с восьми часов
утра, кончались в два часа, к обеду.
Аудитории от гимназических классов
отличались только скамьями,
расположенными амфитеатром, и большими
кафедрами. Студенты записывали лекции в
свои тетради, на что уходило много
времени и труда. Некоторые нанимали
переписчиков, пользуясь записками старых
студентов нли тетрадями самих
профессоров.
Профессора спрашивали -студентов
так же, как и в гимназиях, и ставили
отметки. Высшим баллом считалась четверка с
плюсом. Переводили с курса на курс в зависимости
от экзаменов. На экзаменах вопросы задавал и
попечитель. На переводных экзаменах с первого
курса на второй Мусину-Пушкину указали на Зи-
нина, как на будущего профессора, и тот
запомнил юношу, блистательно отвечающего по всем
предметам.
Экзамены происходили в актовом зале в
присутствии посторонних лиц. На экзаменах по
богословию и церковной истории присутствовал
архиерей. Это показное благочестие ввел
предшественник Мусина-Пушкина на попечительском посту
М. Л. Магницкий, мрачный реакционер и неумный
царедворец. Присланный в 1819 году в Казань
ревизором, Магницкий донес царю, что считает
нужным публично, в назидание другим «разрушить
университет». Александр I на это не решился, и
назначил Магницкого попечителем, поручив ему
«исправлять» университет. Однако затем в
результате новой ревизии и обследования деятельности
Магницкого он сам был уволен в 1826 году и
выслан из Казани, а на его место назначен Мусин-
Пушкин.
С первых дней своего пребывания в
университете Зинин в сущности был уже предназначен
к оставлению при университете для подготовки к
профессуре. Когда в 1833 году курс был окончен,
ему не пришлось думать о том, что делать
дальше. Ректор предложил направить Зинина в
Дерпт, где существовал специальный
Профессорский институт. Но Мусин-Пушкин имел на него
другие виды. Вызвав к себе на дом молодого
кандидата, он объявил ему решение ректора и тут
же, переходя с официального начальственного
тона на отечески-покровительственный, сказал:
— А что за надобность тебе тащиться в
Дерпт? Что тебе даст профессорский институт?
Опять садиться на школьную скамью? Да ты и
сейчас стоишь другого профессора!
— Что же делать?— недоумевая, спросил
Николай Николаевич.— Что вы мне посоветуете?
— А вот что,— охотно отвечал попечитель,—
у меня два сына подросли, надо их готовить в
гимназию. Пошел бы ты ко мне учителем, жил бы на
всем готовом, сам бы готовился на магистра,
час — два позанимался бы с ребятами,
остальное — все твое. Комната у меня на антресолях —
работай хоть день, хоть ночь... Ни о чем тебе
не думать, кроме науки. Чего же лучше!
55

Мусин-Пушкин прикоснулся к самому
болезненному месту в душевном хозяйстве своего
собеседника: мысль о необходимости самому
заботиться о квартире, столе, одежде пугала его
больше всего на свете. Неожиданное предложение
вызвало вихрь мыслей и чувств. Чужой, холодный,
неизвестный Дерпт — там, и Казань, Симонов,
Лобачевский, библиотека, обсерватория — здесь...
С грубостью, безапеляционностью, формализмом
Мусииа-Пушкина можно было примириться: за
ними стоял прямой, честный, добрый человек,
любивший по-своему университет и науку,
поддерживавший Лобачевского во всех его научных и
просветительных предприятиях. Зинин превыше
всего ценил простоту, искренность в людях. Но,
только что высвободившись из-под нудной опеки
попечителя, трудно было решиться тут же
добровольно вернуться под нее по своей воле.
— Ну, думай, думай...—побуждал его
Михаил Николаевич.
Зинин уловил в его тоне искреннее сочувствие
и вдруг сказал:
— Хорошо, я согласен.
— Ну, вот и ладно,— заключил попечитель и,
вставая, пригласил даже как бы и
по-товарищески.— Ну, так пойдем, покажу тебе ребят,
комнату твою, и будем обедать!
Раннее сиротство, бездомность приучили
Николая Николаевича пренебрегать внешними
условиями жизни. Если у него были русские щи и
каша на обед, были ужин и чай, тишина и стол
для занятий, то он больше уже ничего не
требовал. Все это с избытком предоставил ему- Мусин-
Пушкин в своём сверхдисциплинированном
семействе.
Прибывший в то лето в Казань вновь
назначенный профессор физики Эрнест Августович
Кнорр, приступая к занятиям, потребовал в
помощь себе репетитора. Попечитель назначил Зи-
нина. Николай Николаевич, вместе с Кнорром
принялся устраивать физический кабинет,
организовывать метеорологические наблюдения в
бассейне Волги. Физический кабинет пополнился
приборами, получил собственное здание. На его крыше
разместилась метеорологическая обсерватория,
куда Николай Николаевич обычно приходил со
своими учениками, уча их радости познания.
Весною 1834 года Зинину поручили вместо
переведенного в Москву профессора Н. Д. Браш-
мана читать аналитическую механику,
гидростатику и гидравлику. А когда ушел в отпуск
Симонов, Зинину дали читать астрономию.
Разносторонность и широта математической
образованности молодого ученого дивила окружающих. Зинин
не только справлялся со всеми этими
поручениями, но справлялся так хорошо, что совет от своего
имени объявил ему благодарность за отличное их
выполнение.
Считая свой научный путь найденным,
Николай Николаевич подал прошение совету
университета о том, чтобы его допустили к сдаче
экзаменов на ученую степень магистра.
Экзамены были назначены на апрель 1835
года и продолжались больше месяца, с 17 апреля
до 23 мая. В первый день на устном экзамене
молодой ученый ответил на восемнадцать вопросов
по чистой математике, а затем семь дней, под
надзором менявшихся членов факультета, отвечал
еще письменно по тому же предмету. После этого,
без передышки, шел устный экзамен по
прикладной математике, состоявший из десяти вопросов,
и следом за ним письменный, продолжавшийся
три дня.
Так же принимался экзамен и по химии:
сначала устный из девяти вопросов, а затем
письменный, продолжавшийся пять дней.
Все ответы устные и письменные совет
университета признал удовлетворительными и после
этого предложил молодому ученому представить
диссертацию на тему: «О явлениях химического
сродства и превосходстве теории Берцелиуса о
постоянных химических пропорциях перед
химическою статикою Вертолета».
Менее всякой другой химическая тема была
по душе диссертанту, но факультету нужен был
профессор химии, а блестящие способности Зини-
на внушали уверенность, что и на кафедре химии
он стяжает известность и славу...
РЕАКЦИЯ ЗИНИНА
Огромное техническое значение
этого открытия, сделанного в интересах
чистой науки, служит лучшим ответом
на слышащийся нередко в публике
вопрос о том, какую пользу может
принести то или другое научное
исследование, не имеющее в данную минуту
никакого утилитарного значения.
БУТЛЕРОВ
Михаил Николаевич Мусин-Пушкин не вдруг
признал в представлявшемся ему молодом
человеке бывшего учителя своих детей. Перед ним
стоял широкоплечий, широкогрудый человек с
одушевленным лицом и живым, независимым
взглядом. Черные, довольно длинные волосы, за-
56

чесанные с высокого открытого лба назад и
несколько в правую сторону, тугие черные усы,
откинутая голова, твердая поступь, свободное
положение рук — все в нем с головы до ног дышало
стремительностью и энергией.
Попечитель сидел за столом спиною к окнам.
Ослепительный свет мартовского полудня падал
прямо на стоявшего перед ним неблагодарного
адъюнкта; на загоревшем от дорожного ветра и
солнца лице его и тени раскаяния или боязни
нельзя было уловить. Михаил Николаевич
приподнялся в кресле.
— Хорош, отблагодарил, нечего сказать,—
начал ои и в таком тоне несколько минут
продолжал свою приветственную речь.
Николай Николаевич Зииин слушал молча,
глядя в окно. Выговорившись, попечитель стих:
— Ну, садись, рассказывай. С чем приехал,
что будешь делать?
— Технологом настоящим можно стать
только на основе достижений чистой науки, Михаил
Николаевич,— спокойно отвечал Зинин.— Буду
читать аналитическую и техническую химию,
продолжу свои исследования, начатые у профессора
Либиха, прочту естественникам химию животных
тел...
Попечитель поднял вопросительно и
недоуменно густые брови.
— Новая область познания...— пояснил
Зинин.— Положенную по уставу пробную лекцию
буду читать из этого предмета.
— Приду, послушаю — нет ли там еще чего-
нибудь богопротивного!— предупредил попечитель
и отпустил нового профессора.— Ну, иди к
ректору!
Лобачевский не любил официальных
представлений. Ласково поздоровавшись с
новоприбывшим, он просил его зайти вечером в
библиотеку.
В это свидание с великим человеком Николаю
Николаевичу особенно запомнились его сурово
сжатые брови и добрая улыбка, не сходившая с
его губ- В пятьдесят лет русые волосы Николая
Ивановича Лобачевского уже сливались с
седыми. Белая голова, сдвинутые брови, грустная
задумчивость старили его. В этот вечер Лобачевский
говорил мало и только задавал вопросы,
предлагая гостю рассказывать о себе, о своих
впечатлениях, о встречах с учеными за границею, о
планах на будущее.
Курс «животной химии» ои назвал
«расширением пределов химической науки» и
приветствовал намерение Зинина прочесть его по
собственным запискам. Тему пробной лекции «О
винном брожении» он также одобрил. Прощаясь с
гостем, все с той же доброй и грустной улыбкой,
задерживая его руку в своей, сказал:
— Я знаю, какого математика университет
теряет в вас, но вижу теперь и то, какого химика
он в вас приобрел!
Пробную лекцию профессор технологии читал
в ученом совете факультета в присутствии
попечителя, ректора и членов совета, гостей. Физико-
математическое отделение объявило, что в этой
лекции Зинии «обнял вполне избранный им
предмет», показал пример своих обширных познаний
в химии. Лекцию признали «совершенно
удовлетворительною».
Несколько дней еще Николай Николаевич
выслушивал поздравления от новых и старых
знакомых в коридорах университета, на улицах
города, а затем принялся за устройство жизни, за
подготовку курсов, назначенных к чтению в 1841—
42 учебном году.
За время, проведенное за границей и в
Петербурге, Николай Николаевич отвык от
провинциального строя жизни, от Казани и тяготился
необходимостью оставаться здесь бог весть сколько
времени. Одними книгами, без живого общения с
людьми он теперь уже не мог обходиться* Чаще
всего навещал он Петра Ивановича Котельникова,
профессора механики. «Больной и хилый человек,
ио гениальный математик», по характеристике
Н. И. Пирогова, учившегося с ним в
Профессорском институте, одаренный к тому же
необычайным остроумием, Котельников был первым из
современников Лобачевского, оценившим в полной
мере его труды и тем самым оставившим заслугу
первого признания за Казанским
университетом.
Николай Николаевич ценил в Котельникове
больше всего смелость, с которой тот заявил
публично, в актовой речи, о своем преклонении перед
гением великого математика:
«Не могу умолчать о том, что тысячелетние
тщетные попытки доказать со всею
математическою строгостью одну из основных теорем
геометрии, равенство суммы углов в прямоугольном
треугольнике двум прямым, побудили
достопочтенного заслуженного профессора нашего университета
предпринять изумительный труд, построить целую
науку, труд, который рано или поздно найдет
своих ценителей»*
В те времена не только невежды, но и
первоклассные математики, как, скажем,
Остроградский, не только не признавали открытия
Лобачевского, но и осыпали его насмешками. Однако
студенты каким-то чутьем, угадывали в нем
великого ученого и, сравнивая с Остроградским,
говорили:
57

— Ну, что ж, Остроградский — поэт. А
Лобачевский — философ!
Актовая речь Котельникова «О
предубеждении против математики» положила начало его
дружбе с молодым профессором Зин иным.
— Бывали вы когда-нибудь у Карла
Федоровича Фукса?— спросил его однажды Котельников.
— Слышал, но не бывал,— коротко отвечал
Николай Николаевич, ожидая с любопытством
продолжения разговора.— А что?
В тридцатые н сороковые годы о Фуксе в
Казани не слышать было немыслимо. Дом Фукса на
Сенной площади знали все. На углу
двухэтажного здания красовался купол, придававший дому
вид храма. Купол увенчивал знаменитую
библиотеку Фукса, где хранились коллекции восточных
монет, редкие рукописи, памятники старины.
Карл Федорович Фукс и его жена Александра
Андреевна, романистка и поэтесса, устраивали
литературные вечера, благодаря которым их дом
обратился в умственный центр казанской
интеллигенции. Его посещали все знаменитости, бывавшие
в Казани, от Гумбольдта и Гакстгаузена до
Сперанского и Пушкина. Пушкин, направляясь в
Оренбург в поисках материалов для истории
Пугачева, останавливался в Казани, чтобы
расспросить о нем Фукса.
— Дело в том,— поясняя причину своего
вопроса, отвечал Котельников,— что хорошо бы нам,
профессорам и адъюнктам, да и всем желающим,
устроить частное «Общество любителей наук»,
а собираться можно в доме Фуксов. Оии
согласны, дело за нами... Чтобы вам, например, сделать
коротенький доклад о том, что делается в химии
за границей, у нас, да и о том, что вы сами
ожидаете от химии.-1
Организованное при участии Лобачевского
«Общество любителей науки», оставаясь частным,
имело высокое научное значение для казанцев.
На собраниях 1842 года читали доклады
Лобачевский — о полном затмении в Пензе,
Котельников — о паровых машинах, Зннин — о состоянии
органической химии в настоящее время и
применении ее к жизненному процессу. Краткие отчеты
об этих докладах печатал «Казанский Вестник».
Выступление Зннина тут особенно
примечательно заявлением о химизме жизненных
процессов.
— Биохимия — ключ к разъяснению
процессов, совершающихся в организмах!— сказал он в
заключение, призывая врачей, ветеринаров,
сельских хозяев обратиться к пристальному изучению
законов биологической химии.
В новом здании химической лаборатории бок
о бок с Карлом Карловичем Клаусом,
назначенным на кафедру «чистой химии», приступил Зи-
нин к продолжению исследований, начатых им в
Гиссене. Пожимая впервые руку Клаусу,
отобравшему у него кафедру, Николай Николаевич
не испытывал никакого недоброго чувства к
нему.
Достаточно было затем и нескольких встреч,
чтобы понять и оценить собрата по науке. Карл
Карлович был значительно старше Зинина.
Подобно Фрицше и многим другим химикам тех времен,
технике химии и ее приемам он обучался в
аптеке, а завоевывал науку и ученые степени великим
трудом и терпением.
Клаус родился в Дерпте, рано осиротел и был
отправлен родственниками в Петербург в ученики
к знакомому аптекарю. Способный мальчик
самостоятельно подготовился и получил звание
аптекарского ученика, а затем и провизора. В Казани
многие помнили аптеку Клауса. Человек
общительный и влюбленный в естествознание, он
предавался занятиям по ботанике и химии. Первые
его работы по ботанике были результатом
экскурсий в Заволжье, совершенных совместно с
профессорами университета.
Завоевав себе некоторое положение в ученом
мире, Клаус в 1831 году возвратился в Дерпт, где
получил место ассистента при химической
лаборатории Дерптского университета. Профессор химии
и фармации Готфрид Озанн исследовал здесь
самородную платину с Урала. Предполагая, что в
нерастворимых действием азотной н соляной
кислот платиновых остатках находится неизвестный
элемент, Озанн ^ал ему название по месту
родины: «рутений» (на латинском языке Ruthenia —
Россия). Но после бесплодных попыток выделить
загадочный металл из платиновых остатков Озани
отказался от своего мнения, что такой элемент
существует, и более о поисках его никто в то
время не думал.
В творческой атмосфере Дерпта Клаус
продолжал учиться и получил ученую степень
магистра философии. В 1834 году он вновь перебрался
в Казань и занял место адъюнкта по кафедре
химии в университете. Заведуя химической
лабораторией, Клаус защитил диссертацию на доктора и
получил кафедру, предназначавшуюся
командированному за границу Зинину.
Карл Карлович оказался добрым, честным
человеком. Небольшой, приземистый, коренастый
он юношески весело сиял своими ясными
голубыми глазами сквозь массивные золотые очки и
сохранял яркий румянец на щеках. Каждое утро
Клаус проводил в лаборатории, занимаясь
главным образом исследованием свойств разных
металлов.
58

Некоторые приемы его работы поражали
Николая Николаевича. Клаус, например, все
растворы определял на вкус. При этом, будучи
человеком в высшей степени рассеянным, он мог взять
в рот любую кислоту. Как при таких пробах он
не обжигал язык, понять было невозможно.
Рассеянность его, доброта и вспыльчивость
носили анекдотический характер. Клаус часто
играл в шахматы со своим приятелем аптекарем
Гельманом, которому он передал десять лет
назад свою аптеку. Проиграв партию, Клаус
сердился, разбрасывал шахматы и уходил. Гельман
не трогал разбросанных фигур и хладнокровно
говорил:
— Это разбросал Клаус, он придет и соберет
шахматы.
Клаус приходил, поднимал фигуры с пола,
устанавливал их на доске, и партия начиналась
снова.
Страстность он вносил и в занятия любимой
им ботаникой. Это был его отдых, и он им
пользовался с той же страстностью, с которой работал,
играл в карты или шахматы.
Клауса студенты уважали за преданность
науке, любили за товарищеское отношение к ним,
за то, что ои понимал увлечения и шалости
юности. Одного не мог он легко простить —
неуважения к науке, к аудитории, где он эту науку
насаждал.
С истинно юношеским жаром Клаус
предавался то химии, то ботанике. Принимаясь за свой
гербарий, он сидел за ним безотрывно целые дни.
В результате появлялась статья по ботанической
географии Приволжья. Тогда Клаус переходил к
химии. Он просиживал безвыходно в
лаборатории даже летние долгие дни, сытый одним
калачом в ожидании позднего обеда.
В преданности к науке, в усидчивости и
самозабвении за работой Николай Николаевич не
уступал Клаусу, но вот этой способности
обходиться без обеда, ограничиваясь купленным по
дороге калачом, он не имел.
— Это оттого, что вы есть еще очень
молодой человек,— объяснял ему Клаус,— вам надо
много кушать...
Но дело было не только в аппетите,
мешавшем в свой час сосредоточить внимание на работе.
Жизнь Николая Николаевича проходила в
пансионах, на всем готовом, от завтрака и обеда до
постельного белья и одежды. Хозяйственные
заботы внушали ему ужас. Покупка калача
мимоходом на пути в университет измучивала его
беспокойной мыслью об этой необходимости еще в
постели.
В конце концов, Николай Николаевич
избавился от хозяйственных забот, женившись на
своей квартирной хозяйке, вдове, имевшей уже
взрослых сыновей. Устроивши таким
своеобразным способом житейские дела, Зинин с легким
сердцем и спокойным умом погрузился в дела
науки и преподавания.
(Окончание следует)
В 1878 году немецкий химик
Фальберг, придя из лаборатории
домой, сел обедать. Хлеб
показался ему необычайно сладким на
вкус... Ученый вспомнил, что после
работы в лаборатории он по
рассеянности не вымыл руки.
Очевидно, на руках осталось одно из
веществ, с которыми Фальберг
производил опыты— по-видимому
производное крезолсульфанида.
Тщательный анализ в лаборатории
подтвердил это предположение.
Неизвестное вещество, которое
по сладости в 500 раз
превосходило сахар, было названо
сахарином.
В 1890 году американский
ученый Герман Фраш предложил
добывать серу с глубины до 200
метров, пропуская в пласт породы
перегретую воду. Расплавляясь,
сера, согласно его теории, по
трубе должна была вытекать на
поверхность. Один из его
противников публично обещал съесть всю
серу, добытую таким образом,—
слишком уж нереальным казался
ему способ добычи. Сделать это
ему не удалось: в первые же
часы работы установки из недр
земли была добыта целая гора
серы.
В 1903 году французский химик
Бенедиктус, работая в своей
лаборатории, уронил нечаянно с
большой высоты пустую
стеклянную колбу. Однако, к его
удивлению, колба не разбилась, хотя
стенки и покрылись множеством
мелких трещинок. Причиной
необычной прочности колбы явилась
пленка от раствора коллодия,
который раньше был налит в эту
колбу. Случай натолкнул ученого
на мысль о небьющемся стекле.
Склеивая под давлением два
листа обычного стекла с прокладкой
из целлулоида, Бенедиктус
получил трехслойное стекло —
триплекс, применяемое теперь в
автомобилях.
59

о
ш
I—
U
ш
?
ш
ш
ш
О
ш
О
ш
О
60
Вино — это целая химическая симфония. Во
примерно, »из каких частей она состоит: этиловь
спирт, еще несколько спиртов, Сахаров и других у
леводородов, полифенолы, альдегиды, эфиры, к<
гоны, ферменты, пигменты, по меньшей мере noj
дюжины витаминов, от 15 до 20 минеральных соле)
более 22 органических кислот -и другие веществ,
природа которых еще не установлена. Количеств
возможных комбинаций этих составных частей о
ромно, и, конечно, столь же огромно разнообрази
вин. При такой сложности неудивительно, что о
изготовлении, употреблении и оценке вин написанс
вероятно, больше чепухи, чем о любом другом про
дукте, сотворенном человеком и природой.
Но тем не менее в XX веке искусство виноде
лия получило довольно хорошо разработанную не
учную основу. Можно сказать, что связанные с из
готовлением вина химические процессы теперь до
статочно изучены и хорошее вино перестало быть ре
зультатом случайной удачи.
Обязаны мы этим -прежде всего Луи Пастеру-
создателю нескольких отраслей химии, микробиоло
гии и медицины, а также современной технологи!
виноделия. Он объяснил процесс брожения, оставав
шийся загадкой на протяжении тысячелетий.
Перебродивший виноградный сок был хорош(
знаком народам Ближнего Востока еще в эпоху нео
лита. Процесс изготовления вина описан в одной и:
Я БЫ НАЗВАЛ ЭТО
ХИМИЧЕСКОЙ
СИМФОНИЕЙ...
Профессор М. А. ЭМЕРИН
(США)
древнейших египетских надписей на гробнице
фараона Птаххотепа, жившего за две с половиной
тысячи лет до нашей эры. «Кровь лозы» древние
народы употребляли не только как напиток, но и как
лекарство, а также для приношений богам.
ВИННЫЙ ЗАВОД
ПРИРОДЫ
Виноград — сам себе винодел. Если из него
выжать сок и оставить его постоять, входящие в его
состав сахара превратятся в спирт. Химики начали
проникать 8 сущность этого .процесса лишь в

XIX веке. В 1ВЮ году Жозеф Луи Гей-Люссак
сделал первый важнейший вклад в решение задачи,
открыв общую химическую формулу разложения
сахара на спирт и углекислый газ:
СбН12Ов^2С2НбОН+2С02.
Очевидно, этот процесс не происходит
самопроизвольно. Что же вызывает разложение сахара?
Меньше чем полвека спустя Пастер доказал,
что вино образуется благодаря деятельности
микроскопических организмов — дрожжей. «Брожение,—
заключал он,— связано с жизнью»*. Он доказал, что
добавляя дрожжи, можно превратить в спирт даже
простой раствор сахара. Больше того, он обнаружил,
что некоторые 'факторы — например, кислотность
или щелочность — влияют «на обмен веществ
дрожжевых микроорганизмов и этим определяют
свойства вина. Об этих открытиях Пастер сообщил в двух
работах: «Мемуар о брожении, называемом
молочнокислым» A857 г.) и «Этюды о вине» A866 г.).
Откуда же появляются дрожжи в виноградном
соке? Любой садовод знает, что кожица растущей
виноградины покрыта естественным нежным
налетом. Этот налет—воскообразная пленка, на которой
оседают частицы плесени и диких дрожжей,
заносимые на нее ветром или насекомыми. На кожице
одной ягоды может находиться до 10 миллионов
дрожжевых клеток. Из них более 100 тысяч могут
принадлежать к разновидностям винных дрожжей.
Именно ферменты, выделяемые винными
дрожжами, вызывают брожение, в результате которого
сахара винограда превращаются в спирт;
образуются также многочисленные побочные продукты,
отчасти определяющие «кус и другие свойства вина.
Характер жизнедеятельности дрожжей серьезно
сказывается на качестве вина — поэтому за ним
внимательно следят современные виноделы.
На некоторых старинных виноградниках Европы
между виноградом и дрожжами на протяжении
столетий установилась естественная «гармония»,
благодаря которой в вине проявляются лучшие качества
винограда. Но сейчас и там «а большинстве винных
заводов исправляют природу, добавляя чистые
культуры нужных дрожжей и используя химические
вещества, которые подавляют рост нежелательных
дрожжей, оказавшихся «а кожице винограда.
КАПРИЗЫ
ВИНОГРАДНОЙ
ЛОЗЫ
Рождение вина начинается задолго до того, как
виноград попадает на винный завод, и даже еще до
того, как его собирают на виноградниках. Гроздь
* Позднее — русская исследовательница M. М. Манессеина
A871 г.), А. С. Фаминцин и другие ученые доказали, что
превращение сахара в спирт вызывается не самой
жизнедеятельностью дрожжевых организмов, а действием ферментов, которые
они выделяют.— Ред.
винограда — это сложный продукт взаимодействия
почвы, влаги, солнца, а главное температуры.
Виноград растет лишь в той полосе Северного и Южного
полушарий, где среднегодовые температуры лежат
между 10 и 20 градусами по Цельсию. Даже в этих
пределах европейская лоза Vitis vinifera не
произрастает, если встречает определенные
неблагоприятные условия: слишком низкие летние температуры,
не позволяющие винограду созреть (как, например,
в большей част» Англии), высокую влажность летом,
подвергающую виноград опасности плесневых
заболеваний и нападений насекомых-вредителей (как,
например, на юго-востоке США) или поздние
весенние заморозки (как на северо-западе США).
Идеальный климат для виноградной лозы —
не слишком теплый, но и не чрезмерно
прохладный. Необходим, с одной стороны, длительный
сезон роста, чтобы виноград содержал больше
сахара, который лотом превратится в спирт. С другой —
желательны сравнительно невысокие температуры,
при которых повышается содержание кислот в
винограде. Это — важное обстоятельство, -влияющее на
качество вин, особенно сухих столовых. Оба
климатических условия хорошо сочетаются в районе
Бордо во Франции, в северной Испании, центральной и
северной Италии, Югославии, северной Калифорнии.
Именно эти области дают хорошие красные
столовые вина. Там где сезон роста короче или кл-имат
прохладнее — например, в Германии, Швейцарии,
Австрии, на востоке США и даже в Бургундии
(Франция), виноград в некоторые годы накапливает
недостаточно сахара, и его приходится добавлять на
винных заводах. Но по существу ничто не может
заменить важных вкусовых компонентов, которых
недостает в недозрелом винограде.

Одно из ценных качеств виноградной лозы#
открывающее широкие перспективы перед винами
будущего,— ее изменчивость. Только один -вид —
Vitis vinifera — засчитывает около пяти тысяч
известных разновидностей. Это качество позволяет
генетикам надеяться вывести со временем новые
разновидности лозы, которые будут
предназначаться для определенного климата, типа вина, позволят
достигнуть новых вершин в получении вкуса, аромата
и букета вина *.
Vitis vinifera — преобладающий вид лозы,
который сейчас выращивается на виноградниках всего
мира. Родиной его считается южная часть побережья
Каспийского моря. Отсюда древние купцы и
путешественники развезли эту лозу по Средиземноморью,
в Северную Европу, а потом — «в «заморские»
страны. Более 81 процента мировой площади
виноградников и мирового производства вина все еще
приходится на Европу и Северную Африку; ведущей
страной является Франция.
Именно из-за изменчивости летнего климата
Европы качество вин там колеблется от года к году.
Поэтому при оценке вина столь большое значение
придают датировке — сезону, в который оно было
изготовлено.
В чересчур теплом климате (в южной Италии,
Сицилии, на Кипре .или в южной Калифорнии)
виноград хоть и содержит много сахара, но имеет
сравнительно «изкое содержание кислот. Он годится для
сладких дессертных вин, но лишен тонкого вкуса и
цвета, характерных для винограда -из более
прохладных районов. Кроме того, о.н нередко лопадает
в бродильные чаны перезрелым, а это приводит к
плачевным результатам при попытке изготовить
столовое вино.
Сорт винограда имеет не меньшее значение, чем
■климатические условия.
ХИМИЧЕСКАЯ
ЛАБОРАТОРИЯ
В ВИНОГРАДИНЕ
Сначала обратимся к «сырью».
У спелого -винограда от 10 до 20 процентов веса
приходится на кожицу, черенок и косточки, а
остальные 80—90 на мякоть и сок, которые
называют мустом или виноградным суслом. С точки
зрения химии, сусло — это в основном вода; «но от 18
до 25 процентов его веса составляет сахар,
количество которого изменяется в зависимости от сорта
винограда и его зрелости. От 0,3 до 1,5 процентов
веса сусла составляют кислоты: две главные —
винная и яблочная и в небольшом количестве лимон-
* Ароматом специалисты называют запах самого винограда,
а букетом — запах вина, зависящий от особенностей брожения и
созревания.
Vitis
vinifera
Очистка
от по от о чек
и мжтцы
Нрасное
Вино
Белое
8иио
"--Li- £л :£i • °_* '-"• '"• ° '* *°'- °---• -'- •-' '-"■■- о -■-•
'-<>;.'0 ::■-*."
бродильный чан
РозоВое Вини
Сладкое Bum
Пресс

пая, щавелевая, глюкуроновая, глюконовая и
фосфорная. Кроме того, в виноградном сусле
обнаружены 20 аминокислот (в свободном состоянии и в
составе белков), 13 антоцианинов (пигментов,
окрашивающих многие цветы) и другие пигменты, тан-
нины, ароматические вещества и различные
витамины, ферменты и минеральные соли. Очевидно,
многие из этих веществ служат пищей для дрожжей и
этим участвуют в рождении вина.
Мы еще не очень отчетливо представляем себе,
как отдельные составные части влияют на качество
вина. Составить формулу идеального вина, вероятно,
никому никогда не удастся — здесь обязательно
повлияют личные вкусы каждого!
Процесс брожения очень сложен. Только в
разложении одного из двух основных Сахаров —
глюкозы— участвуют не менее 22 ферментов, 6 (или
более) коферментов и ионы магния и калия. А весь
процесс брожения включает и много других
реакций. В итоге, кроме спирта, образуются — в
небольшом количестве — ацетальдегид, глицерин, янтарная
кислота, эфиры и другие пахучие соединения.
Задача винодела — управлять образованием и
накоплением этого множества разнообразных продуктов. На
современных винных -заводах это осуществляется с
помощью различных физических и химических
методов.
РОЖДЕНИЕ
ВИНА
Виноград должен быть доставлен с лозы на
винный завод как можно быстрее, чтобы он потерял
поменьше влаги .и сахара и не испортился. На
винном заводе его тотчас же загружают в давильные
устройства, которые разрывают кожмцу,
освобождают мякоть и сок и удаляют черенки, оставляя
невредимыми косточки. Есл,и нужно изготовить белое
вино, сок отжимают и направляют в бродильные
чаны. При изготовлении красного вина в брожении
участвует все, что выходит из давильных устройств —
и сок, и мякоть, и кожица, и косточки. Пигменты
кожицы придают красному вину его цвет, а таннины
и другие вещества кожицы и косточек — терпкий
аромат и вяжущий вкус. При изготовлении розовых
вин, которые стали популярны в последние годы,
брожение начинают вместе с кожицей и мякотью
винограда, а примерно через 24 часа сок отжимают,
и брожение продолжается отдельно.
В бродильном чане, который обычно делают <из
дерева или цемента, сусло прежде всего
обрабатывают сжиженным сернистым газом, сернистой
кислотой или ее солью, чтобы воспрепятствовать
жизнедеятельности диких дрожжей, попавших на
кожицу винограда. Вместо них в чан добавляют
чистые культуры дрожжей. Сернистый газ замедляет
Очищающе
вещества
Технология производства красного вина.
Виноград давится между валами (слева). Образуется промежуточный
продукт, называемый суслом. Сусло перекачивают в бродильный чан (дрожжи
ускоряют превращение Сахаров в спирт), а оттуда — под пресс, сначала отделив сок
от кожицы и косточек. Затем сок проходит через два отстойных чаиа, где
удаляются примеси. Далее вино процеживают, подвергают нагреванию и
охлаждению и сливают для созревания в бочки. Готовое вино разливают по бутылям.
Созревание
6 бочках
чан
Отстойный чаи
Нагреватели
,На роэлиб

нс=о
неон
I
носн
неон
I
неон
I
сн?он
Глюкоза
ATP ADP
нс=о
неон
но{н АТР
неон
но
ADP
ОН
ОН
)£=0
СН2-0!
ОН
Глюкозо -6-фосфат
ОН
I
CH^-OPrziO
с=оон
I
НОСН
I
неон
неон он
I I
СН2-ОР=0
окисление, которое может оказаться губительным,
особенно для белого вина; он также осветляет вино.
Сернистый газ — опасное средство: избыток его
испортит вино, но в целом его применение —
основной вклад XX века в виноделие; он позволяет
получать больший выход спирта и улучшать аромат вина.
Еще одно «нововведение -последнего времени —
тщательный контроль за температурой в
бродильном чане. Для отвода тепла, выделяющегося при
брожении, устраивают специальные системы
охлаждения. Температура в чане не должна превышать
29,5° С для красных столовых вин и 15,5° — для
белых вин. Медленное брожение при низкой
температуре дает больше эфиров и других
ароматических соединений, более высокий выход спирта,
облегчает осветление вина и делает его менее
подверженным бактериальной (инфекции. По мнению
виноделов, это улучшает букет и аромат вина.
Продолжительность брожения на современных винных
заводах колеблется от нескольких дней до
нескольких недель в зависимости от температуры, типа
дрожжей, содержания сахара в винограде.
Все вина по содержанию в «них спирта делятся
на два основных класса: столовые и дессертные.
Столовые вина (называемые также сухими)
содержат не более 14 процентов спирта. Содержание
спирта в аперитивах и дессертных винах (хересе
портвейне, мускателе и подобных им) выше —
обычно около 20 процентов. В эти сорта вин добавляют
перегнанный из вина виноградный спирт. Если спирт
добавить во время брожения, он прекращает
действие дрожжей, а часть сахара в вине остается не
превращенной в спирт. Например, при изготовлении
При брожении шестиуглеродный сахар-глюкоза (слева вверху)
расщепляется и образуется спирт. Разрыв углеродной цепи
происходит в тот момент, когда промежуточный продукт — фруктоза
(справа вверху) превращается в две молекулы глицеральдегид-
фосфата. Основные промежуточные продукты даны сверху вниз.
Ферменты и коферменты, необходимые дл.я активации реакций,
обозначены ADP и ATP, OPN и OPNH. Обратимые процессы
показаны стрелками, направленными в обе стороны.
Диоксиацетои-
фосфат
Фруктозо-1,6-
дифосфат
DPN
НС=0
I
неон он
I I
сн2-ор=о
он
3 - фосфат
глицеринового
альдегида
^
DPN-
DPNH-4 он
I
О=С--0Р=О
неон
он
он
сн2-о^=о
он
1.3-дифосфо-
глииерньовая
кислота
DPNH-^T
О:
нс=о
неон он
I I
сн^-ор=о
он
ADP^j
-*^Н,0
ОН
I
С-ОР=Ю
I I
riyjri он
CHfOP=0
ADP^i ОН
АТР
*3г
С-ОР=0
АТР
Фосфоэнол-
пировиноградная
кислота
--^Г^НоО
Cf
*0.
лон
ADP-^*
э^4
С-ОР=0
сн2он
АТР-
Пировиноградная
кислота
со9
АцетальдегиД
TN3H
с=о
I
СН3
нс=о
DPNH-^4
DPN-H'
сн2он
СНо
СН3
DPNH^A
сн2он
DPN-
Этиловый спирт
СН3
64

мускателя добавляют спирт и прерывают брожение,
когда в соке содержится еще от 10 до 15 процентов
виноградных Сахаров. В результате получается очень
сладкое вино. Для портвейна брожение
останавливают немного позже, когда содержание сахара упадет
до 9—14 процентов, а для сухого хереса и мадеры
брожение продолжается до тех пор, пока сахара не
останется 2,5 процента .или еще меньше.
ОТ РОЖДЕНИЯ
ДО СТАРОСТИ
Проследим за наиболее типичным случаем —
производством красного столового вина. Когда часть
находившегося в нем сахара превратилась в спирт,
а пигменты кожицы придали вину достаточную
окраску, сок отделяют от мякоти. Для того чтобы
получить самые лучшие вина, сок сливают. Остаток
сока выжимают из мякоти с помощью обычного
винного пресса (который многие путают с
давильным устройством^ размельчающим ягоды перед их
загрузкой в бродильный чан). Теперь сок
завершает брожение.
Чтобы не оставить в стороне важную категорию
игристых вин, заметим здесь, что для их
(изготовления сухие столовые вина подвергают вторичному
брожению в закрытом сосуде, куда добавляют точно
рассчитанное количество сахара и один ^процент
чистой дрожжевой культуры. При брожении
образуется избыток углекислого газа, давление в бутылке
поднимается до 4—5 атмосфер — этим и объясняется
шипение и «игра» шампанского.
После брожения вино осветляется.
Перебродивший сок направляют в отстойные чаны. Там взвесь
дрожжевых клеток, в.инный камень, мелкие частицы
кожицы и мякоти оседают на дно. Однако и здесь
еще продолжаются различные химические
процессы. Говорят, что вино подобно живому существу.
И в самом деле, в определенном смысле оно
живет и в отстойных чанах, и позже в бочонках и
бутылках, где оно зреет и стареет.
Разложение дрожжевых клеток в отстойных
чанах, особенно если кислотность вина высока,
стимулирует развитие молочнокислых бактерий.
Ферменты, выделяемые ими, декарбоксилируют яблочную
кислоту (то есть отщепляют от нее группы СООН)
и превращают ее в более слабую молочную
кислоту. Это «яблочно-молочное» брожение смягчает
кислотность вина, только благодаря ему и возможно
изготовление высококачественных вин.
Осветленное вино сцеживается или
откачивается из отстойников. Сцеживание повторяется
несколько раз. При этом вино освобождается от
углекислого газа, которым оно было насыщено во время
брожения, и поглощает из воздуха кислород,
способствующий созреванию. Чтобы ускорить осветление
вина, на винных заводах обычно вводят
«очищающие» вещества (бентонитовую глину, желатин, рыбий
клей или яичный белок). Они склеивают и
осаждают оставшиеся в вине мелкие частицы. Применяют
для этой же цели фильтрацию под давлением,
нагревание и охлаждение.
После этого вино разливают в дубовые
бочонки. Начинается его созревание. Это крайне сложный
процесс окисления, восстановления и этерификации.
Молодое вино постепенно теряет дрожжевой
привкус .и резкость, снижает содержание кислоты и
приобретает сложный, тонкий букет. По мере
окисления пигментов и таннина красное вино становится
коричневатым, а белое приобретает янтарный
оттенок. Продолжительность и степень окисления
составных частей вина кислородом, проникающим
сквозь поры бочонка, имеет решающее значение
для качества будущего вина. Если его разлить по
бутылкам слишком рано, оно может испортиться или
будет созревать чересчур долго; если же опоздать с
разливом, вино станет безвкусным и бесцветным.
Определить правильно момент разлива — здесь и
проявляется искусство винодела. В настоящее
время хорошие красные столовые вина
выдерживают в деревянных вместилищах не менее двух ле^
а белые — от нескольких месяцев до двух лет. Вина
худшего качества выдерживают в цементных или
железных резервуарах.
Процессом разлива изготовление вина не
заканчивается. Старея в бутылках, вино освобождается
от воздушного привкуса, приобретенного при
разливе; в нем снижается содержание свободного
сернистого газа, улучшается букет. Однако
неправильно думать, что чем старше вино, тем оно лучше,
и что бутылка, покрытая многолетней пылью,
обязательно заключает необыкновенное вино. Ее
содержимое могло давно уже потерять свою ценность.
Лишь немногим очень хорошим красным в-инам
идет на пользу длительное старение. Как правило,
хорошему красному вину достаточно находиться в
бутылке от 5 до 10 лет, а белое вино достигает
лучшего качества через 2—5 лет. Вина худших марок
требуют меньшей выдержки.
Несмотря на все достижения современного
виноделия, появление действительно выдающегося
вина по-прежнему остается в той или иной степени
делом счастливой случайности, вызываемой
особенно удачным сочетанием погоды, сорта винограда и
интуиции винодела. Тем не менее из
промышленного виноделия элемент случайности в значительной
мере устранен, и качество вин стало сейчас
гораздо ровнее, чем в прежние времена.
Перевод с английского
А. ИОРДАНСКОГО
5 Химия и Жизнь, № 2
65

66
Несущие жизнь солнечные лучи, влага и
плодородная почва Юга дают жизнь
матовым гроздям винограда. А виноделы — не
без помощи химии — превращают его в
ароматное вино. Сотни тысяч бутылок
выпускают ежегодно в продажу винные заводы
нашей страны.
Но прежде чем вино попадет на стол,
ему предстоит выдержать нелегкий экзамен.
Удовлетворит ли оно потребителя?
Достаточно ли выдержано, соответствует ли
высокому стандарту советского виноделия?
«Путевку в жизнь» вину дает
Центральная дегустационная комиссия — строгий и
беспристрастный коллективный
экзаменатор, высшее ОТК наших виноделов.
...Заседание комиссии сейчас начнется.
Прибывают участники, то и дело звонит
телефон. В зале заседаний идут последние
приготовления. Длинный стол накрыт
ослепительной скатертью, на нем аккуратно рас-
ВИНО
ДЕРЖИТ
ЭКЗАМЕН
ставлены бокалы. А в стороне, на полке
огромного, во всю стену, шкафа-витрины
сгрудились кучкой, как студенты перед
экзаменом, бутылки вин, которым сегодня
будет вынесен приговор.
Председатель комиссии, один из
старейших советских виноделов профессор
М. А. Герасимов подходит к висящему на
стене затейливому медному колоколу.
Раздаются три гулких удара. Члены комиссии
занимают места.
Сегодня их меньше, чем обычно,— за
столом собралось человек пятнадцать. Но
каждый из них—большой знаток вина,
многие известны по всей стране и далеко за ее

пределами. А профессора Герасимова
Международное бюро вина,
объединяющее виноделов всего мира, избрало
недавно председателем своей технологической
секции.
Заседание начинается. Перед каждым
членом комиссии — четыре прозрачных
бокала немного необычной формы: в верхней
части они не расширяются, а сужаются. Это
сделано для того, чтобы дегустатор мог
не боясь расплескать вино, слегка его
взболтать — так лучше «слышен» букет.
— Первая проба! —объявляет секретарь
комиссии Л. В. Снеговская. Она называет
тип, марку, возраст вина, процент спирта в
нем.
Вино разлито в бокалы. Наступает
сосредоточенное молчание. Каждый дегустатор
внимательно разглядывает вино на свет,
долго нюхает, потом берет немножко в рот...
Это не простое дело — правильно
оценить вино, всю полноту его букета, вкуса,
определить качество винограда, едва
заметные признаки допущенного где-то
нарушения технологии, уловить следы примесей.
А мы, непосвященные, бывает, выпьем
бокал и решаем сразу: «Хорошо!» или —
«Дрянь!». Понимать вино, оказывается — это
целая наука. И в то же время — искусство.
Никакая наука не сможет предусмотреть тех
тончайших нюансов, которые тотчас отметит
опытный дегустатор.
Комиссия приступает к обсуждению.
Перед каждым участником — специальный
бланк с графами: «Тип вина», «Букет»,
«Полнота», «Цвет». Каждое качество вина
оценивается в баллах, потом выводят общую
оценку. Невольно вспоминается
экзаменационная ведомость!
Решение комиссии не имеет
обязательной силы, и комиссия — строго говоря,
неофициальная,— работает на общественных
началах. Но не было еще случая, чтобы к ее
мнению не прислушались заинтересованные
организации. Регулярно проводятся
контрольные дегустации — это помогает
советским виноделам поддерживать высокое
качество вин, хранить честь марки.
...Но сегодня перед комиссией стоит
другая задача. Предстоит оценить качество
первых марочных вин, к выпуску которых
приступает Всероссийский
научно-исследовательский институт виноградарства и
виноделия в Новочеркасске.
В бокалах — белое столовое «Алиготе»
1964 и 1962 года. После первого же глотка
члены комиссии высказывают явное
одобрение.
Девять баллов — очень высокую
оценку— ставит вину Н. Ф. Саенко, винодел и
микробиолог, разработавшая технологию
производства советского хереса. Под ее
руководством производятся в Крыму
замечательные вина, которые на международных
дегустациях оцениваются нередко выше,
чем «настоящий» херес, из испанского
города Херес-де-ла-Фронтера.
Одно за другим сменяются вина
новочеркасского института. «Рислинг», «Кумшац-
кий», «Саперави» из морозоустойчивых
гибридных сортов, «Кагор», «Изюминка»... На
мой непросвещенный вкус, вина — очень
хорошие. И, кажется, я угадал: члены комиссии
тоже довольны. Одобряет «тона степных
трав» в донском «Саперави» профессор
Г. Г. Агабальянц, один из авторов нового,
непрерывного метода шампанизации вин.
Хвалит новочеркасский «Кагор» директор
Московского завода «Самтрест» П. Б. Аза-
рашвили: «Полное, экстрактивное,
мужественное вино».
— Следующая проба...
Восемь баллов, девять, восемь с
половиной... Новочеркасский институт явно
выдерживает экзамен.
Конечно, еще не завтра появятся эти
вина на прилавках магазинов.
Производственные мощности института невелики — это
ведь прежде всего
научно-исследовательский центр. Новые марки нужно еще
запустить в «серийное производство». Теперь,
когда разработанная институтом технология
одобрена высшим судом виноделов,
промышленные винзаводы возьмут ее на
вооружение, будут сделаны большие посадки
нужных сортов винограда.
Пройдет несколько лет — и вы
попробуете новые вина, сможете по достоинству
оценить вложенный в них творческий труд
новочеркасских виноделов. И тогда, если
эти вина вам понравятся — а они наверняка
вам понравятся,— вы сможете
присоединиться к единственному тосту, который был
провозглашен на этом заседании
Центральной дегустационной комиссии, и
выпьете за здоровье мастеров советского
виноделия.
А. ДМИТРИЕВ
5*
67

'; ; O^f^
Д8ГШ^ч\:^МрЁ

Что делается
В механике,
И в химии, и в биологии,
Об этом знают лишь избранники,
Но в общем пользуются многие...
ттк
Л
"■ \.
'ч «Л, *
С
■'-■'.1 IS

НАУКА О ЖИВОМ
Как
был
расшифрован
генетический
код
Египетские иероглифы удалось
расшифровать лишь после того, как был найден
Розеттский камень, на котором один и тот
же текст был записан и на
древнеегипетском, и на греческом языках. Нечто
подобное произошло в 1961 году в молекулярной
биологии — науке, изучающей
сокровеннейшие механизмы жизни.
Многие большие открытия обрастают
легендами, порой исторически достоверными,
порой — нет. Сомнительно, чтобы Исаак
Ньютон открыл закон тяготения, глядя на
падающее яблоко. Но совершенно точно
известно, что грибок пенициллиум в
лаборатории Александра Флеминга случайно
попал на чашку с питательной средой и
бактериями, и гибель этих бактерий обнаружила
удивительные свойства пенициллина...
Рассказывают, что сделанное в 1961 году
открытие, тоже относится к числу «случайных».
Но сначала — о событиях более
отдаленных.
н
«ХОЗЯЙКА»КЛЕТИИ
К двадцатым годам нашего столетия
было установлено, что передачей
наследственных признаков потомству ведают крохотные
продолговатые тельца, находящиеся внутри
ядер половых клеток,— хромосомы,
состоящие из нуклеиновых кислот и белка.
Позднее химики нашли, что и нуклеиновые
кислоты и белки — это полимеры, длинные
цепные молекулы, состоящие из сотен и тысям
маленьких звеньев. У белков эти звенья,
называемые аминокислотами, бывают
двадцати различных разновидностей. А у
нуклеиновых кислот полимерную цепь составляют
азотистые соединения четырех различных
типов.
В 1944 году стало известно, что язык
наследственности находит свое
вещественное, физическое выражение в молекуляр
ных структурах нуклеиновых кислот.
Наследственную информацию,
зашифрованную в хромосомах, определяют детали
расположения атомов в молекулах дезоксири-
бонуклеиновой кислоты (ДНК). Говоря
иносказательно, «звуки» «языка
наследственности» заключены в архитектуре молекул
ДНК.
Но какова эта архитектура? Зимой 1953
года на этот вопрос сумели ответить Ф. Крик
и Д. Уотсон — молодые ученые, работавшие
в Кембриджском университете в Англии.
Одно из революционных открытий
биологии было сделано в невзрачном домике,
в котором едва помещались шкаф и два
70

наследственности
В. Н. ЛЫСЦОВ
стола. И шкаф, и столы были забиты
книгами, кристаллографическими моделями да
стопками негативов, на которых можно
было увидеть темные пятна и полосы,— это
были рентгенограммы молекул ДНК.
Со стороны могло показаться, что Крик
и Уотсон занимаются какой-то детской
игрой. Пользуясь вращающимися
сочленениями, они соединяли небольшие
металлические пластинки в сложные сооружения,
наподобие абстрактных скульптур.
Металлические пластинки имели разную форму и
соответствовали шести компонентам, из
которых строятся нуклеиновые кислоты:
четырем азотистым основаниям — аденину,
гуанину, цитозину и тимину, и группам,
«склеивающим» остов полимера,— сахарной
и фосфатной. Крик и Уотсон стремились
расположить металлические модели всех этих
Кодирование — это операция, позволяющая
перейти от записи информации в одной системе условных
обозначений к записи той же информации в другой
системе. Обычно при кодировании уменьшается число
используемых символов. Например, тридцатидвухбук-
венный русский алфавит передается азбукой Морзе
комбинациями всего двух знаков — точки и тире.
компонентов таким образом, чтобы
дифракция рентгеновских лучей, рассчитанная
для модели, давала ту же картину, которую
запечатлевали рентгенограммы реальной
ДНК. Во всех вариантах учитывалось
ограничение, известное благодаря исследованиям
химиков: в ДНК любого организма
количество адениновых оснований строго
равняется количеству оснований тиминовых, а число
гуаниновых — цитозиновым.
В конце концов Крик и Уотсон
обнаружили, что всем требованиям удовлетворяет
модель, представляющая собой двойную
спираль. Если внимательно вглядеться в
объемную схему молекулы ДНК (рис. 1), то
можно увидеть, что две переплетающиеся
молекулярные нити образуют нечто вроде
винтовой лестницы. Остов каждой нити —
чередующиеся сахарные и фосфатные
группы. Через правильные промежутки от обеих
нитей выступают боковые группы азотистых
оснований. Азотистые основания
прикрепленные к противоположным нитям,
соединяются попарно, образуя «ступеньки»
винтовой лестницы. Эти пары всегда
совершенно определенны: аденин соединяется только
с тимином, а гуанин — с цитозином. Секрет
этой «взаимной склонности» заключается в
лом, что между такими парами оснований
возникает особый тип химических связей —
водородные (рис. 2). Между гуанином и
цитозином образуются три водородные связи,
а между аденином и тимином — две. Чтобы
не прибегать к громоздким химическим
формулам, дальше это условно
изображается так, будто треугольные или овальные
выступы, соответствующие аденину и
гуанину, входят в выемки парных им или, как
говорят, «комплементарных» оснований ти-
мина и цитозина.
71

Рис. 1. Двойная спираль молекулы ДНК
Представления об избирательном
спаривании оснований позволяют четко
разобраться в механизме основного процесса
биологии — самовоспроизведения живого.
Представим себе, что в растворе,
содержащем четыре компонента ДНК (под каж-
-£*р4
w
.1 >
%
Ck ^
ft*
V
<
V^,
<
г'
^
Рис. 2. Водородные связи
между парами азотистых оснований
дым компонентом понимается азотистое
основание, соединенное химическими связями
с сахарной и фосфатной группами,— то, что
называют нуклеотидом), нити двуспиральной
структуры молекулы ДНК в результате
какого-то раскручивающего процесса
отделились одна от другой. Благодаря
возникновению водородных связей нуклеотиды из
раствора начнут быстро «налипать» на
свободные нити ДНК. Но так как адениновый нук-
леотид из раствора может встать только
против тиминового в нити, а гуаниновый —
только против цитозинового и т. д., то
понятно, что образовавшаяся в результате
такого процесса новая нить будет точной
копией старой. То же самое произойдет
в растворе и со второй нитью;
следовательно, там, где раньше была только одна
молекула ДНК, появятся две новые
совершенно идентичные молекулы. Эти удвоившиеся,
«редублицировавшиеся» молекулы ДНК
разойдутся в разные хромосомные наборы
и живая клетка поделится (рис. 3).
Десятки опытов, в особенности
эксперименты, в которых молекулы ДНК метили
радиоактивными атомами, наглядно
показали, что в действительности все
именно так и происходит. В 1956 году
американский биохимик А. Корнберг воспроизвел
процесс редубликации в пробирке. Это
удалось ему после того, как он выделил особый
) фермент — полимеразу ДНК. Несмотря на
то, что в реакционной смеси присутствовали
и необходимые компоненты и фермент, сам
процесс синтеза не происходил до тех пор,
пока в пробирку не вносили еще одно
вещество — «затравочную» ДНК. Только
появление «матрицы», «образца» для
копирования заставляло энергично действовать всю
систему. Химический анализ показал, что
новые молекулы ДНК и по составу и по
последовательности оснований
тождественны молекулам ДНК «затравки». Если затра-
^ вочная ДНК принадлежала вирусу, то и но-
^/у^вые молекулы были вирусной ДНК, если
^— крысе, то и новая ДНК оказывалась
крысиной. При этом в полном соответствии с
представлениями Крика и Уотсона
наибольшей затравочной активностью обладала
ДНК, заранее разделенная на две нити.
Но каким же способом эти
наследственные свойства выявляют себя
непосредственно в процессе жизнедеятельности? Каким
образом структура молекул ДНК
определяет структуру белковых молекул?
72

Рис. 3.
Самовоспроизведение молекулы ДНК
Мы уже говорили, что структура ДНК
зависит от последовательности четырех
азотистых оснований, чередующихся в
длинной полимерной цепи. Точно так же
структура белковых молекул определяется
чередованием в их цепи двадцати аминокислот.
О том, насколько важно, чтобы в цепи,
состоящей иногда из нескольких сотен
звеньев, каждая аминокислота находилась на
своем месте, говорит, например, такой факт:
замена одной единственной глютаминовой
аминокислоты другой аминокислотой — ва-
лином в молекуле гемоглобина, белка,
переносящего кислород в крови, приводит к
тяжелейшему заболеванию — серповидной
анемии.
Изменения наследственных признаков,
так называемые мутации, очевидно, прежде
всего выражаются в том, что изменяется
структура соответствующего белка.
МЕХАПЧ^М
БЕЛКОВОГО
сит - > 1
На всех стадиях процесса белкового
синтеза огромную роль играет другой тип
нуклеиновых кислот — рибонуклеиновые
(РНК). РНК отличается от ДНК тем, что в ее
сахарных группах имеется лишний атом
кислорода, а азотистое основание — ти-
мин — везде заменено очень близким ему
по химической структуре основанием ура-
цилом (У), которое образует с аденином
водородные связи. В принципе РНК может
образовывать двойные спирали и выполнять
наследственные функции подобно ДНК. Но
в большинстве организмов свои основные
функции РНК выполняет в виде одноните-
вых молекул. Благодаря тем же свойствам
Полипептидная цепь
Рис. 4. Схеме белкового синтез»
комплементарности оснований, РНК снимает
копии, «рабочие шаблоны» с молекул ДНК,
хранящихся в клеточном ядре.
«Шаблоны» покидают ядро и направляются в
другую часть клетки — цитоплазму. Здесь
молекулы этой РНК, называемой обычно
информационной, прикрепляются к особым
тельцам— рибосомам, состоящим из белка и
другого типа РНК — рибосомальной.
(Функции рибосомальной РНК пока не ясны.)
«Рабочий шаблон», если продолжать
пользоваться механической аналогией, закреплен
на месте. В цитоплазме существуют
молекулы третьего типа РНК — транспортной.
К этим небольшим молекулам
прикрепляются аминокислоты, каждая к своей, строго
определенной разновидности
транспортной РНК. Один из участков транспортной
РНК имеет группу оснований,
комплементарную к определенной группе оснований
в информационной РНК. Комплементарные
группы образуют водородные связи, и
аминокислоты, посаженные на транспортные
РНК, выстраиваются в порядке, который в
73

конечном счете задан последовательностью
оснований в ДНК. При участии
соответствующих ферментов между аминокислотами
образуются химические связи.
Аминокислоты отделяются от транспортной РНК, и
готовый белок отходит от рибосомы (рис. 4).
В ряде опытов было доказано, что место
на информационной РНК, около которого
должна находиться аминокислота,
«распознает» группа оснований транспортной РНК,
а не сама аминокислота.
Постановка этих опытов стала
возможной лишь после того, как белок тоже
научились синтезировать вне организмов, в
пробирке.
КОДОВЫЕ
«СЛОВА»
Язык наследственности, записанный
посредством четырехбуквенного алфавита
азотистых оснований ДНК, определяет с
помощью различных типов рибонуклеиновых
кислот последовательность аминокислот в
белковых цепях. Но какие «слова» строятся
из этих букв и как складываются эти
«слова» в «предложения»?
Если каждое «слово» должно
соответствовать одной определенной аминокислоте и
число букв в «словах» одинаково, то проще
всего ответить на вопрос, сколько «букв»
должно быть в таком «слове». Пользуясь
четырехбуквенным алфавитом азотистых
оснований, можно было бы составить
четыре однобуквенных «слова», или D X 4)
шестнадцать двухбуквенных «слов». Однако
закодировать нужно двадцать аминокислот,
и поэтому наименьшее число «букв»
кодового «слова» должно равняться трем. Из
четырех нуклеотидов — аденинового, тими-
нового, гуанинового и цитозинового можно
составить шестьдесят четыре DX4X4)
трехбуквенных «слова». Такого количества
для двадцати аминокислот более чем
достаточно, и это наталкивает на мысль, что одну
и ту же аминокислоту могут кодировать
несколько таких трехбуквенных (или иначе —
триплетных) «слова».
Код, в котором несколько нуклеотидных
«слов» означают одну и ту же
аминокислоту, называется вырожденным.
Первая «грамматика» языка
наследственности была предложена в 1954 году
физиком Г. Гамовым. Это был так называемый
триплетныи вырожденный перекрывающий
код. В схеме Гамова кодовые «слова»
(именуемые иногда «кодонами») различаются
только по составу нуклеотидов, входящих в
слово, но не порядком их расположения.
Так, по Гамову, кодоны ЦЦА, АЦЦ и
ЦАЦ должны означать одну и ту же
аминокислоту. Этот способ разбивает 64 триплета
на двадцать групп. Одна буква может
участвовать сразу в трех словах. Например, в
последовательности А Г Ц Г Т (аденин —
гуанин — цитозин — гуанин — тимин) цитозино-
вый нуклеотид участвует в кодировании
сразу трех аминокислот. Кодирующие
триплеты в такой системе наползают друг на
друга, перекрывают один другой, поэтому
такой код и называют перекрывающимся.
Гипотезу о перекрывающемся коде
можно проверить, основываясь на опытных
данных. Остроумным способом это проделал в
1957 году английский исследователь С.
Бреннер. К этому времени уже было известно
довольно большое число аминокислотных
последовательностей в белковых цепях,
которые и послужили Бреннеру материалом
для анализа. Бреннер рассматривал
перекрывающийся вырожденный код. В нем до
или после определенного кодового «слова»
могут быть только четыре различных
триплета. Если в последовательности АГЦГТ мы
будем считать исходным триплет ГЦГ, то
слева от него могут стоять лишь триплеты
АГЦ, ТГЦ, ГГЦ, ЦГЦ, а справа ЦГА,
ЦГГ, ЦГЦ и ЦГТ. В аминокислотных
последовательностях белков у каждой
аминокислоты встречается определенное число соседей
слева и справа, именуемых С- и N-соседями.
С-соседи присоединяются к аминокислоте
со стороны карбоксильной группы, a N-co-
седи со стороны аминной. Если
проанализировать все известные белковые
последовательности, то, например, для лизина можно
насчитать 18 С- и 17 N-соседей, для
тирозина—12 С- и 10 N-соседей, для
триптофана— 3 С- и 3 N-соседа и т. д. Такое большое
число соседей, например, для лизина
возможно только в том случае, если
перекрывающийся код вырожден и лизин
кодируется по крайней мере пятью различными
триплетами (уже четыре кодирующих триплета
позволяли бы лизину иметь только 4X4 =
= 16 различных соседей). В соответствии с
тем же принципом тирозин должен был бы
кодироваться тремя триплетами, а для
триптофана хватило бы одного. Просуммировав
74

минимальные числа триплетов, необходимых
для каждой аминокислоты, Бреннер
обнаружил, что для того, чтобы закодировать
уже известные последовательности
аминокислот, понадобится по крайней мере 70
различных триплетов. Но так как в
действительности существуют только 64 триплета,
то этим доказывается невозможность
простого перекрывающегося триплетного
кода...
Остроумный и убедительный вывод, но
с одной оговоркой. Так как проводились
анализы аминокислотных последовательностей
белков, выделенных из самых разных
организмов — от бактерии до человека, то эти
рассуждения справедливы только в том
случае, если во всей живой природе
действует один генетический код.
Тем с большим интересом были
приняты результаты опытов с заменой одних
аминокислот другими в результате мутаций,
для которых подобная оговорка становится
несущественной.
АПТАЦИН
И ЗАМЕНА
АМИНОКИСЛОТ
Если в результате какого-то процесса
(действия радиации, химических веществ
и т. д.) в последовательности АГЦГТ вместо
Ц появится А, то в неперекрывающемся
коде это должно привести к изменению
лишь одной аминокислоты. Вместо
аминокислоты, кодировавшейся триплетом АГЦ,
в белковой цепи появится аминокислота,
кодируемая триплетом АГА. Но если код
перекрывающийся, то замена Ц на А
приведет к изменению сразу трех соседних
аминокислот. Вместо АГЦГТ будут трип-
леты АГАГТ.
Г" ""IT
Мутациями называют любые изменения
наследственного материала. Очевидно,
самыми распространенными мутациями
должны быть такие, в которых затрагивается
элементарная единица — азотистое
основание. И если код перекрывающийся, такая
точковая мутация должна приводить к
замене трех аминокислот. Удобным материалом
для экспериментальной проверки этого
вывода оказались молекулы гемоглобина.
Однако анализ выяснил, что во всех изученных
случаях в них происходит замена только
одной аминокислоты.
Мутации можно получать искусственно.
РНК, наследственный материал вируса
табачной мозаики (рис. 5) — первого вируса,
открытого наукой, при втирании в листья
растений вызывает такую же инфекцию, как
и зрелый вирус, обладающий белковой
оболочкой. В результате заражения и Ьолезни
появляются новые вирусные частицы,
имеющие внутренний стержень РНК и наружную
белковую оболочку. На «обнаженную»
вирусную РНК можно подействовать
различными химическими агентами и получить
разнообразные мутации. Втерев затем
обработанную РНК в табачные листья, удается
собрать «урожай» целых мутантных вирусов,
одетых в белковые «шубы». Если белок этой
«шубы» проанализировать и сравнить с
нормальным, то можно определить характер
случившихся в результате мутаций
аминокислотных замен.
Биологи Френкель-Конрат и Цугита
(США) и Витман (ФРГ) обрабатывали
вирусную РНК азотистой кислотой. Среди
примерно сотни разных мутантных вирусов, замены
аминокислот в белке были обнаружены у
тридцати трех. И ни в одном из этих
тридцати трех случаев замена не затрагивала
больше одной аминокислоты.
После этих опытов неперекрывающийся
характер кода можно было считать
обоснованным достаточно прочно.
Значит, кодовые «слова» не наползают
друг на друга и должны читаться так же,
Рис. 5. Модель вируса
табачной мозаики
75

как слова в обыкновенной газетной строке,
одно за другим. Но кроме слов мы видим
в любом тексте заглавные буквы, пробелы,
разделяющие слова, запятые, и, наконец,
точку в конце предложения. Очевидно,
аналоги подобных грамматических элементов
должны существовать и в «языке»
наследственности.
Посмотрим, что должна представлять
собой генетическая «фраза». Такой фразой
можно считать участок ДНК, где находится
информация, шифрующая одну белковую
цепь. По современной терминологии этот
участок называют цистроном.
•
ОБЩАЯ
СТРУКТУРА
КОДА
Ф. Крик и группа его сотрудников
занимались исследованием двух цистронов (А и
В) крохотного бактериального вируса
(рис. 6). Бактериофаг Т4 заражает клетки
кишечной палочки и уничтожает бактерии,
выращивая свое потомство за счет их
ресурсов. На чашке с питательной средой, на
которой растут тонкой пленкой бактерии,
вокруг фаговых частиц образуются светлые
пятна, так как все микробы в этом месте
оказываются «съеденными».
Стандартный, или, как говорят генетики,
«дикий» тип фага Т4 может расти на
бактериях разновидностей В и К. Но если в одном
из двух (А или В) цистронов бактериофага
произошла повреждающая мутация, то он
теряет способность размножаться и
образовывать стерильные пятна на бактериях
разновидности К, сохраняя в то же время
способность роста на разновидности В.
Среди миллиардов таких мутантных
частиц можно обнаружить единичные фаги, по
тем или иным причинам вновь получившие
способность к росту на бактериях К. Если
бактерии В одновременно заразить двумя
различными мутантными фагами, то в
потомстве таких «родителей» появятся и фаги,
несущие сразу обе мутации, и фаги
«дикого» типа.
Чтобы понять, как это происходит,
обратимся к простой аналогии. Представим себе,
что в двух изданиях «Преступление и
наказание» Ф. Достоевского, в одной и той же
фразе допущены две опечатки в разных
местах:
1. Это я убрл тогда старуху чиновницу
и сестру ее Лизавету топором и ограбил.
2. Это я убил тогда старуху чиновницу и
сстру ее Лизавету топором и ограбил.
Ясно, что с помощью клея и ножниц из
этих двух фраз с опечатками можно сделать
одну без опечаток, но тогда во второй
фразе будут уже обе опечатки сразу.
В природе вместо клея и ножниц
действует процесс генетической рекомбинации.
При этом генетический перекрест тем более
вероятен, чем больше расстояние между
«опечатками» — мутациями (рис. 7).
Рис. 7. Генетическая рекомбинация^
двух мутантных фаговых хромосом
Родители
ш
'vW//..
Ре ко *iбы- I
НОН/' . 1
EZ
Один ген
-уТ7
шк
ж.
о
в
и
Рис. 6. Схематическое изображение
фаговой хромосомы и цистронов А и В,
разделенных на сегменты
Г//
Группа Ф. Крика изучала мутации фага
Т4 на очень небольшом участке цистрона В
в сегментах В1 и В2. Однако эти мутации
несколько отличались от тех, с которыми
мы встретились, рассматривая
аминокислотные замены в белках вируса табачной
мозаики.
Во фразе из Достоевского, которой мы
воспользовались, опечатки различаются по
своему характеру. Если первая состоит в
замене одной буквы на другую,
неправильную, то вторая заключается в выпадении
значащей буквы. Мутации в вирусе табачной
76
Л

мозаики были «опечатками» первого рода
и заключались в замене одного азотистого
основания другим. А группа Ф. Крика
использовала мутации, которые заключались
в выпадении основания из цепи ДНК или в
добавлении одного лишнего основания.
Как происходят такие мутации, ясно еще
не до конца, но известно вещество, которое
1лх вызывает — акридин. Исследователи
обрабатывали акридином фаговые частицы и
скрещивали мутантов. В результате
появлялся стандартный «дикий» тип фага,
растущий на бактериях К, и мутант, несущий две
«опечатки» Но в некоторых опытах на
бактериях К росли оба потомка...
Чтобы понять, в чем тут дело, посмотрим,
что происходит с информацией при вставке
или исчезновении одного знака.
Генетическая «фраза» — это цистрон. И проще всего
считать, что она прочитывается, начиная с
некоторой фиксированной точки подряд,
«слово за словом». Если между ними нет
пробелов или «запятых», то последующее
«слово» отличается от предыдущего
благодаря тому, что все «слова» состоят из трех
«букв» и чтение начинается с первой
«буксы» первого «слова».
Например:
Кот кот кот кот кот кот
Но если будет вставлена всего одна
буква, то весь смысл текста исказится:
Кот око тко тко тко тко тко
Если буква выпадет, произойдет то же
самое:
Кот кот кот ктк отк отк отк
А если вставку и выпадение
скомбинировать вместе, то чтение информации будет
неправильным только на небольшом участке
между опечатками.
Кот око тко ткт кот кот кот
В этом и заключается секрет
жизнеспособности некоторых двойных мутантов, хотя
любая из двух мутаций в отдельности
привела бы к гибельным последствиям.
Очевидно, небольшой участок измененной
информации между двумя мутациями в сегментах
В1 и В2 не столь уж существен для
роста фага на бактериях К.
Если любую произвольно выбранную
мутацию мы обозначим как плюс, то,
очевидно, мутацию, которая в комбинации с нею
дает жизнеспособный фаг, следует
обозначить знаком минус. Если ( + ) означает
вставку основания, то (—) означает его нехватку,
и наоборот. Понятно, что комбинация ( + )
с ( + ) или (—) с (—) всегда будет давать
нежизнеспособную фаговую фастицу, а ( + )
с (—) «псевдодикий» фаг, растущий на
бактериях К; однако это будет происходить
далеко не во всех комбинациях ( + )и(—).
Комбинации ( + ) и (—) дают
жизнеспособные фаги только в тех случаях, когда
мутации ( + ) и (—) лежат не слишком
далеко друг от друга и участок неправильно
прочитываемой информации не слишком велик.
В отдельных редких случаях даже
близкорасположенные ( + ) и (—) дают
нежизнеспособный фаг. Очевидно, в измененной
последовательности между такими ( + ) и (—)
встречается «бессмысленный» триплет. Ведь
триплетов шестьдесят четыре, а
аминокислот двадцать, и поэтому вполне вероятно,
что один-два триплета не означают никакой
аминокислоты, а говорят, например, о том,
что здесь начало или конец «фразы». На
таких триплетах «чтение» обрывается.
Малое число «бессмысленных»
триплетов позволяет сделать важный вывод, что
несколько триплетов могут кодировать одну
аминокислоту, и следовательно, код
вырожден. Естественно, что триплеты, начинающие
или обрывающие чтение кодовой
последовательности, должны находиться в начале и
конце цистрона. А что, если попытаться
срастить два цистрона, выбросив из
генетического материала «точку» на конце
цистрона А и «заглавную букву» в цистроне В?
Ф. Крик и его сотрудники проделали
подобный эксперимент.
Существуют мутации, известные под
названием делеций. Они представляют собой
выпадения наследственного материала,
иногда довольно значительных кусков ДНК.
Делеция 1589 фага Т4 как раз затрагивает
участок в «куске» цистрона А и маленький
участок в начале цистрона В (рис. 8). Фаг с
такой делециеи неактивен, но специальным
приемом можно обнаружить активность
цистрона В.
Очевидно, теперь цистроны А и В
должны прочитываться как одна «фраза».
Действительно, Крик обнаружил, что мутация —
безразлично (—) или ( + ), внесенная в
цистрон А, полностью инактивирует цистрон В.
В отсутствие делеций 1589 мутации в
цистроне А никогда не оказывали влияния на
активность цистрона В. Но если в цистроне А
в присутствии делеций 1589 комбинировали
( + ) с (—), то активность цистрона В
восстанавливалась.
77

Геч Л
Ген В
выделение или
дсиовление основ. <ния
[ИЖёГГ
^.а, ?нп ос, о С -"""R
Дел\. ^ия
Делеиия /565
Рис. 8. «Сращивание» цистронов А и В
с помощью делеции 1589
ДНтибны
оба гена
Ген В
активен
Ген В
активе,;
Ген R
не cHmui
Ген Р
активен
Ген В
активен и
некоторы -
Очевидно, картина выглядит так. На
молекуле фаговой ДНК с делецией 1589 на
двух А и В — цистронах синтезируется одна
молекула информационной РНК. Если такая
молекула РНК образует белок, то он должен
быть «гибридом». С одной стороны
белковая цепь будет иметь аминокислотную
последовательность, кодируемую цистроном
А, с другой стороны — цистроном В.
Правильного «хвоста», зашифрованного В-цист-
роном, оказывается достаточно для
успешного функционирования белка.
До сих пор мы все время говорили о
триплетах оснований. Однако если снова
внимательно проанализировать опыты
группы Крика, то можно видеть, что результаты
их не претерпели бы абсолютно никаких
изменений, если бы кодовые «слова» были,
например, четверками или пятерками
оснований. Точно так же вставка или выпадение
оснований расстраивали бы механизм
считывания, а комбинация ( + ) и (—) мутаций
при определенных условиях
восстанавливала бы его. Блестящим решающим
экспериментом группа Крика устранила и эту
неясность. На небольшом участке цистрона В
исследователи скомбинировали сразу три
однотипные мутации. Это были либо ( + )
( + ) ( + )i либо (—) (—) (—) мутации. Если
участок, на котором они располагались, был
достаточно мал, то функция цистрона В
восстанавливалась. Что происходит при этом с
генетической информацией, нетрудно
увидеть на том же примере с триплетом КОТ.
Кот кко тко ктк отк кот кот кот кот
Начиная с третьей вставки, триплетная»
информация считывается нормально. Таким
образом, прямое экспериментальное
подтверждение получила и триплетность кода.
ПРАВИЛА ЯЗЫКА
ПАС ПЕДСТВЕНПОСТП
В заключение рассказа об общей
структуре генетического кода сформулируем,
следуя Крику, основные правила языка
наследственности.
1- Генетический код триплетен. Одну
аминокислоту кодирует группа из трех
азотистых оснований.
2. Код неперекрывающийся и кодовые
слова прочитываются одно за другим без
«пробелов» и «запятых».
3. Правильный выбор триплетов
происходит благодаря тому, что считывание
начинается с определенной точки цистрона.
4. Код вырожден, то есть одна
аминокислота кодируется разными триплетами
оснований, так как число «бессмысленных»
триплетов мало.
С
ЕОЗЕ1ТСЕПП КАМЕНЬ
ГЕНЕТИКИ
Хотя мы уже подходим к концу статьи,
но до сих пор не назвали ни одного «слова»
своеобразного языка наследственности.
Кодовые «слова» долго оставались загадкой
для науки и еще, пожалуй, году в 1960
казалось, что день расшифровки этих
«иероглифов жизни» совсем не близок.
Дело в том, что хотя
последовательность аминокислот во многих белках была
известна, никто не определил
последовательность азотистых оснований хотя бы в
одной молекуле ДНК.
И только в августе 1961 г. на V
Международном биохимическом конгрессе в
Москве прозвучало сообщение о том самом
«случайном» открытии, с которого мы
начали рассказ.
Молодые американские биохимики
М. Ниренберг и Г. Маттеи работали с
бесклеточной синтезирующей белок системой,
78

выделенной из кишечной палочки. Из
различных организмов они получали
информационную РНК и следили за синтезом белка
при добавлении ее в систему. При введении
в систему «бессмысленного» полимера
не должно было происходить белкового
синтеза. Чтобы контролировать это, Нирен-
берг и Маттеи добавляли туда же
полирибонуклеотид, синтезированный в пробирке
из одних только адениновых нуклеоти-
дов.
Однажды в лаборатории кончились по-
лирибоадениловая кислота и ученые вместо
нее добавили полиуридиловую кислоту.
Внезапно оказалось, что система вырабатывает
белок, состоящий из аминокислот только
одного вида — фенилаланиновых (рис. 9).
Ниренберг и Маттеи начали добавлять в
синтезирующую систему искусственные по-
лирибонуклеотиды. «Текст» полирибонук-
леотида был заранее известен. А после того
как его «прочитывала» и строила белковый
полимер синтезирующая система, можно
было проанализировать получившийся
продукт. «Розеттский камень», по сути говоря,
всякий раз создавался заново руками
экспериментаторов, работавших с рибосомной
системой, которая выполняла «перевод» с нук-
леотидного языка на язык
аминокислотный.
В способе Ниренберга и Маттеи даже не
требовалось трудоемкого анализа состава и
аминокислотной последовательности
белковых цепей. К синтетической системе, где
роль информационной РНК играет
определенный искусственный полирибонуклеотид,
добавили сразу все двадцать аминокислот.
Одна из них несла радиоактивную метку.
Если радиоактивность обнаруживали в
белковом продукте, то это означало
присутствие в полирибонуклеотиде триплетов,
кодирующих эту аминокислоту. Повторив эту
операцию двадцать раз со всеми
возможными аминокислотами, экспериментаторы
узнали, какие аминокислоты кодируют тот
или иной полирибонуклеотид.
«Словарь» кодовых слов по результатам
группы М. Ниренберга
Аминокислота
Алании . . .
Аргинин . .
Аспарагин . .
Аспарагиновая
кислота п - -
Цисте ин . .
Глютаминовая
кислота . .
Глютамин
Глицин . . .
Гистидин . .
Изолейцин . .
Лейцин . . .
Лизин . . .
Метионин . .
Фенил алан и н .
Пролин . . .
Серии ....
Треонин . .
Триптофан . .
Тирозин . .
Валин . . .
ццг
ЦГЦ
АЦА
ГУА
УУГ
ГАА
АЦА
УГГ
АЦЦ
УАУ
УУГ
AAA
УГА
УУУ
ццц
УЦУ
ЦАЦ
ГГУ
АУУ
ГУУ
Кодовые
УЦГ
АГА
АУА
АГУ
АГА
АГГ
УАА
УУЦ
ААГ
ЦЦУ
УЦЦ
ЦАА
«слова»
УЦГ
АГУ
УУА
ААУ
ЦЦА
УЦГ
РНК
УУУ
ЦЦГ
Результаты дешифровки триплетов
блестяще подтвердили справедливость правил,
сформулированных Криком.
Код триплетен, так как ни разу для вклю-
Ф енилаланинобые"
амин о hue лоты
'Полиуриоилооая кислотау
^к Рис. 9. Сиитеэ бе
цепи из фенилаланиновы
аминокислот иа матрице по
лиуридиловой кислоты (по
ли У)

чения какой-либо аминокислоты не
понадобился полимер, в котором присутствовали
оы все четыре азотистых основания. Для
кодирования любой аминокислоты хватало
трех компонентов.
Код вырожден, и одну и ту же
аминокислоту могут кодировать триплеты
различного состава, иногда даже четырех разных
видов.
Предсказание Гамова, что важен только
состав триплета, не сбылось, и наряду с
составом важнейшей характеристикой
триплета следует считать порядок оснований в нем.
Здесь и обнаруживается зияющий провал в
нашем кодовом «словаре». Мы знаем какие
буквы образуют те или иные слова, но не
знаем, как они располагаются внутри
«слова».
Однако на VI Международном
биохимическом конгрессе в Нью-Йорке в августе
1964 года тот же Ниренберг сообщил, что
он, по-видимому, нашел ключ к решению и
этой проблемы.
Ниренберг вместе со своим сотрудником
Лидером стал добавлять к рибосомальной
системе искусственные полирибонуклеоти-
ды, состоящие всего из трех звеньев. Для
коротеньких молекул-триплетов можно
полностью контролировать последовательность
оснований. Как ни странно, но такие
коротенькие информационные РНК закрепляются
на рибосомах и, самое главное, они
способны связать с рибосомой молекулы
соответствующей транспортной РНК. Напомним, что
тройка азотистых оснований транспортной
РНК образует водородные связи с
комплементарным кодовым триплетом
информационной РНК. Аминокислоты, «садящиеся»
на транспортную РНК, можно пометить
радиоактивным атомом С14 и в серии опытов
установить, какая именно аминокислота
связывается через РНК с рибосомой. Когда
Ниренберг и Лидер запустили в такую
систему триплет УУУ, то, естественно, с
рибосомой связался фенилаланин. Затем в систему
запустили по очереди все три триплета
состава 2У1Г, который соответствует валину.
Транспортная РНК валина оказалась
«равнодушной» к триплетам УГУ и УУГ, но в
буквальном смысле слова «ухватилась» за
триплет ГУУ. Значит, кодовое слово для валина
ГУУ. Видимо, в ближайшее время
исследователи наведут порядок и во всех остальных
триплетах.
УНИВЕРСАЛЕН ЛИ ЯЗЫК
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ?
Последний вопрос, который мы
постараемся выяснить в этой статье, насколько
универсален язык наследственности?
Пользуются ли одним генетическим кодом фаг
кишечной палочки Т4 и
высокоорганизованные организмы?
Сведения о коде, которыми мы
располагаем, появились в основном в результате
исследований микроорганизмов. Группа
Крика работала с бактериофагами Т4, а
Ниренберг— с синтезирующей белок системой
кишечной палочки. Но оказалось, что
бесклеточные системы, синтезирующие белок,
могут быть выделены и из тканей
млекопитающих. Искусственные полирибонуклеоти-
ды, введенные в такие системы, вызывают
включение в белковую цепь тех же
аминокислот, что и в системе кишечной палочки.
Шесть кодовых триплетов, расшифрованных
в таких системах, ничем не отличаются от
общепринятых.
Информационная РНК, выделенная из
разных организмов и введенная в систему
кишечной палочки, вызывает синтез белков,
характерных для того организма, из
которого выделили РНК. Правда, по неизвестным
пока причинам полной специфической
активностью такие белки не обладают.
Однако в общем и целом генетический
код, по-видимому, одинаков во всей живой
природе. Даже в том случае, если некоторые
виды организмов пользуются одними
триплетами и избегают других, свойство
вырожденности кода позволяет оставаться в
пределах общей кодовой схемы.
Универсальность кода свидетельствует о
том, что он появился на самых ранних
ступенях зарождения жизни. Детальное
понимание структуры генетического кода
несомненно поможет в наших усилиях
постигнуть этот величественный процесс.
г о
80
I

Хотите подготовиться
Если вы собираетесь поступать в технический вуз, то вам не избежать
экзамена по химии. Вероятно, уже настала пора заново открыть
учебники и задачники, вспомнить формулы, уравнения.
Главное — не бояться! Не верьте легендам, которые каждый раз
возрождаются перед вступительными экзаменами — о «жестокости»
преподавателей, «коварстве» вопросов, «неразрешимости» задач. В билеты входят
основные разделы школьной программы по химии. Для ответа на любой вопрос
достаточно хорошо знать школьную программу.
Маш журнал начинает печатать материалы в помощь готовящимся к
экзаменам по химии. Мы зададим сам некоторые «дополнительные»
вопросы, предложим решить задачи, именуемые часто «коварными» (хотя,
конечно, никакого коварства в них нет).
Итак, начнем!
Вот три «дополнительных» вопросар связанные с
распознаванием или разделением веществ:
1. В трех пробирках имеются водные растворы
едкого натра, серной .кислоты и сульфата -натрия.
Как определить содержимое каждой пробирки, если
в нашем распоряжении только один реактив —
раствор фенолфталеина?
2. В пробирке находится смесь опилок магния,
алюминия и серебра. По внешнему виду опилки
этих металлов почти одинаковы. Однако при
помощи химических методов металлы можно разделить.
Как это сделать?
3. В трех газометрах находятся газы — этан,
этилен и ацетилен. Как определить, в каком газометре
какой газ?
Теперь попробуйте решить несколько
расчетных задач:
4. В результате сложной химической реакции
получается смесь бромбензола СбНбВг и йодбензола
СбНб-!. Чтобы изучить механизм реакции, химику
необходимо точно знать процентное содержание бром-
и йодбензола в полученной смеси. Смесь
подвергается элементарному анализу. Однако элементарный
анализ на Вг и J отдельно не всегда возможен.
Определите процентное содержание СбНбВг и СбИМ в
смеси, если известно, что в ней углерода а%, а
сумма (Br + J) составляет Ь%.
5. Для получения фосфата кальция *имик
использовал имеющуюся в лаборатории 85%-ную ор-
гофосфорную кислоту и увеличил ее концентрацию,
добавив пятиокись фосфора (из расчета 10 граммов
Р2О5 на каждые 100 граммов раствора кислоты 85%-
ной концентрации). Какое соотношение пятиокиси
фосфора и 60%-ной фосфорной кислоты надо взять,
чтобы получить фосфорную кислоту необходимой
для реакции концентрации?
6. Омыление сложных эфиров ускоряется,
например, при действии щелочей. Для гидролиза
некоторых эфиров обычно берут 6%-ный раствор
едкого натра {удельный вес 1,0) из расчета 150
миллилитров раствора щелочи на 1 грамм эфира. Какое
количество 40%-ной щелочи (удельный вес 1,4) надо
взять^ чтобы лрогидролизовать 6 граммов эфира?
7. Для алюминотермии потребовалось 31,4
грамма алюминиевого порошка, содержащего некоторое
количество примесей. После окончания реакции из
Рез04 получено 30 граммов чистого железа. Сколько
алюминиевого порошка надо взять, чтобы получить
такое же количество железа, восстанавливая Fe304
водородом, полученным при действии на
алюминиевый порошок раствором щелочи?
Несколько вопросов «на сообразительность».
8. Какой элемент образует больше всего
соединений? Не торопитесь с ответом!
9. В сухую пробирку насыпьте кристаллический
уксуснокислый натрий и добавьте немного твердого
фенолфталеина (пургена). В химический стакан
налейте воды, поместите туда термометр и вашу
пробирку. При медленном нагревании стакана вы
заметите, что когда температура поднимется выше 60° С
содержимое пробирки окрасится <в малиновый цвет.
При охлаждении окраска снова исчезнет, и вещество
станет бесцветным. Опыт можно повторять
многократно, и цвет в пробиркЬ будет появляться и
исчезать. Чем вызвано изменение окраски в 'Пробирке,
и какие процессы при этом происходят?
10. Смесь этилового эфира муравьиной кислоты
и метилового эфира пропионовой кислоты
некоторое время нагревалась с водным раствором
щелочи. Какие соединения будут присутствовать в
реакционной смеси? Ответ пояснить уравнениями
реакций.
к экзаменам получше?
6 Химия и Жизкь, № 2
81

ерное
Блако
Ф. ХОЙЛ
Перевод с английского
проф. Д. А. ФРАНК-КАМЕНЕЦКОГО
— В науке важно только то, что позволяет
делать правильные предсказания,— сказал Вей-
харт.— Именно таким образом Кингсли побил
меня всего час или два назад. Если же сначала
делается множество экспериментов, затем в них
обнаруживаются какие-то совпадения, на основе
которых никто не может предсказать исход новых
экспериментов, то все это ни о чем ни говорит.
Это все равно, что заключать пари на скачках
после забега.
— Идеи Кингсли очень интересны с точки
зрения неврологии,— заметил Мак-Нейл.— Для
нас обмен информацией — дело крайне трудное.
Нам приходится все переводить с языка
электрических сигналов — постоянных биотоков мозга.
Для этого значительная часть нашего мозга
отведена для управления губными мускулами и
голосовыми связками. И все-таки наш перевод весьма
далек от совершенства. С передачей простейших
мыслей мы справляемся, может быть, не так уж
плохо, но передача эмоций весьма затруднитель.
на. А эти маленькие зверьки, о которых говорит
Кингсли, могли бы, я полагаю, передавать и
эмоции, и это еще одна причина, по которой
становится довольно бессмысленно говорить об отдель-
Продолжение. Начало публикации отрывков из повести
см. № I,
ных индивидуумах. Страшно даже подумать, что
все, что мы сегодня целый вечер с таким трудом
втолковываем друг другу, они могли бы
передать с гораздо большей точностью и абсолютно
понятно за какую-то долю секунды.
— Мне бы хотелось развить мысль об
отдельных индивидуумах немного больше,—
обратился Барнет к Кингсли.— Думаете ли вы, что
каждный из них сам изготовляет себе передатчик?
— Нет, никто не делает никаких
передатчиков. Давайте, я опишу, как, по моему мнению,
происходила биологическая эволюция в Облаке.
Когда-то на ранней стадии там было, наверное,
множество более или менее отдельных, не
связанных между собою индивидуумов. Затем связь
все более совершенствовалась, не путем
сознательного изготовления искусственных
передатчиков, а в результате биологического развития.
У этих живых существ средство для передачи
электромагнитных волн развивалось как
биологический орган, подобно тому как у нас развивались
рот, язык, губы и голосовые связки. Постепенно
они должны были достигнуть такого высокого
уровня общения друг с другом, какой мы едва
ли вообще можем себе представить. Не успевал
один из них подумать что-либо, как эта мысль
была уже передана. Всякое эмоциональное
переживание разделялось всеми остальными еще до
того, как его осознавал тот, у кого оно возникло.
82

ФАНТАСТИКА
При этом должно было произойти стирание
индивидуальностей и эволюция в одно
согласованное целое. Зверь, каким он мне представляется, не
должен находиться в каком-то определенном
месте Облака. Его различные части могут быть
расположены по всему Облаку, но я рассматриваю
его как биологическую единицу, связанную
нервной системой, в которой сигналы
распространяются со скоростью 300 000 километров в секунду.
— Давайте обсудим более подробно природу
этих сигналов. Я полагаю, их длина волны
должна быть довольно велика. Использование
обычного света было бы, по-видимому, невозможно, так
как Облако для него непрозрачно,— сказал
Лестер.
— Я считаю, что это радиоволны,—
продолжал Кингсли,— У меня есть веские основания
так думать. Ведь для того чтобы система связи
была действительно эффективной, она должна
обеспечивать управление фазой. Этого легко
достигнуть с радиоволнами, но, насколько нам
известно, не с более короткими волнами.
— А наши радиопередачи!— возбужденно
воскликнул Мак-Нейл.— Они должны были
мешать этой нервной деятельности.
— Да, они мешали бы, если бы им это позви-
лили.
— Что вы хотите этим сказать, Крис?
— Дело в том, что зверю приходится иметь
дело не только с нашими радиопередачами, но н
с целой лавиной космических радиоволи.
Поступающие отовсюду из Вселенной радиоволны
постоянно мешали бы его нервной деятельности,
если бы он не выработал какую-либо форму
защиты.
— - Какого рода защиту вы имеете в виду?
— Электрические разряды во внешних слоях
Облака, вызывающие ионизацию, достаточную
для того, чтобы не пропускать внутрь
радиоволны. Такая защита играет столь же важную роль
для Облака, как череп для человеческого мозга.
Комната начала быстро наполняться
анисовым дымом. Марлоу вдруг обнаружил, что его
трубка так разогрелась, что ее невозможно
держать, и осторожно положил ее.
— Боже мой, вы думаете, это объясняет
возрастание ионизации в атмосфере, когда мы
включаем наши передатчики?
— Да, в этом и заключается .моя идея.
Помните, мы говорили о механизме обратной связи?
Я представляю себе этот механизм следующим
образом. Если какие-либо внешние волны
проникают слишком глубоко, то напряжение возрастает
и возникают разряды, которые повышают
ионизацию до тех пор, пока волны не перестанут
проходить.
— Но ведь ионизация происходит в нашей
атмосфере.
6*

— Б данном случае, я думаю, мы можем
рассматривать нашу атмосферу как часть
Облака. Свечение ночного неба говорит нам о том, что
все пространство между Землей и наиболее
плотной, дискообразной частью Облака заполнено
газом. Короче говоря, с точки зрения радиотехники,
мы находимся внутри Облака. Этим, я думаю, и
объясняются наши неполадки со связью. Раньше,
когда мы были еще снаружи Облака, зверь
защищал себя от идущих с Земли радиоволн не
ионизацией нашей атмосферы, а внешним
ионизованным слоем самого Облака. Но раз мы оказались
внутри этого защитного экрана, электрические
разряды стали происходить в нашей атмосфере,
Зверь стал глушить наши передачи.
— Очень убедительно,— сказал Марлоу.
— А как быть с передачами на
сантиметровой волне? Они проходили беспрепятственно,—
возразил Вейхарт.
— Хотя цепь рассуждений становится
довольно длинной, здесь можно высказать одно-
предположение. Я думаю, это стоит сделать, так
как из него вытекает, какие действия мы можем
дальше предпринять. Мне кажется
маловероятным, что это Облако — единственное в своем роде.
Природа ничего не изготовляет в одном
экземпляре. Поэтому допустим, что нашу Галактику
населяет множество таких зверей. Тогда
естественно предположить наличие связи между облаками.
А это означало бы, что для целей внешней связи
должны быть выделены какие-то длины волн,
которые могли бы проникать внутрь Облака и не
причиняли бы вреда его нервной системе.
— И вы думаете, такой волной может быть
сантиметровая?
— Ну конечно.
— Но почему тогда не было ответа на наши
передачи на этой волне?— спросил Паркинсон.
— Возможно, потому, что мы не посылали
никаких сообщений. Что можно ответить на
передачу, не несущую никакой информации?
— Тогда мы должны начать передавать на
одном сантиметре импульсные сообщения,—
воскликнул Лестер,— Но можем ли мы надеяться,
что Облако сумеет их расшифровать?
— Для начала это не так уж важно. Будет
очевидно, что наши передачи содержат
информацию— это будет ясно из частого повторения
различных сочетаний сигналов. Как только
Облако поймет, что наши передачи отправлены
разумными существами, мы, я думаю, можем ожидать
на него какого-либо ответа. Сколько вам
понадобится времени, Гарри? Сейчас вы еще кажется
не сможете передавать модулированные сигналы
на одном сантиметре?
| — Пока нет, но дня через два сможем, если
будем работать круглые сутки. Я так и чувство-
' вал, что сегодня не доберусь до постели. Пошли,
ребята, начинаем!
Лестер встал, потянулся и вышел. Собрание
начало расходиться. Кинге ли отвел Паркинсона в
сторону.
— Послушайте, Паркинсон,— сказал он,— об
этом не стоит болтать, пока мы не узнали больше.
— Разумеется. Премьер-министр и так
подозревает, что я спятил.
— Впрочем, одно вы можете передать. Если
Лондон, Вашингтон и весь остальной политиче-
i ский зверинец наладит десятисантиметровые
передатчики, возможно, они смогут установить связь.
I Когда позже Кингсли и Энн Хэлси остались
одни, Энн заметила:
| — Как тебе пришла в голову эта мысль,
Крис?
— Ну, это же довольно очевидно. Все дело
I в том, что наше воспитание не позволяет нам об
этом думать. Представление о Земле как о
единственном возможном обиталище жизни глубоко
I укоренилось, несмотря ни на какую научную фан-
' тастику. Если бы мы могли взглянуть на вещи
| беспристрастно, то мы бы давно догадались об
этом. С самого начала все пошло неладно, и в
I этом была какая-то система. Как только я
преодолел психологический барьер, я увидел, что все
трудности могут быть устранены, если сделать
один простой и вполне допустимый шаг. Кусочки
| головоломки один за другим встали на место.
— Вы серьезно думаете, что эта затея со
связью удастся?
— Я очень на это надеюсь. Очень важно, что-
I бы она удалась.
— Почему?
— Подумай, какие бедствия уже претерпела
Земля, хотя Облако ничего предумышленно не
делало против нас. Небольшое отражение света
, от его поверхности едва не поджарило нас. Крат-
I кое затмение Солнца едва нас не заморозило.
Еслн бы Облако направило против нас
ничтожнейшую часть находящейся в его распоряжении
энергии, все мы, включая растения и животных,
были бы стерты с лица Земли.
| — Но почему это могло бы произойти?
— - Откуда я зиаю! Много ты думаешь о
каком-нибудь ничтожном жучке или муравье, когда
наступаешь на него ногой во время вечерней
прогулки? Было бы достаточно одного газового
сгустка вроде того, который попал в Луну три
месяца назад, чтобы прикончить нас. Рано или
поздно Облако, вероятно, придет в движение, ис-
| пуская подобные же сгустки. Или мы можем по-
84

гибнуть в каком-нибудь ч^дииищном
электрическом разряде.
— Неужели Облако действительно могло бы
это сделать?
— Очень легко. В его распоряжении
поистине колоссальная энергия. Если же мы сумеем
послать ему какое-нибудь сообщение, оно
позаботится о том, чтобы не растоптать нас.
— Но станет ли оно о нас беспокоиться?
— Ну, если бы жучок сказал тебе:
«Пожалуйста, мисс Хэлси, постарайтесь не ступить сюда,,
а то вы меня раздавите», — неужели ты не
поспешила бы отодвинуть ногу?
Спустя четыре дня, после тридцати трех
часов передач из Нортонстоу, от Облака
поступили первые сигналы. Не стоит и пытаться описать
охватившее всех волнение. Все тут же принялись
за расшифровку. По-видимому, полученное
сообщение было осмысленным, судя по тому, что
среди сигналов можно было обнаружить
регулярное повторение одинаковых серии импульсов. Но
все попытки оказались безуспешными. Впрочем,
в этом не было ничего удивительного: как
отметил Кингсли, бывает достаточно трудно раскрыть
шифр даже в тех случаях, когда известен язык,
на котором составлено сообщение.
— Ну, что же,— сказал Лестер,— перед
Облаком стоит, очевидно, точно такая же проблема,
как перед нами, и оно не поймет наших передач,
пока не выучит английский язык.
— Боюсь, что дело сложное,— возразил
Кингсли.— У нас есть все основания считать, что
Облако обладает значительно более развитым
интеллектом, чем мы, так что его язык,— каким бы
он ни был,— вероятно, много сложнее нашего.
Я думаю, нам следует прекратить бесполезные
попытки расшифровать сообщения, которые мы
получаем. Вместо этого я предлагаю подождать,
пока Облако расшифрует наши сообщения.
Выучив наш язык, оно сможет ответить нам.
— Чертовски удачная идея — всегда
заставлять иностранцев учить английский,— заметил
кто-то.
— Для начала, я думаю, следовало бы в
основном придерживаться тем, связанных с
математикой и вообще с наукой, так как они,
вероятно, являются наиболее общими. Позднее можно
будет попробовать социологический материал.
Главная задача состоит в том, чтобы записать
все, что мы хотим передать.
— Вы хотите сказать, что следует передать
нечто вроде краткого курса математики и других
наук на элементарном английском языке?—
спросил Вейхарт.
— Вот именно. И я думаю, мы должны
приступить к делу немедленно.
План выполнялся успешно, даже очень
успешно. Уже через два дня был получен первый
вразумительный ответ. Он гласил: «Сообщение
получено. Информации мало. Шлите еще».
Следующую неделю почти все были заняты
тем, что читали вслух выдержки из различных
заранее выбранных книг. Все это записывалось
на магнитную ленту и затем передавалось по
радио. Но в ответ приходили только краткие
требования все новой и новой информации.
Марлоу сказал Кингсли:
— Так невозможно, Крис, мы должны
придумать что-то новое. Эта скотина скоро совсем нас
измотает. Я начинаю хрипеть, как старая ворона,
от этого непрерывного чтения.
— Гарри Лестер сейчас придумывает что-то.
— Рад слышать. И что же это такое?
— Возможно, нам удастся убить сразу двух
зайцев. Беда не только в том, что сейчас мы
делаем все очень медленно. Есть и другая
трудность: ведь практически многое из того, что мы
посылаем, должно казаться страшно
невразумительным. Огромное количество слов в нашем
языке относится к объектам, которые мы видим,
слышим или осязаем. Как же может Облако
понять что-нибудь в наших сообщениях, когда оно
не знает, что это за объекты. Как бы умны вы
ни были, но я не думаю, чтобы вы могли узнать,
что означает слово «апельсин», если никогда не
видели апельсинов и не трогали их.
— Это ясно. Что же вы предлагаете делать?
— Это идея Лестера. Он считает, что можно
использовать телевизионную камеру. К счастью,
я заставил Паркинсона запастись ими в свое
время. Гарри думает, что ему удастся приспособить
камеру к нашему передатчику и, более того, он
даже уверен, что сможет переделать ее для
передачи что-нибудь около 20 000 строк вместо
жалких 450 в обычном телевидении.
— Это возможно из-за того, что мы работаем
на более коротких волнах?
— Конечно. Мы ' сможем тогда передавать
великолепные изображения.
— Но у Облака нет кинескопа.
— Конечно, нет. Как оно будет
анализировать наши сигналы — это уж его дело. Мы
должны передавать как можно больше информации
До сих пор мы делали это очень плохо, и
Облако имеет полное право выражать недовольстве).
85

гц№^1
— Как бы предполагаете использовать теле- |
визионную камеру?
— Мы начнем с того, что будем ьоказывать
отдельные слова — просто различные
существительные и глаголы. Это будет предварительная
часть. Надо будет сделать ее как можно более ,
тщательно, однако, вряд ли это займет слишком
много времени,— вероятно, неделю для освоения
примерно пяти тысяч слов. Затем мы сможем
передавать содержание целых книг, помещая их
страницы перед телевизионной камерой, С
помощью такого способа можно было бы за
несколько дней разделаться со всей Британской
энциклопедией.
— Это, конечно, должно удовлетворить
жажду знаний этого зверя. Ну, пожалуй, мне пора
вернуться к чтению. Сообщите, когда камера
будет готова. Не могу передать, как я буду рад из
бавнться от этой каторжной работы.
Через некоторое время Кингсли пришел к
Лестеру.
— Мне очень жаль, Гарри,— сказал он,— но
появились некоторые новые проблемы.
— В таком случае, я надеюсь, вы оставите

Рисунок В. ЩАПОВА

их при себе. Наш отдел и так загружен выше
головы.
— К сожалению, они имеют к вам
непосредственное отношение; боюсь, они означают, что у
вас еще прибавится работы.
— Послушайте, Крис, почему бы вам не снять
пиджак и не начать делать что-нибудь полезное,
вместо того, чтобы сбивать с толку трудящихся.
Ну, в чем дело?
- Дело в том, что мы не уделяем
достаточного внимания вопросу о приеме информации.
После того как мы начнем передачи с помощью
телевизионной камеры, мы будем, по-видимому,
получать ответы в такой же форме. То есть,
получаемые нами сообщения будут появляться в
виде слов на телевизионном экране.
— Ну, н что же? Это будет очень приятно и
удобно для чтения.
— Но ведь мы можем читать только около
ста двадцати слов в минуту, в то время как
собираемся передавать по крайней мере в сто раз
больше.
— Надо будет сказать этому Джонни, там,
наверху, чтобы он уменьшил скорость своих
ответов, вот и все. Мы скажем ему, что мы
порядочные тупицы и можем воспринимать только
сто двадцать слов в минуту, а не десятки тысяч,
которые он, кажется, в состоянии выплевывать.
— Все очень хорошо, Гарри. Я могу только
согласиться со всем, что вы сказали.
— Но при этом вы хотите все-таки
прибавить мне работы, а?
— Совершенно верно. Как это вы
догадались? Моя идея состоит в том, что неплохо было
бы не только читать поступающие от Облака
сообщения, но и слушать их акустически. Чтение
будет утомлять нас гораздо больше, чем
слушание.
— Хорошенькое дело! Вы представляете, что
это значит?
— Это значит, что вам надо будет хранить
звуковой и видимый эквиваленты каждого слова.
Для этого мы могли бы использовать счетную
машину. Нам надо хранить всего около пяти тысяч
слов.
— Всего-навсего!
— Не думаю, что это так трудно сделать.
Обучать Облако отдельным словам мы будем
очень медленно. Я считаю, что на это потребуется
около недели. Передавая изображение
какого-нибудь слова, мы можем одновременно записать
соответствующий сигнал от телекамеры на
перфоленту. Это, должно быть, нетрудно сделать. Вы
можете записать и а перфоленту и звуки,
соответствующие отдельным словам, используя, конечно,
микрофон для превращения звука в
электрический сигнал. Когда вся эта информация будет у
нас на перфоленте, мы в любой момент можем
заложить ее в электронную машину. При этом
придется использовать магнитную память
большой емкости. Скорость, которую она может
обеспечить, в данном случае вполне достаточна. А в
быстродействующую память мы заложим
программу перевода. Тогда мы сможем либо читать
сообщения Облака на телевизионном экране,
либо слушать их через громкоговоритель.
— Ну, скажу я вам, никогда не видел
человека, который так здорово придумывал бы работу
для других. А вы, я полагаю, будете писать
программу перевода?
— Конечно.
— Приятная сидячая работа, а? В то время
как мы, несчастные, должны вкалывать, как
проклятые, со своими паяльниками, прожигая дыры
в штанах и все такое. А чей голос мне
записывать?
— Свой собственный, Гарри. Это будет
наградой за все дырки, которые вы прожжете в
своих брюках. Мы все будем слушать вас целыми
часами!
Постепенно идея о превращении сообщений
Облака в звук, казалось, привлекала Гарри
Лестера все больше и больше. Через несколько дней
он уже расхаживал, почти непрерывно
ухмыляясь, но в чем дело, никто не мог понять.
Телевизионная система оказалась в высшей
степени удачной. Через четыре дня после начала
работы было получено следующее сообщение:
«Поздравляю с усовершенствованием
аппаратуры».
Эта фраза появилась на телевизионном
экране— звуковая система еще не работала.
При передаче отдельных слов возникли
некоторые затруднения, однако, в конце концов все
обошлось. Передача же научных и
математических сообщений оказалась очень простым делом.
Правда, скоро стало очевидно, что эти передачи
могли лишь ознакомить Облако с уровнем
развития человечества подобно тому как ребенок
демонстрирует взрослому свои достижения. Затем
были показаны книги, посвященные социальным
проблемам. Сделать среди них выбор было
довольно трудно, и в конце концов был передай
обширный и довольно случайно отобранный
материал. Усвоение этого матерпата оказалось для
Облака гораздо более трудным делом. Наконец,
на телевизионном экране появился следующий
ответ:
«Последние передачи кажутся наиболее
запутанными и странными. У меня есть много во-
88

просов, но я бы предпочел изложить их несколько
позже. Между прочим, ваши передачи вследствие
близости вашего передатчика создают мне
серьезные помехи в получении различных внешних
сообщений. Поэтому я посылаю вам специальный
код. В дальнейшем всегда пользуйтесь этим
кодом. Я собираюсь прикрыться от вашего
передатчика электронным экраном. Этот код будет
служить сигналом о том, что вы хотите проникнуть
сквозь экран. Если в данный момент это будет
удобно, я предоставлю вам такую возможность.
Следующую передачу от меня вы можете
ожидать приблизительно через сорок восемь часов».
На экране промелькнул какой-то сложный
световой рисунок. Затем последовало дальнейшее
сообщение:
«Пожалуйства, подтвердите, что вы лолучи-
ли этот код и сможете воспользоваться им».
Лестер продиктовал следующий ответ:
«Мы записали ваш код. Надеемся, что
сможем им пользоваться, но не уверены в этом. Мы
дадим подтверждение во время нашей
следующей передачи».
Наступила пауза. Минут через десять
пришел ответ:
«Очень хорошо. До свиданья».
Кингсли объяснил Энн Хэлси:
— Пауза возникает из-за того, что проходит
некоторое время, пока наши сигналы достигнут
Облака и пока ответ вернется обратно. Эти
паузы делают, очевидно, неудобными короткие
реплики.
Но Энн Хэлси гораздо больше интересовалась
тоном сообщений Облака, чем паузами.
— Оно разговаривает совсем, как человек.—
сказала она, изумленно раскрыв глаза.
— Ну, конечно, А как же еще оно могло бы
говорить? Ведь оно пользуется нашим языком и
нашими фразами, поэтому оно вынуждено
говорить, как человек.
»
В № 1 журнала на стр. 43 редакцией
допущена ошибка в цитируемом поэтом Л. Мартыновым
высказывании академика В. И. Вернадского об
изменении биосферы Земли. Вернадский писал:
«..Мы переживаем новое геологическое
эволюционное изменение биосферы, входим в
ноосферу... Идеалы нашей демократии идут в унисон со
— Но это «до свиданья» — так мило.
— Чепуха! Для Облака «до свиданья»
является, вероятно, просто кодовым обозначением
конца передачи.
— Ну ладно, Крис, а как вы вообще
смотрите на то, что произошло?— спросил Марлоу.
— Мне кажется, посылка кода — очень
хороший признак.
— Мне тоже. Это должно приободрить нас.
Видит бог, мы в этом нуждаемся. Последний год
был далеко не легким. Сейчас я чувствую себя
лучше, чем когда-либо с того самого дня, как я
встретил вас в аэропорту Лос-Анжелоса.
Кажется, будто это было сто лет назад.
Энн Хэлси сморщила нос.
— Не могу понять, почему вы так
восхищаетесь этим кодом и так пренебрежительно
относитесь к моему «до свиданья».
— Потому, моя дорогая,— ответил Кингслн,
что посылка кода была разумным, рациональным
действием. Это доказательство контакта,
понимания, совершенно не связанное с языком, в то
время как обаяние слова «до свиданья»
обманчиво и поверхностно.
К ним подошел Лестер.
— Этот двухдневный перерыв как раз кстати.
Я думаю, за это время мы успеем подготовить
звуковую систему.
— А как насчет кода?
— Я почти уверен, что все в порядке, но на
всякий случай все будет проверено.
Через два дня вечером все собрались в
лаборатории связи. Лестер и его товарищи были
заняты последними приготовлениями. Около восьми
часов на экране засветились первые сигналы.
Вскоре появились и слова.
— Давайте звук! — сказал Лестер.
(Окончание следует)
стихийным геологическим процессом и с
законами природы, отвечают ноосфере».
В том же номере на стр. 9 формулу поликапро-
лактама (капрона) следует читать:
[— NH(CH2MCO —]л.

Хотите подготовиться
к экзаменам получше?
^ШШШШШШШШШШ1^^ЯШ^ШШЯШЯ^^ШШШШ1^0ТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
К вопросу 1.
Обнаружить NaOH можно, разумеется, с
помощью фенолфталеина. Затем несколько капель
раствора едкого натра, окрашенного
фенолфталеином в яркомалиновый цвет, следует прилить к
растворам Na2S04 и H2SO4. В пробирке с Na2S04
произойдет лишь 'небольшое ослабление окраски,
вызванное разбавлением раствора, в то время как
серная кислота немедленно обесцветит фенолфталеин.
* вопросу 2.
Магний, алюминий и серебро принципиально
различны по химическим свойствам. Этим и нужно
воспользоваться. Алюминий амфотерен и поэтому
растворяется в щелочи; магний растворяется в
разбавленной соляной и серной кислотах; серебро
растворяется лишь в концентрированной азотной
кислоте 'И «царской водке».
К вопросу 3.
Этан в отличие от этилена и ацетилена не
обесцвечивает бромную воду. Чтобы отличить этилен
от ацетилена, необходимо их поочередно
пропустить через раствор азотнокислого серебра.
Ацетилен взаимодействует с AgNO$, давая осадок ацети-
ленида серебра Ад—С s= С—Ад. Этилен же с
азотнокислым серебром в реакцию не вступает.
К вопросу 4.
Пусть в смеси иакодится Х% CeHsBr м Y% C6H5J.
Доля углерода в молекуле СбНбВг составляет
,„ 72 , а в молекуле C6H5J — — - Сле-
72+5+S0 ' / о d 72+5+127
довательно, общее количество углерода в смеси
составит*
72 72
Х 72+5+80 l'Y 72+5+I27 =°
Аналогично для галогенов:
80 127
72-рй+«и "*" 72+0-pl27
Решив систему двух линейных уравнений с двумя
неизвестными, получим ответ.
К задаче 5.
Необходимо определить, какой концентрации
кислота получается в результате добавления Р2Об к
85% -«ой ортофосфорной кислоте. Для этого
вычисляем, сколько кислоты получается в результате
добавления Р2О5:
P2Os + 3H£0=2HSP04.
Из 1 грамм-молекулы Р2О5 получается 2
грамм-молекулы Н3РО4. Из 10 граммов Р2О5 получается X
граммов Н3РО4. Следовательно, X = 13,8 граммам.
При добавлении 10 граммов Р2О5 к 100 граммам
85%-ного раствора НзР04, содержащего 85 граммов
НзР04г получаем 10 + 100 = 110 граммов раствора
НзР04, содержащего 85 + 13,8 = 98,8 граммов НзР04.
Соответственно 100 граммов раствора Н3Р04 будут
содержать X граммов Н3РО4
Следовательно, мы получаем кислоту 89,8%-«ой
концентрации.
Теперь надо решить обратную задачу:
При добавлении к 100 граммам 60%-ного раствора
Н3РО4, содержащего 60 граммов Н3Р04, X граммов
Р20б, получаем (X + 100) граммов раствора кислоты,
содержащего F0 + 1,38Х) граммов Н3Р04. A00 + X)
граммов раствора содержат F0+1,38Х) граммов
Н3РО4. 100 граммов раствора содержат 89,8 граммов
Н3Р04.
100+Х 60+1.38 X
100 ~" 89,8
X = 62 граммам Р2О5.
К задаче 6.
Если для гидролиза 1 грамма эфира необходимо
150 миллилитров щелочного раствора, то для
гидролиза 6 граммов эфира необходимо 150 X 6 —
= 900 миллилитров 6%-ного раствора щелоч»и, то
есть 900 граммов (удельный вес = 1,0).
Если 100 граммов раствора содержат 6
граммов NaOH, то 900 граммов раствора содержал
54 грамма NaOH.
Следовательно, раствор для гидролиза должен
содержать 54 грамма NaOH.
Определим, в каком количестве 40%-ного
раствора щелочи будет содержаться это количество
NaOH:
100 граммов раствора содержат 40 граммов NaOH.
X граммов раствора содержат 54 грамма NaOH.
X = 135 граммам или 135: 1,4 = 96,5 миллилитра
раствора.
90

К задаче 7.
Вычисляем количество чистого алюминия,
необходимого для получения 30 граммов железа
методом алюминотермии:
SA1 -|-3FeaOt—Ш2СМ 9Fc.
Для получения 9 грамм-молекул Fe необходимо
8 грамм-молекул AI. Для получения 30 граммов Fe
необходимо X граммов AI.
X = 12,8 граммов AI.
Определяем процент чистого алюминия в
алюминиевом порошке:
В 31,4 грамма порошка содержится 12,8 грамма
AI.
В 100 граммах порошка содержится X граммов
AI.
X = 40,7 граммов, или 40,7 процентов.
Определим количество водорода, необходимое
для восстановления Fe304 железа:
Fe,04 * 1H2-3Fc-f Ш20
Для получения 3 грамм-молекул Fe требуется
4 грамм-молекулы Н2.
Для получения 30 граммов Fe требуется X
граммов ЬЬ.
X = 1,43 граммов.
Определим количество алюминия, необходимое
для получения 1,43 грамма Нг:
2А1 + 2NaOH + 2H20-2Na АЮ2 -+- ЗН2
Для получения 3 грамм-молекул Н2 требуется
2 грамм-молекулы AI.
Для получения 1,43 грамма Нг требуется X граммов
AI.
X — 12,8 грамма AI, или 31,4 грамма
алюминиевого порошка.
Таким образом, в обоих случаях потребуется
одинаковое количество алюминиевого порошка.
Выбор метода будет определяться возможностями
проведения реакции.
К вопросу 8.
Наибольшее количество соединений имеет, как
это ни странно на первый взгляд, не углерод, а
водород. Водород входит в состав почти всех
органических веществ. Кроме того, он — составная часть
громадного количества неорганических соединений,
а углерод дает совсем -немного таких соединений.
К вопросу 9.
При нагревании кристаллогидратов солей они
разрушаются, образуя соль и воду. Уксуснокислый
натрий под влиянием воды гидролизуется, давая
слабую уксусную кислоту и сильную щелочь. Щелочная
среда преобладает, .и фенолфталеин под действием
щелочи приобретает малиновую окраску. При
охлаждении реакция протекает в обратном
направлении, и окраска исчезает, так как смесь
кристаллогидрата и фенолфталеина бесцветна. При этом
протекают следующие реакции:
СНзСООЫа-ЗНгО->СН8СООЫа+ЗНгО
CH3COONa-f НОН ^ CH3COOH+NaOH.
К вопросу 10.
В (реакционной смеси, помимо 'исходных
веществ, будут находиться этиловый -спирт, метиловый
спирт, муравьиная кислота, пропионовая кислота,
этиловый эфир лропионовой кислоты и метиловый
эфир муравьиной кислоты:
О О
НС^ОС,Нв-|-НгО ^ НС-ОН+СгН5ОН
О О
С2Н6С^ОСН8+Н20 ^ СгНБС-ОН-|-СН3ОН
О О
НС—ОН+СНзОН ^ НС—ОСН3+Н20
о о
С2Н5С-ОН {-С2Н5ОН ^ С^С-ОСгНИ-НгО.
ЕЩЕ О „РЕДКИХ ЗЕМЛЯХ"
Ученые XVII-ro столетия среди сложных
веществ выделяли группу так называемых «земель».
К ним относили окислы некоторых элементов —
кальция, магния, бария и других. «Земли»
обладали многими общими качествами, например, не
растворялись в воде; при взаимодействии с
кислотами не выделяли пузырьков газа; при
нагревании не изменяли своего внешнего вида. Когда
были открыты первые редкоземельные
элементы — иттрий и церий, их окислы по своим свой
ствам оказались похожими на «земли». А так как
эти элементы обнаруживались в земных
минералах очень редко, к слову «земли» прибавили
эпитет «редкие».
В обширном царстве металлов
редкоземельные элементы являются «середняками» по своим
свойствам. Быстрее всего плавится церий (800°),
труднее всего — лютеций A700°). «Золотую
середину» занимают редкоземельные элементы и по
своим удельным весам. Самый легкий — европий
E,17 г/см3); самый тяжелый — лютеций (9,85 г/см3).
Их внешний вид! Они (в чистом виде) —
светло-серого цвета, но окраска их зависит от многих
причин. Они тверже свинца и олова, но легко
режутся ножом. Наконец, они —ковкие металлы.
По своей химической активности редкоземельные
элементы уступают лишь щелочным и
щелочноземельным металлам.
Минералы, содержащие редкоземельные
элементы, носят звучные названия: монацит, ксено-
тим, бастнезит, церит, фергусонит, самарскит.
91

САМАЯ
БОЛЬШАЯ
ВЫСТАВКА...
О. МИЛЮКОВ,
в. гильзии
Фото авторов
Москва, улица 25 Октября, дом
№ 8. Здесь расположен Всесоюзный
демонстрационный зал — салон химических
реактивов. Посылки отсюда идут в
научно-исследовательские институты и
школы, больницы, заводские и
вузовские лаборатории — всюду, где
ведутся химические, биологические,
медицинские исследования.
Салон превратился в самую большую
выставку, где представлены почти все
реактивы и препараты, выпускаемые
советской химической
промышленностью и поступающие к нам из-за
рубежа. К ваши** услугам —
специальные прейскуранты, проспекты,
посвященные новым препаратам. Приходите,
выбирайте все, что вам нужно —
научный работник, школьник, домашняя
хозяйка. Посетителю здесь всегда
помогут советом!
92

Полимеры и радио...
Миниатюрность, надежность, новая
технология изготовления, красота и
современность внешней отделки...
С выставочных стендов — на
прилавки магазинов, а затем и в наши
квартиры...
Вот некоторые самые новые
модели радиоприемников.
Этот переносной
радиоприемник «ВЭФ-транзистор»
подготовили работни'Ки Рижского
радиозавода для юбилейной
Лейпцигской ярмарки 1965
года. Корпус, ручки управления
и многие детали его схемы
выполнены из синтетических
материалов.
ПОЛИМЕРЫ И
^ «Эра»—крохотный аппарат,
работающий на длинных
волнах. Он легко умещается в
спичечной коробке.
РАДИО...
Карманный приемник «Космос»
заключен в корпус из ударопрочной
пластмассы. Он принимает передачи на
длинных и средних волнах.
Радиола высшего класса
«ЭстонИ'Я-ЗМ». Дорогая (и
совсем несовременная...)
декоративная ткань, которой обычно
отделывали такие аппараты,
заменена дешевой и изящной
пластмассовой решеткой.
93

НЕИСЧЕРПАЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Бывают как будто простые,
а на самом деле довольно
«коварные» зопросы.
Почему растет трава? Почему
пахнут розы, красят краски,
лечат лекарства?
Можно быть серьезным
специалистом в той или иной области
и задуматься над ответом на
такой вопрос. И не потому, что
ответ неизвестен: объяснение будет
понятно лишь специалисту.
Ответы на такие вопросы
дают научно-популярные книги.
К ним относится и сборник
«Неисчерпаемый». Название точно
отвечает содержанию сборника,
главный герой которого —
вездесущий атом углерода...
«В луче далекой звезды и в
ревущем нефтяном фонтане, в
волшебной постройке кораллов
и в сияющих вершинах гор, в
куске каменного угля и в яркой
пластмассовой игрушке, в грохоте
рвущейся в космос ракеты и в
пузырьке с лекарством, в гордом
полете орла и в силуэте вируса на
экране электронного
микроскопа— всюду мы встречаем
неисчерпаемый в своем многообразии
удивительный элемент,
занимающий шестую клетку
менделеевской таблицы — углерод».
XX столетию везет на
эпитеты: век космоса, век кибернетики,
«Неисчерпаемый». М., изд. «Молодая
гвардия», 1964.
век биологии и полимеров... Но
каждая из этих областей науки в
большей или меньшей степени
обязана своим существованием
органической химии.
Путешествие в м-ир органики
начинается с исторического
очерка Б. Руденко «Дорога в
дремучем лесу».
Этот лес был полом тайн... И
не только в средневековье, во
времена алхимиков, но еще и в
середине прошлого столетия,
когда немецкий ученый Вёл ер писал:
«Органическая химия может ныне
кого угодно свести с ума... Она
представляется дремучим лесом,
полным чудесных вещей,
огромной чащей без выхода, без конца,
куда не осмеливаешься
проникнуть».
Хаос упорядочил великий
русский химик А. М. Бутлеров,
создавший теорию строения
органических веществ.
Из теоретической науки химия
углерода превратилась в отрасль
промышленности. Об этом
рассказывает профессор Б. А. Крен-
цель в очерке «Дары природы».
А вот—интересный исторический
факт.
В конце 30-х годов в США
судились две
нефтеперерабатывающие фирмы. Одна обвиняла
другую в похищении метода
крекинга нефти. Фирма-ответчик должна
была выплатить колоссальную
неустойку. Но ее спас адвокат. В
последний момент он сообщил на
суде, что крекинг нефти —
русское изобретение,
запатентованное еще в 1891 году.
...Хотя ученые все еще спорят
о теории запаха, но зато они
многого добились на практике.
Три миллиона роз дают теперь
такое же количество розового
масла, что и несколько
килограммов обыкновенного каменного
угля. Из него же получают
искусственные, но не отличимые от
натуральных, сандаловое, кедровое
масло и даже мускус —
драгоценное вещество, которое добывали
прежде по калле из кожных
желез ондатры, кабарги и
крокодила.
О том, как создают в ретортах
и колбах цветочные ароматы, рас*
сказано в очерке «Душистые
вещества и тайна запаха» В. Азерни-
кова.
Сравнительно недавно стала
очевидным: на стыке наук
количество открытий резко
увеличивается. Поэтому большой раздел-
сборника носит название «На
грани двух наук». «В царстве
кентавра» — так называется очерк
Л. Боброва о коллоидной химии,
науке, в сферы которой крайне
редко вторгается перо
популяризатора: ее принято почему-то
считать наукой скучноватой. И
напрасно.
...Два, казалось бы, ничем ие
связанные друг с другом,
явления — «смог» в Лондоне и
извержение вулкана на острове Марти-
94

ника. Но именно они
приподымают завесу — и мы попадаем в
страну пляшущих в солнечном
луче пылинок. Аэрозоли,
коллоидные системы — мир, в котором
спрятаны ответы на множество
вопросов.
Почему идет дождь? Почему
ночью виден луч прожектора?
Почему черствеет хлеб? Почему
бывает сыр «со слезой»? Почему
старость бороздит лицо морщинами?
На тысячу и одно «почему»
отвечает наука о коллоидах. А один
вопрос обращен к науке
завтрашнего дня: не в коллоидной ли хи-
Хлорная кислота — самая
сильная среди всех кислот
известна как хороший катализатор.
Например, ацилируя в ее
присутствии хинон, можно превратить в
триацетат оксигидрохмнона (почти
все исходное вещество—90%.
Столь высокая степень
превращения не часто встречается в
органической химии.
Хлорная кислота имеет ряд
больших преимуществ, скажем,
•перед серной, азотной или
соляной кислотами. И все же
применяется она гораздо реже, чем эти
реактивы. Причина такой
непопулярности кроется в том, что
HCICXj легко взрывается.
Однако Г. К Доро.фенко,
С. В. Кривун, В. И. Дуленко и
Ю. А. Жданов — авторы статьи
«Хлорная кислота и ее соединения
в органическом синтезе»,
опубликованной в февральском номере
журнала «Успехи химии»,
утверждают, что взрывоопасность
хлорной кислоты можно
значительно уменьшить, если
пользоваться смесью HCIO4 с тридцатью
и более процентами воды,
уксусного ангидрида мл и другого
растворителя. В эти* сочетаниях хлор-
мая кислота сохраняет свои
каталитические свойства, но
становится вполне безопасной.
Авторы обзора описывают
большое число реакций с
разнообразными органическими веще-
мии следует искать ключи к
вечной молодости и красоте?
Сборник охватывает все
проблемы современной органики.
О том, как синтетика заменяет
пищевое сырье и помогает
сельскому хозяйству; как яды становятся
лекарствами; как законы
природы, подчиняясь ученым, работают
на людей... И о множестве иных,
не менее интересных вещей,
говорится на страницах
«Неисчерпаемого».
Эту книгу можно
порекомендовать <и школьнику, и студенту,
и инженеру. В ней емко уложено
ствами, которые делаются
особенно эффективными в .присутствии
хлорной кислоты. Исследователи
считают, что их наблюдения
(помогут использовать этот реактив в
химической практике гораздо
шире, чем это было до сих пор.
Журнал «Успехи химии»
публикует также перевод доклада
«Квантовая теория сопряженных
систем», сделанного Майклом
Дж. Дьюаром на конференции по
квантовой химии во Флориде.
8 числе прочих вопросов
автор доклада касается острой и
спорной .проблемы о принципах
исследовательской работы. Он
вспоминает шутливое
предложение своего коллеги Коулсона
разделить специалистов в области
квантовой химии на две группы.
Группа первая — исследователи,
которые используют сложные
методы для решения даже самых
•простых задач. Группа вторая —
ученые, которые пытаются решать
очень сложные задачи с
помощью упрощенных методов.
Автор доклада рассматривает
эту классификацию всерьез и
пытается оценить преимущества
методов работы той и другой
группы.
«Мы рассмотрим применение
квантово-механических методов к
сложным органическим
молекулам,— говорит он,— содержащим
50—100 атомов. Нас интересуют
прошлое, настоящее, и в какой-то
степени будущее огромной
области знания.
Хочется закончить этот обзор
книги словами академика Е. К.
Федорова: «Прогресс современной
физики и химии ведет к тому, что
каждое вещество может быть
получено из любого другого — была
бы энергия и какое-то количество
исходного материала».
Это звучит фантастически. Но
для того, кто прочитает сборник
о неисчерпаемом элементе,—
вполне логично.
А. ДЕНИСОВ
химические вопросы, при решении
которых недопустима ошибка в
0,1 eva Проблема...
представляется совершенно безнадежной... Тем
не менее на решение этой
задачи было потрачено много усилий,
хотя бы потому, что органическая
химия остро нуждается в ответе
на ряд подобных вопросов».
Представители первой
группы, логично предполагая, что
особой точности результатов можно,
добиться только точными
методами, затратили -немалое количество
времени. Но в конце работы они
были почти так же далеки от
окончательного решения, как и в ее
начале, поскольку точные методы
оказались чересчур сложными.
Химики второй группы отва--
Ж'Ились поступить с фактами,
казалось бы, самым бесцеремонным
образом. Вот пример. Простейший
углеводород с сопряженной
двойной связью 1,3-бутадиен содержит
32 электрона. При расчете
получаются чрезвычайно сложные
формулы, содержащие огромное
число членов с четырехцентровы-
ми интегралами. Решать такие
формулы почти невозможно. Один
из исследователей — Попл решил
эту задачу, по словам Дьюара,
как новый Александр
Македонский, предложив попросту
пренебречь этими интегралами.
Такой подход оказался
логичным и более результативным*
ПО СТРАНИЦАМ ЖУРНАЛОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВА «НАУКА»
95

В связи с этим автор доклада
приходит к выводу, что на данном
этапе развития квантовой химии в
исследовательской работе не
только уместны, но и необходимы
допущения и полуэмпирические
подсчеты, которые облегчают яуть
к решению ряда задач.
Журнал «Нефтехимия»
публикует в первом номере (январь-
февраль) работу И. А. Калика,
Р. С. Пелевиной, М. Н.
Первушиной и Т. В. Федотовой
«Получение высших а-олефинов
нормального строения каталитическим
превращением парафинов».
Олефины и, в первую
очередь, а-олефины — это сырье
для получения самых
разнообразных полимерных материалов.
Поэтому понятен интерес,
проявляемый химиками к разработке
наиболее доступных методов их
получения. Олефины обычно
получают методом дегидрирования
парафинов, основной составной
части .нефти. Однако процесс
дегидрирования всегда
сопровождается реакциями разложения,
изомеризации и т. д., уменьшающими
выход полезной яродукции.
Авторам статьи удалось .найти
катализатор, который позволяет
получать из парафинов до 95%
а-олефинов. Этим катализатором
оказался силикагель,
модифицированный небольшим количеством
.ионов натрия.
В разделе «Хроника» журнал
•печатает сообщение Генерального
секретаря Постоянного совета
мировых нефтяных конгрессов
Д. А. Хафа о новой организации
работ конгрессов. Очередная —
7-я всемирная встреча
нефтяников, которая состоится в Мексике
в 1967 году, будет серией
заседаний типа симпозиумов вместо
обычных заседаний по секциям.
Этот метод уже был апробирован
и оправдал себя. Доклады будут
практически исключены из
повестки дня конгресса. И тольке
наиболее известные специалисты из
разных стран выступят с
обзорными сообщениями.
Одновременно ко всем выступлениям
предъявлено строгое требование:
включать информацию только о
новейших достижениях науки и техники.
Эти меры направлены к
дальнейшему повышению научного
На Горьковской сельскохозяйственной
опытной станции изучают воздействие
ультразвука на всхожесть семян и урожай
кукурузы, гречихи и проса. Обработка
семян кукурузы ультразвуком в течение 2—
5 мин. повышале их всхожесть на 5—8%;
урожай зеленой массы и початков также
увеличивался. Урожай гречихи повысился
более чем на 25% при обработке семян
ультразвуком в течение 5 мин., а при
дальнейшем увеличении экспозиции
снизился. Обработка семяи ультразвуком в
ванночке с 1%-ным раствором
сернокислого цинка повысила урожайность кукуру-
уровня всемирных форумов
нефтяников.
Журнал «Кинетика и катализ»
в первом номере
(январь-февраль) 'публикует новую статью и;
большой серии работ о цепнь'х^
реакциях лауреата Нобелевской
■премии академика Н. Н.
Семенова: «О роли возбужденных частиц
в разветвленных цепных
реакциях».
В. ПАВЛОВ
■НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
зы на 47,7%, а обработка сернокислы.
цинком без ультразвука — только на
18,7%.
Пустая порода, отделяемая от руды не
обогатительных фабриках («хвосты»),
шлаки медеплавильных заводов, пиритные
огарки сернокислотных цехов могут
служить удобрениями. На предприятиях
цветной металлургии накапливается столько
этих полезных отходов, что их хватило Ьы
на сотни миллионов гектар
обрабатываемых полей.
В Калифорнийском университете
исследуется метод утилизации солнечной
энергии путем выращивания на свету
водорослей с последующей бактериальной
ферментацией, при которой образуется
метан. Опытная установка состоит из трех
«узлов» — водоема, где под действием
солнечного света в строго контролируемых
условиях быстро выращиваются
водоросли, образующие суспензию, котла, в
котором отсепарированные водоросли
подвергаются бактериальной ферментации, и
энергетической установки, использующей
тепло от сжигания метана.
Образующийся при ферментации
одновременно с метаном углекислый газ,
направляется обратно в бассейн для питания
водорослей. Часть тепла используется для
обогрева ферментационного котла. Авто- ,
ры проекта считают, что на 20° северной
широты коэффициент преобразования
солнечной энергии будет достигать 6% и
мощность, получаемая с 1 га площади
бассейна, должна составлять около 27 кет.
По их расчетам, стоимость получаемой
таким способом электроэнергии будет
приблизительно такой же, как на атомных
электростанциях.
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 В. Щапова .и С. Ципорина
Тех. редактор Л. Шарапова
Адрес редакции: Москва В-333, Ленинский проспект, 61/1. Тел. АВ 7-72-64
Подписано к печати 15/IV-65 г- Т-5161
Уч.-изд. л. 10,5 Бум. л. 3
Формат бумаги 84 X 108Vie
Тираж 20 000 экз.
Печ. л. 10,38 +1 вкл.
Зак. 2025
2-я типография издательства «Наука», Москва, Шубинскин пер., 10

Цена 30 кон.
9
'4
О
И
1»
Там
ГДЕ
ловили
ЗМЕЙ
В САМОМ ► £
НАЧАЛЕ ПУТИ
Вещества
химических связей
• Одно неизвестное
1
Я
i - - *\
Хотите
подготовиться к экзаменам
получше?
Издательство «Наука»