химия и жизнь
Научно-популярный журнал Академии наук СССР 1970
*
i
-у
J?3Ki^,^C7^AXmJ:v
t > з* тю?> W -

25 лет назад воцарился
долгожданный мир:
9 мая 1945 года
безоговорочно
капитулировала
гит Юровская Германии.
В том, что
империалистам не '
удается развязать *
третью мировую войну
великая жгс щга
Советского Союза,
братских
социалистических
стран, сотен миллионпв
миролюбивых хюдей всей
Земли. Символ мира
голубь работы Пабло
Пикассо
воспроизведен на 1-й
странице обложки
Па второй стран и ^1
он и пика "^^
фрагмент гравюры
Рокизлла Кента. Со,. л(е
всегда было символом
жизни. Люди нашей
тохи находят в этой
си \шо шке и прямой
физический смысл,
потому что процессы,
протекающие на
Солнце ближайшей
к нам звезде,
непосредственно
влияют на процессы
.жизнедеятельности.
В лом номере журнала
напечатана статья
«Из чего сделаны
солнечные пятна?»,
излагающая новую
гипотезу о причинах
периодического
изменения солнечной
активности
#

Б. В. Левшин
\j И- Скирстымонская
Д. Н. Осокина
Л. И. Пономарев
М. М. Колтун
А. С. Тихоненко
В. А. Энгельгардт
О. Либкин
А. Д. Гельман,
Н. Н. Крот
К. Е. Овчаров
И. Я. Патык
Вит. Лысцов
Г. Б. Либефорт
В. Друянов
П. Я. Жадан
Б. Гржимек
М. Кривич, Л. Ольгин
А. Иорданский
Г. П. Тафинцев
С. Мартынов
9
15
16
18
28
29
33
35
39
ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ
НАУЧНО-
ПОПУЛЯРНЫЙ
ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ
НАУК СССР
МАИ 1970
ГОД ИЗДАНИЯ 6-й
25 лет победы советского народа
в Великой Отечественной войне
Академия наук СССР в годы Великой Отечественной
войны
Элемент №...
Олово
Что вы знаете и чего не знаете об олове
Этот скромный по виду металл
Классика науки
Атомы, лучи, кванты „
Информация
Наука ленинской эпохи
«Эти возможности реализуются на наших глазах»
«Мы сами удивились, когда увидели это»
Проблема жизни в современном естествознании
Электроны — свидетели разрушения
44 Нептуний и плутоний — семивалентные
46 Как пробуждается семя
Интервью
50 Нужна ли реставраторам химия?
Формулы жизни
57 Искусственный фермент
61 Двигатель, который изобрели не вовремя
64 Достоинства стерлинга, которые считаются
пенными
Гипотезы
65 Из чего сделаны солнечные пятна?
70 Новости отовсюду
Агрохимические советы
72 Сад без ядохимикатов
74 Сорные куры изобрели инкубатор
Спортплощадка
80 Агрономия футбола
83 Клуб Юный химик
Библиотека
91 Природа начинает мстить!
Живые лаборатории
92 Сибирский подснежник
94 Консультации. Из писем в редакцию
Полезные советы
96 Берегитесь строчков!
86 Как бросить курить
второсте-
Редакционная
коллегия:
И, В. Петрянов-Соколов
(главный редактор),
П. Ф. Баденков,
Н. М. Жаворонков,
С. В. Кафтанов,
Н. К. Кочетков,
Л. И. Мазур,
Б. Д. Мельник,
B. И. Рабинович
(ответственный
секретарь),
П. А. Ребиндер,
М. И. Рохлин
(зам. главного
редактора),
C. С. Скороходов,
Б. И. Степанов,
A. С. Хохлов,
М. Б. Черненко
(зам. главного
редактора),
Н. М. Эмануэль
Редакция:
Б. Г.
М. А.
B. Е.
A. Д.
О. И.
о, м.
э. и.
Д. Н.
B. В.
C. Ф.
Т. А.
В. К.
Володин,
Гуревич,
Жвирблис,
Иорданский,
Коломийцева.,
Либкин,
Михлин,
Осокина,
Станцо,
Старикович,
Сулаева,
Черникова
Художественный
редактор
С. С. Верховский
Технический
редактор
Э. С. Язловская
Корректоры:
Г. Н. Нелидова,
Е. И. Сорокина
При перепечатке
ссылка на журнал
«Химия и жизнь»
обязательна
Адрес редакции:
Москва В-333,
Ленинский проспект, 61
Телефоны:
135-52-29,
135-63-91,
135-04-19
Подписано к печати
14/IV 1970 г.
Т04781
Бумага 84 X ДО1/»-
Печ. л. 6,0 + вкл.
Усл. печ. л. 10,08.
Уч.-изд. л. 10,9
Тираж 145 000 экз.
Заказ 98. Цена 30 коп.
Московская
типография J4V 13
Главполиграфпрома
Комитета по печати
при Совете Министров
СССР.
Москва,
Денисовский пер., д. 30

25 ЛЕТ ПОБЕДЫ СОВЕТСКОГО НАРОДА
В ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЕ
Кандидат
исторических наук
Б. В. ЛЕВШИН
АКАДЕМИЯ НАУК СССР В ГОДЫ
ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ
«В грозные дни войны мысль советских ученых
полностью прикована к запросам обороны.
Перед советской наукой великая цель: бросить
на врага неисчислимые силы техники,
беспредельные естественные ресурсы страны, всю
мощь исследовательского й конструкторского
творчества». Это слова академика В. Л.
Комарова— выдающегося советского ботаника,
занимавшего в те грозные дни пост президента
Академии наук.
К началу войны в составе Академии (не
считая филиалов) было 47 институтов, 76
самостоятельных лабораторий и других научных
учреждений. В их стенах трудились более
5000 научных сотрудников.
К сожалению, не был составлен заранее
план изменения тематики научных
исследований, план перестройки работы Академии на
случай войны. Поэтому перестраиваться
пришлось на ходу, в условиях уже начавшейся
агрессии. Тем не менее перестройка была
проведена быстро и четко, и вклад ученых в нашу
победу был поистине неоценимым.
Разумеется, в рамках одной статьи не
расскажешь обо всем, обо всех. То, что вы здесь
прочтете,— только примеры. Примеры, kotjJ
рые мне, историку, показались наиболее х^Р
рактерными и интересными для читателей
«Химии и жизни».
Академик
П. Л. Капица в своем
кабинете в Институте
физических проблем.
Среди многих работ,
выполненных в этом
институте по заданию
Государственного
Комитета Обороны.—
разработка метода
обезвреживани я
неразорвавшихся
фугасных бомб

О ХИМИКАХ И ФИЗИКАХ
Пусть не обидятся на меня представители
других наук, но думаю, что именно химикам и
физикам пришлось выполнять самые сложные,
самые важные, самые оперативные задания
Красной Армии.
Уже в первые дни войны институт
физических проблем получил задание разработать
рациональный и безопасный способ
обезвреживания невзорвавшихся фугасных бомб. Под
руководством академика П. Л. Капицы это
поручение было выполнено в пятидневный
срок. Так же действовали и другие
учреждения Академии наук. Задания, на которые
раньше отводились месяцы, решались теперь
в считанные дни, особенно если это были
заедания непосредственно для фронта. Так, по
^Юручению штаба Ленинградского фронта в
Физико-техническом институте было
сконструировано специальное устройство для
подрыва вражеских дотов.
Нельзя не упомянуть еще об одном
важнейшем физико-химическом исследовании,
связанном с Ленинградом. Оно связано с
легендарной дорогой жизни, проложенной по льду
Ладожского озера. Мало кто знает, что
прокладка этой дороги велась на строго научной
основе. Под руководством
члена-корреспондента АН СССР П. П. Кобеко ученые изучили
свойства ледяного покрова, его вязкость,
грузоподъемность, условия проломов и
установили правила движения автоколонн по льду,
благодаря которым дорога могла работать без
аварий. 50 автоматических «прогибографов»,
разработанных Н. М. Рейновым и сделанных
в Физико-техническом институте, постоянно
следили за состоянием льда.
А химики? Им пришлось создавать новые
вещества, необходимые фронту, новую
технологию многих производств, которые оказались
отрезанными от традиционных источников
сырья, новые виды взрывчатки, порохов,
моторных топлив, смазочных материалов...
Как человеку, связанному с химией лишь
постольку поскольку, мне казалось, что многие
Академик
Д. И. Прянишников
в годы войны работал
в Узбекистане. «Все
свои разнообразные
знания, весь многолетний
опыт отец старался
отдать тому краю,
в который его забросила
война. А по вечерам, при
свете маленькой
керосиновой лампочки,
отец писал свою
последнюю книгу «Азот
в оюизни растений и в
земледелии СССР»
(из воспоминаний
В. Д. Прянишниковой-
Федоровской).
^Публикуемый снимок
сделан в Свердловске
в 1942 году на общем
собрании Академии
наук СССР
Работа над урановой
проблемой была
возобновлена в
1943 году. А в начале
войны И. В. Курчатов
был занят совсем
другим делом. Группа
научных работников
Физико-технического
института, в которую
входил Курчатов,
разрабатывала способы
защиты кораблей от
мин. Публикуемый
снимок сделан в Поти
в декабре 1941 года.
Слева направо:
А. Р. Регель.
Ю. С. Лазиркин,
И. В. Курчатов

распространенные сейчас химические понятия
появились совсем недавно, в пятидесятых
годах. Это, в частности, относилось и к
гербицидам. Каково же было мое удивление, когда
из архивных материалов я узнал, что в годы
войны гербициды применяли как средство
маскировки! Гербициды и дешевые красители
распыляли над аэродромами, окрашивая
летное поле в черный, коричневый, желтый и
другие неожиданные для вражеских летчиков
цвета. Это помогло спасти от бомбежек
многие аэродромы, в том числе прифронтовые.
Известно, что тротил — одно из самых
распространенных взрывчатых веществ —
получается прн нитровании толуола. И вполне
понятно, что в годы войны понадобилось намного
больше толуола, чем прежде И тогда, в
начале 1942 года, группа видных
ученых-химиков— М. А. Капелюшников, А. Д. Петров,
А. В. Фрост, Н. М. Караваев — обратилась в
Государственный Комитет Обороны с
предложением получать толуол из нефти без
крупного строительства, на уже существующих
установках. Это предложение представлялось
вполне осуществимым: оно опиралось на
научный «задел» предвоенных лет. Теперь
этот «задел» пришелся более чем кстати, и
вскоре производство важнейшего
стратегического продукта было увеличено.
Основными производителями толуола по
этому способу стали заводы в Баку и Горьком.
Однако военные действия крайне затрудняли
получение продукции бакинских заводов, а
горьковский нефтезавод из-за несовершенства
технологии вначале давал слишком малый
выход толуола. Сотрудники Института
органической химии АН СССР обследовали этот
завод и сумели устранить многие недостатки
технологии. Выпуск толуола на Горьковском
заводе вырос после этого на 20—25%.
В те годы благодаря работе химиков
впервые стали получать многие ценные
синтетические материалы из недефицитных видов сырья.
Так, Институт органической химии предложил
тогда метод получения синтетического каучука
из непищевых продуктов. Научные сотрудники
Академик В. А. Каргин
разрабатывал новые
полимерные материалы
для нужд фронта
и тыла. Снимок сделан
в Москве в 1943 году
Этот снимок сделан I
в 1943 году в
Физико-химическом
институте имени
Л. Я. Карпова.
Академик
А. Н. Фрумкин,
продолжая свои
теоретические работы,
занимался также
вопросами защиты
гражданского населения
от возможного
химического нападения.
Кандидат химических
наук С. Д. Левина
была в годы
войны удостоена
Государственной премии
за разработку метода А
получения ртути из
бедных сурьмянистых
Руд
4

этого института В. К. Матвеев и В. В. Голубев
по заданию Наркомата авиационной
промышленности разработали метод производства
новой синтетической смолы. Она была нужна для
получения высококачественных лаков и
эмалей, которые применяли в самолетостроении.
s Профессор И. Н. Назаров создал
универсальный карбинольный клей, который сразу
же нашел применение в оборонной
промышленности. Новый клей прочно соединял
металлы с деревом, и его стали применять для
склеивания деревянных лопастей пропеллера
с дюралюминиевым стаканом. Тот же клей
нашел применение в оптической
промышленности, что позволило создать новые оптические
системы, повысить устойчивость оптических
приборов к низким и высоким температурам.
,--чКлей И. Н. Назарова употребляли также в
^лроизводстве электро- и радиоаппаратуры, в
инструментальной промышленности.
Склеивание деталей вместо соединения их винтами
позволило значительно упростить и ускорить
производство измерительных инструментов.
В 1943 году карбинольный клей получил
распространение и непосредственно в частях
Красной Армии. С его помощью
восстанавливали детали автомашин и танков — блоки
цилиндров, бензобаки, во флоте —
аккумуляторные баки подводных лодок...
МЕТАЛЛЫ И ТОПЛИВА
Многим советским химикам и физикам в годы
войны пришлось заниматься проблемами,
связанными с металлами и топливом.
Профессор Л. Ф. Верещагин (ныне
академик) работал тогда в Институте органической
химии. Уже в то время он занимался
высокими и сверхвысокими давлениями, но, в
соответствии с профилем института, изучал глав»
ным образом поведение органических веществ
в этих условиях. Война изменила тематику его
лаборатории. Теперь здесь изучали и
орудийную сталь. А вскоре в специальном
конструкторском бюро, созданном Наркоматом
вооружения, под руководством Л. Ф. Верещагина
Член-корреспондент
АН СССР /7. П. Кобеко
в осажденном
Ленинграде изыскивал
горючее для самолетов,
помогал созданию
«трассы жизни»,
создавал новые
материалы для военной
техники

была разработана установка для автофретта-
жа минометных и орудийных стволов. (Авто-
фреттаж — упрочение изделий высоким
давлением.) Автофреттаж стали применять на всех
артиллерийских заводах. На этих установках
впервые в мировой практике удалось
упрочнять стволы крупнокалиберных орудий.
Обработка давлением повысила срок службы и
дальнобойность орудий» позволила
использовать более дешевые сорта стали...
Великая Отечественная война была войной
моторизированной, и, естественно, было
далеко не безразлично, какие вещества работают
в танковых, авиационных, автомобильных
моторах. Этим двигателям нужно было дать
мощные, недорогие и обязательно устойчивые
к детонации топлива. В подборе таких топлив
большую роль сыграли исследования,
проведенные в Институте химической физики АН
СССР под руководством академика Н. Н.
Семенова и профессора А. С. Соколика. Ученые
досконально изучили процессы сгорания
топлива в двигателях, и в результате этих
исследований был создан электроакустический
прибор, который позволял оценивать
антидетонационные свойства авиационных топлив
непосредственно на авиамоторах. Военные
специалисты дали этому прибору высокую оценку. .
Топлива, особенно бензина, нужно было
много. И бензина хорошего. Этой проблемой
занимались многие учреждения Академии
наук. Так, в Институте органической химии
под руководством профессора Б. А.
Казанского (ныне академика) были разработаны
процессы химического преобразования
низкооктановых лигроинов в высококачественное
моторное топливо, пригодное для нужд
военной техники. Были также разработаны новые
присадки, улучшающие качество топлив,
новые смазочные материалы для различных^
видов техники, для разных климатических
условий.
Академик И. П. Бардин
возглавил в те годы
Уральский филиал
Академии наук.
На снимке, сделанном
в Свердловске,
И. П. Бардин в своей
лаборатории
Среди многих работ,
выполненных в
Институте химической
физики под
руководством академика
Н. Н. Семенова, была
и разработка способа
оценки
антидетонационных
свойств топлива
непосредственно на
авиамоторах. Эта работа
была высоко оценена
военными специалистами.
На снимке 1945 года —
академик Н. Н. Семенов
с учениками в
лаборатории Института
химической физики
АН СССР
6

С ДУМОЙ О МИРНОМ ВРЕМЕНИ
В конце сентября 1943 года впервые за годы
войны общее собрание Академии наук СССР
собралось в Москве. После битвы на Курской
дуге стратегическая инициатива прочно
перешла в руки Красной Армии. И хотя
предстояли еще многие месяцы кровопролитных боев,
исход войны был уже предрешен. Теперь
нужно было думать не только о том, чтобы
довести войну до окончательной победы, но и о
восстановлении страны, о ее послевоенном
развитии на научной основе.
«Перед нами, учеными, станет после
поражения немцев чрезвычайно важная
интернациональная работа, к которой мы уже сейчас
должны готовиться»,— так еще в мае 1942 го-
па писал крупный ученый-геохимик академик
^В. И. Вернадский. Годом позже в письме к
академику Н. Н. Лузину он еще раз повторил
эту мысль: «Мы подходим сейчас ко второй
Академики А. Ф. Иоффе
и А. В. Ферсман.
Свердловск, 1942 год
ТАкадемик
М. И. Кабачник был
удостоен
Государственной
премии за разработку
химических веществ,
имеющих важное
оборонное значение.
Снимок 1944 года
фазе войны, когда надо усиленно думать о
реконструкции. И прежде всего мы должны
увеличить наши научные возможности, мощь
нашей науки». Такого же мнения
придерживались и другие ученые. Академик О. Ю. Шмидт
считал, что «наша наука имеет все основания,
чтобы в короткий срок — через 8—10 лет —
стать ведущей. Для этого, кроме тех
конкретных задач, которые нужны стране в
переживаемый момент, необходимо заняться
разработкой больших научных проблем».
Я не стал бы приводить эти высказывания,
если бы они отражали частные мнения двух
больших ученых. В этих словах отражена
генеральная линия развития отечественной
науки в последние военные годы.
С думой о мирном времени, с думой о
реконструкции страны начинались теперь все
важнейшие работы, в том числе и
возобновившиеся в 1943 году работы в области атомной
энергии. Чтобы подтвердить это, приведу еще

несколько строк из письма В. И. Вернадского,
направленного им президенту Академии наук
В. Л. Комарову в 1943 году: «Считаю
необходимым восстановить деятельность Урановой
комиссии, имея в виду как возможность
использования урана для военных нужд, так и
необходимость быстрой реконструкции последствий
разрушений от гитлеровских варваров. Для
этого необходимо ввести в жизнь источники
новой мощной энергии».
Именно такой подход к атомной проблеме
позволил нашей стране в кратчайшее время
лишить Соединенные Штаты монополии на
атомное оружие и, более того, стать первой в
мире страной, где атомная энергия стала
служить не разрушению, а созиданию. И когда
сегодня узнаешь из газет о проекте новых
Академик
М М. Дубинин
разрабатывал средства
противохимической
защиты
быстроходных атомоходов, об успехах в
области термоядерного синтеза, мысль невольно
возвращается к труднейшим сороковым годам,
к В. И. Вернадскому и И. В. Курчатову, к тем,
кто начинал. Это относится не только к
ядерной физике.
И последнее. Как директор Архива
Академии наук, я обращаюсь к ученым, к детям и
вдовам ученых с большой просьбой.
Пожалуйста, бережно храните, а еще лучше —
передайте в наш архив статьи, фотографии, рукописи
и другие материалы военного времени.
Времени, которое уже сегодня стало историей.
Материалы, которые необходимо сохранить для
будущих поколений. Это необходимо потому,
что история науки становится важнейшей
частью общей истории.
Директор Института
переливания крови
профессор
А. А. Багдасаров.
1942 год. Нужно ли
говорить, как важна
была работа этой
научной организации
в годы Великой
Отечественной войны
Академик
В. И. Вернадский.
Снимок 1944 года
8

ЭЛЕМЕНТ №...
Кандидат ОЛОВО
химических наук
Б. И. СКИРСТЫМОНСКАЯ
ИСТОРИЯ ДОИСТОРИЧЕСКОГО МЕТАЛЛА
Олово — один из немногих металлов,
известных человеку еще с доисторических времен.
Олово и медь были открыты раньше железа,
а сплав их — бронза — это, по-видимому,
самый первый «искусственный» материал —
первый материал, приготовленный человеком.
Результаты археологических раскопок
позволяют считать, что еще за пять тысячелетий
до нашей эры люди умели выплавлять и само
олово. Известно, что древние египтяне олово
для производства бронзы возили из Персии.
Под названием «трапу» этот металл
описан в древнеиндийской литературе. Латинское
название олова stannum происходит от
санскритского «ста», что означает «твердый».
Упоминание об олове встречается и у
Гомера. Почти за десять веков до новой эры
финикияне доставляли оловянную руду с
Британских островов, называвшихся тогда
^Касситеридамн. Отсюда название
касситерита— важнейшего из минералов олова.
Состав его — Sn02. Другой важный минерал —
станнин или оловянный колчедан CuFeSnS4.
Остальные 14 минералов элемента № 50
встречаются намного реже и промышленного
значения не имеют.
Между прочим, наши предки располагали
более богатыми оловянными рудами, чем мы.
Можно было выплавлять металл
непосредственно из руд, находящихся на поверхности
Земли и обогащенных в ходе естественных
процессов выветривания и вымывания. В
наше время таких руд уже нет. В современных
условиях процесс получения олова
многоступенчатый и трудоемкий. Руды, из которых
выплавляют олово теперь, сложны по составу:
кроме элемента № 50 (в виде окисла или
сульфида), в них обычно присутствуют
кремний, железо, свинец, медь, цинк, мышьяк,
алюминий, кальций, вольфрам и другие элементы.
Нынешние оловянные руды редко содержат
больше 1 % Sn, а россыпи — и того меньше:
0,01—0,02% Sn. Это значит, что для
получения килограмма олова необходимо добыть и
переработать по меньшей мере центнер руды.
КАК ПОЛУЧАЮТ ОЛОВО ИЗ РУД
Производство элемента № 50 из руд и
россыпей всегда начинается с обогащения. Методы
обогащения оловянных руд довольно
разнообразны. Применяют, в частности,
гравитационный метод, основанный на различии
плотностей основного и сопутствующих минералов.
При этом нельзя забывать, что
сопутствующие далеко не всегда бывают пустой породой.
Часто они содержат ценные металлы,
например вольфрам, титан, лантаниды. В таких
случаях из оловянной руды пытаются
извлечь все ценные компоненты.
Состав полученного оловянного
концентрата зависит от сырья. И еще от того, каким
способом этот концентрат получали.
Содержание олова в нем колеблется от 40 до 70%.
Концентрат направляют в печи для обжига
(при 600—700° С), где из него удаляются
относительно летучие примеси мышьяка и
серы. А большую часть железа, сурьмы,
висмута и некоторых других металлов уже после
обжига выщелачивают соляной кислотой.
После того как это сделано, остается отделить
олово от кислорода и кремния. Поэтому по-
9

Бронзовые фигурки,
изготовленные за
2500 лет до н. э.
Найдены на территории
Месопотамии
сле.тняя стадия производства чернового
олова— плавка с углем и флюсами в
отражательных или электрических печах. С физико-
химической точки зрения этот процесс
аналогичен доменному: углерод «отнимает» у олова
кислород, а флюсы превращают двуокись
кремния в легкий по сравнению с металлом
шлак.
В черновом олове примесей еще довольно
много — 5—8%. Чтобы получить металл
сортовых марок, содержащий 96,50—99,90% Sn,
используют огневое или, реже,
электролитическое рафинирование. А нужное
полупроводниковой промышленности олово чистотой
почти в шесть девяток (99,99985% Sn)
получают преимущественно методом зонной плавки.
ЕЩЕ ОДИН ИСТОЧНИК
Для того, чтобы получить килограмм олова,
не обязательно перерабатывать центнер
руды. Можно поступить иначе: «ободрать»
примерно 2000 старых консервных банок.
Всего лишь полграмма олова приходится
на каждую банку. Но помноженные на
масштабы производства, эти полуграммы
превращаются в десятки тонн... Доля «вторичного»
олова в промышленности капиталистических
стран составляет примерно треть общего
производства. В нашей стране работают около ста
промышленных установок по регенерации
олова.
Как же снимают олово с белой жести?
Механическими способами сделать это почти
невозможно, поэтому используют различие в
химических свойствах железа и олова. Чаще^
всего жесть обрабатывают газообразным
хлором. Железо в отсутствие влаги с ним не
реагирует. Олово же соединяется с хлором очень
легко. Образуется дымящаяся жидкость —
хлорное олово SnCI4, которое применяют в
химической и текстильной промышленности
или отправляют в электролизер, чтобы
получить там из него металлическое олово. И
опять начнется «круговерть»: этим оловом
покроют стальные листы, получат белую жесть.
Из нее сделают банки, банки заполнят едой
и запечатают. Потом их вскроют, консервы
съедят, банки выбросят. А потом они (не все,
к сожалению) вновь попадут на заводы
«вторичного» олова...
Другие элементы совершают круговорот в
природе — с участием растений,
микроорганизмов и так далее. Круговорот олова — дело рук
человеческих.
ОЛОВО В СПЛАВАХ
На консервные банки идет примерно полови- л
на мирового производства олова. Другая по-
ловина — в металлургию, для получения
различных сплавов. Мы не будем подробно
рассказывать о самом известном из сплавов
олова — бронзе, адресуя читателей к статье
о меди — другом важнейшем компоненте
бронз *. Это тем более оправдано, что есть
безоловянные бронзы, но нет «безмедных».
Одна из главных причин создания безоловяи-
ных бронз — дефицитность элемента № 50...
Тем не менее бронза, содержащая олово, по-
прежнему остается важным материалом и для
машиностроения, и для искусства.
* «Химия и жизнь», 1967, № 8.
ю

Техника нуждается и в других оловянных
сплавах. Их, правда, почти не применяют в
качестве конструкционных материалов: они
недостаточно прочны и слишком дороги.
Зато у них есть другие свойства, позволяющие
решать важные технические задачи при срав-
\ нительно небольших затратах материала.
Чаще всего оловянные сплавы применяют
в качестве антифрикционных материалов или
припоев. Первые позволяют дольше сохранять
машины и механизмы, уменьшая потери на
трение; вторые — соединяют металлические
детали.
Из всех антифрикционных сплавов
наилучшими свойствами обладают оловянные
баббиты, в составе которых до 90% олова. Мягкие
и легкоплавкие свинцово-оловянные припои
. хорошо смачивают поверхность большинства
Т'металлов, обладают высокой пластичностью и
сопротивлением усталости.
Однако область их применения
ограничивается из-за недостаточной механической
прочности самих припоев.
Олово входит также в состав
типографского сплава гарта.
Наконец, сплавы на основе олова очень
нужны электротехнике. Важнейший материал
для электроконденсаторов — станиоль — это
почти чистое олово, превращенное в тонкие
листы (доля других металлов в станиоле не
I превышает 5%).
Между прочим, многие сплавы олова —
истинные химические соединения элемента
№ 50 с другими металлами. Сплавляясь,
олово взаимодействует с кальцием, магнием,
цирконием, титаном, многими редкоземельными
элементами. Образующиеся при этом
соединения отличаются довольно большой
тугоплавкостью. Так, станнид циркония Zr3Sn2
плавится лишь при 1985° С. И «виновата» здесь
не только тугоплавкость циркония, но и
характер сплава, химическая связь между
образующими его веществами.
Или другой пример. Магний к числу
тугоплавких металлов не отнесешь, 651° С —
далеко не рекордная температура плавления.
Олово плавится при еще более низкой
температуре — 232° С. А их сплав — соединение
Mg2Sn имеет температуру плавления 778° С,
Тот факт, что элемент № 50 образует
довольно многочисленные сплавы такого рода,
заставляет критически отнестись к
утверждению, что лишь 7% производимого в мире
олова расходуется в виде химических соеди-
^ нений («Краткая химическая энциклопедия»,
т. 3, стр. 739). Видимо, речь здесь идет
только о соединениях с неметаллами.
Кристаллы
касситерита —
главного минерала
олова
СОЕДИНЕНИЯ С НЕМЕТАЛЛАМИ
Из этих веществ наибольшее значение имеют
хлориды. В тетрахлориде олова SnCI4
растворяются йод, фосфор, сера, .многие
органические вещества. Поэтому и используют его
главным образом как весьма специфический
растворитель. Дихлорид олова SnCI2
применяют как протраву при крашении и как
восстановитель при синтезе органических
красителей. Те же функции в текстильном
производстве еще у одного соединения элемента
№ 50 — станната натрия Na2Sn03. Кроме
того, с его помощью утяжеляют шелк.
Промышленность ограниченно использует
и окислы олова. SnO применяют для
получения рубинового стекла, a Sn02 — белой
глазури. Золотисто-желтые кристаллы
дисульфида олова SnS2 нередко называют
сусальным золотом, которым «золотят» дерево, гипс.
Это, если можно так выразиться, самое
«антисовременное» применение соединений олова.
А самое современное?
Если иметь в виду только соединения
олова, то это применение станната бария ВаБпОз
в радиотехнике — в качестве превосходного
it

диэлектрика. А один из изотопов олова —
119с
sobn сыграл заметную роль при изучении
эффекта Мессбауэра — явления, благодаря
которому был создан новый метод
исследования — гамма-резонансная спектроскопия *.
И это не единственный случай, когда древний
металл сослужил службу современной науке.
На примере серого олова — одной из
модификаций элемента № 50 — была выявлена
связь между свойствами и химической
природой полупроводникового материала. И это,
видимо, единственное, за что серое олово
можно помянуть добрым словом: вреда оно
принесло больше, чем пользы. Мы еще вернемся
к этой разновидности элемента № 50 после
рассказа о еще одной большой и важной
группе соединений олова.
ОБ ОЛОВООРГАНИКЕ
Элементоорганических соединений, в состав
которых входит олово, известно великое мно-
* Подробнее об этом методе рассказано в статье
«Локация молекул» («Химия и жизнь», 1966, № 8).
жество. Первое из них получено еще в
1852 году.
Сначала вещества этого класса получали
лишь одним способом — в обменной реакции
между неорганическими соединениями олова
и реактивами Гриньяра. Вот пример такой
реакции (X здесь галоген):
SnCI4 -f 4RMgX -> SnR4 + 4MgXCI.
Соединения состава SnR4 широкого
практического применения не нашли. Но именно из
них получены другие оловоорганические
вещества, польза которых несомненна.
Впервые интерес к оловоорганике возник
в годы первой мировой войны. Почти все
органические соединения олова, полученные к
тому времени, были токсичны. В качестве
отравляющих веществ эти соединения не были .
использованы. Их токсичностью — токсич-^г
ностью для насекомых, плесневых
грибков, вредных микробов— воспользовались
позже. На основе ацетата трифенилолова
(C6H5KSnOOCCH3 был создан эффективный
препарат для борьбы с грибковыми
заболеваниями картофеля и сахарной свеклы. У этого
Старинная печь для
выплавки олова.
«гВ сей печи кладут на
переди крупную, а
назади мелкую руду;
после зажигания
нагретую руду с верху
в низ поворачивают,
и сие продолжают до
тех пор, пока все
количество руд
наложено; потом опять
переворачивают и дают
огонь». (Из книги
€ Металлургия»,
изданной Российской
Академией наук
в 1800 году.)
12

Кристаллы белого
олова под микроскопом
препарата оказалось еще одно полезное
свойство: он стимулировал рост и развитие
растений.
Для борьбы с грибками,
развивающимися в аппаратах целлюлозно-бумажной
промышленности, применяют другое вещество —
гидроокись трибутилолова (С4Нб)з$пОН. Это
намного повышает производительность
аппаратуры.
Много «профессий» у дилаурината дибу-
тилолова (C4H9JSn(OCOCnH23J. Его
используют в ветеринарной практике как
средство против гельминтов (глистов). Это же
вещество широко применяют в химической
промышленности как стабилизатор поливинил-
хлорида и других полимерных материалов и
как катализатор. Скорость реакции
образования уретанов (мономеры полиуретановых кау-
чуков) в присутствии такого катализатора
возрастает в 37 000 раз!
На основе оловоорганических соединений
созданы эффективные инсектициды; оловоор-
ганические стекла надежно защищают от
рентгеновского облучения, полимерными
свинец- и оловоорганическими красками
покрывают подводные части кораблей, чтобы на
них не нарастали моллюски.
Все это соединения четырехвалентного
олова. Ограниченные рамки статьи не
позволяют рассказать о многих других полезных
веществах этого класса. А органические
соединения двухвалентного олова, напротив,
немногочисленны и практического применения
пока почти не находят.
О СЕРОМ ОЛОВЕ
Морозной зимой 1916 года партия олова была
отправлена по железной дороге с Дальнего
Востока в Европейскую часть России. Но на
место прибыли не серебристо-белые слитки, а
преимущественно мелкий серый порошок.
За четыре года до этого произошла
катастрофа с экспедицией полярного
исследователя Роберта Скотта. Экспедиция,
направлявшаяся к Южному полюсу, осталась без
топлива: оно вытекло из железных сосудов сквозь
швы, пропаянные оловом...
Примерно в те же годы к известному
русскому химику В. В. Марковникову обратились
из интендантства с просьбой объяснить, что
происходит с лужеными чайниками, которыми
снабжали русскую армию. Чайник, который
принесли в лабораторию в качестве
наглядного примера, был покрыт серыми пятнами и
наростами, которые осыпались даже при
легком постукивании рукой. Анализ показал, что
и пыль, и наросты состояли только из олова,
без каких бы то ни было примесей.
Что же происходило с металлом во всех
этих случаях?
Как и многие другие элементы, олово
имеет несколько аллотропических модификаций,
несколько состояний. (Слово «аллотропия»
переводится с греческого как «другое
свойство», «другой поворот».) При нормальной
плюсовой температуре олово выглядит так, что
никто не может усомниться в
принадлежности его к классу металлов. Белый металл —
пластичный, ковкий. Кристаллы белого олова
(его называют еще р-оловом) тетрагональны.
Длина ребра элементарной кристаллической
решетки — 5,82 ангстрема.
Но при температуре ниже 13,2° С
«нормальное» состояние олова иное. Едва
достигнут этот температурный порог, в
кристаллической структуре оловянного слитка начинается
перестройка. Белое олово превращается в
порошкообразное серое, или а-олово, и чем
ниже температура, тем больше скорость этого
превращения. Максимума она достигает при
минус 30° С.
Кристаллы серого олова — иной
конфигурации; размеры их элементарной ячейки
больше— длина ребра 6,49 ангстрема. Потому
плотность у серого олова заметно меньше, чем
у белого: 5,76 и 7,3 г/см3 соответственно.
13

Результат превращения белого олова в
серое иногда называют «оловянной чумой».
Пятна и наросты на армейских чайниках, вагоны
с оловянной пылью, швы, ставшие
проницаемыми для жидкости — следствия этой
«болезни».
Почему сейчас не случаются подобные
истории? Только по одной причине: оловянную
чуму научились «лечить». Выяснена ее
физико-химическая природа, установлено, как
влияют на восприимчивость металла к «чуме> те
или иные добавки. Оказалось, что алюминий
и цинк способствуют этому процессу, а
висмут, свинец и сурьма, напротив,
противодействуют ему.
Кроме белого и серого олова, обнаружена
еще одна аллотропическая модификация
элемента № 50 — y*ojiobo> устойчивое при
температуре выше 161° С. Отличительная черта
такого олова — хрупкость. Как и все металлы,
с ростом температуры олово становится
пластичнее, но только при температурах до 161° С.
Выше этого температурного порога оно
полностью утрачивает пластичность, становится
у-оловом, настолько хрупким, что его можно
истолочь в порошок.
ЕЩЕ РАЗ О ДЕФИЦИТЕ
Часто статьи об элементах заканчиваются
рассуждениями автора о будущем своего
«героя». Как правило, рисуется оно в розовом
свете. Автор статьи об олове лишен этой
возможности: будущее олова — металла,
несомненно полезнейшего, — не ясно. Не ясно
только по одной причине.
Несколько лет назад американское Горное
бюро опубликовало расчеты, из которых
следовало, что разведанных запасов элемента
№ 50 хватит миру самое большее на 35 лет.
Правда, уже после этого было найдено
несколько новых месторождений, в том числе
крупнейшее в Европе, расположенное на
территории Польской Народной Республики. И
тем не менее, дефицит олова продолжает
тревожить специалистов.
Поэтому, заканчивая рассказ об элементе
№ 50, мы хотим еще раз напомнить о
необходимости экономить и беречь олово.
Нехватка этого металла волновала даже
классиков. Помните у Андерсена? «Двадцать ^
четыре солдатика были совершенно
одинаковые, а двадцать пятый солдатик был
одноногий. Его отливали последним, и олова
немного не хватило». Теперь олова не хватает не
немного. Недаром даже двуногие оловянные
солдатики стали редкостью, чаще
встречаются пластмассовые...
Рисунок
В. ПЕРЕБЕРИНА
14

Что вы знаете и чего не
изотопы
Олово — один из самых
«многоизотопных» элементов: природное олово
состоит из десяти изотопов с массовыми
числами 112, 114—120, 122 и 124. Самый
распространенный из них — l20Sn, на его
долю приходится около 33% всего
земного олова. Почти в сто раз меньше
олова-115 — самого редкого изотопа
элемента № 50.
Еще 15 изотопов олова — с
массовыми числами 108—111, 113, 121, 123,
125—132 — получены искусственно.
Время жизни этих изотопов далеко не
одинаково. Так, олово-126 имеет период
полураспада 100 000 лет, а олово-132—
всего 2,2 минуты. Такое большое число
изотопов объясняется тем, что у олова
в атомном ядре содержится
«магическое число» протонов — 50.
ПОЧЕМУ БРОНЗУ
НАЗВАЛИ БРОНЗОЙ
Слово «бронза» почти одинаково
звучит на многих европейских языках. Его
происхождение связывают с названием
небольшого итальянского порта на
берегу Адриатического моря — Бриндизи.
Именно через этот порт доставляли
бронзу в Европу в старину, и в
древнем Риме этот сплав называли «эс
бриндиси» — медь из Бриндизи.
В ЧЕСТЬ ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Латинское слово frictio означает
«трение». Отсюда—название
антифрикционных материалов, то есть материалов
«против трения». Они мало истираются,
отличаются мягкостью и тягучестью.
Главное их применение — изготовление
подшипниковых вкладышей. Первый
антифрикционный сплав на основе олова
и свинца предложил в 1839 году
инженер И. Баббит. Отсюда — название
большой и очень важной группы
антифрикционных сплавов.
ЖЕСТЬ ДЛЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ
Способ длительного сохранения
пищевых продуктов консервированием в
банках из белой жести — жести, по-
знаете об олове
крытой оловом, первым предложил
французский повар Ф. Аппер в
1809 году.
ОЛОВОВОДОРОД
При разложении кислотами сплавов
олова с магнием образуется ядовитый
гидрид четырехвалентного олова SnH4.
В обычных условиях это бесцветный
газ, который конденсируется при
минус 50° С, а твердеет при минус 150° С.
Нагретый до плюс 150° С гидрид олова
разлагается на составляющие элементы.
НЕЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ КРИК
«Оловянный крик» — характерный хруст,
раздающийся при сгибании оловянных
прутков. Он возникает из-за трения
кристаллов белого олова друг о друга.
ОЛОВО НА РУСИ
Первое упоминание об употреблении
олова на Руси найдено в рукописях
XII века, где говорится о событиях
1194 года: «Того же лета месяца
сентября, обновлена бысть церкви святая
Богородица в Суждали, яже бо опадала
старостью и беэнорядьем... и покрыта
бысть оловом от верху до комар и до
притворов. И то чуду подобно... по на-
лезе мастеры иных олову льяти, иных
крыти».
Позднее олово служило для
изготовления различных сосудов и даже
для подделки монет. «Привозят к нам,
к Москве, денежные всякие доходы, и
в тех доходах многия худы я,
воровского дела, медныя и оловянныя денги, и
в том казне нашей чинится истсря».
В 1646 году вышел указ царя
Алексея Михайловича, где говорилось:
«Которые денежные мастеры учнут делати
оловянные деньги... и тех денежных
мастеров за такое дело казнити смертью,
залити горло оловом же».
Вот в каких историях оказалось
замешано олово. Впрочем, не исключено,
что «мастеры» и в том и в другом
случае пользовались не оловом, а
свинцом: оловом в те времена называли и
свинец, и олово.
15

У

* Оловянный кирасир из
коллекции П. И. Щукина
ЭТОТ СКРОМНЫЙ ПО ВИДУ
МЕТАЛЛ
Олово известно людям с очень давних
времен: еще в IV тысячелетии до нашей
эры его применяли на Востоке для
изготовления бронзы. В XIV—XV веках,
когда научились получать достаточно
чистый металл, из него стали делать
домашнюю утварь. В XVII—XVIII веках
этот скромный по виду металл приобрел
большую популярность и в России.
Высокая коррозионная стойкость и то, что
продукты окисления олова не вредны
'^'для человека, создали олову славу
металла, годного для изготовления посуды.
Правда, в те времена в России не было
своего олова, его привозили из Швеции,
Англии, что удорожало металл.
Поэтому на оловянной посуде ели в основном
члены царских семей и достаточно
богатые граждане государства Российского.
Из олова изготовляли также кубки
по случаю разных юбилеев, оловянные
стаканы с памятными надписями были
дорогим подарком
В Государственном историческом
музее собрано много предметов
домашнего обихода из олова. (Кстати,
основанный в 1883 году музей по-настоящему
обогатился экспонатами в 1905 году,
когда московский купец и любитель
древностей Петр Иванович Щукин
подарил музею свою огромную коллекцию.
Этот богатый торговец и меценат много
лет подряд собирал всевозможные
предметы арабского, персидского и
японского происхождения, но большую часть
его коллекции составляли изделия
русских мастеров разных времен. Собирал
Щукин достаточно бессистемно, не
устанавливая истинного происхождения
предметов. Правда, он составил
подробные каталоги, в которых указано, где и
когда вещь приобретена.) Три
оловянных солдатика (кирасиры николаевской
армии), фотографии которых здесь
приведены, были в коллекции Щукина.
Оловянная посуда, которая сейчас
собрана в музее, попала сюда и от
Щукина, и из других источников.
Многие из этих экспонатов еще
по-настоящему «не обработаны»: не установлено,
где они были изготовлены, к какому
точно времени относятся (даты на
подписях к фото, любезно названные
сотрудницей музея Т. А. Лобаневой,
ориентировочные), поэтому в научной
литературе сообщения об экспонатах еще
не появлялись, фотографии этих
оловянных изделий публикуются впервые.
Д. Н. ОСОКИНА
Фото
Л. ЧИСТОГО
Оловянная посуда
XVIII века
(сверху вниз):
суповая миска,
пивная кружка,
перечница
Оловянные
солдатики — кирасиры
николаевского времени
2 Химия и Жизнь. М& 5
17

ШШ
:*%&<
Л
>-

КЛАССИКА НАУКИ
л и Пономарев АТОМЫ, ЛУЧИ, КВАНТЫ
Рисунки
Ю. ВАЩЕНКО
«Может быть, естествоиспытателя,
покидающего область непосредственных чувственных
восприятий с целью открытия более общих
взаимосвязей, можно сравнить с альпинистом,
. который хочет подняться на вершину самой
^ высокой горы для того, чтобы обозреть
лежащую перед ним местность во всем ее
многообразии. Альпинисту тоже необходимо
покинуть плодородные населенные долины. По
мере того как он поднимается, перед ним
раскрывается все более и более широкая
окрестность, ио вместе с тем все реже он
видит вокруг себя признаки жизни. Наконец он
попадает в ослепительно яркую область льда
и снега, где уже нет никакой жизни и дышать
становится почти невозможно. Только пройдя
эту область, он может достигнуть вершины.
^ Но когда он взойдет на вершину, наступит
момент, что вся расстилающаяся перед ним
местность станет ему видна совершенно
отчетливо, и, может быть, тогда область жизни не
будет слишком далекой от него... В
предшествующие эпохи эти безжизненные области
воспринимались только как суровые пустыни,
вторжение в которые казалось кощунством
по отношению к каким-то высшим силам,
жестоко каравшим всех тех, кто осмеливался
приблизиться к ним».
Эти слова Гейзенберга хорошо поясняют
тот качественный скачок, который произошел
в сознании людей, когда они перешли от
наблюдения явлений, непосредственно
воздействующих на их органы чувств, к изучению
атомных явлений. Этот перелом в сознании
произошел в начале века и он настолько
важен, что мы еще раз поясним его на
конкретном примере.
Представьте, что перед вами — натянутая
струна. Вы слышите звук, видите
вибрирующую струну, можете прикоснуться к ней рукой
и на основании этих данных в сознании у вас
4 Восьмая статья из серии, объединяемой названием
«Атомы, лучи, кванты». Предыдущие статьи см.
«Химия и жизнь», 1968. М 1, 2. 4 и 5; 1969, № 1, 5 и 12.
формируется образ физического явления,
происходящего перед вами. Понятие
«волновой процесс» возникает позднее, при
наблюдении других, похожих явлений. Чтобы
сделать это понятие однозначным, его
закрепляют формулой, уравнением, позволяющим
заранее предсказать весь процесс колебания
струны. Это предсказание мы можем
проверить, запечатлев, например, колебания
струны на кинопленке...
Мы еще раз сознательно проследили
цепочку
явление юбраз-—^понятие ^формула юпыт,
которая лежит в основе всего физического
знания. Последнее звено в этой цепи —
опыт — проверяет, насколько правильно мы
представляем себе явление.
Но эта простая схема ие поможет нам
ответить на вопрос: что такое атом? Просто
потому, что явление «атом» не воздействует на
наши органы чувств, и они не могут дать нам
никакого, даже приблизительного, «образа
атома». Явление «атом» мы познаем с
помощью физических приборов, а их показания
храним в виде чисел. Затем мы ищем связи
между этими числами, записываем их в виде
формул, а чтобы рассказать о них словами,
придумываем новые понятия. Иногда эти
понятия очень необычны, но люди к ним быстро
привыкают, учатся правильно пользоваться
ими и даже создают для себя какие-то
образы, которые они связывают с этим понятием.
Цепочка познания переворачивается:
явление образ < понятие < формула < опыт.
| t
В истории атома эту цепочку можно легко
проследить: Фраунгофер, Кирхгоф и Бунзен
обнаружили, что каждый атом испускает
строго определенный набор спектральных
линий (явление) и каждой спектральной линии
соответствует число —длина волны А (опыт);
2»
19

Бальмер, Ридберг и Ритц нашли между этими
числами простые связи (формула), а Бор
показал, что их формулы следуют из единого
принципа, который назвали квантованием
(понятие). И, наконец, на основе этих опытов,
формул и понятий возник образ — атом Бора.
До сих пор мы довольно много узнали об
опытах атомной физики и о понятиях,
которые необходимы, чтобы эти опыты объяснить.
Но мы хотим большего: на этом новом, более
высоком уровне знаний мы хотим создать
образ атома. Для этого нам нужно, хотя бы
бегло, коснуться формул квантовой механики.
Это необходимо, —■ в конце концов, красота
логических построений в науке много
важнее, чем эффекты неожиданных ассоциаций.
УРАВНЕНИЕ ШРЕДИНГЕРА
Предыдущие рассказы о квантовой механике
почти убедили нас в том, что электрон в
атоме не имеет определенного положения или
хотя бы какой-нибудь орбиты, по которой он
движется. Взамен этого мы пока что усвоили
довольно туманную идею о том, что при
движении в атоме электрон «расплывается».
20
%(■*)
Эту неопределенную идею Шредингеру
удалось выразить весьма точно на строгом
языке формул. Уравнение Шредингера, как и
всякий глубокий закон природы, нельзя
вывести строго из более простых. Его можно
только угадать. Шредингер так и сделал и
впоследствии признавался, что сам не вполне
понимает, как это ему удалось. Но после того
как уравнение угадано, надо еще научиться
им пользоваться: надо знать, что означают
все символы в уравнении и какие явления в
атоме они отображают.
Уравнение Шредингера мы однажды уже
выписывали A969, № 5):
и объясняли смысл входящих в него
символов: %—постоянная Планка, деленная на 2я,
m —■ масса электрона, Е — полная энергия
электрона в атоме, a V(x)—его
потенциальная энергия, которая показывает, с какой
силой притягивался бы электрон к ядру, если
бы он был частицей и находился от него на
расстоянии х. Но нам по-прежнему неясен
смысл волновой функции if. Чтобы понять его,

Аналогия между
колебаниями струны и
строением атома
простирается довольно
далеко. Слева
изображены решения
Uk(x) уравнения струны
справа — функции i|)n(*J
уравнения атома
Так меняется плотность
арбуза р(х) от его
центра к краям
обратимся снова к аналогии с колеблющейся
струной. Ее уравнение
d2u
очень похоже на уравнение Шредингера.
Несколько решений уравнения струны, функции
и = Uk(x) изображено на рисунке. Это
обычные, знакомые всем синусоиды, и смысл их
очевиден: они изображают форму струны в
какой-то момент времени, то есть
моментальную фотографию процесса ее колебания.
Конечно, форма колебаний струны зависит от
числа точек, остающихся неподвижными в
этом процессе. Поэтому существует
бесконечно много решений Uk(x), которые
различаются между собой числом узлов к.
Теперь взгляните на рисунок, где рядом с
синусоидами струны Uk(x) изображены
решения ipn(x) уравнения Шредингера. Они очень
похожи. И если даже никаких реальных
колебаний, подобных движениям струны, в атоме
не происходит, то аналогия не становится от
этого менее полезной.
Эта аналогия позволяет решения -фп (х)
пронумеровать целым числом п точно так же,
как решения Uk(x) нумеруются целым
числом к. Более того, оказалось, что целое
число п — это и есть то самое непонятное
квантовое число, которым Бор нумеровал орбиты
электрона в атоме. Теперь оно потеряло свой
мистический оттенок: п — это просто число
узлов к волновой функции, увеличенное на
единицу, n = k + 1.
В свое время это следствие теории
Шредингера покорило многих своей простотой, в
уравнение Шредингера поверили и стали
выяснять: что представляет собой функция
Ых)?
И если функция Uk(x) изображает форму
колеблющейся струны, то
ФОРМУ ЧЕГО
ИЗОБРАЖАЕТ ф-ФУНКЦИЯ?
Это один из самых сложных вопросов
квантовой механики, на который даже Шредингер
вначале ответил неправильно. Но его ответ
так удобен и так близок к истине, что мы им
на первых порах воспользуемся. Вот он:
Электрон в атоме не существует как
частица. Он расплывается там в некое облако.
Форма и плотность этого облака
определяются волновой функцией tyn(x), причем на рас-
21

Объемные картины п — главное квантовое
атома водорода. Форма число, I — орбитальный
атомов зависит от момент атома,
квантового состояния, в m — магнитное
котором они находятся. квантовое число.
Эти состояния В теории атомов
нумеруются тремя принята сокращенная
квантовыми числами: форма записи квантовых
стоянии х от ядра плотность рп(х)
электронного облака равна квадрату этой функции:
Рп(*)-|Ы*I2.
Чтобы пояснить эту мысль, вспомним тот
самый арбуз, с которого мы когда-то начали
рассказ о квантовой механике, и попытаемся
на рисунке изобразить его плотность р(х) в
зависимости от расстояния х до центра
арбуза. Очевидно, что функция р(х) для арбуза
везде примерно постоянна, она лишь
несколько возрастает к краям из-за косточек и
кожуры и, наконец, резко обрывается на границе
арбуза. Взглянув на наш рисунок, человек,
даже ни разу не видавший арбуза, может
представить себе, как устроен арбуз внутри.
Правда, при этом он не будет иметь ни
малейшего представления о вкусе, цвете и
аромате, а также о тысяче мелких признаков,
которые отличают один арбуз от другого.
Пытаясь проникнуть внутрь атома, все мы
оказываемся в положении человека, который
никогда в жизни арбуза не видел, но хочет
представить его себе по функции р(х). Для
атома функцию р(х) вычисляют из уравнения
Шредингера и затем с ее помощью рисуют
распределение электронного облака в атоме.
Эти картины заменяют нам тот зрительный
образ атома, к которому все мы
бессознательно стремимся.
Мы видим здесь на рисунках эти объемные
изображения атома водорода, построенные по
функциям р(х), которые вычислены из
уравнения Шредингера. Это и есть тот новый образ
атома, к которому мы так долго шли. Как
и все в квантовой механике, этот образ не
следует понимать слишком буквально, и в
дальнейшем наше отношение к нему немного
изменится. Однако сам образ останется
неизменным.
Теперь все самое сложное позади, и мы
можем, не торопясь, подвести итоги. Прежде
всего — и теперь уже на новом уровне — мы
вновь обратимся к вопросу: что такое атом?
АТОМ
Вспомните модель Томсона: большой положи^
тельный шар, и в нем плавают маленькие от»

состояний, при которой а магнитное число
главное квантовое m — греческими буквами
число п обозначается (ш = о, 6, п...).
цифрами, орбитальное Невозбужденный атом
квантовое число водорода находится в
I — латинскими состоянии lso и похож
буквами на атом-шарик
(I = s, p, d, /...J, Демокрита
рицательные электроны. В действительности
все оказалось наоборот: в центре атома
расположено очень маленькое положительное
ядро, окруженное отрицательным облаком
электрона. Форма этого облака не произвольна,
она определяется строгими законами
квантовой механики. Конечно, это не шарик с
резкими границами, но в целом невозбужденный
атом водорода очень похож на шар — это
Демокрит угадал правильно.
Однако уже форма возбужденных атомов
отличается от сферической, и тем больше, чем
сильнее возбужден атом. Возбуждая атом, мы
затрачиваем энергию как раз на перестройку
его электронного облака. Каждой форме
электронного облака соответствует своя,
вполне определенная энергия. Поэтому чтобы
перевести атом из одной формы в другую, мы
должны затратить строго отмеренное
количество энергии — квант hv, как того и требовал
второй постулат Бора.
До сих пор мы сознательно говорили
только об атоме водорода. По существу, это
единственный атом, который физик знает сейчас
во всех деталях и может представить себе его
правдоподобный образ. Теперь это более или
менее очевидно всем. Но в первые годы после
создания квантовой механики энтузиазм
победителей был так велик, что они начисто
забыли о прародительнице атома —химии. «С
точки зрения физика, химии не существует»,—
заявляли самые увлеченные из них. «Дайте
нам заряд ядра, и мы оденем его шубой из
электронов так, что этот построенный
нами атом нельзя будет отличить от
настоящего».
Начали строить — и оказалось, что без
химии обойтись не удается. Споткнулись уже на
литии: вместо того чтобы расположить два
электрона на первой оболочке, а третий — на
второй, поместили все три его электрона на
одну оболочку. Но в годы подъема такие
частные затруднения быстро преодолеваются.
Выход нашли почти тотчас же, как только
обратились к периодической системе
элементов Менделеева, которая и прежде не раз
выручала и физиков, и химиков. В самом деле,
если химические свойства веществ зависят от
электронов, которые окружают ядро, то пе-
23

Чтобы изменить форму
атома, надо затратить
энергию
риодичность химических свойств элементов
прямо указывает на то, что электроны в
атомах расположены не как попало, а
группами—оболочками. Вполне логично было
предположить, что число электронов в каждой из
оболочек совпадает с длиной периодов
таблицы Менделеева. Это предположение вскоре
обосновал и доказал Вольфганг Паули.
Лишь после этого удалось создать образ
не только атома водорода, но и более
сложных атомов. В целом форма электронного
облака в тяжелых атомах не очень сильно
отличается от наших рисунков. Но рассчитать ее
точно удалось лишь после работ английского
ученого Дугласа Хартри и советского физика
Владимира Александровича Фока. Это очень
сложная задача, и справиться с нею могут
только современные вычислительные машины,
да и то с трудом.
Говоря о форме тел, мы, как правило,
предполагаем, что у них есть также и
размеры. Однако это не всегда верно: у биллиард-
ного шара есть и форма и размеры, но о
размерах облака говорить уже трудно, хотя
форма его обычно не вызывает сомнений.
Самое неожиданное следствие новой
модели атома состоит в том, что атом не имеет
геометрических размеров. Мы вынуждены
принять это следствие для того, чтобы
объяснить наблюдаемые свойства тел, например
разнообразие геометрических форм
кристаллов. Нас не должно это особенно удивлять —
ведь и дома построены из кирпичей, но нам
не кажется странным, что кирпичи — это не
дом в миниатюре, а просто кирпичи. У тел,
окружающих нас, есть цвет, запах, есть
размеры, но атомы, из которых построены эти
тела, не обладают ни одним из этих качеств.
У них осталось только одно неизменное
свойство — масса. А неизменной формы нет.
Неизменны лишь законы квантовой механики,
которые управляют этой формой.
Но почему атом, у которого даже нет
размеров, почему он так устойчив? Нас не
должно удивлять и это: в конце концов, Земля не
стоит на трех китах, однако уже миллионы
24

лет, повиснув в пустоте, сохраняет свою
орбиту неизменной. Секрет ее устойчивости —
в движении. И в неизменности динамических
законов, которые этим движением управляют.
В этом же причина устойчивости атомов, хотя
законы, управляющие движением электронов,
совсем не похожи на законы небесной
механики.
Атомы различных элементов разнятся
между собой массой и зарядом ядра. Но по
какому признаку различить два атома одного
и того же элемента? Для арбузов такой
вопрос неактуален: никто никогда не видел двух
совершенно одинаковых арбузов. Отличить
один кирпич от другого уже много сложнее,
и только в том случае, если кирпичи битые,
задача немного упрощается.
С атомами — самыми маленькими кирпи-
'+ чами в природе — дело обстоит точно так же.
Если их массы и заряды ядер равны, то
различаться атомы могут только формой
электронного облака — других свойств у них
просто нет; два атома можно различить лишь в
том случае, если один из них возбужден. Все
невозбужденные атомы одного и того же
элемента неразличимы между собой, как
кирпичи из одной формы. Роль такой формы для
атомов играют динамические законы
квантовой механики, неизменные и одинаковые для
всех атомов.
Портреты атома на нашем рисунке
отражают наш нынешний уровень знаний о нем.
Это и есть тот современный образ атома,
который заменил собой модели Демокрита, Том-
сона и Бора. Конечно, и эти «портреты» не
следует понимать слишком буквально: это
отнюдь не «фотографии атомов», подобные
фотографиям колеблющейся струны. Ни
простыми, ни сложными приборами мы не можем
прямо измерить распределение электронной
плотности внутри атома, потому что это
неизбежно разрушит его (даже арбуз, чтобы изу-
* чить его свойства, необходимо
предварительно разрезать). И все же у нас есть много
оснований, чтобы верить этой картине: с ее
помощью мы можем последовательно
объяснить все опыты, которые привели нас к этому
образу.
Теперь нас не должно удивлять, что а-ча-
стицы в опытах Резерфорда беспрепятственно
пролетали сквозь миллиарды атомов, как
через пустоту, ■— ведь пронизывая кометные
хвосты, Земля тоже никогда не отклоняется
от своей орбиты. Теперь нам должен быть
понятен и механизм появления спектральных
линий: просто атом скачком изменяет форму
распределения электронного облака, излучая
квант энергии. Мы должны теперь понять и
смещение частоты спектральных линий в
электрическом поле (эффект Штарка) и в
магнитном поле (эффект Зеемана): электронное
облако заряжено, и его различные формы под
воздействием полей немного изменяются, а
вместе с ними изменяется и энергия кванта,
который необходимо затратить, чтобы
перейти от одной формы к другой, и частота
спектральной линии, которая этому кванту
соответствует.
Можно и дальше на основе новой модели
атома продолжать анализ многочисленных
опытов атомной физики. Но сейчас нам
важно понять другое: а почему мы уверены, что
этот образ атома соответствует истине?
КВАНТОВАЯ ИСТИНА
Прежде всего: о какой истине пойдет речь?
И что понимают под истиной в квантовой
механике? Если бы речь шла об арбузе, все
было бы намного проще. Например, мы бы сразу
сказали, что знания одного только
распределения плотности нам недостаточно — это еще
далеко не вся истина об арбузе. Лишь когда
мы увидим, потрогаем, съедим, наконец,
арбуз, мы сможем сказать, что он собой на
самом деле представляет. Но даже такое, по
мнению большинства людей полное, знание
для людей науки весьма предварительно.
Ученые начнут рассматривать арбуз под
микроскопом и скажут, что он состоит из клеток.
Немного позже они заявят, что клетки
построены из молекул, потом — что молекулы из
атомов... Круг замкнулся: для того чтобы
узнать до конца арбуз, мы снова должны
ответить на вопрос: что такое атом?
В действительности дело обстоит не так
плохо: понятие «арбуз» сформировалось за
много веков до появления всякой науки и не
очень зависит от прошлых и будущих ее
достижений, поскольку опирается только на
наши ощущения. Поэтому мы с легким сердцем
говорим, что знаем об арбузе почти всю
истину, если подвергли его испытанию своих пяти
чувств. Вспомните, как вы сами покупаете
арбузы: сначала выбираете издали один из них,
потом берете его в руки, иногда подносите к
уху, чтобы услышать легкий треск, и, наконец,
надрезав его, пробуете на вкус.
Можно ли с такой же меркой подходить к
понятию «атом»? Ведь число опытов, на
основе которых мы строим образ и понятие
«атом», безгранично, и в принципе каждый из
них добавляет к нашим знаниям нечто новое.
Мы не можем остановиться на этом пути и
25

^тШ
И атомы, и облака
имеют форму, но трудно
сказать что-либо
определенное об их
размерах
~тз*:Ш
--£э*»^р
сказать: «Хватит с нас опытов, мы уже
построили для себя образ атома, и дальнейшие
опыты могут его только испортить». Наоборот,
мы радуемся каждому новому опыту и
особенно тем, которые не укладываются в рамки
нами же придуманных образов. Именно такие
опыты помогли нам отказаться от атомов —
твердых шариков и построить нашу более
совершенную модель. Почему же мы теперь
уверены, что наш образ атома соответствует
истине?
Надо признаться, что физики в этом вовсе
не уверены. Зато они честно и спокойно могут
сказать: «За последние сто лет не сделано ни
одного опыта, который противоречил бы
созданной нами картине. Поэтому лучше
говорить не об ее истинности, а об ее
плодотворности— о том, насколько она помогает нам
объяснить и предсказывать особенности
атомных явлений».
И здесь выясняется поразительная вещь:
нам не так уж нужно знать, «как выглядит
атом на самом деле», а достаточно изучить
уравнения квантовой механики и правила
обращения с ними. После этого мы можем
предсказать, как изменится цвет тела при
нагревании, какие спектральные линии оно при
этом испустит и как изменится длина их
волны, если поместить тело в электрическое или
магнитное поле. Мы можем предсказать
форму кристаллов, их теплоемкость и
проводимость, мы можем, наконец, построить атомную
электростанцию и атомный ледокол, и они
будут исправно работать. И все это без
малейших ссылок на «истинную» форму атома.
На этом основании многие (с легкой руки
Гейзенберга) предлагают обходиться в
квантовой механике вообще без наглядных
образов. Это, конечно, крайность. Ее
целесообразность можно оспаривать, но отрицать ее
возможность безоговорочно тоже нельзя. На
вопрос «что такое атом?» сторонники крайних
мер отвечают лаконично: «Атом — это
система дифференциальных уравнений». К
сожалению, в этой шутке много правды. По
сравнению с целым арбузом «атом арбуза» очень
беден свойствами. Однако свойства эти
противоречивы, и слить их воедино без насилий
над логикой и здравым смыслом удается пока
только в уравнениях квантовой механики.
Квантовая механика — это математическая
схема, которая позволяет вычислять
физически измеримые характеристики атомных
явлений; уровни энергии атомов, интенсивность и
26

^tei
а-частицы пронизывают
электронные облака так
же просто, как
самолеты облака
Облако, пролившись
дождем, исчезает.
Электрон, покинув атом
водорода, уносит с
собой всю его оболочку
27

частоту спектральных линий, их расщепление
в электрическом и магнитном полях и еще
многое другое. Если бы задача физики
заключалась только в этом, то построение механики
атома можно было бы считать законченным.
Однако физика призвана дать нам нечто
большее — рациональную картину мира.
Выполнить эту задачу с одними формулами и
числами нельзя, необходимо найти образы и
сформулировать понятия, им
соответствующие. Это особенно интересно для всех
нефизиков, которые не знают и не понимают формул
квантовой механики. Для них язык образов
и понятий—единственный способ проникнуть
в глубь атома. На этом пути со времен
Демокрита мы продвинулись довольно далеко и
сейчас нарисовали себе более или менее
удовлетворительную картину атома. Однако до
совершенства ей не хватает еще нескольких
штрихов.
В самом деле, мы знаем теперь, что
дуализм «волна — частица» — главное свойство
всех атомных явлений. Но ведь сам по себе
электрон все-таки частица? А мы сейчас
ударились в другую крайность и утверждаем, что
электрон в атоме — это некое заряженное
облако. Для понимания большинства опытов
эта картина удобна, однако с ее помощью
нельзя понять, например, явление
фотоэффекта. Действительно, никто никогда не видел,
чтобы из атома вылетал кусок электронного
облака: всегда вылетает единый и неделимый
электрон. Как же происходит это мгновенное
собирание атомных облаков разной формы
всегда в одну и ту же неделимую частицу?
Чтобы ответить на эти вопросы, нам
придется ввести новое понятие — вероятность.
Это понятие настолько фундаментально, что
без него современной квантовой механики не
существует вообще. Этим мы и займемся в
следующий раз.
ИНФОРМАЦИЯ
ВСЕСОЮЗНОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ХИМИЗАЦИИ НАРОДНОГО
ХОЗЯЙСТВА
10—12 марта в Москве
проходило второе
Всесоюзное совещание по
экономическим
проблемам развития
химической и нефтехимической
промышленности и
химизации народного
хозяйства. На пленарных
заседаниях и секциях
руководители
министерств и ведомств,
ученые из институтов
АН СССР и отраслевых
научно - исследоаатель-
с ких организаций,
руководители предприятий
обсуждали вопросы
развития и размещения
химических производств,
проблемы сырья,
химизации промышленности,
сельского хозяйства,
экономике - математические
методы планирования.
В докладе Министра
химической
промышленности СССР Л. А. КО-
СТАНДОВА был дан
анализ развития
советской химии за истекшее
десятилетие. За эти
годы объем химической
продукции увеличился
в 3,9 раза,
среднегодовой прирост продукции
достиг 14,5%. Только в
1969 году были введены
мощности по
производству 11,4 миллионов тонн
минеральных удобрений
(ни одна страна в мире
не знала таких темпов).
Произошли и
качественные изменения:
увеличилась доля
концентрированных, комплексных,
гранулированных
удобрений.
За 10 лет выпуск
синтетических смол и
пластмасс увеличился более
чем в пять раз и достиг
в 1969 году почти
полутора миллионов тонн.
Химическая
промышленность страны
вырабатывает все основные виды
химических волокон; в
1970 году их
производство достигнет 625 тысяч
тонн.
О развитии
нефтехимии рассказал
заместитель Министра
нефтехимической и
нефтеперерабатывающей
промышленности В. М.
СОБОЛЕВ. В
нефтехимической и
нефтеперерабатывающей
промышленности введены в 1969
году крупные
производственные мощности на
Ангарском, Пермском.
Кременчугском
нефтеперерабатывающих
заводах, на Ефремовском
заводе синтетического
каучука. Барнаульском
шинном комбинате и
многих других
предприятиях. В юбилейном
году отрасли предстоит
переработать
миллиардную с начала пятилетки
тонну нефти.
Начальник Главного
управления химизации
Министерства
сельского хозяйства СССР
А. М. АРТЮШИН привел
28

в своем докладе
интересные цифры: сейчас
каждую седьмую тонну
зерна, треть картофеля,
больше трети сахарной
свеклы, половину
хлопка наше сельское
хозяйство получает благодаря
использованию
минеральных удобрений.
С ростом выпуска
удобрений появляется
возможность лучше
удобрять землю не только
под технические
культуры. В 1970 году,
например, под зерновые
будет внесено 26,3 миллио-
, нов тонн туков —
больше половины их общего
количества.
В докладах и
выступлениях участников
совещания были
намечены главные направления
развития химии на
последующие годы: выпуск
наиболее эффективных
видов удобрений,
высокооктановых марок
бензина, шин с повышенным
сроком службы,
внедрение
экономико-математических методов
планирования,
автоматизированных систем
управления отраслями и
предприятиями, расширение
экономического опыта
Щекинского химического
комбината. Среди
важнейших задач
следующей пятилетки
Председатель научного совета
АН СССР по проблеме
«Экономические
проблемы химизации
народного хозяйства СССР»
академик Н. П. ФЕДОРЕНКО
назвал: разработку
генеральной схемы развития
и размещения химии и
нефтехимии, вопросы
ценообразования на
химические товары,
изучение объемов и
динамики потребления
химических продуктов по
отраслям народного
хозяйства и экономическим
районам страны.
На совещании
обсуждались не только
ближайшие перспективы
развития химической
промышленности, но и
долгосрочные
экономические прогнозы:
какими должны быть
соотношения между темпами
развития химии и
других отраслей хозяйства,
как будет изменяться
потребность в удобрениях,
где в будущем
экономически и технически
целесообразно заменять
металлы пластмассами,
в каких пропорциях
нужно будет выпускать
искусственные и
натуральные волокна. Этим
вопросам был посвящен
доклад начальника
отдела
Научно-исследовательского института
технико-экономических
исследований в
химической промышленности
Э. С. САБИНСКОГО.
А. И. НЕДЕШЕВ
НАУКА ЛЕНИНСКОЙ ЭПОХИ
ссЭТИ ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗУЮТСЯ
НА НАШИХ ГЛАЗАХ»
«ЗА ПОСЛЕДНИЕ 25 ЛЕТ
ПОЛУПРОВОДНИКИ, заняв центральное место в физике
твердого тела, сделались основой
технического прогресса в таких областях, как
автоматика, высокочастотная радиотехника,
преобразование токов. Большие возможности
открывают полупроводники перед энергетикой,
холодильной техникой и теплотехникой. Эти
возможности реализуются на наших
глазах», — писал в 1957 году основоположник
советской школы физики твердого тела
академик А. Ф. Иоффе.
Действительно, это происходит на наших
глазах... Всего пятнадцать лет назад
полупроводниковый триод считался чуть ли не чудом
техники, и его устройство еще не было
описано в школьных учебниках. А сегодня
электронная схема на обычных транзисторах
выглядит даже несколько старомодно.
На наших глазах... В одной квартире
можно найти ламповые приемник и телевизор,
транзисторный приемник типа «Спидолы» или
«ВЭФ-транзистора» и самые маленькие
микроприемники в мире — «Космос», «Эра»,
«Микро», схемы которых «выращены» на
миниатюрных стеклянных пластинках. Кажется,
совсем недавно полупроводники, вытеснив
вакуумные приборы, совершили настоящий
переворот в электронике: схемы, занимавшие
прежде шкафы и целые стены в научных
лабораториях, стали укладываться в объеме
томика стихов. А,сегодня начался новый
переворот: миниатюризации электронных схем
уже недостаточно, требуется
микроминиатюризация. И схема, занимающая объем томика
стихов, должна «сжаться» до пуговичных
размеров.
29

На рисунке — схемы,
показывающие
последовательность
операций пленарной
технологии. Сначала
поверхность кремниевой
пластины с
отрицательной
проводимостью (п-типа)
окисляют на воздухе
при температуре
WOO—1200° С (а). Затем
часть окисло растворяют
в плавиковой кислоте
(б). Через
образовавшееся «окно»
в кристалл внедряется
примесь р-типа (бор) —
образуется база триода,
область положительной
проводимости. При этом
поверхность пластины
вновь окисляется (в).
После удаления
двуокиси кремния (г)
поверхность кристалла
насыщают фосфором
для образования
эмиттерной области
с п-проводимостью (д).
Поверхность
полупроводника вновь
окисляется. В местах
токоотеодов двуокись
кремния стравливают
(е), а на открывшуюся
поверхность
полупроводника
вакуумным испарением
осаждают алюминиевую
пленку (ж).
«Планарный» триод
почти в 200 раз меньше
монокристаллического
ПЕРВЫЙ ШАГ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ —
создание стабильных пленочных
сопротивлений и конденсаторов. Сопротивления
получают, испаряя в вакууме на стеклянную
пластинку тонкую металлическую (например, ни-
хромовую) пленку. Таким же способом
делают и конденсаторы: на стеклянную подложку
последовательно осаждают микропленки
алюминия, моноокиси кремния или германия и
снова алюминия.
А «провода» пленочных схем — тончайшая
алюминиевая или золотая паутинка, которую
также осаждают в вакууме, предварительно
закрыв стекло специальной маской с
прорезями, воспроизводящими все линии схемы.
Сопротивления, емкости, провода
называют пассивными элементами электронных схем.
Активные элементы — это триоды и диоды,
преобразующие и усиливающие
электрические сигналы, управляющие электронными
потоками. Эти основные компоненты схем
осаждать в виде пленок пока не удается.
Дело в том, что для изготовления диодов
и триодов нужны монокристаллы проводников
с совершенной структурой. Малейшие
нарушения кристаллической решетки, ничтожные
отличия в устройстве ее ячеек могут исказить
электрический сигнал. А пленки
полупроводников, полученные испарением в вакууме, не
обладают, к сожалению, совершенной
кристаллической структурой.
Чтобы уменьшить размеры активных
элементов, их стали выпиливать из
полупроводниковых монокристаллов. Нарезанные
алмазными пилами пластинки насыщают
электрически активными примесями — фосфором и
бором *, припаивают к противоположным
* О том, как примеси изменяют проводимость
полупроводника, рассказано в статье «Гелиостанции:
топливо — солнечные лучи», опубликованной в «Химии и
жизни> A969, № 5). — Ред.
/W/////'////*W///SS//*//Ay/SWS/S//V///S*//////W
чтш ты ' ишш
100 мм
30

BxoqHbie
quoqbi
о-о-
quoqbi. накапливающие
3apgq
сопротивление mpuoq
Ячейка электронно-
вычислительной
машины, выполненная
в виде интегральной
схемы. На рисунке не
показаны два
сопротивления и окисная
пленка, изолирующая
металлические коьстакты
плоскостям металлические токоотводы. И
триод готов: насыщенные фосфором области с
* отрицательной проводимостью служат
катодом и анодом (эмиттером и коллектором).,
содержащая бор положительная
«сердцевина»— сеткой.
По такой технологии из одной пластинки
германия или кремния (диаметром около 25
миллиметров) можно получить пять-шесть
триодов толщиной 120—150 микронов.
Сделать пластинку тоньше
нельзя—полупроводниковые кристаллы очень хрупки. Это предел.
НО ЕСЛИ НЕЛЬЗЯ СДЕЛАТЬ ТРИОД
ТОНЬШЕ, может быть, на одной пластинке
^ удастся «вырастить» больше транзисторов? По
плоскостной, или, как ее еще называют, пла-
нарнои, технологии на кремниевой или
германиевой пластинке вместо пяти активных
элементов научились «выращивать» несколько
тысяч диодов или триодов.
Делается это так. Сначала всю пластинку
окисляют на воздухе при температуре 1000—
1200° С. Чтобы в окисленную пластинку
смогли продиффундировать примеси (например,
фосфор), в окисной пленке нужно сделать
«окна». Для этого пластинку погружают в
плавиковую кислоту, предварительно защитив
участки пленки, которые нужно сохранить,
химически стойким лаком. Плавиковая
кислота быстро растворяет двуокись кремния и
совершенно не реагирует с чистым кремнием.
В принципе все это как будто несложно. Но
не надо забывать, что на пластинке
диаметром 25 миллиметров предстоит получить
несколько тысяч триодов. И все операции пла-
нарной технологии приходится вести под
микроскопом. Поэтому даже нанесение
изолирующего лака становится серьезной технической
проблемой: линии, проведенные кисточкой или
рейсфедером, получаются недопустимо
грубыми и толстыми.
31

Был предложен хитроумный прием —
делать «окна» фотоспособом. Для изоляции
окисной пленки используют
светочувствительный лак — фоторезист. При облучении
ультрафиолетом освещенная поверхность лака поли-
меризуется, а незасвеченная легко
растворяется в спирте или ацетоне. А засветить лак
можно, пропуская ультрафиолетовые лучи через
стеклянную пластинку с рисунком, который
проецируется на поверхность кристалла.
Фотоспособом удалось сделать в окисных
пленках «окна» шириной в несколько
микронов. На этих площадках, которые можно
наблюдать только под микроскопом, и
«выращиваются» активные элементы электронных схем
(последовательность операций показана на
рисунках на стр. 30). Многие советские заводы
электронной техники выпускают «планарные»
диоды и триоды серийно.
Вырезанные из пластинки (конечно, тоже
под микроскопом) активные элементы
припаивают к стеклянной подложке с
тонкопленочными сопротивлениями, конденсаторами,
проводами. Именно так сделаны отечественные
микрорадиоприемники «Космос», «Эра» и
«Микро».
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ — последнее
достижение микроэлектроники. Для их
изготовления применяются те же самые
технологические приемы, которыми получают
«планарные» диоды и триоды. Но есть и
существенное отличие. Когда делают «планарные»
транзисторы, на пластинке «выращивают» тысячи
одинаковых элементов. Интегральная
схема— это готовый электронный прибор,
который размещен на одном кристаллике кремния
или германия. Он состоит из различных
диодов и триодов, элементов с резко
отличающимися электрическими характеристиками. У
каждого диода и триода интегральной схемы
разные геометрические размеры, они содержат
разное количество активных примесей —
фосфора и бора.
Но готовый набор элементов,
разбросанных на поверхности пластинки, еще не схема.
Диоды и триоды необходимо соединить между
собой в нужной последовательности, а
соединения должны обладать определенной
емкостью, определенным электрическим
сопротивлением. Микронным площадкам на
поверхности полупроводника, которые разделяют
активные элементы интегральной схемы,
придают требуемые электрические свойства,
легируя полупроводник специальными примесями.
Для этого в кремний или германий внедряют
атомы фосфора, золота, алюминия, сурьмы.
Даже невидимая металлическая паутинка —
пленочные микропровода — слишком груба
для интегральной схемы. Правда, полностью
освободиться от таких проводов еще не
удалось.
Диоды, триоды, сопротивления и
конденсаторы в интегральной схеме «упакованы»
так плотно, что по сравнению с ней «планар-
ный» электронный прибор выглядит таким
же грубым и примитивным, как ламповый
приемник тридцатых годов рядом с
современным транзистором. Уже работают
интегральные схемы, в которых более 20 000
электронных элементов «упакованы» в объеме
литровой банки. Напомним для сравнения, что
монокристаллический триод, который в
пятидесятых годах считался совершенством,
занимает кубический сантиметр.
СОВЕТСКИЕ ФИЗИКИ И ХИМИКИ внесли '
большой вклад в теорию полупроводников и
технологию изготовления электронных
приборов. В Ленинградском физико-техническом
институте, Ленинградском и Киевском
институтах полупроводников, в Институте
кристаллографии в Москве разработаны тончайшие
способы обработки кристаллов кремния и
германия. Например, метод осаждения
монокристаллических полупроводников из газовой
фазы, разработанный в Институте
кристаллографии АН СССР, используется во всем мире
для создания интегральных схем.
Благодаря усилиям физиков-теоретиков и
экспериментаторов, конструкторов и
технологов современная микроэлектроника переносит
атрибуты фантастических романов —
вычислительные машины со спичечный коробок, теле-
визоры-записные книжки,
приемники-перстни — в нашу действительность.
Кандидат технических наук
М. М. КОЛТУН
На вклейке—*
монокристаллический
триод, который всего
10—15 лет назад
считался чудом техники,
и современный
транзистор,
изготовленный
планарным способом.
По старой технологии,
из кристалла кремния
или германия можно
получить пять — шесть
триодов толщиной
120—150 микронов.
Сделать их тоньше
нельзя:
полупроводниковые
кристаллы очень хрупки.
Но на такой же
кремниевой или
германиевой пластинке
вместо пяти активных
элементов научились
«выращивать» несколько
тысяч диодов и триодов
Рисунок
В. СУХОМЛИНОВА
32

!..■•*:■
г-д**:..:*' v „_ c;

Фотографни на цветной вклейке и на стр. 34, сделанные в Институте молекулярной
биологии АН СССР, комментирует заведующая лабораторией электронной микроскопии
доктор биологических наук А. С. ТИХОНЕНКО.
«МЫ
САМИ
УДИВИЛИСЬ,
КОГДА
vУВИДЕЛИ
ЭТО»
Снимки вируса AR9
сделаны Н. Н. БЕЛЯЕВОЙ.
Увеличение. фото на
цветной вклейке —
в 400 000 раз, фото на
стр. 34 —в 350000 раз.
Изучая вирусы, поражающие
бактериальные клетки, мы обнаружили частицы
совершенно необычного строения. В
отличие от ранее описанных и изученных
бактериофагов, вновь открытый вирус,
получивший название AR9. наделен
рядом дополнительных структур, которые
раньше никому не приходилось
наблюдать. Какие же это структуры?
От конца отростка — «хвоста»
вируса отходят толстые извитые фибриллы,
с помощью которых бактериофаг
прикрепляется к бактериальной клетке.
Структуры, похожие на фибриллы,
встречаются и у других вирусов тоже,
но обычно они имеют вид тоненьких
нитей, и только у AR9 они выглядят
столь развитыми и мощными. С
помощью фибрилл вирусы прикрепляются
прямо к оболочке клетки, которую им
предстоит поразить. AR9 ведет тут себя
по-особому. Его фибриллы
прикрепляются не к оболочке клетки — они
обвиваются вокруг жгутиков, которые
служат бактериальной клетке органами
движения.
Процесс фиксации или, как мы
говорим, адсорбции необходим фагу для
того, чтобы через отверстие,
проделанное в оболочке клетки или ее жгутика,
передать инфекционное начало внутрь
бактериальной клетки. Как только
вирусная частица прикрепилась к клетке,
как только отросток вируса проколол
оболочку и внутрь клетки попала
чужеродная ДНК, клетку можно считать
обреченной. Все ее внутренние резервы,
вся ее энергия отдаются работе по
синтезу вирусной ДНК. Она превращается
в фабрику по производству своего
собственного врага...
Еще одна особенность строения
вируса AR9 тоже отчетливо видна на
фотографни. Эта частица покрыта
огромным числом тончайших волоконец,
которые окутывают ее подобно тому, как
нити тычинок окутывают кукурузный
початок. Волоконца прикреплены к
наружному чехлу отростка (или «хвоста»)
вируса. Прн взаимодействии вируса
с клеткой происходит сокращение чехла,
в результате которого тонкие волоконца
распрямляются и веером расходятся в
стороны от чехла. Какую роль
выполняют эти нитевидные образования в
жизни вируса — нам пока выяснить не
удалось.
При сокращении чехла становится
видимым внутренний полый стержень,
по которому инфекционное начало (ДНК)
вируса проходит в бактерию.
Резервуаром, в котором хранится вирусная
ДНК, служит головка вируса. Оболочка
головки построена из белка и имеет
форму многогранника.
На снимке на стр. 34 вирус виден
в том состоянии, которое характерно
для него в «спокойный» период, до
контакта с бактерией. Головка вируса до
отказа наполнена ДНК, чехол
находится в нерабочем состоянии и полностью
растянут, покрывая весь внутренний
стержень.
Снимок на цветной вклейке
демонстрирует вирус после контакта с
бактерией. Головка освободилась от своего
содержимого (отдельные светлые
штрихи— это проекция граней ее оболочки),
волоконца разошлись в стороны в виде
веера, чехол сильно сокращен, полый
внутренний стержень обнажен...
Вирус AR9 задал нам немало
загадок. В шутку мы окрестили его
«сумасшедшим» вирусом: так много
необычного открылось в его строении, в
химическом составе, в поведении. Но
интересен он н другим. Вирусные частицы,
стоящие на грани неживого и живого,
имеют, как правило, сравнительно
простую структуру. Случай с AR9
убеждает, что и среди простейших форм
можно наблюдать довольно высокий
уровень организации. Именно здесь
можно проследить еще одну важную
ступень в последовательном усложнении
биологических структур на пути к
высокоорганизованной живой материи.
3 Химия и Жизнь, J4 5
33

**--, * "T«4V
7

НАУКА ЛЕНИНСКОЙ ЭПОХИ
Академик
В. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ
ПРОБЛЕМА ЖИЗНИ
В СОВРЕМЕННОМ
ЕСТЕСТВОЗНАНИИ
Предыдущую статью мы закончили словами
выдающегося английского ученого П. М. Блэ-
кетта о том, что молекулярная биология
революционизировала науку о живом мире в
такой же мере, как квантовая теория
революционизировала ядерную физику. Само
название молодой ветви естествознания — молеку-
^ лярная биология — показывает, что она ставит
своей задачей проникновение в самые
глубинные основы живого мира — на уровень атомов
и молекул, с которых начинаются явления
жизни. Но прежде чем перейти к
рассмотрению некоторых частных достижений
молекулярной биологии, мы изложим концепцию
обобщающего характера, широкими чертами
намечающую контуры специфики жизни.
Мы уже говорили, что жизнь определяется
совокупностью нескольких начал, причем ни
одно из них в отдельности еще не достаточно
^ для жизни, но при отсутствии хотя бы одного
из них жизнь невозможна. Одно из таких
начал — это структурная организация. Мы не
допускаем, чтобы некий бесструктурный
объект, не содержащий вполне определенных
элементов упорядоченности, мог обладать
свойствами, позволяющими отнести его к
категориям живого. Подробнее вопросы
структурной организации будут рассмотрены
позже. А теперь обратимся к другим началам
жизни, их следует искать в сочетании трех
потоков: материи, энергии и информации.
Мы будем рассматривать эти глубоко
различные начала порознь, хотя они теснейшим
образом переплетаются между собой, образуя
внутренне связанную триаду, «биотическое
триединство», составляющее динамическую
основу жизни.
ПОТОК МАТЕРИИ
Говоря о материи как о начале, образующем
вещественную основу жизни, естественно
задать вопрос: на каком низшем уровне
материальных образований мы вправе ожидать
Вторая статья. Первую см. «Химия и жизнь», 1970,
№ 4.
35
первых проявлений жизни? Правомерны ли
такие термины, как «живой белок», «живая
молекула»? В последнем случае ответ,
несомненно, должен быть отрицательным.
Весь опыт науки, ее принципиальные
законы убеждают нас в том, что отдельной
молекуле или сколь угодно большой
совокупности одинаковых молекул — какому-либо
химическому веществу — не присуща та
совокупность разнокачественных начал, которая
характеризует жизнь. Жизнь возможна лишь
тогда, когда существует некоторое
упорядоченное сочетание материальных компонентов,
некоторая материальная система. (Рассуждая
далее о сущности жизни, мы будем избегать
термина «живая материя», поскольку он
несет в себе некоторую неопределенность, и
предпочтем выражение «живая система».)
В качестве нижнего предела сложности
вырисовывается живая система из двух
компонентов, эту систему можно наблюдать на
границе между живым и неживым, в
простейших вирусах. Такая система состоит из
молекул всего лишь двух классов — белков и
нуклеиновых кислот. Неизвестны никакие
системы, которые можно было бы отнести к
числу живых и в которых не присутствовали бы
оба эти компонента. Больше того, мы в
принципе отвергаем возможность живых систем,
не содержащих белков и нуклеиновых кислот.
Наше утверждение покоится на твердой
экспериментальной базе и вытекает из того, что
именно между этими макромолекул ярными
веществами как бы поделены роли в той
триаде, что составляет основу жизни.
Нуклеиновые кислоты играют роль носителя
информации, а поток материи и поток энергии
обусловлены свойствами белков, в первую очередь
важнейшим из них — каталитической
активностью.
Поток материи в живых системах
складывается из огромного множества химических
превращений, претерпеваемых компонентами
этих систем, будь то элементы их собственной
структуры или вещества пищи, несущие
структурный или энергетический материал.

Эти превращения инициируются
биологическими катализаторами — ферментами белковой
природы — и большей частью не отличаются
от протекающих в неживой природе, хотя по
своему совершенству — высокой
избирательности, активности и прочим свойствам —
ферменты намного превосходят обычные
катализаторы.
И в то же время в живых системах
происходят такие химические превращения, какие
никогда не обнаруживались в неживом мире.
Их с полным правом можно рассматривать
как новый специфический атрибут живого.
Их значимость связана не только со
своеобразием, но и с тем, что они определяют
главнейшее свойство живого — способность к
самовоспроизведению. Мы имеем в виду
реакцию так называемого матричного синтеза.
Механизмы матричного синтеза
необычайно тонки, сущность же принципа очень проста
и ясна. Она заключается в том, что новые
молекулы синтезируются в точном соответствии
с программой, заложенной в структуре пред-
существующей молекулы. Практика нашей
повседневной жизни дает нам много аналогий
этого процесса: затвердевший металл
перелает все детали формы, служившей для
отливки; с негативной пленки фотографического
снимка получаются отпечатки, которые
полностью сохраняют все очертания объекта,
хотя в обратном соотношении света и теней;
типографский печатный станок позволяет
многократно и без искажений воспроизвести
любой текст, набранный из металлических литер.
(Кстати, последний пример и представляет
собой наиболее близкую аналогию
рассматриваемому принципу матричного синтеза,
который был использован природой миллиарды
лет назад при первом зарождении жизни.)
Универсальность, всеобщность принципа
матричного синтеза вытекает уже из того, что
и нуклеиновые кислоты, и белки строятся на
его основе. Детали механизма в двух случаях
не идентичны, но принцип и тут и там один
и тот же — это принцип комплементарного
(дополнительного) взаимодействия
молекулярных структур.
Материальной основой матрицы служит
молекула нуклеиновой кислоты. В состав этой
огромной, в молекулярных масштабах,
молекулы входят азотистые основания аденин,
гуанин, цитозин и либо тимин, либо урацил,
сокращенно обозначаемые их начальными
буквами — А, Г, Ц, Т, У. Эти основания в
форме так называемых нуклеотидов
(соединений азотистого основания с сахаром и
остатком фосфорной кислоты) образуют огромной
длины цепи, содержащие от десятков до
сотен тысяч звеньев. Звенья чередуются в
строго определенных последовательностях,
специфичных для каждого случая. Отдельные
основания могут взаимодействовать между собой,
образуя особые химические связи —
водородные. При этом господствует строгая
избирательность, образуются лишь комплементар- '
ные пары, в которых молекулярные структуры
как бы дополняют друг друга. А может
соединяться только с У (или с Т), а Г только
с Ц.
Матричный синтез самих нуклеиновых
кислот протекает следующим образом.
К предсуществующей молекуле нуклеиновой
кислоты, выполняющей роль матрицы,
«пристраиваются» в соответствии с правилом
комплементарное™, в заданном матрицей
порядке, отдельные нуклеотиды. Будучи сближены ^
между собой, эти нуклеотиды под действием **'
специального фермента полимеразы
соединяются между собой прочными химическими
связями. Так образуется цепь звеньев, с
молекулы матрицы получается как бы
отпечаток — новая молекула нуклеиновой кислоты,
строение которой строго определено
строением молекулы-матрицы. Так происходит
удвоение генетического материала (ДНК) при
делении клетки, и так же на основе
ДНК-матрицы синтезируются молекулы нуклеиновой
кислоты особого вида (так называемой
информационной) , выполняющей в свою
очередь роль матрицы (так сказать, второго
порядка) для матричного синтеза молекулы
белка. Механизм явления усложняется в этом
случае дополнительными звеньями, но
основной принцип сохраняется.
Подчеркнем еще раз принципиальное
значение матричного синтеза как специфического
атрибута жизни. В принципе матричного
синтеза проявляется на подлинно молекулярном
уровне, в категориях химических реакций,
способность живого к размножению. Приро- 1
дой решена здесь задача безмерной
сложности и в то же время ключевого значения для
всей проблемы жизни: воспроизведение
гигантских молекул, без которых невозможна
жизнь, молекул, содержащих тысячи, даже
сотни тысяч отдельных звеньев. Причем
механизм воспроизведения гарантирует предельно
точное сохранение порядка, взаимного
расположения и чередования этих звеньев.
Мы зашли бы слишком далеко, если бы
стали утверждать, что в матричном синтезе
заключена сущность жизии. Но с полной
уверенностью можно сказать, что без матричного >
синтеза жизнь, какой мы ее знаем на нашей
36

планете, была бы невозможна. И открытие
принципа матричного синтеза биополимеров
нельзя не признать крупнейшим успехом
современного естествознания.
Обсуждая принцип матричного синтеза,
надо со всей ясностью отдавать себе отчет в
том, что синтез этот происходит при активном
V участии двух структур — матрицы и
фермента. И вошедшие, к сожалению, в широкий
обиход формулировки, согласно которым,
например, ДНК есть «самоудвояющаяся
молекула», ошибочны. На самом деле ДНК сама
по себе, в отсутствие «своего» фермента,
никакой способностью к «самоудвоению» не
обладает.
Оставим в стороне многие другие, менее
существенные черты, характеризующие поток
материи в живых системах, и обратим еще
_ч раз внимание на главенствующую роль бел-
* ков. Эта первостепенная значимость белков
была отражена уже в самых ранних
исследованиях, когда возникло название «протеин»
(от греческого яр о tei sv — са мый первый).
С большой проницательностью, намного
опережая тогдашний уровень воззрений на химизм
живых объектов, Ф. Энгельс постулировал
неразрывную связь явлений жизни с наличием
и превращениями белков. Белки преобладают
в материальной субстанции живых объектов.
Именно действие белков-ферментов приводит
в движение всю огромную совокупность
химических превращений, составляющих то, что
мы обозначаем как обмен веществ, что лежит
в основе всех биологических процессов.
Таким образом, белки представляют собой
в живой системе и вещественную основу, и
движущее начало всего потока материи. В
силу многообразия своих химических и
физических свойств, в частности благодаря макро-
молекулярной природе и способности к
построению трехмерных образований, белки
играют решающую роль в структурной орга-
■+ низации живых систем. Наконец, как мы
увидим далее, им же принадлежит важное
место в осуществлении потока информации.
ПОТОК ЭНЕРГИИ
Основой энергетики живого служит энергия
химических превращений, а характернейшей
чертой этой энергетики мы должны назвать
унификацию основных звеньев потока
энергии. Весь поток энергии, поступающий в
живую систему в форме химической энергии,
связанной в веществах пищи и освобождающейся
t в экзотермических реакциях обмена, таких
как клеточное дыхание (то есть окисление
органических соединений), или в процессах
анаэробного распада (то есть брожения),
проходит в цикле жизненных превращений через
русло молекулярных связей одного-единствен-
ного типа. Эти связи, богатые энергией,
названы макроэргическими. Их содержат, в
первую очередь, соединения фосфорной кислоты,
важнейшее из которых — аденозинтрифосфор-
ная кислота (АТФ). Унификация
энергетического обмена, прохождение всего потока
энергии на определенном участке через стадию
макроэргических связей АТФ (в эту же
форму превращается и лучистая энергия при
фотосинтезе) придает специфику этой стороне
существования живых систем. В какой-то
мере она заслуживает включения в число
атрибутов жизни.
Наряду с унификацией, в энергетике
живых систем мы встречаемся с многообразием
трансформаций энергии. Примеры этого
общеизвестны, и можно ограничиться простым
перечислением некоторых из них. Сюда
относится превращение химической энергии в
механическую работу, которое имеет место при
движениях всех видов и особенно при работе
мышцы. Перемещение воды или изменение
концентрации растворенных веществ, любой
активный транспорт вещества через мембрану
требует осмотической работы. В процессе
переноса нервных импульсов возникают
электрические явления, которые достигают порой
весьма большой силы, например при разряде
электрического органа у некоторых рыб.
Все виды энергии, способной совершать
работу, могут переходить непосредственно
только в энергию тепловую. Во всех прочих
случаях переход одного вида энергии в иной
требует определенных физических
приспособлений самой различной степени сложности.
И в приложении к живым системам наши
знания о сущности первичных механизмов,
участвующих в трансформациях энергии, еще
чрезвычайно скудны.
Достаточно конкретными представлениями
мы располагаем по сути дела лишь для
квантовых переходов в электронной структуре
атома. Если говорить о молекулярных процессах,
то нам известно, что при фотосинтезе энергия
фотонов преобразуется в химическую энергию
вследствие изменений в электронной
структуре светочувствительных веществ
(хлорофилла); мы представляем, в чем суть
люминесценции; каков механизм восприятия света
органами зрения (фоторецепция). Для иных
форм трансформации энергии в живых
системах наши сведения ограничиваются лишь
регистрацией внешних эффектов, сопоставле-
37

нием начального и конечного состояний,
причем отсутствуют достаточные знания о
механизмах, через которые совершаются
промежуточные этапы энергетических превращений.
Огромные успехи, достигнутые
современным естествознанием на протяжении
последних десятилетий в познании закономерностей
жизни, дают полное основание говорить о
наступлении новой эры в познании живого
мира. Но эти же успехи — в изучении потока
материи и информации — с особой силой
подчеркивают неполноту и фрагментарность
наших представлений, относящихся к потоку
энергии. Не подлежит сомнению, что в эту
сторону будут направлены усилия
исследователей ближайшего будущего.
ПОТОК ИНФОРМАЦИИ
Представление о потоке информации в живой
системе есть целиком плод успехов
естествознания самого последнего периода. Значение
этих новых воззрений огромно. В них, в
частности, сконцентрировано и предельно
конкретизировано именно на примере живых систем
(представляющих собой высший уровень
развития материи) философское положение,
значение которого подчеркивав В. И. Ленин,—
положение о том, что взаимосцепление
событий— это «звенья в цепи развития материи» *.
Информация всегда связана с тем или
иным реальным носителем — объектом или
событием, и, разумеется, поток информации в
живых системах не составляет исключения из
этого правила. И выявление всепроникающей
роли потока информации как компонента
жизненных явлений, открытие совершенно
новых форм его реализации, в основном на
молекулярном уровне, несомненно следует
считать важным успехом современного
естествознания.
Из всех видов информации, передающихся
посредством молекулярных взаимодействий,
наибольший интерес представляет
информация генетическая, так как она выходит за
пределы индивидуального биологического
объекта и простирается на бесконечную
череду поколений. Существо генетического кода
состоит в том, что сумма наследственной
информации, передаваемой в процессе
клеточного деления от материнской клетки к
дочерней, определяющей все развитие высшего
организма и всю совокупность его свойств,
заключена в молекулах ДНК клеточного ядра.
Со всей очевидностью здесь выступает прин-
* В. И. Ленин. Соч., т. 29, стр. 143.
цип записи, хранения и передачи информации
исключительно средствами молекулярной
структуры. И если учесть, что в молекулах
ДНК одного спермия и одной яйцеклетки
содержится вся информация, определяющая
развитие высшего организма вплоть до
человека, то становится понятной необычайная
степень миниатюризации, достигнутая
природой в решении важнейшей задачи —
сохранения типовой индивидуальности одновременно
с поддержанием жизни на Земле. Это стало
возможным только благодаря способу
химической записи, осуществленному на самом
пределе материальной делимости, при которой
еще сохраняется индивидуальность
вещества, — на уровне молекул.
Главное биологическое назначение
нуклеиновых кислот выявляется в матричном
синтезе: они в совершенно преобладающей степени
составляют материальную, молекулярно-
структурную основу одного из главных русел
потока информации. Перед нами — ярко
выраженный пример молекулярно-функциональ-
ной специализации, так широко
распространенной в живой природе. Мы начинаем
понимать, почему нуклеиновые кислоты наряду с
белками служат неотъемлемыми
компонентами живых систем: без потока информации
невозможна жизнь, а без нуклеиновых кислот
невозможно движение этого потока на одном
из решающих участков.
Однако если биологическая роль
нуклеиновых кислот, по крайней мере в ее основных
чертах, исчерпывается обеспечением
определенного участка потока информации, го, как
бы важен этот участок ни был, им не
охватывается весь поток информации в целом.
Напротив, его механизмы отнюдь не
ограничиваются процессами матричного синтеза.
Сохранение свойств упорядоченности
живого определяется тонко отрегулированным
действием всех участвующих в потоке
материи ферментов. Это проявляется в
способности отвечать на различные изменения
внешних условий и внутренних потребностей.
Регуляция всех звеньев материальной динамики
живой системы и управление ими опираются
на информационные механизмы —
сигнализирующие каналы связи, воспринимающие и
перерабатывающие информацию. Лишь в
немногих случаях достигнуто к настоящему
времени понимание принципов этой регуляции и
управления, не говоря уже о более детальных
сведениях об их отдельных звеньях.
К рассмотрению недавно открытых
молекулярных механизмов регуляции биологических
процессов мы и приступим в следующий раз.
38

ЭЛЕКТРОНЫ-
СВИДЕТЕЛИ
РАЗРУШЕНИЯ
Когда погас свет, в крохотной комнатке
стало настолько темно, что хотелось говорить
шепотом. Несколько минут пришлось
подождать, чтобы глаза привыкли к темноте.
Потом, когда полоска пластыря рывком была
содрана с медной пластинки, перед глазами
метнулся и тотчас исчез голубоватый, какой-
то призрачный всплеск света. Щелкнул
выключатель: опыт закончился.
Перед этим был обстоятельный разговор
(вернее, изредка прерываемый вопросами
монолог), в котором многократно упоминалось
излучение электронов при разрушении
материалов. И вспышка света в темной комнате
была лишь подтверждением реальности
такого излучения: когда нарушается адгезионная
связь пластыря и металла, должен
появиться электрический разряд. И он появился.
НЕОБЪЯСНИМОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Дурбелен Мамбетович Мамбетов,
заведующий лабораторией поверхностных явлений
Института физики и математики Академии
наук Киргизской ССР, пятнадцать лет назад
защитил кандидатскую диссертацию, тема
которой никак не была связана с излучением
электронов при разрушении. Там речь шла
об исследовании возраста археологических
находок по излучению изотопа тория. Цель
была достигнута, но в самой методике
оставалось темное, необъяснимое пятно.
Препарат, выделенный, например, из
доисторической кости, помещали в
ионизационную камеру, чтобы замерить
радиоактивность. И тут началась несуразица. Счетчик
фиксировал такое количество заряженных
частиц, какое изотоп тория попросту не мог
дать. Предположение об иных радиоактивных
примесях после множества проверок
отвергли, потому что их не нашли. Закралось
сомнение— а вдруг это какой-то неизвестный
науке радиоактивный изотоп? Но и его выделить
не удалось.
Препарат очищали снова и снова, а
вспышки лампочек на пересчетном устройстве,
отмечающие отдельные импульсы, по-прежнему
устраивали танец. Приходилось ждать
несколько часов, пока не заканчивался
таинственный поток заряженных частиц, а потом
уже регистрировать спокойное и разумное
излучение изотопа тория.
А теперь — немного об истории более
далекой. Еще со времен Бойля было известно
явление, не совсем точно названное триболю-
минесценцией. Потому что «трибо» означает
трение, а свечение возникало вовсе не при
трении, а при раскалывании кристаллов. Уже
в нашем веке триболюминесценцию стали
объяснять возникновением электрических
зарядов на новых, свежеобразованных
поверхностях. В нескольких лабораториях
исследовали излучение, эмиссию электронов при
разрушении кристаллов. Эмиссию удавалось
наблюдать не только при раскалывании, но
даже при деформации кристаллов. И еще в
одном случае: когда нарушают адгезионную
связь, разрывают два склеенных материала,
то и такое разрушение приводит к излучению
электронов. Они ионизируют воздух, и при
отрыве приклеенной пленки от подложки
регистрируется поток заряженных частиц.
Эти работы проводили в Москве, в
Институте физической химии. Заряженные частицы
оставляли след на фотографической бумаге.
Их, наконец, можно было «увидеть»:
достаточно в темной комнате резко оторвать ленту
пластыря от металлической полоски, как
становится заметным слабое свечение газового
разряда...
ПРИ ЧЕМ ЖЕ ТУТ РАДИОАКТИВНОСТЬ?
Решительно ни при чем.
В препарате, который помещали в
ионизационную камеру, было вещество, на которое
поначалу никто не обратил внимания, —
мирабилит, сернокислый натрий, каждая
молекула которого связана с десятью молекулами
кристаллизационной воды. Но мирабилит не
радиоактивен, и заряженных частиц излучать
не должен. И разрушения вроде бы
никакого не было; когда о^ находился в
ионизационной камере, никто не разрушал его, никто не
39

пытался даже разъединить эти кристаллы —
они оставались в полном покое. (Если забыть
о десяти молекулах кристаллизационной
воды, не очень прочно связанных с каждой
молекулой соли. Забыть о том, что она легко
удаляется из кристалла мирабилита и тогда
образуется собственно сернокислый натрий.
Из совершенного здания, именуемого
кристаллом, один за другим вытаскивают
кирпичики, и оно непременно должно осесть, если
не рассыпаться совсем. Разве это не
разрушение?)
Мирабилит исследуют в ионизационной
камере, заведомо без всяких радиоактивных
примесей, — есть поток ионизированных
частиц! Потом один за другим в камеру
закладывают иные кристаллы, решетка которых
вынуждена перестраиваться при удалении
кристаллизационной воды, скажем, медный или
железный купорос. Результат тот же: поток
частиц то сильнее, то слабее, но он всегда
налицо. Такое излучение при саморазрушении
кристаллов в принципе подобно разряду во
время нарушения адгезии. И в том и в
другом случае образуются свежие поверхности,
несущие электрический заряд, и
электрическое поле вырывает из вещества электроны.
О КАЧЕСТВЕ И КОЛИЧЕСТВЕ
При любом разрушении — адгезионном (на
границе двух веществ) или когезионном
(внутри вещества) —перераспределяются
электрические заряды. Между пленкой и подложкой
(или в микротрещине кристалла) где-то
скапливается избыток отрицательных зарядов,
где-то положительных, и между такими
заряженными микроучастками, отстоящими друг
от друга на тысячные доли миллиметра,
возникает электрическое поле. Наттряженность
этого поля очень высока: в мирабилите,
например, при расстоянии между «полюсами»
в несколько десятков микронов — до
миллиона вольт на сантиметр. Такие мощные поля
могут вырвать из вещества легкие подвижные
электроны, и они стремятся к
положительному «полюсу». Процесс длится до тех пор,
пока образуются новые свежие поверхности,
несущие заряд. Когда из кристалла удаляется
кристаллизационная вода, то это происходит
не слишком быстро, и эмиссия длится порой
по нескольку часов. Когда же разбивают
кристалл кварца или поваренной соли, то
электронный поток за несколько секунд сходит на
нет.
Если микрообъем, куда врываются
электроны, заполнен газом, то, повинуясь извест-
L У/Л\\ \
Возникновение нарушении адгезии,
электрических зарядов 6 — при разрушении
на свежеобразованных кристалла, в — при
поверхностях: а — при расщеплении слюды
40

ным законам физики, возникает лавинный
разряд: электроны возбуждают, ионизируют
новые и новые нейтральные молекулы и атомы.
Далеко не всегда такой разряд можно
уловить невооруженным глазом даже в
совершенно темной комнате. Впрочем; это не метод
исследования. Гораздо надежнее использовать
фотоэлектронные умножители, способные
регистрировать даже единичные кванты света;
так, по крайней мере, можно определить
интенсивность газового разряда.
Но эмиссию можно наблюдать и «в чистом
виде». Для этого образец нужно поместить ь
вакуум, и чем он будет глубже, тем лучше
для исследователя. А сами электроны можно
выудить сильным внешним полем, поймать
как бы брызги мощной электронной волны и
по ним судить об истинном масштабе
эмиссии. Такие исследования в глубоком вакууме
нужны не только для получения полной
картины эмиссии. Они могут пригодиться и для
понимания вполне реальных явлений,
например тех, которые происходят с веществом в
космическом пространстве или на Луне, — там
ведь тоже происходит и разрушение
вещества, и нарушение адгезии *.
У киргизских ученых было бесспорное
преимущество перед другими исследователями в
области, которую сейчас стали называть ме-
ханоэмиссией: они пользовались приборами и
методами, которые применяют в ядерной
физике. Им удалось четко сказать, какова
степень ионизации, насколько интенсивно
свечение. Без накопления такого материала
невозможно создать единую теорию, объясняющую
явление. Впрочем, теории в строгих
математических терминах нет и по сей день, но суть
процесса стала яснее.
К ЧЕМУ ПРИВОДИТ ЭМИССИЯ
Факт, можно считать, установлен: при
разрушении или саморазрушении вещество
исторгает электроны. Но к каким последствиям
это может привести не в лунных, а в обычных,
земных условиях, есть ли надежда
использовать такое излучение?
Когда стало совершенно ясно, что
мирабилит при перестройке своего каркаса испускает
электроны, исследователи отправились к
заливу Кара-Богаз, где эту соль добывают в
огромном количестве. Отправились во
всеоружии своих ядерно-спектрометрических
методов. И зафиксировали: ионизация зоздуха в
* Подробнее об электрических процессах в
условиях лунного сверхвысокого вакуума можно прочитать
в заметке В. П. Смилги «В ожидании
неожиданностей...» A970, Ks I, стр. 46).
Свежеобразованные саморазряду (увеличено
кристаллы сернокислого в 300 раз)
натрия,, способные к
тех краях соответствует их расчетам. Более
того, она увеличивается во время выпарки
рассолов, а сильнее всего когда дует ветер и
кристаллизационная вода испаряется
особенно быстро. Гипотеза же сводится вот к чему.
Воздух, как известно, всегда ионизирован.
Причиной этого считают радиоактивное
излучение земной коры и космические лучи. Но
ае исключен и третий, неожиданный источник
ионизации —кристаллы. Мало ли где они
могут разрушаться; вовсе не обязательно в
районе Каспийского моря — ведь мирабилит
содержится в любой морской воде. Когда она
испаряется на прибрежных камнях и
песчаных отмелях, мирабилит (а разве только
мирабилит?) испускает электроны, и воздух
ионизируется...
Эмиссия может идти и в земной коре. При
землетрясениях сначала должны
образоваться микротрещины—большое начинается с
малого. А в этих микротрещинах непременно
появятся электрические разряды. Неужели
же это никак не сказывается на процессах
в земной коре и в атмосфере? И еще: а
нельзя ли прогнозировать землетрясение,
улавливая с помощью неведомых пока зондов эти
электронные всплески? Ведь они появятс.1 в
тот момент, как только образуется самая
первая микротрещина...

А вот и некоторые практические
приложения электронной эмиссии. По излучению,
вызванному потоком электронов, можно
установить, насколько тонко размолото вещество.
Это чрезвычайно важно, например, для
цементной промышленности. Главное в том, что
таким образом можно точно сказать, когда
следует поставить точку и прекратить
измельчение. Пока частицы разрушаются и
становятся все мельче, образуются новые свежие
поверхности и излучение нарастает. Но как
только разрушение прекратилось, затихает и
излучение. Значит, нет смысла вхолостую
крутить мельницу.
Наблюдение электронной эмиссии может
пригодиться и в аналитической химии.
Например, для определения концентрации
вещества, способного испускать электроны, в
другом, неиспускающем веществе.
Достаточно растолочь несколько миллиграммов пробы
и зафиксировать излучение.
О ПОЛИМЕРАХ, НЕФТИ И ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ
Поскольку речь зашла собственно о химии,
надо упомянуть одну из новых ее областей,
непосредственно связанную с эмиссией
электронов, — механохимию. Давно было
замечено, что мономеры легко полимеризуются на
активных, свежеобразованных поверхностях,
например на дробящихся частицах
кристаллов. Те же полимеры во время переработки
или при эксплуатации разрушаются, образуя
целую гамму веществ вплоть до свободных
радикалов.
Все это тщательно изучалось и изучается,
но с позиций сугубо химических:
исследовалось само вещество, его строение и
превращения. Теперь же появилась возможность
связать химические изменения вещества при
разрушении с электрическими, нащупать бывшие
чисто умозрительными «активные центры»,
зарегистрировать заряды, меняющиеся в ходе
реакции.
И еще из области механохимии, если
можно так выразиться — механохимии прошлого.
Не исключено, что сторонники неорганической
теории происхождения нефти получат в
распоряжение еще один весомый аргумент. Ведь
при тектонических сдвигах земной коры
возникает поток электронов и ионизированных
частиц. Они в принципе и могут быть теми
самыми «активными центрами», на которых
неорганические соединения превращаются в
органические. (Кстати, при землетрясениях
нередко наблюдают свечение.) Пусть это и
спорно, но почему бы не предположить, что
каждое землетрясение приносит новый
источник нефти?..
«ЭФФЕКТ МАМБЕТОВА»
Говорят, что об ученом лучше всего
рассказывают его работы. Вероятно, так оно и есть.
Поэтому будем кратки.
Он родился в селе, которое по-русски
произносится как «Дюбелинское». Добираться до
него нужно так: от Фрунзе по шоссе до
центра Тянь-Шаньского района Нарына, а там еще
несколько десятков километров по горной
дороге.
Дед Мамбетова был неграмотным по той
простой причине, что в его время в Киргизии
еше не было письменности. Отец работал
чабаном, и сын время от времени помогал ему.
Дурбелен Мамбетов окончил среднюю
школу в Нарыне, физмат во Фрунзе,
аспирантуру в Алма-Ате. Он с успехом выступал на
ряде конференций и симпозиумов. Несколько
его работ по представлению академика П. А.
Ребиндера опубликованы в самом солидном
научном издании — «Докладах Академии
наук СССР». Всего им написано более
пятидесяти научных работ.
Явление, которое он открыл и,
оттолкнувшись от которого, создал оригинальную
экспериментальную школу по изучению методами
ядерной спектроскопии электрических
явлений, возникающих при разрушении, — это
явление еще никто не называет эффектом
Мамбетова. В научных журналах оно именуется
точно и несколько громоздко, например так:
электронная эмиссия при саморазрушении
кристаллов. И все же слово «эффект»
употреблено здесь вполне сознательно. Внук
неграмотного кочевника, сын пастуха стал
признанным ученым, к работам которого с почтением
относятся старшие коллеги. Вот этот,
чрезвычайно характерный факт мне и хотелось бы
подчеркнуть названием заключительной части
статьи.
О. ЛИБКИН,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
42

ИНФОРМАЦИЯ
\ СОВЕЩАНИЯ
И КОНФЕРЕНЦИИ
Симпозиум по реологии
полимеров. Май. Москва.
(Институт
нефтехимического синтеза АН СССР)
Совещание по вопросам
конформационного
анализа и динамической
стереохимии. Май.
Одесса. (Институт элементо-
органических
соединений АН СССР)
^ Конференция по проб-
** пемам создания
высокотемпературных
пластичных смазок. Мей. Москва.
(Трест «Нефтемаслоза-
воды»)
Симпозиум по
молекулярной генетике. Июнь.
Москве. (Институт общей
генетики АН СССР)
МЕЖДУНАРОДНЫЕ
ВСТРЕЧИ
7-я генеральная ассамб-
\ лея Международной
ассоциации по химии
зерновых культур. Май. ГДР,
Дрезден.
Международный
учебный семинар ИБРО
(Международная
ассоциация по изучению
мозга) на тему «Физиология
и фармакология синапти-
ческой передачи». Май.
СССР, Киев.
Конференция по
гальваническим покрытиям
V (в частности, в
электронике). Май. ФРГ,
Штутгарт.
Конференция по
механизму коррозии и
борьбе с нею. Май. Бельгия,
Льеж.
3-й международный
конгресс по стероидным
гормонам. Май. Италия,
Милан.
6-я международная
конференция по испытанию
материалов без
разрушения. Июнь. ФРГ,
Ганновер.
t 9-й международный
конгресс по обработке
минералов. Июнь.
Чехословакия, Прага.
1-й международный
симпозиум по технике
химических реакций. Июнь.
США. Вашингтон.
11-я международная
конференция по газу. Июнь.
СССР, Москва.
Выставка и конгресс по
химической технологии.
Июнь. ФРГ, Франкфурт-
на-Майне.
7-й международный
симпозиум по химии
природных соединений.
Июнь. СССР, Рига.
3-й симпозиум по химии
древесины. Июнь.
Канада, Ванкувер.
Международный
симпозиум по водной эрозии.
Июнь. Чехословакия,
Прага.
КНИГИ
В ближайшее время
выходят в издательстве
«X И М И Я»:
В. А. КИРЕЕВ. Краткий
курс физической химии.
Изд. 4-е. 1 р. 56 к.
Б. В. ЛЕСИКОВ и др.
Топлива для
стационарных и судовых газовых
турбин. 1 p. 5B к.
Новые нефтехимические
процессы и перспективы
развития нефтехимии (по
материалам VII
Мирового нефтяного конгресса).
1 р. 64 к.
К. Ф. ПАВЛОВ, П. Г. РО-
МАНКОВ и др. Примеры
и задачи по курсу
процессов и аппаратов
химической технологии.
1 р. 40 к.
Пластификаторы и
защитные агенты из
нефтяного сырья. 1 р. 26 к.
Сырье для
нефтехимического синтеза. Вып. 13.
3 р.
ВЫСТАВКИ
Юбилейная выставка
«Чехословакия, 1970».
6 мая — 14 июня.
Москва, ВДНХ СССР.
Новейшее оборудование
для стекольных и кир-
43
личных заводов и
керамической
промышленности (СТЕКЛОКЕРАМИКО-
ИНДУСТРИЯ]. 20—31 мая.
Ленинград, выставочный
комплекс на
Васильевском острове.
Выставка универсальных
машин для испытания
материалов. Устроитель —
фирма «Инстрон -Лтд»,
Великобритания. 19—
29 мая. Москва,
Институт металлургии АН
СССР.
Выставка научных
приборов. Устроитель—фирма
«Вариан А Г», Швейцария.
21—30 мая. Москва, МГУ,
Химический факультет.
Выставка мебели «Все
дпя дома». Устроитель —
внешнеторговое
предприятие «Хольц унд па-
пир», ГДР. 30 мая —
11 июня. Ленинград,
выставочный комплекс на
Васильевском острове,
павильон № 1.
Международная выставка
«Современное
оборудование и новые
технологические процессы в
легкой промышленности»
(ИНЛЕГМАШ-70). 2—16
июня. Москва, парк
«Сокольники».
Новейшие машины и
оборудование,
используемые в газовой
промышленности (ИНТЕР-
ГАЗ-70) 8—23 июня.
Москва.
Научные приборы и
биохимические реактивы
(при Международном
симпозиуме по химии
природных соединений).
19—28 июня. Рига.
ПОСТАНОВЛЕНИЕ
Президиум Академии
наук СССР постановил
присудить премию
имени К. М. Быкова 1970
года доктору
биологических наук Р. Ф. ОЛЬНЯН-
СКОЙ (Институт
физиологии имени И. П.
Павлова АН СССР) за серию
работ по кортичо-висце-
ральной физиологии:
«Кора головного мозга
и газообмен», «Очерки
по регуляции обмена
веществ», ссО гомеостати-
ческих реакциях
организма и его
физиологических состояниях».
НАУЧНЫЕ СОВЕТЫ
Утверждены
председатели научных советов
Академии наук СССР:
по высокомолекулярным
соединениям —
академик К. А. АНДРИАНОВ;
по физико-химическим
основам
металлургических процессов —
академик А. М. САМАРИН;
по конструкционным
материалам для новой
техники — академик С. Т.
КИШКИН.
НАЗНАЧЕНИЯ
Президиум Академии
наук СССР постановил:
Возложить на
заместителя директора Института
химии природных
соединений
члена-корреспондента АН СССР
Ю. А. ОВЧИННИКОВА
обязанности заместителя
главного ученого
секретаря Президиума АН
СССР.
Утвердить
заместителями председателя
Комиссии по разработке
проблем охраны природных
вод АН СССР: члена-
корреспондента АН
СССР Б. Н. ЛАСКОРИНА,
доктора географических
наук И. Д. ПАПАНИНА и
кандидата биологических
наук М. М. ТЕЛИТЧЕНКО.
Согласиться с
предложением Академии наук
Молдавской ССР об
избрании академика АН
МССР А. В. АБЛОВА
директором Института
химии и
члена-корреспондента АН МССР И. С. ПО-
ПУШОЯ директором
Института физиологии и
биохимии растений.

НЕПТУНИЙ И ПЛУТОНИЙ-
СЕМИВАЛЕНТНЫЕ
Уже несколько лет нз одной статьи в другую кочует
утверждение, что химия плутония изучена лучше, чем
железа или углерода. Возможно, это и так. Тем
значительнее открытие советских радиохимиков, работающих
в Институте физической химии АН СССР, Н. Н. Крота,
А. Д. Гельман и М. П. Мефодьевой, сделанное в
1967 году. Они установили, что высшая степень
окисления нептуния и плутония не (VI), а (VII).
О семивалентных нептунии и плутонии, о том, как
и почему произошло это открытие, рассказали в
беседе с корреспондентом «Химии и жизнп» В. Станио его
авторы — заведующая Лабораторией химии
трансурановых элементов доктор химических наук Аниа
Дмитриевна ГЕЛЬМАН и старший научный сотрудник этой
лаборатории кандидат химических наук Николай
Николаевич КРОТ:
Н. Н. КРОТ: Не надо восклицательных
знаков. Мы же не открыли ни нового элемента,
ни нового явления. Найдено новое состояние
элементов и только.
Интерес теоретиков к этой работе
объясняется прежде всего тем, что она затрагивает
периодическую систему, конец периодической
системы.
КОРРЕСПОНДЕНТ: Вы говорите об интересе
теоретиков, но ведь известно, что процесс
отделения плутония или нептуния от других
элементов достаточно сложен, а открытие нового
валентного состояния — это по существу
открытие нового класса соединений того или
иного элемента. А где новые соединения, там
и новые возможности для технологии.
Н. Н. КРОТ: Думаю, что о прикладном
значении нашей работы говорить
преждевременно. А причины интереса теоретиков могу
объяснить.
Возьмите любое из последних изданий
таблицы Менделеева, и, как аксиома, лантаниды
и актиниды вынесены в самостоятельные
строки. Аналогия химических свойств этих
элементов в трехвалентном состоянии легла в основу
актинидной теории Сиборга. Эта теория
принесла химии большую пользу. Но многие
химики не считали и не считают ее
всеобъемлющей, основополагающей. Известные
экспериментальные факты, такие, например, как
существование урана, нептуния, плутония и
других элементов в различных валентных
состояниях, эта теория объяснить не может. А ведь
для того же плутония и раньше были
известны четыре степени окисления: (III), (IV), (V)
и (VI)... Поэтому споры о строении конца
периодической системы естественны.
Известный французский радиохимик ^
М. Н. Гайссинский считает, например, что за
пределы таблицы нужно выносить только
элементы, более тяжелые, чем уран, и
располагать их в ряд двумя сериями: уранидов (от
урана до америция) и кюридов (от кюрия до
лоуренсия). А советский ученый В. К-
Григорович предлагает размещать все элементы,
включая трансурановые, в соответствующих
группах периодической системы. Для лантани-
дов и актинидов — элементов, у которых
заполняются электронами f-оболочки,— он
вводит третьи подгруппы, аналогично тому, как
побочные подгруппы состоят из элементов с
заполняющимися d-оболочками *. Эта точка
зрения нам кажется наиболее
последовательной и логически обоснованной. Ведь
периодический закон это не только закон Менделеева,
но и закон природы. Следовательно,
периодическая система должна быть цельной
системой— без «посторонних включений» или
«исключений, подтверждающих правило». Не
следует вообще говорить об актинидах или
уранидах. Нам кажется, правильнее говорить
об актинидном состоянии трансуранового эле- *
мента, когда он проявляет валентность 3 + ,
или об уранидном состоянии, если валентность
6-Ь, и так далее...
* Электроны в атоме или иоие распределяются по
оболочкам, обозначаемым заглавными буквами
латинского алфавита: К, L, М и так далее, а внутри
оболочек— по иодоболочкам s, р, d, f. В зависимости от
того, как электроны заполняют наружную
(застраивающуюся) оболочку, элементы подразделяют на s-, p-, d-
и f-элементы. s- и р-элементы — это элементы основных
подгрупп таблицы Менделеева. У элементов,
расположенных в побочных подгруппах, заполняются более
глубокие d-подоболочки, а у лантанидов и актинидов —
f-подоболочки. Подробнее об этом рассказано в статье
В. И. Корнева «Как образуется химическая связь»
(«Химия и жизнь», 1969, А'э 6).
44

А. Д. ГЕЛЬМАН: Именно размышления о
периодической системе навели на мысль о том,
что могут существовать соединения, в
которых степень окисления нептуния и плутония
равна семи. В атоме нептуния на трех
удаленных от ядра подоболочках как раз семь
электронов, а у плутония — даже восемь...
При каких-то условиях f-электроны могут
превратиться в d-электроны, то есть перейти,
грубо говоря, из третьего (если считать
снаружи) во второй «слой», и тогда их легче
оторвать...
Н. Н. КРОТ: Логично было предположить,
что окисление шестивалентного нептуния до
семивалентного произойдет под действием
сильного окислителя в щелочной среде.
А. Д. ГЕЛЬМАН. Первые опыты Николай
Николаевич сделал в апреле 1967 года.
Окислителем был озон.
Н. Н. КРОТ: Сначала я попробовал вести
реакцию в карбонатных растворах некоторых
соединений шестивалентного нептуния.
Пропускаю озон — и ничего не меняется. Добавил
щелочь и получил зеленый раствор, очевидно
коллоидный. Оставил отстояться — может,
разложится. День, два, а он все зеленый. На
шестой день доложил Анне Дмитриевне.
Сняли спектр — ни на что не похож. Поставил
такой же опыт с ураном — никакого эффекта.
Зато, озонируя в щелочной среде плутоний,
получили еще одну новую окраску — иссиня-
черную.
А. Д. ГЕЛЬМАН: Сделали несколько
контрольных опытов. Повторили все и раз, и два,
и три. Другие сильные окислители вместо
озона брали. А результат везде один:
окисляются шестивалентные нептуний и плутоний, хотя
раньше казалось, что и так они окислены
до предела.
И вот что интересно. Еще до наших опытов
темно-зеленые соединения нептуния,
образующиеся при окислении, наблюдали
западногерманские химики. Но они, видимо, не
допускали возможности дальнейшего окисления и
объясняли позеленение раствора новой
модификацией опять-таки шестивалентного
нептуния. Вот и зевнули...
Это очень важно, чтобы идея шла впереди
наблюдения. Если бы не наши дискуссии о
теориях Сиборга, Гайссинского, Григоровича,
если бы не размышления о периодической
системе в приложении к тем элементам,
которыми мы занимаемся, то вполне вероятно, что
и мы, получив неожиданный результат,
объяснили бы его новой разновидностью
известного...
И еще немного о контрольных опытах, о
подходе к собственным результатам. Я
считаю, что любой ученый, а химик в первую
очередь, должен сам быть строжайшим критиком
своих результатов.
Н. Н. КРОТ: Это верно. Чтобы выступать с
проблемными мнениями, нужно самому быть
очень уверенным. Строгость подхода к
собственным результатам — необходимое условие
настоящего успеха. Через два месяца после
первого опыта мы уже держали в руках
твердое соединение семивалентного нептуния и
только после этого решились выпустить из
лаборатории первую публикацию.
КОРРЕСПОНДЕНТ: А что было дальше?
Н. Н. КРОТ: Опять опыты, в которых приняли
участие многие сотрудники нашей
лаборатории. Испытали разные окислители, разные
методы окисления, включая электрохимические
и радиационные; получали разные соединения.
Сейчас изучено уже около десятка твердых
веществ, в которых нептуний и плутоний
проявляют валентность 7 + . И эту валентность
нельзя считать необычной для них, особенно
для нептуния, который, как оказалось, может
быть семивалентным и в кислой среде.
Многие соединения нептуния (VII) весьма
устойчивы. Для всех трансурановых элементов
характерно образование прочной связи с
двумя атомами кислорода. Семивалентные
нептуний и плутоний во всех полученных
соединениях тоже связаны с кислородом.
Единственная форма существования нептуния (VII) и
плутония (VII) в щелочных растворах — это
анион состава МеОз-.
А. Д. ГЕЛЬМАН. Наши опыты потом
повторяли в разных лабораториях, в разных
странах. Результаты неизменно подтверждались.
Директор нашего института академик Виктор
Иванович Спицын был в Америке на каком-то
конгрессе и оттуда прислал мне такую
открытку: «Дорогая Анна Дмитриевна! Ваша работа
с Николаем Николаевичем проверена в Аргон-
ской национальной лаборатории и получила
полное подтверждение. Ее приняли здесь
с энтузиазмом...».
КОРРЕСПОНДЕНТ: А могут ли, по вашему
мнению, быть еще и другие, неизвестные пока
валентные состояния трансурановых
элементов? Могут л« быть, скажем, восьмивалентные
нептуний и плутоний?
Н. Н. КРОТ: Нептуний определенно нет —
электронов не хватит. А плутоний в принципе
может. Но это еще нужно доказать..,
А. Д. ГЕЛЬМАН: На опыте!
45

Профессор
К- Е. ОВЧАРОВ
Рисунки
В. ЯНКИЛЕБСКОГО
КАК
ПРОБУЖДАЕТСЯ
СЕМЯ
Едва ли какое явление в жизни
растения обращало на себя так много
внимания, как именно первое ее
проявление. Оно вызывало на
размышление и ученых, и мыслителей, и
поэтов; оно облечено даже каким-то
покровом поэтической
таинственности; мы видим в нем олицетворение
самой жнзнн, символ пробуждения
от сна и смерти.
К. А. Тимирязев
СЕМЯ, ВОДА И ФЕРМЕНТЫ
Чтобы семена тронулись в рост, им
нужно создать благоприятные условия.
Первейшее из ннх — влажность.
Прорастающее семя жадно поглотает воду.
Оно извлекает ее из воздуха, из почвы.
^
о
w№\
ШЩ)
Щ 0«ДА !
о
Семена широко распространенного
сорняка дурнишника могут отнимать воду
даже у насыщенного раствора
поваренной соли, а ведь для этого им нужно
преодолеть осмотическое давление,
соответствующее 375 атмосферам.
Насыщаясь водой, семена набухают,
увеличиваются в размере. Набухание
семян может привести к самым
неожиданным и даже катастрофическим
последствиям. О тех колоссальных силах,
какие развиваются при этом, можно
судить по известной аварии океанского
парохода «Днепр» в Босфорском
проливе. Эту аварию описал в повести
«Черное море» К. Г. Паустовский, видевший
«Днепр» после аварии. Вот что мы там
читаем: *Когда мы подошли к «Днепру»,
то увидели необычное зрелище. Пароход
был разломан на рифах. Нос отделился
от кормы, и обе части парохода, снятые
с камней экспедицией Эпрона, стояли
рядом, покачиваясь на якорях... Мы
видели его разорванные борта и железные
внутренности, висящие в воздухе...
...Вскоре все разъяснилось. Трюмы
«Днепра» были доверху нагружены
горохом. В пробоину проникла вода и
подмочила горох. Он разбух и разорвал
с невероятной силой железные борта
парохода, погнул переборки и вырвал
шпангоуты».
Вода, поступающая в семена, — это
среда, необходим ая для норм альиого
хода всех процессов жизнедеятельности,
идущих только в растворе. В набухших
семенах эти процессы резко ускоряются.
Например, пои повышении влажности
семян пшеницы с 12—14 до 28—30%
интенсивность дыхания в них
увеличивается в тысячи раз.
Повышение интенсивности жизненных
процессов в семенах — результат
активирования ферментов, участвующих в
этих процессах. При помощи ферментов
запасные вещества семени — белки,
жиры, крахмал — превращаются в более
простые соединения — аминокислоты,
сахара и другие вещества, нужные
семенам для жизнедеятельности. Например,
чтобы крахмал, содержащийся в семени,
46

Л«1Ь1У(НИ F ВЛ1Э4С Н««ТМ
мог быть использован для синтетических
процессов и дыхания, он должен
превратиться в глюкозу. Это возможно лишь
в результате целой цепочки реакций, за
каждую из которых «несет
ответственность» определенный фермент. В
первую очередь начинает свою работу
амилаза, расщепляющая крахмал на
декстрины; затем вступает декстриназа,
разлагающая декстрин до мальтозы;
наконец, мальтаза расщепляет мальтозу
на две молекулы глюкозы, которая и
используется в разнообразных
процессах, идущих внутри прорастающего
семени. Не случайно содержание
углеводов в нем резко падает. Например, нз
третий день прорастания семян пшеницы
оно уменьшается на 20%, а на
двенадцатый — на 81 %!
Еще быстрее снижается содержание
жиров: через два дня после начала
прорастания семян мака в них остается
лишь 47%, а через четыре дня — всего
3% первоначального количества жиров.
Жиры интенсивно превращаются (опять-
таки с участием ферментов) в жирные
кислоты, глицерин и другие соединения,
из которых клетки вырабатывают
сахара. Только благодаря этим реакциям
могут прорастать маслянистые семеиа
подсолнечника, конопли, клещевины,
хлопчатника: ведь в иих почти нет
«готовых» Сахаров.
При непосредственном участии
ферментов в прорастающем семени
синтезируются новые белки, нуклеиновые
кислоты и другие жизненно необходимые
соединения. И для всего этого нужна
вода.
ПРОРАСТЕТ ИЛИ НЕ ПРОРАСТЕТ?
Готовясь к весеннему севу, земледелец
должен знать, хорошие ли семена он
собирается высеять, какова их
всхожесть. Обычно ответ на этот вопрос
получают, предварительно проращивая
семена в лаборатории. Но это — дело
долгое. Некоторые семена прорастают в
течение нескольких недель. А некоторые
должны для этого пройти длительную
подготовку. Например, семена вишни,
абрикоса, сливы должны перед
прорастанием несколько месяцев пролежать
при температуре несколько градусов
выше нуля; для других, наоборот,
нужна высокая температура.
Но жизнеспособность семян можно
определить, и не высевая их. И
помогают в этом опять-таки ферменты,
которые в здоровом всхожем семени
сохраняют свою активность, а в погибшем
инактивируются. Если, например,
здоровые семена поместить в раствор
бесцветного гетероциклического соединения
тетразола, то содержащиеся в зародыше
ферменты — дегидрогеназы превращают
тетразол в ярко-красный трифенилфор-
мазан, который и окрашивает
жизнеспособные зародыши. В мертвых же
семенах ферменты неактивны, и их
зародыши не окрашиваются. Зная, сколько
семян из образца окрасилось и сколько
нет, легко подсчитать процент
жизнеспособных семян. Тетразольный метод дает
надежные результаты в течение 2—3
часов. Он сейчас используется для
определения жизнеспособности семян
пшеницы, кукурузы, ячменя, шелковицы,
абрикоса, люцерны и многих других
растений.
Биохимические методы определения
жизнеспособности семян позволяют из-
47

бежать и ошибочных заключений о
всхожести. Дело в том, что условия,
необходимые для прорастания, изучены еще
далеко не у всех семян. Проращивая
какие-нибудь особо «капризные» семена
в обычных условиях и не получив
всходов, можно сделать вывод о
неполноценности этих семян, в то время как на
самом деле они взошли бы, если бы
проращивались в нужных условиях.
Биохимический же метод независимо от
условий проращивания показывает, что
семена живы, и тогда исследователям
остается искать такие условия, в
которых прорастание шло бы нормально.
ЕСЛИ ОНИ НЕ ПРОРАСТАЮТ...
В одной лаборатории был проделай
такой опыт. 50 семян южного дерева
гледичии положили в воду. Температура
была самая подходящая для
прорастания, влажность более чем достаточная,
жизнеспособность семян не вызывала
сомнений. Что же произошло дальше?
Четыре семени набухли на
следующий день, 11—лишь через два месяца.
К концу года проросло еще 17 семян,
еще через год — 6, на третий год — 6,
к исходу четвертого — еще 3, а 3
последних семени так и не набухли и не
проросли и через пять лет, когда опыт
был прекращен...
Объяснение оказалось очень простым.
У семян многих растений очень твердая
оболочка (к ним принадлежит,
например, грецкий орех). К зародышу такого
семеви не могут проникнуть влага и
кислород, а без них семена ие
прорастают и могут спокойно лежать в воде
годами. А у тех семян гледичии,
которые проросли раньше всех, как
оказалось, попросту была повреждена
оболочка — оиа пропускала воду.
Как заставить «бронированные»
семена таких растений тронуться в рост?
Вероятно, нужно повредить или совсем
удалить их твердые покровы. Так сейчас
и делают: семена перетирают с песком
или толченым стеклом, разрушают их
оболочку иа специальных машинах или
даже погружают на некоторое время
в серную кислоту.
Но даже когда все это сделано,
часть семян по-прежнему ие спешит
прорастать, отставая от своих собратьев иа
несколько недель или даже месяцев.
Изучая такие семена, биологи
установили, что задержка их прорастания
вызвана обычно одной из двух причин: или
недоразвит зародыш, или же в семени
почему-либо ие хватает веществ,
необходимых для прорастания.
Исследования подсказали и способ
«лечения» таких семян; оказалось, что
если выдержать их некоторое время при
низкой температуре, то зародыш дораз-
вивается, значительно увеличивается в
размере. После этого семена уже
прорастают и дают нормальные растения.
Такая обработка получила название
стратификации. Одна из причин ускорения
прорастания семян при стратификации —
в том, что под действием низкой
температуры в семенах образуются в
большем количестве стимуляторы роста,
имеющие важное значение для
прорастания семян и роста проростков. Без
стратификации зародыши персика,
вишни, яблони, лимонника прорастают, ио
дают слабые, карликовые растения. Если
же обработать такие семена
стимулятором роста гиббереллииом, то они ие
только лучше прорастают, ио и
образуют нормальные растения. Обогащение
семян гиббереллииом сказывается и на
дальнейших процессах
жизнедеятельности растения. Если обработать
гиббереллииом (или стратифицировать) семена
озимых форм пшеницы, рапса и ржи, а
потом высеять их весной, то они вскоре
дают стебли и даже начинают цвести,
что озимым вовсе ие свойственно.
Известно много и таких семян,
прорастание которых стимулирует не
низкая, а высокая температура. Вероятно,
это объясняется тем, что под влиянием
высокой температуры в зародышах а
48

оболочке семян снижается содержание
ингибиторов — веществ, тормозящих
прорастание.
СЕМЯ, ОДЕТОЕ В ПЛЕНКУ
Оболочка, покрывающая семя, далеко
не всегда мешает его нормальному
развитию. Иногда приходится еще и
специально «одевать» семена различными
пленками. Такая искусственная
«скорлупа» увеличивает сроки хранения семян,
в ней они могут лежать многие годы,
не теряя своих посевных качеств.
Пленки могут и регулировать
взаимоотношения семян с водой — важное условие
прорастания. Например, иногда в почве
не хватает влаги, и прорастание семян
может задержаться. Если же перед
посевом покрыть семена гидрофильной
пленкой, то они лучше поглощают влагу
и интенсивнее прорастают. С другой
стороны, ие всегда нужно, чтобы
высеянные семена сейчас же трогались в
рост. Например, морковь, пшеница, лук,
бобы, посеянные зимой нли раиией
весной, раньше созревают и дают более
высокий урожай. Однако если после
весенних теплых дней наступают
заморозки, нужно задержать
преждевременное прорастание семян. Для этого их
покрывают гидрофобными пленками, они
препятствуют поступлению влаги в
семена, а позднее разлагаются и
открывают воде доступ к семени.
Часто в пленку, которой покрывают
семена, вводят препараты, губительно
действующие на микроорганизмы.
Чтобы обогатить семена
питательными веществами, их обычно перед
посевом намачивают в растворах удобрений.
Но при этом семена набухают, и их
нужно немедленно высевать. А если в
этот момент портится погода и сеять
нельзя, то семена прорастают до посева
и пропадают.
Всех этих неудобств можно
избежать, если ие мочить семена, а
покрывать их слоем твердого питательного
вещества. Для этого семена
обрабатывают сначала клеящим веществом, а
потом порошком с минеральными
удобрениями, а иногда и с бактериальными
препаратами, губительно действующими
на болезнетворные грибки. Такие
семена — их называют дражированными —
дают энергичные всходы, рост
надземных частей и корней растений заметив
ускоряется, а урожай повышается.
Кроме того, мелкие семена (морковь, табак,
лук, помидоры), которые очень трудно
равномерно высевать, при дражирова-
иии становятся крупнее, и с ними
гораздо удобнее работать.
ТОРМОЗА — ПРИРОДНЫЕ
И ИСКУССТВЕННЫЕ
Кроме веществ, необходимых для
прорастания, в семенах накапливаются иногда
и вещества, тормозящие этот процесс, —
антагонисты стимуляторов роста.
Например, в незрелых семенах конских
бобов содержатся антагонисты гиббе-
реллина.
Такие вещества — ингибиторы
прорастания — накапливаются иногда и в
почве. Например, корневища пырея
содержат много агропиреиа, который,
выделяясь из них в почву, задерживает
прорастание семян и дальнейший рост
культурных растений.
Открытие этих физиологически
активных веществ, тормозящих
прорастание семяи, позволило разработать
высокоэффективные способы борьбы с
сорняками. Сейчас для этих целей
применяют разнообразные синтетические
препараты. Например, если внести перед
посевом в почву натриевую соль три-
хлорпропионовой кислоты A5 кг иа
гектар) , то почти полиостью подавляется
прорастание семяи овсюга; обработка
почвы пропаргиловым спиртом
B80 кг/га) уничтожает семена таких
сорняков, как щирица, горчица, марь.
Динитроортокрезолят натрия заметно
снижает всхожесть семяи однолетних
сорняков: пастушьей сумки, ромашки,
щирицы, василька синего.
Так изучение жизнедеятельности семян
дало в руки земледельца многообразные
средства воздействия на растения.
Дальнейшее, еще более глубокое
исследование того пускового механизма, который
превращает покоящееся семя в сгусток
бурно развивающихся химических
реакций, подскажет новые пути управления
прорастанием семяи, укажет иа те
решающие звенья обмена веществ в них,
от которых зависит устойчивость
растений к неблагоприятным условиям
внешней среды.
49

[V
I
Минарет Калян
ИНТЕРВЬЮ
НУЖНА ЛИ
Бухара. Среди выжженной солнцем
пустыни— оазис. Тенистые пруды, над водой
склонились огромные вязы, кругом — цветники,
знаменитые узбекские розы, фруктовые
деревья. И удивительные дома...
Общая панорама открывается с высоты
минарета Калян, он почти на пятьдесят
метров возвышается над городом. Вьются
узкие улочки старой части Бухары; их
окружают древние, полуразвалившиеся
крепостные стены; возвышаются каменные массивы
старинных медресе. Синие купола мечетей с
гнездами аистов на самом верху, синее
безоблачное небо, пустынные площади,
вымощенные белым тесаным камнем, всегда
прямоугольные, ограниченные глухими стенами
РЕСТАВРАТОРАМ ХИМИЯ?
без окон (окна во внутренний двор — закон
старой восточной архитектуры).
Когда смотришь на древние дворцы,
мавзолеи и медресе, в памяти оживают предания
о приключениях Синдбада-морехода,
Багдадского вора, Ходжи Насреддина. А рядом
кипит жизнь. Ярок базар, дымят жаровни с
шашлыками, мальчишки гонят ишачков с
поклажей, степенно попивают чай на
выстланных коврами террасах старики с темными,
обожженными солнцем лицами.
Кроме обычного базара с горами фруктов
и овощей, в центре старого города, на
пересечении основных городских магистралей,
расположен крытый рынок — Тим Абдуллахан.
Он построен в XVI веке. Здесь, под сводами
50

Ворота Каракуль.
Западная сторона
городской стены
куполов — чуда древней строительной
техники, всегда шла оживленная торговля. В
лавчонках и мастерских, укрывшихся в
прохладных и сумрачных нишах, предлагали свои
товары знаменитые бухарские чеканщики,
ювелиры, резчики. Бухарское оружие,
филигранные браслеты и ожерелья, халаты, парча
и расшитые бисером тюбетейки славились на
весь мир. По проезжей части улиц, тоже под
куполами, шествовали верблюды.
В мастерских, магазинах и складах Тима
оживленно и сейчас, только вместо
верблюдов под вечными куполами проезжают
«волги» и «москвичи», а многие бухарцы едут по
базару на велосипедах.
Недалеко от рынка вьется дымок над
баней Саррафон. Она тоже XVI века, с
уникальной системой отопления, но действует и
сейчас-
Ошеломленный этими чудесами приезжий
не сразу видит кварталы новостроек, школы,
заводы, дымящие на окраинах.
Возраст города-музея точно не
установлен. По последним данным археологов, он
еще старше Самарканда, чей юбилей (две с
половиной тысячи лет) отмечается в этом
году. На каждом шагу здесь уникальные
памятники старинного зодчества, самые
древние— IX века. Большая часть из них в
хорошем состоянии, Время как будто не
коснулось их, но, конечно, отчасти такое
впечатление создается из-за мастерской работы
бухарских реставраторов.
Об этой работе наш корреспондент
попросил рассказать главного архитектора
Бухарской специальной научно-реставрационной
производственной мастерской Ивана
Яковлевича ПАТЫКА.
51

— Как удается достичь
того, что в
отреставрированных памятниках
не чувствуется рука
современного мастера?
Бухарский рынок.
Рисунок Л Манизера
Чор-Минор. Рисунок
Г. Манизера
— Бухарские памятники архитектуры сделаны в основном из
старинного жженого кирпича и алебастра. Эти материалы выстояли тысячелетие,
они не знают усталости. Перед началом реставрационных работ мы
в каждом отдельном случае тщательно изучаем данные истории и
археологии: нужно установить точное время создания памятника.
Основная задача, которую мы себе ставим,— сохранить первоначальную
конструкцию памятника, все его архитектурные детали, освободить его от
позднейших наслоений, не имеющих самостоятельной ценности. Над
некоторыми загадками мы бьемся долго: у древних зодчих были
инженерные и архитектурные решения, не известные нам; они раскрывают
перед современными строителями и архитекторами удивительные
перспективы.
Например, в районе Бухары довольно часто случаются
землетрясения. Новые дома разрушаются, а древние — стоят целехоньки. Мы
раскрыли один из секретов: старые мастера клали кирпич на
глиняную основу, он лежал как бы на мягкой постели. Посмотрите на новые
дома: сейчас для защиты от подземных толчков строители укрепляют
дома железобетонными поясами, но это помогает меньше...
Или еще: при реставрации порталов древних медресе, украшенных
орнаментами из цветной керамики, мы заказываем глазурованные
плитки в Самаркандских художественных мастерских. Странное дело:
старые плитки стоят уже минимум пятьсот лет, а новые обычно не
выдерживают и года — тускнеют, покрываются трещинами.
Поэтому мы стараемся избегать новых материалов. Может быть, вы
неудачно выбрали собеседника, но я не доверяю химии и тем новым
материалам, которые она сейчас предоставляет.
Еще пример. Для реставрационных работ мы используем только
старый кирпич, который берем на раскопках. Он должен
соответствовать веку, в который был построен реставрируемый памятник. Только
тогда реставрация даст ощущение подлинности. Старый кирпич
отличается от современного и по размерам, и по форме, и, главное, по
качеству. Древние мастера к изготовлению кирпича относились очень
серьезно. Они прежде всего облюбовывали участок с подходящей
землей, землю долго вымачивали — заливали участок водой. Ее нужно
было освободить от излишних минеральных солей и посторонних примесей.
Ведь среднеазиатские земли сильно засолены... Сейчас же при
изготовлении кирпича технология часто нарушается. Земля берется
недостаточно хорошая, ее плохо очищают, не удаляют корней. При обжиге в печи
корни выгорают, кирпич деформируется, а потом, при кладке, он быстро
разрушается и оседает. Перед обжигом в печи сырой кирпич нужно
подсушить, чтобы влажность его составляла не более 19 процентов,
теперь он обычно идет в печь раньше, сырым. Поэтому кирпич парится,
трескается. *
При замешивании глины под кирпич старые мастера вносили в нее
добавки. Старики говорят, что это было верблюжье молоко, овсяная
мука. Но в какой пропорции? На какой стадии делались добавки? Этого
мы не знаем и сейчас. Может быть, химики определят?
Нет, мы не можем рисковать. Надежнее старый материал,
выдержавший испытание веков...
— Расскажите,
пожалуйста, подробнее о
реставрации какого-нибудь
особенно интересного
здания.
— Мавзолей Саманидов, или, как его часто называют, мавзолей Исмаи-
ла Самани. Это жемчужина Бухары. IX век. О нем трудно говорить, его
надо увидеть. Он сделан в одном цвете, в нем нет ни цветной мозаики,
ни резьбы — только сам материал и кладка. Когда мы реставрировали
его, на нас лежала колоссальная ответственность. Мы собирали по кир-
52

■»•-. *••.«•. -,»т
Файзабад. Рисунок
И. Ткаченко
пичу, чтобы точно подходили форма, размер, цвет. Вскрывали пласт за
пластом культурные слои — XVI, XV, XIV веков,.. Пока не добрались
до IX. И оттуда взяли кирпич — кирпич того же времени, когда
строился мавзолей.
Единственная уступка современности — при реставрации
фундамента мы использовали толевые прокладки между слоями кирпича в
цокольной части, чтобы улучшить гидроизоляцию. Кроме того, был
несколько изменен угол уклона кирпичной выстилки прилегающего
участка, чтобы облегчить отвод от памятника атмосферных вод.
— Значит, новые
строительные материалы все
же находят у вас какое-
то применение?
— Да, изредка мы используем их при консервационных работах.
Восстанавливая горизонтальную кровлю древних сооружений, мы в
последнее время используем гидроизолирующие полимерные покрытия.
Старые мастера делали эти кровли на двух- или трехслойной кирпичной
кладке, с алебастровым раствором. Кровля легко пропускает воду, так
как алебастр дефо;рмируется в швах кладки. Это приносит большой
ущерб памятникам.
Совместно с самаркандскими коллегами мы разработали новый
метод химической консервации кровли. Новое покрытие делается на
основе спиртово-ацетонового раствора фурило-феноло-ацетальной смолы
(ФЛ-1). Этот лак у нас в Узбекистане выпускает Ферганский завод фу-
рановых соединений. Конечно, такие покрытия оказались более
стойкими, чем алебастр. Поэтому пришлось взять химию на вооружение!
Но это — лишь исключение, подтверждающее наше правило: никаких
заменителей, только подлинные материалы древних строителей.
Записала О. ХОЛОМИЙЦЕВА
Дворик в старой Бухаре.
Рисунок Г. Манизера
М авзолей И смаила
Самани. Рисунок
И. Ткаченко
53

Вцхара. Медресе
Мир-Араб
Крепость Арк — бывшая
резиденция бухарских
правителей ►
54

<
-V

КАК ВОЗНИКЛА БУХАРА
€<На тем месте, где теперь Бухара,
раньше была болотистая низина,
поросшая камышом и деревьями... Там были
такие трясины, что никакой зверь не
мог пройти: в горах, окружающих
Самарканд, таял снег, и воды стекали
сюда... Вода во многих местах
размывала землю и несла с собой много
земли, так что болота были
совершенно занесены илом. Много притекало
воды, но и много земли приносила она
с собой, так что другие реки совсем
пересохли; место, где находится
Бухара, занесло землей и площадь была
сравнена. Люди Стали собираться туда
со всех сторон, и место приняло
веселый вид...
Сначала они жили в юртах и палатках,
но потом стало собираться все
больше и больше людей, и они стали
возводить постройки».
БУХАРСКИЙ БАЗАР
«Каждую пятницу на базаре
происходил торг. Вывозилась бумажная
материя, которая выдалывалась в селеньях.
Материя была хороша и производилась
в большом количестве. Ее из Бухары
вывозили в Иран, Фарс, Индустан и
другие края. Все вельможи и цари шили из
нее себе одежды и покупали ее по той
же цене, как и парчу».
МАСТЕРСКИЕ
«В Бухаре, между крепостью и
городом, возле соборной мечети, была
большая мастерская, где ткали ковры,
занавеси, подушки, подстилки для
молитвы и ткани для покрывал во дворец
халифата. Все эти ткани были такого
высокого достоинства, что за один
занавес можно было отдать всю
поземельную подать Бухары... Материи
выделывались красного, белого и
зеленого цветов».
БУХАРА В X ВЕКЕ
«Эта местность занята дворцами,
парками, цветниками, фруктовыми садами
и водами, потоками текущими по ее
рощам. Такое расположение
придумали самые искусные мастера своего
времени и архитекторы, а поэт сказал:
«Вода жизни зошла в сад, и с
сожалением его покинула;
С восклицанием грусти, что
приходится из него уйти...».
Деревья давали так много тени, что
ни один луч солнца со стороны
Востока и Запада не проникал сквозь листву
к местам, устроенным для отдыха
около бассейна».
СТРОИТЕЛЬСТВО
КРЕПОСТНОЙ СТЕНЫ
«Жители Бухары просили амира...
окружить их город валом, чтобы ночью
можно было запирать ворота и тем
предохранить себя от воров и
разбойников. Амир приказал построить очень
хороший крепкий вал, башни и ворота.
Постройка вала была окончена в В49—
850 годах. Фундамент и башни были
возведены из жженого кирпича...
В 1220 году пришло войско татар; они
взяли город, и вал был разрушен».
Из сочинения
Абула Хасаиа Нишабури
«Сокровищница наук»
56

ФОРМУЛЫ ЖИЗНИ
Кандидат
физико-
математических
наук
Вит. ЛЫСЦОВ
Живая клетка уже потеряла исключительные права на изготовление ферментов—'
самых сложных из известных нам молекул. Год назад была синтезирована молекула
простейшего фермента — рибонуклеазы.
ИСКУССТВЕННЫЙ ФЕРМЕНТ
ОСНОВА ЖИЗНИ
Неподвижно пламя свечи в тихом
воздухе. Однако в основе этой
неподвижности — поток раскаленных газов. Точно
так же и жизнь — лишь «пламя», поток
химических реакций синтеза и распада,
тончайшим образом скоординированных
во времени и пространстве. Управляют
этими реакциями и вообще делают их
возможными ферменты — белковые
катализаторы, встречавшиеся до сих пор
лишь в живой клетке. Поэтому загадка
белка — это в первую очередь загадка
фермента.
Когда в послевоенные годы
окончательно выяснилось химическое строение
белков, то оказалось, что все они,
включая и ферменты, построены по простой
общей схеме — наподобие нитки
обыкновенных бус Только в белковой «нитке»
вместо стеклянных шариков следуют
друг за другом молекулы аминокислот.
Их в составе природных белков
встречается двадцать. И главное различие
между белками состоит именно в том,
в каком порядке следуют друг за
другом разные аминокислоты. Этот
порядок определяет, будет ли «работать*
белок в качестве сократительного
вещества мышцы или, например, сможет
участвовать в переносе нервного
импульса.
Порядок чередования звеньев в
молекулах простейших белков удалось
установить только около десяти лет
назад, а сейчас аминокислотные
последовательности расшифрованы уже для
многих белков. Анализ химической
структуры закончен. А возможно ли
завершить исследование белка в
классическом стиле органической химии —
анализ подтвердить синтезом? Казалось бы,
это просто: нужно только соединить
аминокислоты в нужной
последовательности. Бот это «только» и потребовало
напряженной, более чем двадцатилетней
работы многих и многих химиков.
СЕКРЕТЫ ПЕПТИДНОЙ СВЯЗИ
Любую аминокислоту можно
представить себе в вице треугольника. В
центре его будет находиться «главный*
альфа-атом углерода, а в вершинах —
три группы атомов, химически
связанные с альфа-атомом: в левом нижнем
углу — аминогруппа, в правом
нижнем — кислая карбоксильная группа, а
в верхнем — та группировка атомов,
которая и определяет «сорт»
аминокислоты (это может быть или просто атом
водорода, или углеводородная цепочка,
или какая-то другая группа).
Образование пептидной связи между двумя
аминокислотами можно представить себе
как реакцию между аминогруппой
одной молекулы и карбоксильной группой
другой, в результате которой
выделяется молекула воды.
Вот эта-то молекула воды н
создавала первую трудность. Ведь белки и
аминокислоты находятся обычно в водном
растворе, и, следовательно, из-за
избытка воды равновесие в химической
реакции будет сдвинуто не в сторону
образования, а в сторону распада пептидных
связей.
В 1948 г. Р. Вудворд и Г. Шрамм
нашли способ преодолеть эту
трудность. Они перевели аминокислоты в
форму карбоксиангидридов, а реакцию
■
си
со—о
I
/к
NH со
I I
ее—с
+&с©2
\%%
57

между ними стали вести в неводных
растворителях (нитробензоле, диоксане
и других). Теперь при образовании
пептидной связи выделялся лишь летучий
углекислый газ.
Живая клетка, однако, прекрасно
строит пептидные связи и в водной
среде. К началу 60-х годов химики тоже
нашли свой способ вести полнконденса-
цию аминокислот в водных растворах:
в реакционную смесь стали добавлять
специальное вещество, которое
захватывает воду, выделяемую при
образовании пептидной связи (например, карбо-
диимид).
^сиг-си*
u>
R^Q-HT/R, + СИ* ^CH-KH-CQ-VH^tH^N-CVt Л
4,Ht~CH
I
си,
В сказках герой, отрубивший
голову дракона, часто видит, как на ее
месте отрастает пара новых. Примерно
то же произошло и с химиками,
занимавшимися пептидным синтезом. Им
удалось облегчить образование
пептидной связи, но они никак не могли
повлиять на то, между какими группами
эта связь будет образовываться.
А «случайных связей, дружб
ненужных» между молекулами разных
аминокислот могло возникнуть более чем
достаточно. Левый нижний угол одного
аминокислотного треугольника мог
«склеиться» не с правым нижним углом
другого, как ему следовало бы, а,
например, с верхним. Чтобы избежать
этого, нежелательные «липкие» углы
аминокислотных треугольников стали
«зачехлять», закрывать их функциональ
ные группы химической защитой. Теперь
синтез белковой нитки с заданным
чередованием аминокислот стал выглядеть
так. В раствор вводят первый
аминокислотный «треугольник», у которого
способным к реакции оставлен, скажем,
лишь правый угол. К нему добавляют
треугольник с «незачехленным» левым
углом. Образуется нужная пептидная
связь, и в растворе оказывается ди-
пептид, все активные группы которого
«зачехлены». Потом снимают «чехол» с
правого угла дипептида, переносят его
в свежий раствор и к нему добавляют
новый аминокислотный «треугольник»
со свободным левым углом. Так
образуется трипепгад. В конечном счете
можно таким способом получить
цепочку до пяти-шести аминокислот длиной.
Но дальше... у дракона отрастают
новью головы.
Дело в том, что после каждого
прибавления новой аминокислоты, после
каждого шага синтеза надо выделить
образовавшийся пептид из раствора и
тщательно очистить от остальных
реагентов. Чаще всего пептид для этого
кристаллизуют. Но чем больше звеньев
аминокислот в пептиде, тем труднее его
кристаллизовать. Нередко процедура
очистки требует многих дней работы
квалифицированных химиков. А ведь
белки, даже простейшие, содержат, как
правило, больше сотни аминокислот!
ПРОБА СИЛ
В живой природе существуют и
достаточно короткие полипептиды (так
принято называть аминокислотные цепочки
меньше 100 «бусин» длиной), которые
все же играют важнейшую роль в
организмах. Это гормоны. Именно для ннх
удалось впервые определить
аминокислотную последовательность. Например,
гормон инсулин, регулирующий
содержание сахара в нашей крови, состоит
из 51 аминокислотного остатка, и
полное определение его аминокислотной
последовательности в 1954 г.
справедливо считают одним из поворотных
моментов в истории белковой химии.
Другие белковоподобные гормоны имеют
еще более короткие цепочки. Адренокор-
тикотропный гормон, например,
состоит из 39 звеньев, а гормон брадики-
нин — всего лишь из девяти. Синтезиро-
58

АЛЛА
вать эти гормоны было чажно не
только для химии белка, но и для
медицины: ведь гормональные препараты уже
давно использовались как лечебное
средство. И все же синтез цепочки даже
из десяти звеньев был чересчур сложен
и трудоемок!
Тогда химики применили метод,
известный теперь как метод «сборки
фрагментов» или «ступенчатый синтез».
Вместо прямого синтеза одной цепочки
из 6—10 звеньев стали делать две
цепочки по 3—5 звеньев длиной, а затем
«сшивать» обе цепочки пептидной
связью Продукты подобной реакции
стало легче отделять от исходных
реагентов, а повторив такое «сшивание
лоскутков» несколько раз, можно было
получить достаточно длинные полнпеп-
тиды.
' ЛДАЛАД
В I960 г. в США и в Швейцарии
удалось получить «обрывок» адренокор-
тикотропного гормона в 24
аминокислоты длиной, обладавший полной
гормональной активностью. Наконец, в
1963—64 гг. сразу три группы химиков
(в ФРГ, США н КНР) почти
одновременно получили синтетический инсулин.
Теперь пришло время взяться всерьез
за синтез «настоящего белка», и не
просто белка, а белка-фермента. Выбор пал
на рибоиуклеазу.
МОЛЕКУЛА, ПРЕТЕНДУЮЩАЯ
НА ПАМЯТНИК
В Сорбоннском университете, в
Париже* за выдающиеся заслуги перед
наукой установлен памятник лягушке. Если
где-нибудь захотят поставить памятник
молекуле, то одним из первых
кандидатов, бесспорно, окажется рибонуклеаза.
Этот ферменг был открыт в 1920 г.
Основная его «жизненная задача» —
«разгрызать» длинные нити
рибонуклеиновой кислоты (РНК), вещества,
участвующего в переносе генетической
информации и синтезе белков в живой
клетке.
Рибонуклеаза — простейший фермент.
Она построена из одной аминокислотной
цепи длиною в 124 звена. Для
сравнения можно сказать, что такой
распространенный пищеварительный
фермент, как химотрипсин, состоит из
241 звеньев.
В начале 60-х годов рибонуклеаза
была первым белковым ферментом, для
которого была определена полная
аминокислотная последовательность.
Теперь, в конце 60-х годов, ей предстояло
стать первым ферментом, который
синтезируют химики.
НА ГРАНИ ВОЗМОЖНОГО
Группа химиков мэ исследовательских
лабораторий компанки «Мерк» во главе
с Робертом Денкеуолтером и Рольфом
Хиршманом избрала для изготовления
рибонуклеазы традиционный путь
«ступенчатого синтеза». Прежде всего эта
группа ограничила свою задачу
синтезом части рибонуклеазной цепочки — с
21-й по счету аминокислоты по 124-ю,
так как цепочка из первых двадцати
аминокислот была уже синтезирована в
1966 г. Эту цепь из 104 звеньев
мысленно разделили на фрагменты — от 21-й
до 64-й аминокислоты и от 65_й до
124-й — и синтезировали эти фрагменты.
Сами фрагменты пришлось собирать из
19 «лоскутков» длиной от 6 до 17
аминокислот каждый.
Трудно преувеличить колоссальные
трудности, которые пришлось
преодолеть группе при подборе «химических
чехлов», выделении и очистке
фрагментов. Более десятка исследователей
упорно, день за днем, «сшивали», чистили,
снова «сшивали» аминокислотные
лоскутки. В конце концов удалось
получить крохотную порцию синтетического
фермента весом асего в 0,00006 грамма,
который обладал биологической
активностью. Сообщение об этих результатах
было направлено в редакцию «Журнала
Американского химического общества».
Однако оно опоздало: примерно тремя
неделями раньше поступила в ту же
редакцию статья Роберта Меррифидда
59

из Нью-Йорка с сообщением о том, что
ему удалось синтезировать в тысячу раз
больше рибоиуклеазы, и притом
совершенно иным методом.
НЕВОЗМОЖНОЕ ДЕЛАЕТ МАШИНА
В принципе мегод, разработанный Мер-
рифилдом, напоминает тот способ, по
которому белки синтезируются в живой
клетке. Хотя, как утверждает сам
Меррифилд, это получилось совершенно
случайно.
В клетке белковые нити
синтезируются в особом молекулярном устройстве—
рибосоме (в ее состав входит и
рибонуклеиновая кислота). На рибосоме
закрепляется первая аминокислота
белковой цепи, а к ней одна за другой
пристраиваются остальные, пока цепь не
будет закончена.
Вместо рибосомы Меррифилд решил
взять крохотный твердый шарик и,
прикрепив к нему первую аминокислоту,
наращивать белковую цепь, не отрывая
от шарика. Меррифилд назвал этот
путь «твердофазной полимеризацией»
(хотя правильнее было бы говорить
«синтез пептидов в твердой фазе»).
Вот как стал выглядеть синтез
белковой цепочки. Первый аминокислотный
«треугольник» свободным правым углом
прикрепляют через молекулу-посредника
к шарику. Потом снимают «чехол» с
левого угла, раствор, в котором
находятся шарики, меняют и добавляют
новый аминокислотный «треугольник» со
свободным правым углом. Образуется
60

пептидная связь. Операции повторяют:
со свежим раствором добавляют третью
аминокислоту, четвертую и так далее.
Когда вырастет полная цепочка нужной
длины, остается отделить белковые
нити от шариков и снять теперь уже
ненужные защитные «чехлы».
В методе Меррифнлда сразу отпала
необходимость изнурительной очистки
растущих белковых цепей на
промежуточных этапах синтеза. Ведь теперь
достаточно было лишь слить раствор с
твердых шариков, к которым
прикрепили полипептид. Сложную классическую
кристаллизацию заменила самая
обыкновенная фильтрация. При этом если
кристаллизацию нужно было на каждом
этапе проводить в особых условиях, то
способ фильтрации совсем не зависел от
того, какая аминокислота была
добавлена последней. Наращивание белковой
цепочки на каждое новое звено свелось
к набору стандартных химических
операций. А это значило, что химический
синтез белковых молекул можно было
теперь поручить машине!
Идея автоматического твердофазного
синтеза полипептидных цепей возникла
у Меррифилда еще в 1959 г. Но для ее
успешного воплощения на практике
потребовалось более пяти лет.
Окончание — на стр. 69
ДВИГАТЕЛЬ, КОТОРЫЙ
ИЗОБРЕЛИ НЕ ВОВРЕМЯ
ДВИГАТЕЛЬ, о котором пойдет здесь речь,—
двигатель внешнего сгорания, или двигатель
Стерлинга, или просто стирлинг,— изобрели
не вовремя. Изобрели в начале XIX века,
когда не было еще ни нужных материалов, ни
достаточного инженерного опыта, ни научных
теорий, без которых самая изящная
техническая идея не может воплотиться в надежную,
эффективную и дешевую машину. Это
обстоятельство и предопределило парадоксальную
судьбу двигателя внешнего сгорания.
ВПЛОТЬ ДО КОНЦА XIX ВЕКА самым
распространенным двигателем была паровая
машина. Довольно простое, но, увы, не очень
совершенное устройство для преобразования
тепловой энергии в механическую. Паровые
машины были громоздки, имели низкий
к. п. д., их котлы то и дело взрывались.
Только в США с 1880 по 1919 год было
зарегистрировано 14 тысяч взрывов паровых котлов;
при этом более 10 тысяч человек погибли,
а 17 тысяч были ранены.
И хотя в начале «парового» века эта
мрачная статистика еще не была известна,
изобретатели во многих странах пытались создать
безопасную и легкую тепловую машину без
котла — потенциального источника аварий и
катастроф. Среди них был и шотландский
священник Роберт Стирлинг.
В 1816 году он сконструировал и построил
тепловую машину, принцип действия которой
был удивительно прост и изящен даже по
сегодняшним меркам. В заполненном газом
герметичном цилиндре «плавает» поршень.
Одна сторона цилиндра нагрета, другая
постоянно охлаждается. Поршень сжимает газ, газ
нагревается от горячей стенки и, расширяясь
согласно законам физики, совершает
полезную работу. Достигнув холодной стенки
цилиндра, рабочее тело охлаждается и по
трубопроводу, который соединяет «горячий» и
«холодный» объемы цилиндра, вновь
направляется к нагревателю. Цикл начинается
сначала. (Современная конструкция двигателя
показана на рисунке, схемы, поясняющие
принцип его работы,— на цветной вклейке.)
Напомним, что в двигателях внутреннего
сгорания полезную работу совершают газы,
образующиеся при сгорании топлива
непосредственно в цилиндре. А в машине, которую
изобрел Роберт Стирлинг, необходимое для
нагрева рабочего тела топливо — уголь или
дрова — сжигали снаружи, скажем, в самой
61

обыкновенной печке. Это и определило
инженерное название машины — «двигатель
внешнего сгорания».
Стирлинг сконструировал и построил
несколько двигателей разных размеров. Самый
большой из них развивал мощность 45
лошадиных сил. Эти машины применялись в
английских шахтах для откачки воды, для
подъема на поверхность людей и грузов. Идею
Стирлинга подхватили в других странах.
И с годами фамилия шотландского
священника, как впоследствии и фамилия другого
изобретателя — Рудольфа Дизеля, стала
нарицательной: двигатель внешнего сгорания стали
называть просто «стирлинг».
ОСОБЕННОСТИ СТИРЛИНГА, которые в
наши дни считаются его главными
достоинствами,— герметичность цилиндра, низкая
степень сжатия рабочего газа — безнадежно
испортили репутацию машины. Дело в том,
что конструкторам никак не удавалось
надежно загерметизировать цилиндр. Стоило
повысить давление рабочего газа (а это
необходимо, чтобы увеличить мощность), как
уплотнения давали течь. Мощных стирлингов для
промышленности и транспорта создать не
удалось. И за двигателем внешнего сгорания
утвердилась репутация «камерной» машины,
которая пригодна разве что для домашнего
хозяйства.
Стирлинги использовали для привода
лифтов, для перекачки воды на огороды. Эти
небольшие машинки были бесшумны, просты в
обращении и безопасны. В России двигатели
внешнего сгорания, известные под названием
«Тепло и сила», можно было устанавливать
даже без разрешения полиции, которая в те
времена выполняла заодно и обязанности
современного «Котлонадзора».
Вполне возможно, что к концу XIX века
инженеры пересмотрели бы свое отношение
к стирлингу — техника уже позволяла
преодолеть многие конструктивные трудности. Но
появление новых тепловых машин — бензиновых
и дизельных — не оставило слишком рано
изобретенному двигателю никаких шансов.
Карбюраторные и дизельные машины
непрерывно совершенствовались, а стирлингами
никто (или почти никто) всерьез не занимался.
Так длилось вплоть до наших дней, когда
токсичность автомобильных моторов
превратилась в настоящее бедствие и конструкторы
стали лихорадочно искать замену и дизелям,
и карбюраторным машинам. (Конечно, это
отнюдь не единственная причина, по которой
возродился интерес к «забытым» двигателям.)
поршень*»
вытеснитель
рабочий
поршень
Современный стирлинг
сильно отличается от
первых двигателей
Роберта Стирлинга.
В цилиндре появился
вспомогательный
поршень — вытеснитель,
который ускоряет
естественную тепловую
циркуляцию рабочего
тела. В трубопроводе,
соединяющем «горячий»
и «холодный» объемы
цилиндра, установлен
теплообменник, который
набит обладающей
высокой теплоемкостью
проволочной «путанкой».
Находящийся под
давлением нескольких
десятков атмосфер
рабочий газ надежно
герметизирован —
штоки поршней
снабжены подвижными
резиновыми
уплотнениями типа
«заворачивающийся
чулок»
62

Появились современные экспериментальные
электромобили. Двигателисты заговорили о
достоинствах архаичной паровой машины.
Вспомнили и о стирлинге.
ТОКСИЧНОСТЬ ОТРАБОТАВШИХ
ГАЗОВ— главный порок бензиновых и
дизельных машин. Почти полная безвредность
выхлопа— главное достоинство стирлинга.
Даже если обогревать «горячую» сторону
цилиндра обычным бензином или соляровым
маслом, продукты сгорания будут безвредны.
Дело в том, что при стационарном горении с
точно отрегулированным количеством топлива
и окислителя единственными продуктами
реакции должны быть безобидные водяные пары
и углекислый газ. Так обстоит дело
теоретически.
А на практике (опытные автомобили с
двигателями внешнего сгорания уже построены и
испытываются) оказалось, что в выхлопе
работающего на бензине стирлинга вредных
веществ в несколько сот раз меньше, чем в
отработавших газах обычного автомобиля:
угарного газа всего 0,01 %, углеводородов
0,0002%. (Заметим, кстати, что в топке
стирлинга можно сжигать практически любые
нефтепродукты, октановое и цетановое числа
топлива, его зольность, содержание серы не
играют здесь никакой роли.)
Впрочем, если со временем даже одна
сотая процента угарного газа в выхлопе будет
считаться недопустимой, от топлива можно
отказаться вообще. Греть цилиндр можно с
тем же успехом и электрическим током, и
теплом атомного реактора, и даже энергией
Солнца.
РАБОЧИМ ТЕЛОМ в двигателях внешнего
сгорания, которые выпускали в прошлом веке,
был атмосферный воздух. Выбор
конструкторов понятен: воздух — самый
распространенный и доступный газ. Однако недостатки
этого рабочего тела были отнюдь не последней
причиной длительного забвения стирлингов.
Во-первых, воздух слишком вязкий и
плотный газ, для его сжатия нужно много энергии.
А во-вторых, даже при атмосферном давлении
кислород воздуха быстро окисляет смазочное
масло. Продукты окисления закупоривают
циркуляционные каналы, в результате чего
непомерно возрастают потери при
циркуляции газа.
В современном стирлинге много
конструктивных усовершенствований. Но главное, что
отличает его от старинных прототипов,—
рабочее тело. В цилиндрах современных
двигателей внешнего сгорания находится водород —
легкий, хорошо проводящий тепло газ,
который совершенно не реагирует со смазочными
маслами.
Правда, водород, как известно,
взрывоопасен. Но в цилиндрах стосильного двигателя
его всего четырнадцать граммов. Кроме того,
газовый объем цилиндров надежно
герметизирован, что практически исключает взрыв.
Единственный недостаток водорода —
способность проникать при высоких
температурах и давлениях через стальную стенку
цилиндра. Поэтому в двигателях, которые
должны долгое время работать без замены
рабочего газа, вместо водорода используют
гелий.
Гелий тяжелее водорода, у него
значительно больше вязкость. Поэтому в «гелиевом»
стирлинге увеличиваются потери в
газопроводах и уменьшается к. п. д., правда
незначительно, всего на 2—3%.
И еще одна особенность современного
стирлинга, связанная с рабочим телом: газ в
его цилиндрах находится под давлением 50—
100 атмосфер. Чем сильнее сжат водород или
гелий, тем больше давление газа на поршень -
во время рабочего такта, тем больше мощ- ■
ность. И хотя современный стирлинг по-преж- -
нему с успехом применяют в домашнем хо- -
зяйстве — для полива огородов — это отнюдь с
не «камерная» машина.
В лучших двигателях уже достигнута i
мощность 400 лошадиных сил на один ци- -
линдр. Существуют даже судовые двигатели ь
внешнего сгорания, которые устанавливают т
не только на прогулочных катерах, но и на £
подводных лодках.
СЕРЬЕЗНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ двигателя к
внешнего сгорания начались через сто пятьде- -!
сят лет после его открытия. За несколько лет т
работы достигнуты значительные успехи. И Is
сторонники стирлинга, как говорится, окры- -i
ленные этими успехами, считают, что в назре- -б
вающей транспортной революции двигатель di
внешнего сгорания сыграет видную роль. Ихх
самый последний довод такой: привычное дляи]
инженеров сокращение ДВС при замене кар—q
бюраторных машин на стирлинги не претерпит
никаких изменений.
А сторонники других видов тчги привыч-р
ным сокращениям особого значения не прида--Б
ют и пророчат большое будущее электромобили
лям, а то и паровым экипажам...
Инженер Г. Б. ЛИБЕФОРТГ'
63

ДОСТОИНСТВА СТИРЛИНГА,
КОТОРЫЕ
СЧИТАЮТСЯ ВТОРОСТЕПЕННЫМИ
Второе открытие двигателей внешнего
сгорания связано с проблемой
токсичности автомобилей. Когда же
современные стирлинги были
сконструированы, в достаточном количестве
построены и всесторонне испытаны, вновь
были открыты и другие «второстепенные»
их достоинства. Таких достоинств по
меньшей мере пягь.
1. Теоретический коэффициент
полезного действия машины зависит лишь
от температуры холодного и горячего
газов. Нетрудно понять, что уже
достигнутый в опытных двигателях пяти
десятипроцентный к. п. д. — не предел.
Напомним, что у лучших газовых
турбин к.п.д. составляет 28%, у
карбюраторных двигателей — 30%» у дизелей —
40%.
2. Стирлинг не нуждается в
карбюраторе и топливном насосе Стирлинг не
нуждается в электрических
аккумуляторах и динамомашине.
3. Стирлинг работает значительно
мягче, бесшумней любой другой
поршневой машины. Степень сжатия в
карбюраторном двигателе или дизеле
десяти-, а то и двадцатикратная. А в стир-
линге степень сжатия немногим больше
единицы, и давление в его цилиндрах
повышается плавно, без взрыва.
4. Мощность двигателя внешнего
сгорания легко регулировать,
увеличивая или умень-ная давление рабочего
газа в цилиндре.
5. Стирлинг благодаря высокому
давлению рабочего тела е цилиндре
может быть компактней и легче
бензиновых и дизельных двигателей.
ДВИГАТЕЛЬ НАОБОРОТ
Стирлинг — единственная тепловая
машина, рабочее тело которой не
расходуется во время работы. Эта
особенность двигателя внешнего сгорания
позволяет использовать его самым
неожиданным образом. Если вращать вал
стерлинга в обратную сторону и не
подогревать при этом цилиндр, рабочий
газ начинает быстро охлаждаться.
Собственно говоря, здесь наблюдается то
же самое физическое явление, что и в
компрессионных холодильниках: при
расширении газ охлаждается. Но в
цилиндре стирлинга расширение
происходит в каждом цикле работы. Поэтому
рабочий газ, объем которого очень мал,
охлаждается довольно быстро.
Сейчас с гирлинги-холодильники
считаются самыми эффективными и
производительными машинами для получения
глубокого холода — ниже минус 100° С.
Установленный с помощью стирлинга
«рекорд холода» всего на двенадцать
градусов выше абсолютного нуля.
НА ГРУЗОВИКЕ И РАКЕТЕ
В последнее время весьма
перспективной считается энергетическая установка,
состоящая из двигателя внешнего
сгорания и аккумулятора тепла.
Аккумулятором тепла может быть жидкий
теплоноситель — расплавленное вещество,
обладающее значительной теплотой
плавления, например, окись алюминия
или фтористый литий. Когда
теплоноситель начинает застывать, аккумулятор
«перезаряжают», подогревая пористую
керамику, в которой хранится расплав.
В таком аккумуляторе можно запасти в
десять раз больше энергии, чем в
обычном электрическом.
На космических кораблях
энергетическую установку, состоящую из
двигателя внешнего сгорания и теплового
аккумулятора, можно «заряжать»
солнечным теплом. А на земле для
«подзарядки» пользуются электрическим
током или газовыми горелками. Так
работает испытанный недавно грузовой
мотороллер с двигателем внешнего
сгорания.
На вклейке
изображены схемы,
поясняющие принцип
действия двигателя
внешнего сгорания —
стирлинга. I такт —
охлаждение. Рабочий
поршень находится
в крайнем нижнем
положении,
поршень-вытеснитель
устремляется вверх,
передавливая газ из
«горячего» объема в
«холодный». Газ отдает
часть тепла в
теплообменнике, а затем
охлаждается с помощью
холодильника.
II такт — сжатие.
Вытеснитель достигает
своей верхней точки.
Рабочий поршень
движется вверх, сжимая
холодный газ.
III такт — нагревание.
Рабочий поршень в
верхней точке.
Вытеснитель движется
вниз. Сжатый холодный
газ перетекает по каналу
вверх, подогревается
в теплообменнике,
а затем попадает в
«горячую» полость
цилиндра, где
нагревается до рабочей
температуры.
IV такт — расти venue
(рабочий ход). При
нагревании рабочий газ
расширяется, двигая
вытеснитель и рабочий
поршень вниз.
Совершается полезная
работа
64

сгорания - стирливт двигатель вцвинего сгорания - стирлинг двигатель внепшего сга^гшия - стирлинг двдгатель внешнего
двигатель виеивего сгорания - стирлинг двигатель внешнего сгорания - стирлинг
двигатель внешнего сгорания - стирлинг

ГИПОТЕЗЫ
ИЗ ЧЕГО СДЕЛАНЫ
СОЛНЕЧНЫЕ ПЯТНА?
Мы знаем, что активность Солнца (связанная с периодическим появлением на его
поверхности пятен) влияет на самые разнообразные процессы, происходящие иа Земле,
в том числе и на процессы жизнедеятельности. Природа такого воздействия еще
далеко не ясна; не ясна и природа самой солнечной активности: на этот счет ученые
строят лишь гипотезы.
Об одной такой гипотезе, разработанной недавно сотрудником Физического
института АН СССР кандидатом физико-математических наук Л. И. ГУДЗЕНКО,
рассказывает журналист Б. ДРУЯНОБ.
Яо теории, выдвинутой
советским ученым
Л. И. Гудзенко, Солнце
имеет следующую
структуру. В его центре
расположено ядро,
в глубине которого
происходят процессы,
сопровождающиеся
выделением энергии A);
в этой зоне не
происходит
перемешивания
солнечного вещества.
Ядро окружено поясом,
состоящим из
плазменных торов —
€бубликов» B); это —
зона ламинарной
конвекции, она
простирается от экватора
до 30° северной и южной
гелиоширот. Далее идут:
зона турбулентной
конвекции C) и
фотосфера D).
«Бублики» отрываются
в первую очередь по
краям зоны ламинарной
конвекции и
устремляются в
фотосферу E). Когда
такой «бублик»
всплывает и
разрушается, на
поверхности Солнца
возникают пары пятен,
являющиеся
противоположными
полюсами магнита F)
Из какого мокрого тела сделаны эти
самые пятны, если они не сгорают?
А. П. Чехов.
«Письмо к ученому соседу».
1880 год
Трехтомный энциклопедический словарь,
изданный в середине 50-х годов
нынешнего века, пишет о Солнце так:
«Газообразное, раскаленное тело
шарообразной формы, ближайшая к Земле
звезда... Несмотря на газообразное
состояние, С. имеет вид резко очерченного
диска, что объясняется непрозрачностью
его видимой поверхности — фотосферы,
имеющей температуру ок. 6000° (абс.)...
На фотосфере видны пятна, кажущиеся
темными из-за эффекта контраста, т. к.
их темп-pa ок. 4500°, т. е. ниже темп-ры
фотосферы...».
Увы, достаточно современный
энциклопедический словарь поведал нам о
солнечных пятнах так мало, что мы все
равно еще ие в силах ответить на
глубокомысленный вопрос чеховского
героя.
ЧТО МЫ ЗНАЕМ СЕГОДНЯ
В самом деле: а что такое — солнечные
пятна? Ведь это своеобразные Ъазисы
на поверхности сверхжаркой солнечной
пустыни: их температура (а потому и
яркость) гораздо ниже температуры
чистой фотосферы ближайшей к Земле
звезды...
Вст что мы знаем сегодня о
солнечных пятнах.
Мы знаем, что число пятен, или, как
говорят астрофизики, активность
Солнца, то возрастает, то падает.
Мы знаем, что интервал между
двумя периодами наивысшей солнечной
активности длится в среднем 11 лет *.
три-четыре года солнечная активность
растет, достигает максимума, а затем
постепенно уменьшается и к концу
11-летнего цикла возвращается к
первоначальному уровню.
Мы знаем, что зарождаются пятна
всегда в так называемых «королевских
зонах» — по обе стороны экватора —
примерно до 30° северной и южной ге-
лиошироты. Первые из пятен каждого
цикла появляются у самых границ этих
зон, а те, что появляются к концу
цикла, располагаются ближе к экватору, но
почти никогда на самом экваторе.
Мы знаем, что крупные пятна, как
правило, идут парами: одно «в
голове», другое — «в хвосте» («голова» и
«хвост» определяются относительно
направления вращения Солица). Головные
пятна резче выделяются на фотосфере
и всегда живут дольше хвостовых.
Но самое главное, что мы знаем,—
это то, что каждая пара пятеи служит
разными полюсами одного гигантского
магнита. Прнчзм в одном полушарии
все головные пятна имеют непременно
* Вообще говоря, существуют разные
«циклы активности», вплоть до
длящихся сотни лет («вековые циклы»). Но
мы будем говорить только об И
-летнем цикле. — В. Д.
65

одну и ту же полярность, а в другом
полушарии — противоположную. То есть,
скажем, если в северном полушарии
Солнца все головные пятна служат
северными магнитными полюсами, а все
хвостовые пятна — южными, то в
южном полушарии Солнца наблюдается
противоположная картина: все головные
пятна оказываются южными полюсами,
а все хвостовые — северными.
И мы знаем, наконец, что в
каждом следующем цикле полярность пятен
в каждой паре каждого из полушарий
меняется: головные пятна, которые в
предыдущем цикле были южными
полюсами магнита, становятся северными, и
наоборот....
ЗОНА СПОКОЙСТВИЯ
Сегодня большинство исследователей
сходится, по крайней мере, в одном:
генератор солнечной активности скрыт
внутри нашего светила.
В таких случаях кибернетики
говорят, что имеют дело с «черным ящиком
без входа»: слова «черный ящик»
обозначают, что мы не знаем устройства
изучаемого объекта, слова «без входа»
говорят о том, что управлять этим
«черным ящиком», задавать ему вопросы
(с тем чтобы анализировать ответы)
ученые ие могут.
Действительно, можно ли управлять
Солнцем?! Единственное, что нам
остается,—это наблюдать его таким,
какое оно есть, то есть изучать процессы,
происходящие «иа выходе».
Наша «домашняя звезда» изучена
намного подробнее всех других звезд
небосклона. Ученые пришли к выводу,
что в Солнце, иа глубине порядка одной
пятой его радиуса, происходит резкая
смена режима переноса энергии,
непрерывно притекающей из его центральных
областей.
Здесь этот перенос может
осуществляться лишь с помощью конвекции.
Дело в том, что только конвекция
способна на Солнце ощутимо переносять
энергию, потому что электромагнитные
кванты «гуляют» в его недрах
миллионы лет: поглощаясь, излучаясь, снова
поглощаясь й снова излучаясь, но почти
не двигаясь с места.
Долгое время считалось, что на
Солнце происходит только хаотическая,
турбулентная конвекция. Представьте
сосуд с бурно кипящей водой — в нем
как раз и происходит такая конвекция:
от его дна тепло переносится к верхним
слоям множеством хаотических потоков.
Но советский ученый Л. И. Гудзенко
предположил, что в самом низу
конвективной области Солнца существует
область ламинарной конвекции, область
относительно невысокой скорости
перемещения вещества и, главное, не
хаотического, а направленного. Движение
струй воздуха над батареей
центрального отопления — вот пример
ламинарной конвекции.
...Б 1900 году французский ученый
А. Бенар налил на большой противень
тонкий слой ртути, а затем стал этот
противень равномерно подогревать. И
неожиданно слой ртути... распался иа
шестигранные ячейки, плотно прижатые
друг к другу!
Только 16 лет спустя лорд Релей
объяснил этот красивый эксперимент.
Он показал, что такие ячейки возникают
в слое любой вязкой жидкости или газа,
толщина которого мала по сравнению
с горизонтальными размерами.
Причина тому — ламинарная
конвекция: при нагревании в каждой ячейке
жидкость поднимается в центре и
опускается по краям. Это движение должно
было бы придать каждой ячейке форму
«бублика». Однако в сплошном слое
жидкости разрывов между этими
«бубликами» быть не может; вот они и
деформируются, принимают вид пчелиных
сот.
• Конечно, зона ламинарного течения,
подстилающая конвективную область
Солнца, выглядит иначе, чем ртуть на
горячем противне. В частности, здесь
могут формироваться не шестигранные
ячейки, а именно «бублики» — плазмен-
Если на противень,
равномерно
подогреваемый снизу,
налить тонкий слой
ртути, то этот слой
разобьется на
шестигранники —
«ячейки Бенара».
Причина этого
явления — ламинарная
конвекция
«Бублики»,
образующиеся в недрах
Солнца, заключают в
себе магнитные поля.
Силовые линии этого
поля различно
ориентированы в
зависимости от того,
в каком направлении
движутся конвективные
токи плазмы
В результате
взаимодействия
магнитных полей
«бубликов» в недрах
Солнца образуется
устойчивая слоистая
структура
66

ныё торы. Эти торы плотно уложены в
недрах Солнца и составляют зону
относительного спокойствия; эта зона как
раз и есть регулятор солнечной
активности.
И ВОТ ПОЯВЛЯЕТСЯ ПЯТНО...
Ламинарное движение в проводящей
среде, в том числе и в плазме,
приводит к образованию постоянного
магнитного поля. Таким полем обладает и
каждый тор, находящийся в зоне
ламинарной конвекции. Все торы уложены
плотно, словно сельди в бочке, а их
Магнитные поля ориентированы таким
образом, что в целом получается
прочная и упругая магнитная структура.
Иначе говоря, солнечные недра —
это ие бушующий хаос, а нечто
удивительно напоминающее по своим
свойствам твердое тело, в которое
«вморожены» магнитные поля составляющих его
плазменных торов (см. цветную
вклейку перед стр. 65).
Магнитное поле давит на плазму,
стремится расширить вещество, в
которое оно «вморожено». А стремление
расшириться приводит к тому, что
«бублики» обладают чуть меньшей
плотностью, чем окружающая плазма, и
поэтому и а них действует подъемная сила.
Но чем выше подвигается пачка
плазменных «бубликов», тем больше
становится подъемная сила: с высотой
плотность солнечной материи
уменьшается, а под действием собственного
магнитного поля «бублики» все больше
и больше распухают. И вот наступает
такой момент, когда верхний слой
отрывается от пачки и вырывается на
поверхность Солнца. Расчеты показывают,
что это должно происходить где-то в
районе 30° либо северной, либо южной
широты.
...Итак, один слой из «зоны
спокойствия» устремился к поверхности Солнца.
Что будет происходить в это время с
краевой ячейкой слоя — с одним
«бубликом»? На него одновременно
обрушивается турбулентное движение
конвективной зоны, центробежная сила,
возрастающая подъемная сила... Под
тройным натиском не может устоять
магнитное сцепление всего слоя.
Ячейки на его краю начинают отрываться
одиа за другой. Поэтому плазменные
торы всплывают не все сразу, а один
за другим.
Только сейчас тор уже не узнать: ои
принял вид пудовой гири, перевернутой
ручкой вниз. В таком положении
«бублик» и проходит оставшуюся часть пути
до поверхности.
В фотосферу он буквально
врывается, влетает с бешеной скоростью.
Вокруг него свободно, совсем не тесно.
Не то что раньше, на глубине. И
посланец ламинарной зоны взрывается.
Взрывается также и заключенное в нем
магнитное поле: на ослепительной
поверхности Солнца появляется пятно.
ДОПРОС С ПРИСТРАСТИЕМ
Итак, гипотеза есть. Но ее еще надо
доказать, то есть объяснить с ее
помощью все известные науке факты.
Конечно, наша проверка — лишь легкий
отзвук той, которая состоялась на
страницах научных журналов.
Охлаждение «запятнанных» мест
новая гипотеза объясняет в основном
взрывом и разлетом магнитных полей:
лабораторные исследования
подтвердили, что такой способ охлаждения вполне
возможен.
11-летний цикл пятнообразования —
это время между всплытиями двух
последующих слоев. По расчетам, именно
столько времени нужно на то, чтобы
очередной пласт прошел конвективную
зону и от иего начали бы отрываться
отдельные ячейки.
Раз границы всплывающего слоя
проходят по 30° северной и южиой
широты, то именно там и будут
показываться первые пятиа — следы первых
оторвавшихся торов. Вслед за ними
начинают появляться те «бублики», кото-
«Бублики», образующие
зону ламинарной
конвекции, отрываются
по ее краям и
устремляются к
фотосфере
Всплывающие «бублики*
всегда ориентируются
одинаково относительно
направления вращения
Солнца. Поэтому
головные пятна всегда
меньше хвостовых,
причем полярность этих
пятен всегда
противоположна
67

t'
**-
...Но ослепительной
поверхности Солнца
появляется пятно...
рые находились ближе к середине слоя,
то есть к экватору. Ну, а те, что были
посередине, не успевают дойти до
фотосферы: они разрушаются раньше,
слишком уж долог путь. Вот почему на
экваторе обычно не бывает пятен.
Парность пятен становится понятной,
если чуть подробнее рассмотреть сам
процесс появления «бублика» на
поверхности Солнца. Хвостовое пятно — это
утолщен на я часть тора, она появляется
раньше и тут же опрокидывается назад.
А более тонкую нижнюю часть уносит
вперед по вращению Солнца, она
всплывает позже, но зато впереди —
появляется головное пятно. Оно компактней, и
потому жнвет дольше.
Не исчезает и магнитное поле тора.
Когда тор взрывается, магнитные
силовые линии вырываются наружу,
перестают быть замкнутыми. А так как в
одном и том же полушарии магнитные
поля торов ориентированы одинаково,
то ведущие пятна одного полушария
оказываются одноименными полюсами
магнита, а все хвостовые пятна имеют
противоположный знак.
Теперь о том, почему через 11 лет
полярность пятен в парах меняется.
Нам необходимо опять опуститься в
солнечные недра, в «зону спокойствия >,
и рассмотреть уже не один слой, а
целую пачку слоев. В этом пироге слои
будут чередоваться: сначала слой, у ко-
68

торого в составляющих его торах
ламинарная конвекция поднимает вещество
в центре и опускает по бокам; под ним
находится слой, в котором движения
вещества идет в обратном направлении.
Ламинарная зона готовит слои двух
типов — так легче поддерживать
прочность магнитных структур в пачке.
Каждые 11 лет к поверхности Солн-

ИСКУССТВЕННЫЙ
ФЕРМЕНТ
Окончание.
Начало —
на стр. 57
Прежде всего нужно было подыскать
материал для шариков. Он должен был
оказаться устойчивым к любым
растворителям, которые могли быть
использованы, и в то же время иметь
достаточно активных химических групп, на
которые можно было бы «посадить»
белок. Важно было также найти
наилучшую физическую структуру шарика:
ведь иа самом деле шарик не сплошной,
а пронизан микроскопическими порами.
Эти поры должны были быть
достаточно большими для того, чтобы
растворители и реагенты могли свободно
проходить через них. Если, например,
очередная аминокислота не сможет
подойти к растущей полипептидной цепочке,
то она будет попросту «пропущена».
В конце концов Меррифилд остановился
на полистирольных шариках размером
около 0,008 миллиметра, «сшитых» ди-
винилбензолом. Хотя такой шарик едва
удается различить невооруженным
глазом, к нему можно прикрепить
триллион белковых целей!
Поиски материала для шариков
были не единственной трудностью,
которую пришлось преодолеть Меррифилду.
Нужно было подобрать подходящую
химическую защиту, растворители,
реагенты, построить «синтезирующую машину».
Но когда подготовка была
закончена, новый метод сразу же
продемонстрировал все свои возможности.
«Пробой пера» стал для Меррифилда синтез
десятнчленного гормона брадикинина, о
котором заговорил весь ученый мир.
В 1965 г. Меррифилд провел полный
автоматический синтез инсулина.
Синтез рибонуклеазы занял лишь три
недели. Звено за звеном в
синтезирующей машине была выращена полная
аминокислотная цепочка бычьей
рибонуклеазы А длиною в 124 звена. Машина
проделала 11931 операцию, осуществив
369 химических реакций. А когда про-
ца подходит новый слой,
противоположный предыдущему по конструкции (а
значит, и по ориентации магнитных
полей). Происходит смена героев:
положительные заменяют отрицательных,
отрицательные — положительных.
Полярность пятен меняется.
Рисунки
С. ДОНСКОЙ
вели проверку биологической
активности, то оказалось, что синтетический
фермент исправно «разгрызает»
молекулярные нити РНК, причем в тех же
самых местах, что и природный!
Впервые традиционный путь — от анализа к
синтезу — был пройден и для фермента.
ФЕРМЕНТЫ «ПО ЗАКАЗУ»
Замечательная особенность метода,
разработанного Меррифилдом, состоит в
его универсальности. Не существует
особых принципиальных препятствий к
тому, чтобы с помощью «синтезирующей
машины» синтезировать молекулы не
рибонуклеазы, а, скажем, того же хи-
мотрипсина или любого другого белка
с заданной последовательностью
аминокислот. Меняя по воле
экспериментатора порядок аминокислот в белковой
цепочке, можно установить, как
химическое строение определяет
пространственную структуру молекул, как эта
пространственная структура
обусловливает каталитическую активность белка.
Возможность получать белки «по
заказу» революционизирует многие
области науки и практики. Прежде всего,
это будет революция в медицине: врач
получит возможность управлять
организмом теми же методами, какие
использует сам организм,— через
посредство специально на каждый случай
приготовленных гормонов-регуляторов.
Можно высказать и еще более
фантастическое предположение. Цепочку из
100 аминокислотных звеньев можно
построить примерно 10мо способами.
Число это столь велико, что, отыскивая в
ходе биологической эволюции сочетания
аминокислот, пригодные для той или
иной задачи, природа могла остановить
ся и не иа лучшем варианте. А теперь
возможность превзойти ее, найти опти
мальное решение получает человек!
69

новости
ОТОВСЮДУ
ЯРОВЫЕ СЕЮТ
ОСЕНЬЮ
По мнению некоторых
канадских ученых,
целесообразно высевать
осенью не только
озимые, но и наиболее цен-
ные сорта яровой
пшеницы. Для этого нужно
совсем немногое:
заключить семена (каждое
отдельно!) в специальную
оболочку, котора я
сохранит их от зимних
морозов. К весне она
должна разрушиться под
действием мо роза,
талых вод или других
физико-химических
факторов. Английский журнал
«Span» A969, № 2)
сообщил, что это
утверждение уже проверено на
опыте. Каждое зерно
помещали в трехслойный
кокон из полимерных
материалов, причем
наружный слой его
постепенно разрушался под
действием мороза.
Когда наступило «время
таяния снегов», снаружи
оказалась
полупроницаемая для воды
целлюлозная пленка. Зерна
проросли как раз тогда,
когда появились
оптимальные услови я дл я
развития будущего
растения. Урожай,
полученный на опытном
участке, был примерно
на 15% больше, чем на
контрольном, и созрел
на две недели раньше.
Что и говорить,
заманчиво, но пока слишком
сложно.
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
У БАРИЯ
Число сверхпроводников
растет. Теперь к ним
НОВОСТИ
ОТОВСЮДУ
присоединился еще
барий, сверхпроводящим
он становится при
давлении 55 тысяч
атмосфер и температуре чуть
менее 1,3° К. По мере
увеличения давления
температура, при
которой обнаруживается
сверхпроводимость,
быстро повышается: при
давлении более 140
тысяч атмосфер
сверхпроводимость наступает
около 5° К.
НОВЫЕ ИСТОЧНИКИ
БЕЛКА
Опыты, о которых
сообщил жуонал «New
Scientist» A969, № 656),
показали, что бактерия
Hydrogenomonas eutropha
хорошо размножается
в водной среде,
содержащей лишь
неорганические соли, водород,
кислород и углекислый
газ. Повышенное
содержание лизина в белке
этих бактериальных
клеток позволит
использовать его как добавку к
зерновым кормам:
опыты на крысах показали,
что такой белок хорошо
переваривается и
усваивается.
Другое сообщение: в
университете Нового
Южного Уэльса
(Австралия) выделены пищевые
белки из обычной травы.
Если бы извлекать
белок из травы в
производственном масштабе!..
НОВОЕ
О ПЧЕЛИНОМ
ЯДЕ
Английский «Science
Journal» A969, №4)
сообщил, что из пчелиного
яда выделен белок ме-
литтин, способный
защитить от рентгеновского
облучения. Проверка на
мышах показала, что при
инъекции мелиттина за
сутки до облучения
выживают 100% животных;
в контроле же (без
введения этого белка)—
лишь 40—50%.
НОВОСТИ
ОТОВСЮДУ
ПЫШНАЯ ТРАВА —
НЕ ЛУЧШИЙ КОРМ
Тысячелетиями пастухи
искали для своих стад
тучные луга с пышной
и зеленой травой. И
зря. Оказалось, что
пышная трава,
растущая на обильно
удобренных пастбищах,
содержит на 10% больше
влаги, чем трава
обычных лугов. Значит, в
корме с удобренных
пастбищ меньше
необходимых животным
минеральных веществ.
Действительно,
питавшиеся «изысканной»
пищей молочные коровы
плохо усваивали
некоторые химические
элементы, например
кальций. К такому выводу
пришли сотрудники
Ветеринарного
научно-исследовательского
института в Англии.
ОДЕЖДА ДЛЯ МАРОК
Беда всех
филателистических коллекций мира
в том, что марки со
временем выгорают.
Даже самые лучшие
современные красители за
два-три десятилетия
блекнут. Главный
виновник их выцветания —
ультрафиолетовая часть
спектра.
Обеспокоенные
судьбой ценнейшей
коллекции марок, собранной в
Национальном почтовом
музее в Лондоне, ее
хранители обратились к
ученым с просьбой
подобрать подходящий
прозрачный материал,
который защищал бы
новости
отовсюду
марки от ультрафиолета.
Как сообщает журнал
«Science News» A969,
№ 2), нужные свойства
удалось обнаружить у
двух видов полимерных
материалов — полиэти-
лентерефталата
(лавсана) и полипропилена.
В недалеком будущем
пленка из этих
полимеров защитит от
ультрафиолетовых лучей
витрины почтового музея, а
потом, наверное,
перекочует и в альбомы
«рядовых»
коллекционеров.
ПЕНА В ТОПЛИВНОМ
ЭЛЕМЕНТЕ
Журнал «Industrial
Research» A969, № 7)
сообщил о водородно-кис-
лородных топливных
элементах нового типа.
Обычный электролит
заменен в них
вспененным — с Пузырьками
диаметром от четверти
до половины микрона.
Вспененный электролит
образуется благодаря
добавке поверхностно-
активных веществ.
Мощность новых топливных
элементов в полтора
раза больше мощности
обычных
водородно-кислородных топливных
элементов с
электродами из пористой платины:
электрохимические
процессы идут во
вспененной жидкости быстрее.
Появляется
возможность заменить
массивные платиновые
электроды более дешевыми,
например из платиновой
фольги или из другого
металла с платиновым
покрытием.
ВСЕ ВОЗМОЖНО
В ЭТОМ МИРЕ
ИЛИ СКУЛЬПТУРА
ИЗ МЫЛЬНОЙ ПЕНЫ
В Париже было
объявлено об открытии
выставки произведений
живописца и
скульптора Марка де Роньи. Но
посетители увидели
70

новости
ОТОВСЮДУ
лишь пустой зал, пол и
стены которого были
покрыты налетом
мыла... Дело в том, что
скульптор наполнил зал
своей выставки
мыльной пеной. Взбивал ее
специально нанятый
подручный, пена
вылетала в окна и оседала
на улице.
Скульптор назвал свой
эксперимент
«скульптурой-событием»; увидеть
это «событие» успели
лишь несколько
прохожих на улице, да
дворники, которым пришлось
вытирать мыльные
потоки с мостовой и
тротуара...
РУНО И СОЛИ
Шерстяные изделия при
стирке садятся — это
общеизвестно. Недаром
одежду из шерсти
рекомендуют не стирать, а
сдавать в химчистку. Но
недавно австралийские
ученые нашли способ
борьбы с усадкой, если
можно так выразиться,
на корню. За несколько
месяцев до очередной
стрижки овцам стали
добавлять в корм молиб-
дат и сульфат натрия.
Утверждают («Science
News», 1969, № 23), что
такая подкормка
значительно уменьшает
усадку будущих шерстяных
костюмов и кофт.
Объясняется это тем, что мо-
либдат натрия ослабляет
корневую часть
шерстяных волокон, а сульфат
натрия усиливает
верхнюю их часть. В итоге
НОВОСТИ
ОТОВСЮДУ
руно становится менее
подверженным усадке.
ПРИМАНКА
ДЛЯ КОМАРИХ
Человечество до сих пор
не расправилось с
комарами прежде всего
потому, что комарихи
способны откладывать
яйца где попало: в
стоячей воде болот и
прудов, в тихих заводях,
иногда даже в лужах.
Попробуй-ка обработай
химикатами все
подобные «злачные места».
Теперь, кажется,
появилась возможность
«сконцентрировать»
комариные выводки. Как
сообщил журнал «Science
News» A969, № 14), из
стоячей загрязненной
воды выделено
вещество, привлекающее самок
комаров и заставляющее
их откладывать яйца
только там, где этим
веществом «пахнет».
Приманка действует
неотразимо даже в
минимальных дозах:
достаточно растворить в воде
миллиардную грамма
этого вещества, и
комариные яйца обязательно
окажутся в этом
растворе. Химическая природа
вещества-приманки пока
не установлена, но
специалисты уже возлагают
на него большие
надежды, надеясь ограничить
беспорядочное
применение пестицидов и
сократить площади,
подвергаемые
«антикомариной» химической
обработке.
КОНСЕРВИРОВАННЫЙ
«ЭКСПАНСИОНИЗМ»
«За тридцать франков
вы можете стать
скульптором» — эту
наклейку с автографом
художника - авангардиста
Сезара можно увидеть
на небольшой
консервной банке, которая
продается в магазинах
Парижа. В банке
находится жидкая пластическая
новости
ОТОВСЮДУ
масса, которая на
воздухе становится
пористой, объемной. Ей
легко придать любую
форму...
Сезар заявил
корреспондентам: «Я даю
обыкновенному
покупателю возможность
творить. Подпись я
ставлю только на
консервной банке».
Когда Сезара
попросили придумать какую-
нибудь теоретическую
основу
консервированному «искусству», он,
подумав, сказал:
«Поскольку содержимое
банки расширяется, я
бы назвал это
искусство экспансионистским...».
РЕКЛАМА ПРОТИВ
КУРЕНИЯ
Истек срок действия
закона, по которому на
каждой пачке сигарет в
США должно было быть
напечатано, что
установлена связь между
курением и раком легких.
Факт этот действительно
можно считать
доказанным: в США в течение
длительного времени 9
больных раком из 10 —
курильщики. В год
болезнь уносит здесь не
менее 50 тысяч жизней.
Принятию закона,
естественно,
предшествовали яростные
сражения. Табачные фирмы
не жалели средств,
чтобы опровергнуть мнение
экспертов. Отложив
конкурентную борьбу
между СОбОЙ, ОНИ ВСКЛаДЧИ-
НОВОСТИ
ОТОВСЮДУ
ну создали свой совет
по изучению табака,
чтобы доказать его
безвредность. Хотя закон и
был принят, он,
во-первых, был ограничен
четырехлетним сроком, а
во-вторых, содержал
пункт, запрещающий в
течение этого времени
любому
государственному ведомству принимать
какие-либо другие меры
против курения.
И все-таки надписи на
сигаретных пачках
оказали свое действие.
В 1968 г. было продано
сигарет на 1,2 млрд.
штук меньше, чем в
1967. Может быть, это и
не такое уж большое
достижение (всего
американцы выкуривают
526 млрд. сигарет), но
прирост потребления
табака впервые был
приостановлен.
Теперь, когда срок
действия закона истек,
можно ожидать нового
раунда битвы за
ограничение продажи табака.
РУЛОН С ВИНОГРАДОМ
Приходилось ли вам на*
блюдать за
сборщиками винограда? Тяжелый
и
малопроизводительный труд! Каждую кисть
нужно осторожно
срезать, уложить в корзину,
а корзину затем унести...
Сотрудники
Крымского проектно-конструк-
торского
технологического института
предложили обходиться без
корзин. С барабана
специальной машины
сматывается широкая лента
из синтетического
материала и укладывается в
междурядье. Прямо иа
эту ленту сборщики
укладывают срезанные
кисти; а когда вся лента
оказывается покрытой
виноградом, машина
проходит между
кустами и осторожно
сматывает ленту — ас ней и
виноград — в рулон.
Машина работает так
осторожно, что ни одна
кисть не мнется.
71

П. Я. ЖАДАН
Рисунки
М. СЕРГЕЕВОЙ
Листовертка и ее
гусеница
АГРОХИМИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ
САД БЕЗ ЯДОХИМИКАТОВ
Личинка стеблевой мухи
на малине
Наступил май — время цветения садов.
В этот период часто бывают утренние
заморозки. Нужно заранее подготовить
средства защиты от них: заготовить
материалы для создания дымовой завесы
(щепу, мусор, сено и пр.). Весенние
заморозки в средней полосе редко бывают
позже 10 июня, до этого времени
запасы топлива следует на всякий случай
хранить в боевой готовности.
ОПРЫСКИВАНИЕ В МАЕ
Основа высокого урожая плодов и
ягод — хорошее опыление цветков.
В начале массового цветения деревьев
и кустарников рекомендуется провести
опрыскивание раствором пчелиного
меда B0—30 г на 10 л воды) с
добавлением внекорневой подкормки —
суперфосфата A00 г) и микроудобрений
(I таблетка). Это привлечет много
опылителей — пчел, ос, мух.
С наступлением теплого времени
ускоряется рост сорняков,
пробуждаются споры грибков, активизируются
вредители. Для борьбы с ними проводят
систематическое, не менее двух раз в
месяц, рыхление приствольных кругов
и междурядий ягодников на глубину
3—5 см.
Продолжение, Начало —в № 3 за этот
год.
Регулярно, не реже чем каждые
12—15 дней, рекомендуется опрыскивать
плодовые деревья против вредителей и
болезней:
1—15 мая — хвойно-перце-зольным
раствором с добавлением пиретрума,
50 г мыла и внекорневой подкормки
(рецепты растворов см. ниже);
16—31 мая — зольно-чесночно-горчич-
но-табачным раствором, также с
добавлением внекорневой подкормки.
ДЕРЕВЬЯМ — УСИЛЕННОЕ
ПИТАНИЕ
Май — период усиленного роста
деревьев, и в это время они требуют
усиленного питания. Спустя 6—10 дней после
конца цветения следует провести вторую
корневую подкормку: в лункн глубиной
30—40 см, сделанные буром-коловоротом
(диаметр 10—15 см), равномерно в
пределах приствольного круга, наливают
раствор органических удобрений B
части навоза или 1 часть куриного помета
на 10—12 частей воды) из расчета 4 л
на год жизни дерева. Одновременно
вносят в лунки нитрофоску
(плодово-ягодную смесь) — 40 г на I м2 приствольного
круга. В эти же лунки вливают по 1—2
ведра воды (в зависимости от
влажности почвы) на год жизни дерева. После
полива лунки засыпают торфом или
перегноем.
72

УНИЧТОЖЕНИЕ ВРЕДИТЕЛЕЙ
Не забывайте регулярно, каждые 12—
15 дней, просматривать ловчие пояса.
Попавших в них вредителей нужно
уничтожить, а пояса опустить на 15—20
минут в кипящую воду.
Рекомендуется установить в саду
дополнительные ловушки — противни,
корытца, тарелки с ароматическими
приманками (компот, патока, сыворотка из-
под простокваши). Все ловушки и све-
толовушки нужно очищать.
Периодически осматривайте деревья
и собирайте в банку с керосином
гусениц, ягоды и плоды, пораженные
огневкой, пилильщиком, листья с
листоверткой, завядшие побеги со стеблевой
мухой, галлицей.
Если погода стоит жаркая,
рекомендуется провести опрыскивание
приствольных кругов суспензией мела. Это
снизит температуру почвы и
предохранит от отмирания корневые волоски.
ЯГОДНЫЕ КУСТАРНИКИ
Сразу после окончания цветения A0—
20 мая) нужно провести опрыскивание
кустов чесиочно-зольно-горчичным
раствором вместе с внекорневой
подкормкой. Через 7—10 дией после цветения
кусты крыжовника, сильно зараженные
мучнистой росой, нужно опрыснуть
содово-мыльным раствором E0 г
кальцинированной соды, 50 г мыла, 30 г
синтетической мочевины или 50 г
аммиачной селитры на 10 л воды). Такое
опрыскивание повторяют два-три раза
через 8—10 дией. При появлении на
кустах малины большого количества
малинного жука или долгоносика
рекомендуется два-три раза (через каждые 5—
8 дией) опылить кусты пиретрумом.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ НАСТОЕВ
И ОТВАРОВ
Мыльно-чесиочиый иастой. Очищенные
дольки чеснока пропускают через
мясорубку или, мелко нарезав, хорошо
растирают, укладывают в бутылки с
притертой пробкой, заливают равным по весу
количеством теплой воды, тщательно
закупоривают и настаивают 7—10 суток в
теплом темном месте. Затем всю массу
выжимают, процеживают и насгой снова
сливают в бутылки. Тщательно
закупоренный настой может храниться много
лет. Все операции с ним проделывают
как можно быстрее, чтобы сократить
потери летучих веществ. Для опрыскивания
берут на 10 л воды 50 г мыла и 20—25 г
настоя для плодовых деревьев и
ягодных кустарников, 50—60 г настоя для
декоративных кустарников.
Отвар красного горького перца. Б
закрытый эмалированный или стеклянный
сосуд кладут 300 г стручков (берут
самые горькие, молотый перец не
годится), разрезанных вдоль на 4—6
частей, и кипятят час в 3 л воды,
доливая воду по мере ее выкипания.
Отвар настаивают в этой же посуде двое
суток, затем перец ицательио растирают,
отвар отжимают, процеживают и
сливают в бутылку с притертой пробкой. Для
опрыскивания на 10 л воды берут 0,5 л
отвара для деревьев и кустарников и
0,125 л для цветочных растений.
Настой горчицы. 25—30 г сухой горчицы
заваривают в 1 л воды, растирают,
настаивают двое суток, процеживают. Для
опрыскивания разводят в Юл воды.
Зольный отвар. 300 г просеянной
древесной печной золы кладут в 10 л
кипящей воды и кипятят 3—5 минут.
Отстоявшийся отвар процеживают.
Настой пиретрума. 1 часть высушенных
и мелко нарезанных листьев и цветков
далматской ромашки заливают 10
частями (по весу) воды, настаивают двое
суток, процеживают. Для опрыскивания
разбавляют в 5 раз водой.
Табачный отвар. 1—2 части махорки или
табачных отходов (пыли) заливают 10
частями (по весу) воды, кипятят на
медленном огне 1,5—2 часа, доливая
воду; настаивают двое суток,
процеживают. Для опрыскивания берут 2—3 л
отвара на 10 л воды.
Хвойный раствор. 1—2 столовых ложки
жидкого хвойного экстракта разводят
в 10 л воды.
Внекорневая подкормка. На 10 л воды
(или раствора при одновременном
опрыскивании против вредителей и
болезней) берут 50 г нитрофоски (плодово-
ягодной смеси), 1 таблетку микроудоб-
реиий и синтетическую мочевину — 100 г
для вишни, 50 г для яблони и ягодных
кустарников и 30 г для груши.
Продолжение следует
73

Б. ГРЖИМЕК
Рисунки
Я. ДОБРЫНИНА
СОРНЫЕ
КУРЫ
ИЗОБРЕЛИ
ИНКУБАТОР
Зоолог Бернгард Гржимек — директор франкфуртского зоопарка, куратор
национальных парков Африки, один из активных деятелей Международного союза охраны
природы и природных ресурсов. Б основном Гржимек пишет о фауне Африки. Изучению
животных «черного континента» им отдано много сил; в Африке при подсчете
численности животных с самолета погиб его сын.
На русский язык переведено несколько книг Б. Гржимека. Фильмы, снятые им,
показывало Центральное телевидение. Новая книга Гржимека — «Австралийские
этюды», которую готовит к выпуску издательство «Мысль», повествует о фауне Австралии,
об удивительной приспособляемости живых существ к природным условиям этой
страиы-континента, о значении экологических связей и геохимических особенностей
местности в жизни зверей и птиц, об оскудении фауны и о заповедных местах
Австралии. Перед вами отрывок из этой рукописи. В нем говорится о том, что птицы
пользовались экзотермическими реакциями задолго до того, как их открыл человек.
■;:"%
Для всех м лекопита ющих
деторождение — это длительный и тягостный
процесс. Птицам же нужно лишь
посидеть на яйцах, чтобы вывести птенцов.
У них это занимает всего две-четыре
недели, и, как правило, самец деятельно
участвует в насиживании.
А некоторые самки, как это
принято, например, у южноамериканских
страусов нанду или больших
австралийских эму, устраиваются совсем
удобно: они заставляют самцов полностью
брать на себя насиживание и в
довершение еще и нянчить вылупившихся
птенцов...
Точно так же обстоит дело и у
диких австралийских сорных кур, или
большеногое, как их иногда называют;
есть у них и местное название — тале-
галла. Дикие австралийские петухи за
сотни тысяч лет выработали целую
систему, чтобы избавиться от
насиживания.
Среди нас, людей, инкубаторные
печи изобрели древние египтяне, позже мы
довели инкубаторы до совершенства с
помощью электричества. А вот как их
сконструировали большеноги — об этом
люди уэиали совсем недавно.
Некоторые виды большеногое
откладывают яйца поблизости от горячих
вулканических источников или еще не-
остывшей лавы. Другие — идут на
морской пляж и используют нагретый
солнцем песок. Вроде бы это совсем
просто, но на самом деле отнюдь не так.
Ведь яйцам необходим равномерный
обогрев, песок же днем очень горяч,
а ночью сильно остывает. Поэтому
птицам приходится нагребать большую
кучу песка над своим «гнездом». Когда
жара становится невыносимой,
большеноги разбрасывают песок, чтобы затем
засыпать яйца сырым, прохладным
песком, однако при малейшем
понижении температуры воздуха, они сейчас
же отгребают сырой песок и засыпают
кладку теплым, сухим. Другие виды
сорных кур используют экзотермические
реакции — тепло, вырабатываемое
перегноем из прелых листьев.
Все это звучит неправдоподобно, и
надо сказать, что долгое время никто
этому и не верил. Первым эту сказку
привез Антонио Пигафетта, один из
уцелевших участников кругосветного
плавания Магеллана в 1519—1522 гг.
Он утверждал, что видел в Австралии
74

\
♦ *w
4/>i
-% 4 j"
fef^.ti
Покровительственная
окраска сорного петуха
настолько хороша, что
на фотографии его
нужно выделить
специально. Обратите
внимание на голую шею!
>*
кур, несущих яйца больше самих себя,
которые они зарывают в кучи перегноя
вместо того, чтобы их насиживать.
Относительно размера яиц он немного
перегнул, иу а что касается
инкубирования, то в те времена скорей поверили
бы в существование русалок или
морских драконов, чем в подобные
невероятные способности диких кур.
Когда несколькими веками позже на
австралийском побережье появились
европейские поселенцы, они приняли
огромные кучи листьев за игрушечные
крепости, построенные детьми
аборигенов; в северной же Австралии эти ку-
?.' '3W
чи считали могильниками. Так длилось
до тех пор, пока естествоиспытателю
Джону Гилберту не пришла в голову
мысль разрыть такую кучу. Внутри
оказались яйца. Кстати, это все время
утверждали местные жители, однако им
никто не верил. Яйца были довольно
большими: каждое весило 185 граммов.
Сорная курица размером ие превышает
нашу, домашнюю, ио яйца наших кур
весят всего от 50 до 60 граммов — 4%
от веса тела несушки, яйцо же дикой
сорной курицы составляет 12% ее
веса. И на вкус они очень хороши. В
Австралии почти каждая куча имеет свое-
75

afar
»^'^^
"Ж
"""^l^,
'ЕФ**»
-24-4
Инкубаторная куча
раскрыта: ее
разогревают солнечные
лучи
го «хозяина» — кого-ниоудь из местных
жителей, который регулярно забирает
яйца из этого естественного
инкубатора.
Профессор Ренш, работающий в
Восточной Австралии, выяснил, что при же
ланий сорных кур можно приручить.
Так, каждое утро они появлялись воз*
ле его домика в ожидании корма,
позволяли приблизиться к себе Когда же
он встречал их в лесу, они моменталь
но убегали.
... Итак, петух-большеног своими
большими лапами нагребает огромную
кучу сухих листьев и травы. Обычно
куча поднимается на два метра в
высоту и имеет диаметр в несколько
метров. У сорных кур рода Megapodius
находили инкубаторные кучи высотой
в 5 м, а в диаметре—12 м! Это самые
мощные строения, когда-либо
сооруженные птицами.
Все время, пока петух-большеног
трудится над своей кучей, голова его
сохраняет огненно-красную окраску,
а под клювом болтаются ярко-желтые
подвески. Несушек он, как правило, от
кучи отгоняет. Только время от
времени им разрешается забраться
наверх, разгрести ямку и снести туда
яйцо! Яйца эти всегда стоят
вертикально, в отличие от всех прочих птичьих
яиц, лежащих на боку. Каждая
несушка откладывает от 10 до 13 яиц. Для
выведения цыплят в куче-инкубаторе
требуется от девяти до двенадцати
недель.
В перегнойных кучах, воздвигнутых
сорными курами, гниение зачастую
доводит температуру до 45° С, что для
76

:' ._ #«*^
-V■■*'•
•4/^
Ш&
rn
i7^
stfi
ft- )ДДг
•Л'» <^'
*Hftr,
;7>f^«4 <*vH£
Сорные куры пришли
нестись
яиц слишком горячо. Но затем кучи
«перегорают> и теплоотдача резко
снижается. Поэтому петуху приходится
неустанно хлопотать вокруг кучи, чтобы
поддерживать в ней необходимую для
яиц температуру: 33,3е С. Для этого он
обычно выкапывает иа вершине ямку —
в йен скапливается дождевая вода для
охлаждения. Петух то сбрасывает
верхние слои перегноя, то снова
нагромождает их иа кучу. В общем работы
у него хватает, и работенка эта не из
завидных.
Дж. Гилберт проделал следующий
опыт. Ои встроил в перегнойную кучу
электрическую печь, которую по своему
усмотрению то включал, то выключал.
Петух вынужден был работать как
проклятый; и тем не менее он умудрялся
все время поддерживать вокруг яиц
необходимую для них ровную
температуру.
Как же ему это удается без
термометра? Вот тут-го и начинается самое
удивительное. Время от времени петух
проделывает дырку в своей куче и
просовывает голову глубоко внутрь. Кто
знает — может быть, именно для этого
у него такая голая длинная шея, без
оперенья, ведь кожа лучше ощущает
тепло? Гилберту, однако, удалось про-
следить, что один из видов сорных пе
тухов, гнездящихся на пляжах, а
именно валнистеры, зарываясь головой в
песчаную кучу, вытаскивают из
глубины полный клюв песка. Следовательно,
можно предположить, что температуру
они определяют языком или нёбом.
Цыплята вылупляются глубоко под
поверхностью перегноя или песка —
77

Яйца сорных кур.
В инкубаторе они всегда
сохраняют вертикальное
положение
иногда до метра. Может пройти
пятнадцать, а то и двадцать часов, гюеж-
де чем они выберутся наружу.
В нашем франкфуртском зоопарке
мы сначала никак не рассчитывали, что
в дождливую погоду могут вылупиться
цыплята сорных кур. Кроме того, мы
еще не знали, что они могут высоко
взлетать. Поэтому велико было наше
удивление, когда однажды утром
служитель далеко от вольера с сорными
курами обнаружил маленькое серое
существо, испуганно забившееся под
лестницу. Вначале он принял его за крысу.
Кто бы мог подумать, что крохотный
птенец способен совершить столь
основательную экспедицию от места своего
появления на свет.
Не так-то часто удавалось зоопаркам
экспонировать этих кур. Так, в 1872
году одну курицу содержали в
берлинском зоопарке, но следующая появилась
там только в 1932 году. Ведь это не
так просто, как кажется. Правда,
сейчас зоопарки не испытывают
трудностей, а у нас, даже наоборот,
некоторое «перепроизводство» цыплят, и мы
озабочены их сбытом...
Вылупившиеся из яйца цыплята на А
следующий год становятся взрослыми
курами и в свою очередь приступают
к постройке куч-лнкубаторов. А в
условиях зоопарка это далеко не просто.
Ведь им нужно огромное количество
прелой листвы. Утром к вольеру
молодого сорного петуха подъезжает
фургон и ссыпает ему целый воз листьев,
а к вечеру он уже все сгреб в угол,
взгромоздился на свою кучу, и стоит в
ожидании следующей порции.
Зоологи неоднократно пытались
вывести сорных кур у нас в инкубаторе.
Сначала ничего из этого не получалось.
Ни в одном из яиц не было ни малей-
78

шего признака развития зародыша. По
всей вероятноеги, температура
инкубатора, рассчитанная на развитие
обычных яиц, была слишком высока для
яиц диких кур.
Тогда экспериментаторы измерили
температуру и влажность в
естественном инкубаторе — в перегнойной куче.
Искусственный инкубатор на будущий
год установили не на 36—37,8° С, как
обычно, а на 33.6—33,4° С, а сами яйца
поместили в стеклянный аквариум,
обложенный со всех сторон мхом,
который периодически смачивали. Теперь
была обеспечена необходимая для яиц
влажность — 78%.
Из одного яйца, уже 33 дня
пролежавшего в естественном инкубаторе —
куче, через 15 дней безо всяких
затруднений вылупился «дикий» цыпленок. Во
втором яйце, положенном в инкубатор
сразу же как только оно было
снесено, зародыш погиб через 21 день. Но
зато третье удалось сохранить от
начала до конца, на что потребовалось
47 дней. Это было первое яйцо сорной
курицы, «воспитанное» целиком в
искусственных условиях.
В яйцах сорных кур, в отличие от
всех других птичьих яиц, воздушный
пузырь подвижен; благодаря пузырю
яйца могут на протяжении всего
развития эмбриона стоять в перегнойной
куче вертикально, острым концом вниз.
Так что их никто не переворачивает
с боку на бок, как это происходит
у других птиц. Не переворачивали их и
в искусственном инкубаторе. Воздух в
естественном инкубаторе содержит
7—13% кислорода и 8—13%
углекислого газа. В иаблтом мхом аквариуме,
помещенном в инкубатор, сразу же
после того как выклюнулись цыплята,
было всего 1,4% кислорода и 1,5%
углекислоты.
Искусственно выведенные цыплята
сорных кур поначалу никак не могли
подняться и стоять на своих ножках.
Только через 24 часа они научились
правильно ходить. За это время оии
приобрели тот вид, который имеют
цыплята сорных кур, вылезающие из своей
инкубаторной кучи.
С птендами особенно трудно
приходится сорным курам, обитающим в
засушливых центральных районах
Австралии. Им с трудом удается
наскрести небольшую кучу листьев. Кроме
того, перепады температуры от дня к
ночи там очень значительны — в ииыедни
до 40° С. Так что в этих местах все
взрослые птицы одиннадцать месяцев
в году с утра и до позднего вечера
заняты регулированием температуры в
своих инкубационных кучах. Во время
зимних дождей и похолодания они со
всей округи сгребают сырые ветки и
листья и закапывают их глубоко в
землю. Это необходимо для того, чтобы
сохранить их во влажном и прелом
состоянии до засушливого сезона —
иначе не пойдут экзотермические реакции.
Прелая же древесина и листья
обеспечат необходимое тепло для весеннего
выведения цыплят. Чем ближе к лету,
тем солнце греет сильнее, и сориым
курам приходится в полдень как можно
плотнее забрасывать кучи листвой, ибо
снаружи в них проникает слишком
много тепла. Осенью же солнце становится
«слабым», и кучи следует днем
открывать, чтобы в них могло попасть как
можно больше солнечного тепла. А
вечером их надо снова зарыть, чтобы
сохранить тепло.
Нет, право же, я очень доволен, что
не родился на езет сорным петухом...
Когда впервые слышишь о
естественном инкубаторе — этом удивительном
изобретении диких сорных кур,
невольно спрашиваешь себя, почему бы всем
птицам не пользоваться подобными
«насиживающими устройствами»? Но
если понаблюдать за
«петухом-каторжником», как он с утра до вечера
перетаскивает с места иа место листву и
землю, роет, копает ямы, да притом
еще ревностно следит, чтобы никто из
сородичей не приблизился к его
сокровищу, то каждому станет ясно, что в
общем-то это никакое не
усовершенствование, а скорее наоборот. Обычный
способ высиживания гораздо удобнее и
практичней: взял, сел сам иа кладку
и дело с концом. Уж лучше спокойно и
тихо несколько недель посидеть на
гнезде, чем вот так надрываться весь год...
Перевод с немецкого
Е. ГЕЕВСКОИ
79

СПОРТПЛОЩАДКА
АГРОНОМИЯ
ФУТБОЛА

О футболе пишут много. Особенно
сейчас, накануне чемпионата мира в
Мексике. Из одного спортивного издания в
другое кочуют заголовки: «Геометрия
футбола>, «Алгебра футбола»,
«Эстетика футбола»... Этому есть некоторое
оправдание — футбол дело сложное, и
даже научных работников не шокирует,
что название игры связывают, пусть и
фигурально, со столь почтенными
науками. Наш заголовок отнюдь не
фигуральный: в штате каждого стадиона,
принимающего команды высокого класса,
обязательно есть агроном.
МЯЧ НА ГРЕБНЕ
На ровном поле в футбол играть плохо.
Точно так же, как плохо играть иа
таком поле в травяной хоккей, регби,
ручной мяч и, наверное, в крикет, гольф,
бейсбол. Потому что после
мало-мальски приличного дождя поле
превратится в болото.
В начале матча и после каждого
забитого гола судья устанавливает мяч иа
гребень поля. Именно на гребень:
грамотно спроектированное и умело
построенное футбольное поле имеет форму
четырехскатной крыши, гребень которой
проходит через центр поля от одной
штрафной площадки к другой, а скаты
направлены к воротам и в аут. Если бы
не трение, то мяч, положенный метрах
в тридцати от ворот, вкатился бы в
них сам по себе. Однако высота гребня
всего двадцать сантиметров, и трение
все же существует... Таким образом, в
изрядно приевшейся присказке
спортивных комментаторов «поле ровное, мяч
круглый» неверны оба утверждения *.
Покатость поля можно обнаружить
если лечь ничком на газон у бровки и
взглянуть на центральный круг. Боле<
точно это делаюг с помощью геодези
ческих приборов, когда только присту
пают к строительству футбольного поля
Сначала на его месте готовят «корыто»,
снимая слой грунта. А вынутую землю
не увозят на самосвалах, а сгребают
бульдозерами «в аут» и хранят там до
поры до времени. Утрамбованное
«корыто» разбивают на квадраты и вот
тут уже пускают в ход геодезический
* О форме мячей можно прочитать
в статье «Мячи похожие и разные»
(«Химия и жизнь», 1968, № /).— Ред.
инструмент: рельеф основания должен
вчерне повторять рельеф будущего поля
Когда «корыто» приобретает нужную
форму, его заполняют материалом,
который хорошо впитывает влагу. Зто
может быть, например, щебень или
песок. На стадионе «Локомотив», самом
новом из центральных стадионов
Москвы, такая «подушка» толщиной в
40 сантиметров сделана из песка. В ней
спрятана сложная дренажная система
Наклонно уложенные асбоцементные
трубы с отверстиями пронизывают в
разных направлениях всю «подушку» и
соединяются с широким коллектором, по
которому вода уносится со стадиона.
Разумеется, отверстия закрыты плотной
тканью, чтобы трубу не забил песок.
Вся эта невидимая ни игроку, ни
болельщику дренажная система
предохраняет поле от заболачивания.
АГРОНОМ ВЫХОДИТ В ПОЛЕ
Когда «подушка» готовг, аГроЙоТи, 'как
говорится, выходит в поле: надо
готовить почву для газона. Вот теперь-то и
нужна земля, которую сгребали
бульдозеры. Но даже если стадион строят в
самых благодатных черноземных краях,
эта земля требует доводки. На
основании многолетнего опыта агрохимики
установили наилучший состав почвы
для футбольного газона. (Кстати, у нас
в стране существует специальная
лаборатория спортивных газонов, а у
нынешних чемпионов мира — англичан —
целый институт, и шефствует над ним
супруг королевы Елизаветы.)
Вот, например, какой состав почвы
рекомендуется в типовом проекте за
номером 29-52/62 «Д», разработанном
институтом «Союзспортпроект»: песчаная
фракция с крупными частицами (до
2 мм)—59%, пылеватая фракция
@,005—0.05 мм)—30%, глинистая
(менее 0,005 мм) — 11%. В почве должно
быть гумуса не меньше, чем в
черноземе, в нее добавляют минеральные
удобрения — сульфат аммония, суперфосфат,
калийные соли. А если почва кислая, ее
известкуют до рН 5,8—7. Словом,
готовую «футбольную почву» найти вряд ли
чозможно.
Землю, которая лежит в ауте, прихо-
1ится просеивать, добавлять в нее недп
тающие фракции, минеральны'4 и орга
81

иические удобрения, и только потом
ровным слоем ее рассыпают на поле.
А дальше можно поступить двояко:
либо посеять смесь семян многолетних
трав, либо закрыть поле слоем дерна с
теми же травами. Вот некоторые из
них: луговой мятлик, красная овсяница,
белая полевица, белый клевер,
пастбищный райграс.
Когда образуется прочная корневая
система, когда газон подстригут и
подровняют, агроному, казалось бы, делать
уже нечего. Но тут начинается футбол,
ради которого затевалась вся эта
агротехника, и бутсы с жесткими шипами
нещадно топчут зеленую травку.
У нас в последние годы много
спорят о футбольном календаре.
Принимают во внимание требования команд
и тренеров сборной, кассовые сборы и
возможность трансляции, длительность
сезона и усталость футболистов.
Забывают только о футбольном поле,
которому нужен отдых не менее, чем
игрокам. Газон приходит в себя после
очередной игры по меньшей мере через
несколько дней. В эти дни ему нужен
уход: в сухую погоду траву надо
поливать, если идут дожди — закрывать
полиэтиленовой пленкой площадью чуть
меньше гектара (такое одеяло весит
несколько тони).
КАК ЗИМУЕТ ПОЛЕ
Зимой конькобежцам не хватает льда —
приготовленных по всем правилам
беговых дорожек. Самый простой, казалось
бы, выход — залить беговые дорожки
стадионов. Так и делают, неминуемо
прихватывая при этом часть
футбольного поля — такова конфигурация
конькобежной дорожки. Последствия
сказываются весной, когда лед тает и вновь
наступает футбольный сезон. Под
плотный слой льда не мог проникнуть
кислород, и трава желтеет, вянет, порой
гибнет. Газон приходится пересевать.
В последнее время в печати
появляются категорические рекомендации:
заливать поле, а чтобы не портить газон,
заливать поверх снеговой подушки
толщиной тридцать сантиметров. Да вот
беда: в Москве, например, столько
снега набирается обычно к февралю, когда
заканчивается уже чемпионат Европы
по конькам... Привозить же снег на
грузовиках и рассыпать его по полю
нельзя, потому что не только грузовику, но
и велосипеду заезжать иа поле строго
запрещено, чтобы не повредить все ту
же траву.
Но есть еще один выход: постепенно
строить дорожки с искусственным
льдом, на которых можно проводить
соревнования круглый год. Точно так
же, как на футбольных полях с
искусственным покрытием. Такие опытные
поля уже существуют. Это ковер из
знаменитого тартана с нейлоновой травкой.
Вот как отозвался о таком поле после
пробной игры один из чемпионов мира
англичанин М. Питере: «Здесь
идеальные условия для игры, и угол падения
действительно равен углу отражения...».
Возможно, через несколько лет
станет модным еще один заголовок —
«Химия футбола».
М. КРИВИЧ, Л. ОЛЬГИН
НОВОСТИ
ОТОВСЮДУ
новости
ОТОВСЮДУ
новости
ОТОВСЮДУ
НОВОСТИ
ОТОВСЮДУ
СНОТВОРНОЕ
ДЛЯ РЫБЫ
Двоякодышащая рыба
протоптера живет в
африканских речках и
озерах, которые часто
пересыхают. На время
засухи протоптера
зарывается глубоко в ил,
устраивает вокруг себя
«кокон» из глины и
впадает в глубокое
оцепенение, похожее на
спячку высших животных и
характеризующееся
резким замедлением всех
процессов обмена.
Недавно группа
исследователей из университета
штата Колорадо (США)
обнаружила химическое
вещество, вызывающее
эту спячку. Создав в
аквариуме условия,
напоминающие начало
засушливого сезона, они
заставили рыбу зарыться
в ил и впасть в
оцепенение— при этом ее
потребность в кислороде
упала на 78%. Месяц
спустя они извлекли мозг
рыбы, обработали его
ацетоном и ввели
экстракт в вены белых
крыс. Результаты были
поразительными: не
прошло и нескольких минут,
как крысы погрузились
в летаргическое
состояние, температура тела
у них понизилась на
5° С, а скорость
обменных процессов — на
греть. Исследователи
полагают, что
антиметаболит, вызывающий такое
действие, представляет
собой, вероятно,
полипептид со сравнительно
небольшим
молекулярным весом. Выделить и
идентифицировать это
вещество еще предстоит
биохимикам.
82

га
K.iyfT
5
\
юный химик
J
Что это такое?
(Ответ — на стр, 86)
83

БЕСЕДЫ С АБИТУРИЕНТОМ
О химической активности вообще
и об активности металлов в частности
(БЕСЕДА ТРЕТЬЯ)*
КОНСУЛЬТАНТ. В предыдущих наших
беседах речь шла главным образом
о сфере применимости ряда
активности металлов. Как вы помните, мы
установили, что с помощью этого
ряда можно предсказывать
результаты некоторых реакций замещения,
если эти реакции протекают в
водных растворах. Но вот возникла
необходимость обсудить возможность
реакции замещения без участия
растворителя, например между
алюминием и окисью калия, и оказалось,
что никаких предсказаний мы пока
что сделать не смогли.
АБИТУРИЕНТ. Но, вероятно, на этот
счет все же существуют
определенные правила?
К. Безусловно. Им и посвящается наша
третья беседа. Но прежде чем
разобрать наш пример с алюминием и
окисью калия, я попрошу припомнить,
какие примеры аналогичных реакций
встречались вам в школьном
учебнике.
А. Если говорить именно об алюминии,
то, как я помню, он реагирует с
окислами железа, хрома и других
металлов — это ведь обычное алюминотер-
мическое восстановление. Но вот
упоминание об окиси калия мне не
попадалось.
К. А почему происходят эти алюмиио-
термические реакции?
А. Не знаю. Во всяком случае не
потому, что алюминий в ряду активности
металлов находится левее хрома или
железа!
К. Ответ хотя и негативный, но верный.
Он свидетельствует о том, что вы
усвоили наш предыдущий урок. Но
теперь постараемся найти не только
верный, но и позитивный ответ на
* См. «Химия и жизнь», 1970, № 1
иЗ.
этот вопрос. Сначала разберем
реакцию, хорошо вам известную:
2А1 + Fe2Os = 2Fe + A!2Oa.
Чтобы реакция началась, смесь
(шихту) нужно поджечь. Но дальше, как
говорят производственники, «процесс
идет горячо», то есть с выделением
большого количества теплоты. Отку- \
да же эта теплота, по-вашему,
берегся •>
А. Должно быть, за счет энергичного
окисления алюминия.
К. Верио. Но алюминий здесь не просто
окисляется. Часть выделяющейся при
этом теплоты расходуется. На что,
как вы думаете?
А. На разрушение окиси железа.
К. Здесь мы подходим к выяснению
одного важного принципа. Существуют
справочные таблицы, в которых ука- >
зано количество теплоты,
выделяющейся (или поглощающейся) при
образовании различных соединений из
простых веществ. Про окись
алюминия, например, там сказано
следующее: теплота ее образования
(Qocp) равна 399 ккал/моль. Это
значит, что когда из алюминия и
кислорода образуется окись алюминия, то
на каждый моль окиси выделяется
399 килокалорий тепла. Можно эти 1
данные прочесть и по-другому: чтобы
разложить окись алюминия на
исходные простые вещества, необходимо
затратить на каждый моль 399
килокалорий тепла.
А. Закон сохранения и превращения
энергии?
К. Совершенно верно! Теперь выпишем
из справочника величины теплот
образования некоторых окислов. А
чтобы эти данные можно было
сравнивать для металлов с различной
валентностью, пересчитаем теплоты об-
разования на грамм-эквивалент
окисла (см. таблицу).
84

Теплоты образования окислов *
Формула окисла
Теплота
образования
1
ккал/моль
ккал/г-экв
СаО
152
76 '
MgO
144
72
ВаО
133
67
А1,Оа
399
67
Na,0
99
50
к,о
86
43
ZnO
83
42
Fe,Oa
197
33
* Все данные, округленные до целых,
заимствованы из «Справочника химика»
B-е изд., том 1).
Здесь окислы выстроены в порядке
уменьшения теплот нх образования.
Поскольку ранее мы уже условились
измерять активность металлов
энергией, выделяющейся в однотипных
реакцинх, то на этот раз можно
сказать, что по отношению к кислороду
активность металлов убывает в ряду:
кальций — магний — барнй —
алюминий — натрий — калий — цинк —
железо. Из этой таблицы, в
частности, видно, что теплота образования
окиси алюминия (в расчете на моль
или грамм-эквивалент) значительно
выше той энергии, которую нужно
затратить на разложение окиси железа.
Поэтому реакция восстановления
железа алюминием, раз начавшись,
далее протекает самопроизвольно.
А. Понятно. Подобное рассуждение
поможет решить и задачу о
взаимодействии алюминия с окисью калия.
Я буду сравнивать теплоты
образования окислов алюминия и калия; но,
поскольку валентности металлов
различны, эти теплоты нужно отнести не
к молю, а к грамм-эквиваленту
окислов. Из сравнения видно, что
алюминием можно восстановить
калий.
К. Заметим, что эта реакция также идет
самопроизвольно, с выделением
большого количества тепла. И вообще, чем
больше разница в теплотах
образования двух окислов, конечного и
исходного, тем энергичнее протекает
процесс.
А. Выходит, что кальций — лучший
восстановитель, чем алюминий?
К. Безусловно. Однако кальций дороже,
и его применяют лишь в тех случаях,
когда другие восстановители
неэффективны. Например, для восстановления
бериллия((Зоср ВеО == 146ккал/моль).
А. Я понял так: реакция возможна
в том случае, если в результате
выделяется тепло, то есть если она эк-
зотермична.
К. Уточним: реакция самопроизвольно,
без затраты энергии извне, идет в том
случае, если она экзотермична.
А, Но ведь существуют и
эндотермические реакции. Можно ли провести
такую реакцию?
К. Можно. Вот пример. Из нашей
таблицы вндио, что окислы бария и
алюминия имеют одинаковые теплоты
образования. Если бы данные не
округлялись, то некоторое преимущество
имел бы окисел бария. Однако барий
удается получать алюминотермиче-
ским путем. Вы догадываетесь — как?
А. Вероятно, шихту нужно все время
подогревать?
К- Да. Шихту все время подогревают —
так, чтобы температура не падала
ниже 1200° С. Так что о
самопроизвольности процесса говорить здесь не
приходится. Хорошо еще, что
разница в теплотах образования окислов
очень невелика. А при большом
дефиците энергии осуществить
подобную реакцию очень трудно или даже
практически невозможно. Впрочем,
задача значительно облегчается, если
образующийся металл имеет низкую
точку кипения и в процессе
восстановления испаряется.
А. А что, если сравнивать не окислы,
а, например, хлориды?
К. Нужно только помнить, что
активность металлов по отношению к
хлору изменяется в ином порядке, чем
по отношению к кислороду.
А. Я теперь вспомнил еще о двух
реакциях, о которых мы говорили в
прошлой беседе: натрий + хлористый
цинк и магний + фосфорнокислая
медь. Вероятно, зиая теплоты
образования соответствующих хлоридов и
фосфатов, можно узиать, пойдут ли
и эти реакции...
К. Безусловно, ответ можно найти...
Однако наше время истекло. Поэтому
я попрошу вас подумать над
возникающими у вас вопросами
самостоятельно. Мы их обсудим в
следующей беседе До свиданья.
Г. Б. ВОЛЬЕРОВ
85

Входит ли
фосфор
в состав
фосфора?
(ОТВЕТ НА ВОПРОС ВИКТОРИНЫ
ПРЕДЫДУЩЕГО НОМЕРА)
Фосфорами (или люминофорами)
называются кристаллические вещества,
способные преобразовывать поглощаемую
энергию в световое излучение.
Свободного фосфора они не содержат
совершенно, хотя есть фосфоры, содержащие
соединения фосфора. Так, в
люминесцентных лампах используется фосфор
следующего состава:
ЗСа3 (Р04). Са (CI, FJ -f Sb, Mn.
В других приборах (например, в
электронно-лучевых трубках) используются
фосфоры, совершенно не содержащие
фосфора — сульфиды, силикаты и т. д.
*V,
Что
это
такое?
(См. стр. 83)
Это рабочий элемент так называемого
диффузионного насоса, с помощью
которого ученые создают вакуум до 10-8 мм
ртутного столба.
Диффузионный насос работает так.
Пары какого-нибудь высококипящего
вещества (в качестве такого вещества
раньше использовали ртуть, а теперь
чаще всего применяют безвредные
силиконовые масла) пропускают через
систему сопел — таких, какие изображены на
фотографии. Тяжелые молекулы этого
вещества, вылетая из сопел с большой
скоростью, сталкиваются с легкими
молекулами газа, заполняющего систему, н
«гонят» их к холодильнику. В
холодильнике рабочее вещество конденсируется,
а газ откачивается форвакуумным
насосом — обычным насосом, создающим
сравнительно небольшое разрежение, до
10~3 мм ртутного столба.
Впрочем, сейчас диффузионные насосы
чаще всего делают из металла, их
устройство снаружи не видно. Но
принцип их действия тот же, что и у
стеклянного насоса.
Фото Л. ЧИСТОГО

ХОТИТЕ
ПОДГОТОВИТЬСЯ
К ЭКЗАМЕНАМ
ПОЛУЧШЕ!
Что за
вещество:
На этот раз мы публикуем всего лишь
одну задачу, составленную
преподавателем Челябинского педагогического
института Г. Б. ВОЛЬЕРОВЫМ.
Внимательно прочитав ее условия, вы,
несомненно, вспомните аналогичные
задачи из своего школьного «репертуара».
Но эта задача отличается от обычных
тем, что в ней содержатся некоторые
дополнительные трудности.
Прн сгорании 1,86 г некоторого жидкого
органического вещества, состоящего из
трех элементов, в числе продуктов
реакции обнаружено 2688 мл углекислого
газа (условия нормальные) и 1,26 г
воды. Нелетучие продукты сгорания
отсутствуют. Жидкость кипит при +184,4° С,
а плотность ее паров (при температуре
кипения и нормальном давлении)
составляет 2,48 г/л.
Назовите вещество и приведите
уравнение реакции его сгорания.
(Решение —иа стр. 89)
ОПЫТЫ
БЕЗ ВЗРЫВОВ
Уж эта
перекись
водорода..,
...Раздался оглушительный грохот, и все
непроизвольно взглянули на небо. Но
там не было нн облачка — лишь
высоковысоко вслед за невидимым самолетом
протянулась белая полоска.
— Перешел звуковой барьер,— важно
пояснил Костя, который всегда все
знал,— тысяч до тридцати дотянет,
а выше, пожалуй, не заберется,
кислорода не хватит. Тут нужен ракетный
двигатель.
Все с уважением посмотрели иа
Костю, а он, еше больше вдохновляясь,
продолжал:
— А знаете, что использовали в
первых ракетных двигателях в качестве
окислителя? Перекись водорода! Сжатый
кислород нужно хранить в тяжелых
стальных баллонах; жидкий кислород в
то время был еще дорог. А при
разложении одного литра концентрированной
перекиси водорода образуется пять
тысяч литров смеси водяного пара и
кислорода, нагретой до 750° С! Поэтому во
время второй мировой войны перекись
водорода не называли ее настоящим
именем — такое это было секретное
вещество,— а пользовались различными
условными обозначениями: субсидол, ок-
силин, инголнн, ренал, компонент Т, ау-
рол, гепрол, нейтралки...
А сейчас перекись водорода,—
продолжал Костя,— самый мирный продукт.
Вы и сами можете ее получить. Налейте
в стаканчик немного, пять-шесть
миллилитров, 10*7о-иой серной кислоты,
охладите льдом или снегом, насыпьте около
одного грамма перекиси бария,
несколько минут помешайте суспензию
стеклянной палочкой, а затем профильтруйте.
У вас получился разбавленный раствор
перекиси водорода:
ВаОа + H2S04 ^BaS04| -f H202.
А в промышленности перекись водорода
получают иначе — разложением
персульфата аммония или реакцией атомарного
кислорода с парами воды.
— Но так получают, наверное, только
очень разбавленные растворы, вроде тех,
что продаются в аптеке? Ведь чистая
перекись водорода очень неустойчива,—
заметила одна очень сведущая девочка.
— Ничего подобного,— строго
возразил Костя.— Химически чистая перекись
водорода сама по себе не разлагается,
эта реакция идет лишь в присутствии
катализаторов. Иное дело, что таких
катализаторов очень много: ими могут
служить металлические золото, серебро,
платина, палладий, родий, ирнднй,
окислы железа, марганца, кобальта,
некоторые соли. Разложение перекиси
водорода вызывает даже щелочь, вымываемая
нз стекла; концентрированный раствор
перекиси водорода может просто
взорваться, если в него попадет хотя бы
одна пылинка. Перекись водорода
разлагается при нагревании и под
действием света, и поэтому ее надо хранить
в темном прохладном месте.
Сделайте такой простой опыт.—• Тут
Костя перевел дух.— Налейте в
пробирку немного только что полученного
раствора перекиси водорода, опустите
туда горящую лучинку, и лучинка
погаснет. А теперь подсыпьте к раствору
щепотку двуокиси марганца, и через
некоторое время вы сможете убедиться,
87

что в пробирке лучинка не только ие
гасиет, а вспыхивает ярким пламенем.
Это значит, что перекись водорода
разложилась и выделился кислород:
Н2Оа -► НаО + О.
А вот еще один, только более
красивый опыт. Попробуйте-ка, прилейте к
трем-четырем миллилитрам перекиси
водорода около миллилитра насыщенного
на холоду раствора бихромата калия,
взболтайте содержимое пробирки, и вы
увидите, как оранжевый цвет раствора
переходит в синий и выделяется
кислород: если в пробирку опустить лучинку,
то она ярко вспыхнет.
— Но если перекись водорода такая
неженка, то как Же ее применяют в
промышленности? Ведь нельзя же ее все
время оберегать и от металлов, и от
окислов, и от солей, и от стекла, и от
света и тепла?— упорствовала очень
сведущая девочка.
— Это другой вопрос,— возразил
Костя,— тут чтобы придать перекиси
водорода устойчивость, используют особые
вещества, так называемые
стабилизаторы. Эти вещества способны
приостанавливать процесс разложения. Как
говорится, клин клином вышибают — с
примесями борются другими примесями.
Говорят, был такой случай. На
одной железнодорожной станции в
цистерне начала разлагаться перекись
водорода. Температура быстро поднималась,
грозил взрыв. Цистерну начали
охлаждать, поливая водой из шланга, но это
ие помогало. К счастью, поблизости
нашелся химик, который знал что надо
делать. Он вылил в цистерну несколько
литров раствора фосфорной кислоты
(а это как раз н есть один из
стабилизаторов), и авария была предотвращена.
— А зачем теперь нужна перекись
водорода, если в ракетах пользуются
жидким кислородом? Ведь не для того
же, чтобы делать опыты? — спросил
Андрей, друг Кости (они, наверное, потому
и дружили, что Костя всегда все знал,
а Андрей всем интересовался).
— Спрашиваешь! — оживился
Костя.— Еще как нужна! Знаешь, зачем ее
продают в аптеках? Как де-зин-фи-ци-
ру-ю-ще-е средство. Ведь при
разложении перекиси водорода образуется
атомарный кислород, а он убивает
микробов. А вот ты,— обратился Костя к
очень сведущей девочке,— когда вырас-
88
тешь, наверное, захочешь стать
блондинкой н тоже будешь пользоваться
перекисью... Ну, извини, я не хотел тебя
обидеть... Я просто хотел сказать, что
перекись водорода обесцвечивает красящие
вещества, и ее используют для отбелки
тканей, бумаги, меха, ваты и многих
других материалов.
Но у перекиси водорода есть и более
серьезные области применения.
Например, с ее помощью травят поверхность
тончайших пленок германия,
используемых в миниатюрных электронных
приборах, которые, в частности,
используются и в современных ракетах. Вот
видишь,— обратился Костя к Андрею,—
хоть сейчас в ракетах и нет перекиси
водорода, но без нее ракета не полетит.
Да что я говорю. Лучше сделайте
такой опыт. Налейте в пробирку один-
два миллилитра перекиси водорода,
добавьте немного разбавленной серной
кислоты, а затем — раствора йодистого
калия. Раствор тотчас же пожелтеет,
так как перекись водорода окислит йод:
2KJ + H2Oa+H2S04->K2S04+J2-i-2H20.
Опыт будет более эффектным, если
раствор йодистого калня содержит немного
крахмального клейстера, который со
свободным йодом дает соединение темно-
синего цвета. Это очень чувствительная
реакция.
— Да,— робко заметила очень
сведущая девочка,— хороший окислитель!
— А вот и не только окислитель!—
изрек Костя и торжествующим взглядом
окинул притихшую аудиторию.—
Перекись водорода может быть и
восстановителем! Она может разлагаться и так:
Н202-^02 + 2Н.
Например, если к нескольким
миллилитрам раствора перекиси водорода
добавить разбавленной серной кислоты, а
затем — раствора перманганата калия, то
раствор обесцветится, а если в
пробирку внести тлеющую лучинку, то она
ярко вспыхнет. Это значит, что произошла
вот такая реакция:
5Н202 + 2КМп04 -J- 3H2S04->
-^2MnS04 f K2S04 + 8Н20 + 502.
— Вот уж эта перекись водорода.—
тяжело вздохнула очень сведущая
девочка,— не знаешь, чего от нее и
ждать...
К. И. СЕВАСТЬЯНОВА

Как
важно
быть
осторожным
Особенно это важно, если имеешь дело
с незнакомым веществом. Переливание
из пробирки в пробирку может
окончиться тем, что выпадет красивый осадок.
А может—взрывом,
...В одной исследовательской
лаборатории определяли физические свойства
смесей. Опытный лаборант смешивал
вещества в вытяжном шкафу. Шкаф был
застеклен, но, конечно, передняя дверца
была приподнята сантиметров на
двадцать, чтобы можно было просунуть
внутрь руки. На руках же были
резиновые перчатки — на всякий случай.
Лаборанту предстояло налить через
воронку хорошо известное химикам
вещество— триметилфосфат (СН3)зР04 в
мензурку с не менее известным
веществом— перхлоратом магния Mg(C104b.
Но в ту секунду, когда носик воронки
коснулся перхлората, раздался
оглушительный взрыв. Стекло вытяжного
шкафа разлетелось вдребезги.
К счастью, лаборант отделался
порезами на руках и царапинами на лице.
Специалисты сразу же обратились
к серьезным книгам и научным
журналам, чтобы выяснить, не упоминаются ли
Решение задачи
(См. стр. 87)
Прежде всего нам нужно узнать
молярную (грамм-молекулярную) массу
неизвестного вещества.
При нормальных условиях A0=273° К
и Ро=1 ат) одна грамм-молекула
любого вещества занимает объем V0 =
= 22,4 л, а этот грамм-молекуляриый
объем прямо пропорционален
абсолютной температуре;
где-иибудь подобные случаи. Однако об
опасности этой смеси нигде не было
сказано ни слова. Тогда реакцию стали
повторять (конечно, с ничтожными
количествами веществ), и каждый раз
повторялось то же самое: вспышка н взрыв.
А в чем причина, пока установить не
удалось.
Вот, собственно, и вся история.
Пожалуйста, обратите внимание на две
любопытные вещи. Первая: даже хоро
шо изученные вещества, оказавшись
вместе, могут преподнести сюрприз.
И вторая: опытный лаборант, не желая
рисковать, надел перед работой
резиновые перчатки и защитные очки, а
мензурку поставил под тягу и опустил
стекло.
А вот и вывод, который можно
сделать из этой не столь уж редкой
истории: не ставьте опыт, если абсолютно не
уверены в его благополучном исходе.
К тому же в скромной домашней
лаборатории (и даже в школьной) условия
не совсем такие, в каких работают
исследователи...
Рисунки С. ДОНСКОЙ
v - т-
В нашем случае Т = 273° + 184,4° =
= 457,4е К, и поэтому
22,4-457,4
V — 273 ^ *" л"
Но если в парообразном состоянии моль
вещества имеет плотность р и занимает
89

Вещество
Исходное вещество
Углекислый газ
Вода
Заданные
масса или
объем
(у. н.)
1.86 г
2.688 л
1.26 г
Молярные
масса или
объем
(У- н.1
93 г
22,4 л
18 г
Число молей
1,86
-93-= 0,02
2,688
22,4
= 0,12
1,26
-18—0.07

Соотношение
числа
молей
12
объем V, то его масса М = V • р. У нас
V = 37,5 л, а р = 2,48 г/л;
следовательно, молярная масса неизвестного
вещества
М = 37,5-2,48 = 93 г.
После этого мы можем узнать и
соотношение между числом молей
неизвестного вещества и продуктов его
горения (см. таблицу). А соотношение
числа молей — это не что иное как
коэффициенты, которые должны стоять в
уравнении горения перед формулами
соответствующих веществ:
? ? ?
+о9
12 СОа + 7Н80.
М = 93
(Вопросительные знаки в рамке
означают элементы, содержащиеся в
неизвестном веществе.)
Сопоставим теперь состав
неизвестного вещества и известных нам
продуктов горения. Ясно, что содержащиеся
в этих продуктах 12 атомов углерода и
14 атомов водорода «пришли» из двух
молекул сгоревшего вещества.
Следовательно, его формула выглядит так:
|С6Н7?|
12.6+1-7-t- 14
М = 93
Мы видим, что в состав молекулы
вещества помимо углерода и водорода
входят атомы еще одного элемента, на
долю которых приходится 14 единиц
атомной массы; ясно, что это число
должно быть кратным атомной массе
неизвестного элемента, то есть элемент
может быть либо литием (А = 7), либо
азотом (А = 14).
Рассмотрим обе возможности.
Органические соединения,
содержащие литий, в принципе существуют. Но
при горении литий дал бы нелетучий
продукт — окисел или карбонат,— а это
противоречит условиям задачи. Остается
предположить, что сгоревшее вещество
имеет общую формулу, или, как
говорят, брутто-формулу C6H7N.
Но все же, что это за вещество?
Попытаемся из брутто-фор мулы выделить
группировку атомов, содержащую азот.
Это не может быть нитро- или
амидогруппа (кислорода не хватает!).
Остается предположить, что это аминогруппа
NH2. Тогда формула нашего вещества
запишется так: СбН5МН2. Это, конечно,
хорошо знакомый нам анилин (фенил-
амнн), который горит по такому
уравнению
4CeH7N + ЗЮа = 24~Оя + 14Н20 + 2N2.
(При горении азотсодержащих
органических веществ азот выделяется в
свободном виде.)
В заключение обсудим следующий
вопрос. Когда мы искали подходящую
азотсодержащую группировку, мы
руководствовались школьным курсом
органической химии. Но ведь в
действительности таких группировок значительно
больше. Можем ли мы утверждать, что
решение задачи однозначно и других
ответов нет?
Безусловно да! Ведь в условиях
задачи указана точка кипения искомого
вещества. А это столь важный признак,
что мы можем безошибочно назвать
вещество, если знаем атомный состав его
молекулы.
Для этого вооружимся вторым томом
«Справочника химика». В его втором
издании помещена таблица «Свойства
органических веществ», где указаны
свойства ровным счетом 9581 соединения *.
По формульному указателю,
приложенному к таблице, можно узнать, под
какими номерами значатся вещества с
брутто-формулой CeHyN (оказывается, их
несколько) и какому из этих веществ
соответствует температура кипения
+ 184,4° С.
Ответ нам уже известен — это
анилин!
* Вообще говоря, всего известно
несколько миллионов органических
веществ, но среди них есть важнейшие,
которые н перечислены в
«Справочнике».
90

В конце прошлого года в Главном
управлении ветеринарии Министерства
сельского хозяйства СССР шло
совещание. Обсуждали новый метод
«прополки» озер — уничтожения в них
ненужной рыбной мелочи перед вселением
ценных видов рыбы. Сорную рыбу
предлагалось травить, как клопов, только
сыпать в озера не ДДТ, а его
отдаленного родича полихлорпинен
(сокращенно— ПХП).
Совещание было созвано специально
для того, чтобы решить: можно ли
отменить запрет на применение ПХП в
рыбном хозяйстве. Запрет был наложен
именно Главным управлением
ветеринарии в 1968 году...
Выступавшие гигиенисты и
токсикологи спрашивали: подвергался ли
исследованию улов из обработанных ПХП
озер? Не остается ли ПХП в рыбе?
Изучены ли пути превращения и
накопления ПХП иа разных этапах пищевой
цепи, протянувшейся от
микроорганизмов планктона и бентоса до карпа в
сметане? Удовлетворительного ответа на
эти вопросы так и не было: ведь нет
даже надежной методики определения
ПХП в живых организмах. Зато
доподлинно известно, что ПХП очень стоек,
что он способен накапливаться в живых
тканях, что он концентрируется в
молоке и жире. Что ПХП, как и другие
хлорорганические ядохимикаты,
оказывает свое смертоносное действие не
сразу, а исподволь, иногда несколько
поколений спустя...
И тогда в спор вступил предста ви-
тель рыбного министерства:
— Товарищи, да что же это вы
такой перспективный метод режете под
корень? У нас разработаны проекты, по
ним построены новые рыбхозы, они
ждут ПХП. Как нм теперь работать?
Вы говорите: надо искать другие
методы прополки. Мы ищем. Но ведь их еще
нет, их нужно ждать по крайней мере
еще два-три года. Дайте же нам на эти
два-три года ПХП! Все тут сидят и
обсуждают, как бы чего не вышло. Да,
возможно, выйдет! Но ведь мы просим
всего сто тонн ПХП в год, а в
сельском хозяйстве его применяют тысячами
тонн. Им, значит, можно?
Слова выступавшего записаны точно
В том числе и слова о том, что — да,
нежелательные последствия возможны,
но зато будет рыба, и она все
перевесит.
За несколько дней до совещания я
прочел недавно перед тем вышедшую книгу
Юлия Медведева «Безмолвный фронт» *.
И до чего же развертывавшаяся на
моих глазах дискуссия напоминала
десятки эпизодов из этой книги!
«За всю свою историю люди не
знали врага более непреклонного, чем
насекомые... По садам и огородам, по
полям, лугам и лесам проходит
безмолвный фронт. Он не знает перемирий,
сражающиеся воюют за хлеб насущный...».
Но уже совсем недавно, на наших
глазах, возник еще один фронт, на котором
тоже идет борьба за будущее
человечества. На этом фронте в обороне
оказываются уже сами создатели химического
оружия против насекомых...
Конфликт между двумя
противоположными точками зрения на стратегию
борьбы с вредителями и есть главная
тема книги «Безмолвный фронт». Автор
приводит сотни примеров того, как
примененное против насекомых оружие
обращается против живой природы.
Бездумное увлечение новинками
синтетической химии может превратиться для
людей, по выражению автора, «в
блуждание с завязанными глазами по
минному полю». Такой миной замедленного
действия могло бы оказаться каждое из
тысяч озер, которые собирались
обработать полихлорпнненом. Могло бы,
если бы люди, от которых зависело
решение, махнули рукой на отдаленные
последствия во имя сомнительный
сиюминутной выгоды. К счастью, этого не
произошло: запрет остался в силе. Но
это редкий случай. Пока еще чаше
победителем оказывается другая сторона.
К сожалению, часто чересчур робкую
позицию занимают те, кому доверено
защищать здоровье людей от опасных
последствий технического прогресса.
И об этом тоже пишет автор книги
«Безмолвный фронт»:
«...Врачи-гигиенисты не выглядят главными в споре с
химиками и практиками сельского
хозяйства. Они скорее напуганы данным
им правом разрешать и запрещать».
Где уж там «главными»! Еше в
* Юл. Медведев. Безмолвный фронт.
М.» «Советская Россия», 1969.
91

/
/
1967 году заместитель министра
здравоохранения СССР П. Н. Бургасов
сообщал в редакцию «Химии и жизни», что
^ министерством «внесено обоснованное
/ предложение об исключении из списка
препаратов, разрешенных для
применения в сельском хозяйстве, ДДТ и
гексахлорана».
Только в этом году ДДТ, наконец,
исключен из списка. Теперь дело
санитарных врачей, органов народного
контроля — обеспечить действенность
запрета, бороться с попытками (а такие
попытки будут!) под предлогом
производственной необходимости ста вить под
угрозу здоровье населения.
Жгучие проблемы, поставленные
развитием промышленности
ядохимикатов, требуют неотложного решения. Мы
советуем прочесть книгу «Безмолвный
фроит» всем, кто так или иначе
сталкивается с этими проблемами на
практике. Всем, кого волнуют вопросы
охраны природы, вопросы разумного
хозяйствования на Земле.
«Не будем... слишком обольщаться
нашими победами над природой, —
писал Фридрих Энгельс. — За каждую
такую победу она нам мстит. Каждая из
этих побед имеет, правда, в первую
очередь те последствия, на которые мы
рассчитывали, но во вторую и третью
очередь совсем другие,
непредвиденные последствия, которые очень часто
уничтожают значение первых».
Книга Юлия Медведева
«Безмолвный фронт» — полезное и своевременное
напоминание об этой истине.
А. ИОРДАНСКИЙ
4
ЖИВЫЕ ЛАБОРАТОРИИ
СИБИРСКИЙ ПОДСНЕЖНИК
Еще в низинах лежит снег, еще
холодно, а уже появляются в тайге синие и
фиолетовые мохнатые бокальчики
цветов. Сначала один куст, другой, и
через несколько дней весь лес играет
красками. Это цветет пульсатилла, или
прострел раскрытый, который в
Иркутской области ласково называют
«пострел», — наверное, за раннее цветение
(помните: «наш пострел везде
поспел»?) . Прострел цветет действительно
очень рано — в конце апреля или начале
мая. От весенних заморозков растение
предохраняют волоски, густой шубой
покрывающие стебель и лепестки
цветка. Когда заморозки прекращаются,
надобность в «шубе» отпадает, и волоски
исчезают.
Мало какое растение может
похвастаться таким обилием местных
названий. Его латинское имя Pulsatilla patens
происходит от глагола pulsare — «бить»,
«звонить» и связано, очевидно, с
формой цветка. Немцы называют прострел
Kuhschelle, что означает «коровий
колокольчик». И в самом деле,
опущенные вниз, качающиеся от ветра венчики
цветка удивительно похожи на
маленькие колокола.
А в Европейской части СССР
прострел получил еще одно народное
название — сон-трава. Это имя связано
уже, видимо, не с внешностью цветка,
а с его ядовитыми свойствами.
Корневище и стебель прострела содержат ~
ядовитое вещество анемонин и продукт *
его расщепления анемоноль (их
названия происходят еще от одного имени
этого растения — анемон). Они
вызывают раздражение кожи, а при
попадании внутрь — острое воспаление
желудка, кишок, раздражение почек, иногда
даже параличи и смерть. Эти свойства
прострел сохраняет только в свежем
виде; при сушке ядовитые вещества
исчезают. Экстракт или водный настой
из листьев прострела обладают сильным 4.
бактерицидным и фунгицидным
действием.
Разнообразно применение прострела в
народной медицине Сибири. Вытяжкой
из него смазывают места, пораженные
чесоткой, свежие листья употребляют
для лечения нарывов, при ревматизме
втирают настой или отвар. Препаратами
из прострела лечат заболевания
дыхательных путей, лихорадку, используют
их как успокоительное средство.
Прострел широко используется в
гомеопатии, его препараты принимают при У
повышенной возбудимости нервной
системы, расстройствах секреторной и
92
\

двигательной функций желудка.
Прострел — главное гомеопатическое
средство от кори: считается, что он
ограничивает воспаление слизистых оболочек
верхних дыхательных путей.
Любопытное свойство прострела
обнаружили геохимики. Оказывается, он
концентрирует в себе из окружающей
среды микроэлементы кобальт и никель.
В местностях, особенно богатыл нике-
93
лем, прострел накапливает его столько,
что это влияет на нормальное развитие
растения и вызывает уродства.
А вообще прострел очень красивый
цветок, и все обитающие в Сибири виды
его широко применяют в озеленении
городов^
Инженер-деидролог Г. П. ТАФИНЦЕВ
Фото автора

КОНСУЛЬТАЦИИ
ПОЧЕМУ ИСЧЕЗЛО ИЗОБРАЖЕНИЕ?
Однажды я делал опыт
с хлористым железом.
Несколько капель
раствора попали случайно
на лежащую рядом
фотографию. Я заметил,
что в этих местах
фотография обесцветилась.
Тогда я погрузил ее
полиостью в раствор
хлористого железа —
изображение исчезло.
Затем я попытался
восстановить его: отмыл
Фотографию можно обесцветить растворами многих
веществ. Этот процесс хорошо известен фотографам,
его применяют для «осветления» слишком темных
негативов или отпечатков. Обычно для этого используют
окислители, то есть вещества, легко присоединяющие
электроны. В растворе хлористого железа FeCI2 (куда
опустили фотографию) под действием кислорода
воздуха обязательно должно было образоваться немного
хлорного железа FeCU (оттого и раствор, и
фотография пожелтели), а хлорное железо — окислитель, с
серебром фотографического изображения оно
вступило в такую реакцию:
FeCl, + Ag у FeCl2 + AgCl.
фотографию водой и
решил погрузить в
раствор сульфита
натрия — изображение
появилось вновь, четкость
была прежней, но
фотография сильно
пожелтела. Объясните,
пожалуйста, что здесь
произошло!
Н. ТЕЛЕПНЕВ.
Брянск
Получившееся хлористое серебро — белого цвета,
поэтому фотография обесцветилась. Но AgCl легко
перевести обратно в черное металлическое серебро
действием веществ-восстановителей (легко отдающих
электроны). Этим процессом пользуются для
«усиления» негативов: сначала их обрабатывают окислителем,
а затем — восстановителем; появившееся вновь
изображение обычно более «плотное». Сульфит натрия
(ЫагБОз) — восстановитель, поэтому погруженная в его
раствор фотография приняла свой первоначальный
вид.
Кандидат технических наук
Л. Я. КРАУШ
Хотелось бы знать
подробнее о химизме
крашения волос. Что такое
«Гамма» и гидроперит!
А. П. ИВАНОВА,
Москва
' БЛОНДИНКИ, БРЮНЕТКИ, ШАТЕНКИ
Волосы красили задолго до новой эры,
продолжают этим заниматься и сейчас.
Блондинки почему-то считают, что
черные волосы им больше к лицу,
брюнетки превращаются в шатенок, а
шатенки — в блондинок (возможны и
другие варианты). Но если раньше было
всего несколько растительных
красителей: хна, басма да ромашка (в
некоторых странах применяли и ревень), то
в наше время выбор стал намного
богаче. Химики синтезировали множество
соединений, дающих более
долговечную окраску и к тому же самых
фантастических оттенков (красители
«Гамма» тоже вышли из химической
лаборатории).
Сам же принцип крашения остался
тем же: сначала волосы обесцвечивают
(некоторые на этом и останавливаются,
стать блондинкой проще), а затем
заново красят.
Естественный цвет волосам придают
входящие в их состав
темно-коричневые и черные красящие вещества —
меланины, молекулы которых содержат
водород, азот, углерод, а иногда и
серу. Точное строение молекул
меланинов пока не установлено, известно
только, что они образуются в организме из
аминокислот тирозина и триптофана.
Обесцвечивание волос основано на
том, что меланины вступают с
перекисью водорода (Н2О2) в реакцию, в
результате которой получаются
бесцветные соединения.
Перекись водорода — очень
нестойкое соединение, поэтому чаще всего
парикмахеры (и те женщины, которые
научились сами менять цвет своих
волос) предпочитают иметь дело с
гидроперитом— комплексным соединением
перекиси водорода с мочевиной.
Продается этот препарат в виде белых
таблеток. Вот его химическая формула:
NHS
О = С -Н.О,.
\
NH,
Когда такую таблетку растворяют в
воде, перекись водорода переходит в
раствор. Одна таблетка гидроперита
заменяет 15 мл 3%-ного раствора
перекиси водорода. Н2О2 участвует и в
осветлении волос, и в крашении.
Красители «Гамма» принадлежат к
наиболее популярным сейчас. В состав
94

их входят пара-фенилендиамин (от 0,38
до 1,3%), технический резорцин
(около 4%), этиловый спирт C1%), жидкое
туалетное мыло F4%), вода и для
аромата — лавандовое масло. Смесь для
самых светлых волос содержит еще
нашатырный спирт @,2%).
Когда на обесцвеченные
гидроперитом волосы наносят краситель,
перекись водорода окисляет пара-фенилен-
диамин и резорцин, в результате
образуется смесь красящих веществ,
которую волосы адсорбируют.
При окислении пара-фенилендиами-
на получается тетрамино-дифенил-па-
ра-азофенилен (иначе — основание Бан-
дровского) — соединение, придающее
волосам темный цвет вплоть до
черного. Смесь же пара-фенилендиамина с
резорцином переходит в феноксазин,
окрашивающий волосы в коричневые
тона. Чтобы получить всевозможные
оттенки, в красящую смесь вводят
разные количества составных частей.
Не лишне напомнить, что
чрезмерное увлечение этими веществами
иногда приводит к нежелательным
результатам: у некоторых людей химические
красители вызывают воспаление кожи и
даже экзему. Женщинам с такой
кожей лучше применять хну, басму и
ромашку.
В. БУРДИН
ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ
■ КАК БЫТЬ С БОТУЛИЗМОМ?
Я —
инженер-консервщик, пенсионер. На
моих глазах возникла
консервная
промышленность СССР и
проходила ее история... В 1933 г.
в Днепропетровске до
300 человек отрввипось
кабачковой икрой,
изготовленной одним из
одесских консервзаво-
дов. Специалисты
определили отравление
токсином ботулизма...
Были приняты
решительные меры: все кон-
сервзаводы были
остановлены и вновь
пущены только после
создания полного
санитарного и
технологического порядке, после
проверки
специальными
правительственными комиссиями. Решено
было выпускать
стерилизуемую продукцию
абсолютно стерильной.
Но... все заводы Союза
в наилучших сануспови-
ях, соблюдая
технологический режим, с
ноября по апрель не смогли
выработать ни одной
абсолютно стерильной
партии консервов —
везде обнаруживали
сенную и
картофельную палочки.
Оказалось, что споры этих
безвредных и не
портящих продукцию баципп
не погибают даже при
самых строгих режимах
стерилизации,
допускаемых технологией. Они
погибают только при
таких режимах
стерилизации, при которых
продукция приходит в
НЕГОДНОСТЬ.
А споры бациллы
ботулизма! Они, как и
споры сенной и
картофельной папочки,
выдерживают все
принятые в консервной
промышленности режимы
стерилизации. Поэтому
ботулизм — это
дамоклов меч, всегда
висящий над
консервщиками и над
потребителями консервов.
...А между тем мы
не используем одно
уязвимое место баципп
ботулизма: они не
развиваются в среде с рН
менее 4,3, то есть в
подкисленной среде.
Подобные сообщения
неоднократно
публиковались в литературе.
Все фруктовые
консервы, имеющие рН ниже
4, стерилизуют при
температурах не выше
100° С, и никто никогда
ими не отравился.
Если бы удалось
повысить активную
кислотность среды мало-
кислотных продуктов
до рН менее 4 без
существенного изменения
их вкуса, то мы были
бы гарантированы и от
ботулизма, и от гниения
мясных, рыбных и
овощных мапокиспот-
ных продуктов.
Инженер Н. Д. ВОЛИК,
гор. Мосапьск
Калужской обп.
От редакции. Да, действительно, споры бациллы
ботулизма— очень опасного микроорганизма, токсин
которого вызывает тяжелое отравление, выдерживают
длительное кипячение. Обычная стерилизация
кипячением при 100° С не гарантирует их гибели. Вот
почему ни в коем случае нельзя консервировать в
домашних условиях малокислотные продукты: мясо,
рыбу, зеленый горошек, сахарную кукурузу. И тем не
менее консервы, выпускаемые промышленностью, не
представляют опасности. Дело в том, что так
называемое «время Z», или смертельное врвмя, нужное для
полного уничтожения спор ботулизма, быстро
сокращается по мере повышения температуры и при 120° С
измеряется уже не многими часами, а минутами, что
позволяет при автоклавной стерилизации полностью
устранить опасность развития бацилл. К тому же это
время — на всякий случай — умножают на
коэффициент запаса, и этот коэффициент достигает 12.
Что же касается увеличения кислотности консервов,
то довести рН до 4 «без существенного изменения
вкуса», к сожалению, невозможно: уже при рН ниже 5
ощущается кислый вкус.
95

ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ
БЕРЕГИТЕСЬ
СТРОЧКОВ!
В мае, когда в лесах уже почти нет
снега, появляются первые вестники
нового грибного сезона — вкусные, хотя и
невзрачные, строчки и сморчки. Но —
ОСТОРОЖНО! Грибы таят в себе
опасность отравления. Строчки
содержат 0,2—0,4% гельвелловой кислоты —
яда, который вызывает гемолиз
(растворение эритроцитов крови) и повреждает
печень и почки. Действие ее
проявляется не сразу, а спустя 6—10 часов:
начинается головная боль, рвота, сильные
боли в животе, понос, слабость, потеря
сознания, судороги, часто — желтуха.
Особенную осторожность должны
проявлять кормящие матери: гельвелловая
кислота выводится из организма через
грудное молоко, и известен случай
отравления грибами грудного ребенка.
Все это относится ТОЛЬКО К
СТРОЧКАМ, сморчки совершенно
безвредны. Но... эти грибы так похожи, что
остерегаться надо и тех и других.
И все-таки отравления можно
избежать. Нужно только правильно
обработать грибы: перед тем как жарить
или варить их, дополнительно отварить
в течение 10 минут, воду слить и грибы
хорошенько промыть чистой водой. Этот
способ основан иа том, что
гельвелловая кислота хорошо растворима в воде.
Правда, весь яд строчков так извлечь
не удастся. К тому же гельвелловая
кислота может накапливаться в
организме. Поэтому в сутки рекомендуется
съедать не больше 200 г грибов. А еще
лучше обезвреживать грибы сушкой
C—4 недели). При этом яд
разрушается — по-видимому, благодаря окислению.
С. МАРТЫНОВ
КАК
БРОСИТЬ
КУРИТЬ
Вероятно, каждый, кто иа самом деле
собирается это сделать, избирает свой
путь. Но тем, кто не зиает, с чего
начать, могут оказаться полезными эти
советы.
Прежде всего, ие стоит жалеть себя
и думать, что вы приносите в жертву
что-то важное и ценное. Наоборот,
считайте, что вы занимаетесь
самоусовершенствованием и воспитываете в себе
волевого и благоразумного гражданина.
Затем назначьте день О — день
Отказа от вредной привычки — месяца
через два с того момента, как решение
принято. По мере его приближения
уменьшайте число выкуренных
сигарет— неделю за неделей, день за днем.
Тут может быть несколько способов:
например, сегодня курить одну сигарету
в час, а завтра — одну сигарету в два
часа, и так далее. Или, скажем,
сегодня половину того, что вы выкурили аче-
ра. Или курите по полсигареты.
Хорошо записывать, когда в течение
дня больше всего хочется курить н
когда ие хочется совсем. Получится
очень полезная информация о себе.
Теперь можно обратить внимание на то,
почему именно в определенные
моменты тянет к сигарете, а уяснить себе
причину — значит почти справиться с ее
следствием.
Примерно за неделю до дня О
следует почаще думать о том, почему вы
собираетесь бросить курить.
Вспоминайте, что вы боитесь заболеть раком, что
не ощущаете вкуса пищи, что у вас
появился мучительный кашель или
одышка, наконец, почаще думайте о том,
какой отвратительный запах издает
неубранная вчерашняя пепельница...
В великий день О нужно постараться
с самого утра заняться чем-нибудь
очень важным. Например, если дело
происходит во время отпуска, ставьте
палатку, отправляйтесь иа прогулку в
горы, играйте в теннис. Если же вы
бросаете курить «без отрыва от
производства», хорошо провести несколько дней
в библиотеке или другом месте, где
курить запрещается. Ходите в кино. Чаще
пейте воду, непрерывно сосите леденцы,
по возможности ешьте вкусную пищу.
Хотя бы две недели держитесь
подальше от друзей, которые много курят.
Как можно резче меняйте привычный
режим: избегайте смотреть обычно
интересовавшие вас телевизионные
программы, садитесь на стулья, на которых
раньше не любили сидеть, решайте
кроссворды и вообще занимайтесь
любыми необычными для вас делами.
Если же и после этого вам ие удастся
бросить курить, то... попробуйте что-
нибудь еще.
По материалам журнала
«Science Digest» A969. Mb 7)
Рисунок О. АИЗМАНА

только ли
ГЕНЫ?
Издательство
«Наука»
Цена 30 коп.
Индекс 71050
Родина девятипоясного броненосца, или
армадилла — Южная Америка. Это очень
любопытное животное. Приземистое,
покрытое крепким панцирем из роговых
щитков, оно кажется неповоротливым.
Но на самом деле броненосец довольно
ловок: он высоко прыгает, хорошо
плавает, может зарываться в землю или
сворачиваться в непроницаемый шар.
II есть у пего еще одна интересная
особенность — самка броненосца всегда
приносит ровно четырех близнецов, iil
больше и не меньше.
У всех четырех новорожденных,
развившихся из одной и той же оплодотио
ренной яйцеклетки, одинаковый набор
генов. Такие однояйцевые, или
идентичные близнецы не должны существенно
отличаться друг от друга: различия
между ними, если они и еегь, генетики
привыкли объяснять лишь влиянием
внешних обстоятельств.
Однако результаты исследования
броненосных близнецов, предпринятого
недавно биохимиком Р. Уильямсом,
заставляют в этом серьезно усомниться.
Жертвами, науки пали 16 четверок
броненосцев — чтобы исключить влияние
внешней среды, их умерщвляли сразу
после рождения. И органические
различия между близнецами оказались
настолько велики, что объяснить их
неодинаковым положением плодов в матке
или неравномерным снабжением их
кровью было невозможно. Сердце,
селезенка, надпочечники детенышей сильно
различались по размеру. Разным было и
содержание в этих органах кислот и
других веществ. Например, в
надпочечниках одного из близнецов было в 140
раз больше гормона норэпинефрина, чем
у его идентичного брата.
Эти исследования позволяют
предположить, что некоторые свойства
развивающихся организмов могут
определяться не хромосомами, которые в
точности воспроизводятся при каждом
делении яйцеклетки, а внеядернымн
структурами. . Такие структуры могут
быть расположены в цитоплазме
несимметрично и поэтому при делении клетки
могут распределяться между
близнецами неравномерно: одним может
достаться больше какого то «неизвестного
фактора», другим — меньше.
Может быть, и тут играет роль
ДНК — главный носитель
наследственности? Ведь недавно было обнаружено,
что ДНК можег содержаться не только
в ядре, но и в цитоплазме клеток...
*