Бахыт Кенжеев - Удивительные истории о веществах самых разных

• Название: Удивительные истории о веществах самых разных
• Автор: Бахыт Кенжеев
• Жанр: Публицистика

В книге известного популяризатора науки Петра Образцова и его однокурсника по химическому факультету МГУ, знаменитого поэта Бахыта Кенжеева повествуется о десятках самых обычных и самых необычных окружающих человека веществах – от золота до продуктов питания, от воды до ядов, от ферментов и лекарств до сланцевого газа. В конце концов сам человек – это смесь химических веществ, и уже хотя бы поэтому знание их свойств позволяет избежать множества бытовых неприятностей, о чем в книге весьма остроумно рассказывается. Авторы развенчивают многочисленные мифы и разоблачают предрассудки, связанные с разными веществами, но в то же время сообщают немало удивительного об особенностях этих веществ, а кроме того – находят немало неожиданных пересечений химии и поэзии. Даже те, для кого уроки химии – невыразимая скука, прочитав эту занимательную книгу, будут жалеть, что она так быстро закончилась.

---

Так называемая «озоновая дыра», то есть область с пониженной на 30 процентов и более концентрацией озона, регулярно образуется над Антарктидой именно из‐за ежегодно низких температур в стратосфере над этим континентом. При этом образуются облака из мелких кристаллов льда, на поверхности которых осаждаются химические вещества земного происхождения, которые и вступают в реакцию с озоном. В Арктике ситуация иная, здесь стратосферная температура может вообще не упасть до тех –80ºС, при которых образуется дыра. И в отдельные годы уменьшения озонового слоя над Арктикой вообще не происходит.

Впервые образование «озоновой дыры» было зафиксировано над Антарктидой в 1985 году английской экспедицией. Вскоре нашли и «виновника» распада озона. Большинство образующихся в результате человеческой деятельности веществ не в состоянии добраться до стратосферы и разлагаются еще в нижних слоях атмосферы. И только чрезвычайно инертные соединения углерода с хлором и фтором – фреоны достигают озонового слоя и подвергаются воздействию этого высокоактивного окислителя. Фреонов нам не жалко, а вот озон в результате таких реакций превращается в обычный кислород О2, не задерживающий вредный ультрафиолет.

Главными механизмами распада озона являются азотный, кислородный, водородный и галогеновый. Эти реакции представляют собой каталитические циклы, поэтому их также называют соответствующими циклами.

Кислородный цикл (механизм Чэпмена):

Азотный цикл (NOx):

Водородный цикл (HOx):

Хлорный цикл (ClOx):

Паника поднялась, когда выяснилось, что в хлорном цикле могут участвовать упомянутые фреоны, созданные человеком для нужд холодильной промышленности и для употребления в аэрозолях. Изучение химии этих соединений проводилось еще с начала 70‐х годов прошлого века, а после сообщений об «озоновой дыре» химики довольно быстро разобрались в особенностях реакции фреонов с озоном, названной циклом Молина. За эту работу в 1995 году трое ученых получили Нобелевскую премию – несомненно, под влиянием озоновой истерии, поскольку сама‐то работа ничего выдающегося с научной точки зрения не представляет.

Еще до признания заслуг этих ученых в 1989 году почти 200 стран-членов ООН подписали Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, и взяли на себя обязательство сначала сократить, а потом и вовсе отказаться от употребления фреонов, обвиненных в общемировом геноциде. И со временем производство этих веществ во многих странах было действительно свернуто. Например, в России аэрозольные баллончики с дезодорантами или краской теперь заполняют крайне пожароопасными бутаном и пропаном, а в холодильниках используют фторуглероды.

Последнее очень важно, поскольку оказалось, что виноваты не сами фреоны, а содержащийся в них хлор. Соединения же углерода только с фтором (фторуглероды) безвредны. Но когда это выяснилось, сразу же возник вопрос: а являются ли пресловутые фреоны единственным источником хлора? Ответ был известен давным-давно: при извержении лишь одного среднего вулкана, которые происходят каждый год, выделяется во много раз большее количество хлора, чем можно набрызгать из всех баллончиков всего мира.

Речь не идет о том, чтобы Нобелевскую премию у знаменитой троицы отобрать. Следует всего лишь прекратить озоновую истерию. Кому может повредить ультрафиолет в безлюдных Арктике и Антарктике? И при чем тут несчастные аэрозоли? Дыра то образуется, то пропадает, так было уже десятки раз, и никому особенно навредить не может. Кстати, в докладе ВМО за 2014 год уже констатируется стабилизация размеров озоновой дыры – правда, это отрадное событие объяснено именно сокращением выпуска фреонов.

Авторы этой книги в данном вопросе, как вы поняли, занимают ретроградную позицию, полагая, что фреоны не более виновны в истончении озонового слоя, чем пукающие метаном коровы – в антропогенном глобальном потеплении (а это одна из официальных причин, объясняющих данное печальное явление). Всякий раз, когда совестливые ученые призывают остановить гибель нашей планеты, вызванную глобальным потеплением, нам вспоминается знаменитая картина Брейгеля «Охотники на снегу»: не только шедевр живописи, но и свидетельство того, что во Фландрии XVII века стояли настоящие русские зимы – с сугробами и замерзающими прудами. К началу XX века эти суровые зимы сошли на нет, причем промышленная революция (равно как и невоспитанные коровы) не играла в этом решительно никакой роли, поскольку ее масштабы в то время были слишком скромны.

Впрочем, мы ни на чем не настаиваем. Пускай читатель придет к выводу самостоятельно. Что до озона, то и ему (точнее, озоновому слою, который – о, поэтическая вольность! – размещен поэтом не в стратосфере, а прямо у поверхности земли) нашлось место в российской поэзии, например, в поэме Андрея Вознесенского «Оза», в свое время весьма и весьма впечатлившей публику 60‐х годов прошлого века. Вот соответствующий отрывок:

Ты мне снишься под утро,
как ты, милая, снишься!..
Почему‐то под дулами,
наведенными снизу,

ты летишь Подмосковьем,
хороша до озноба,
вся твоя маскировка —
30 метров озона!

Твои миги сосчитаны
наведенным патроном,
30 метров озона —
вся броня и защита!

В том рассвете болотном,
где полет безутешен,
но пахнуло полетом,
и – уже не удержишь.

Дай мне, Господи, крыльев
не для славы красивой —
чтобы только прикрыть ее
от прицела трясины.

Пусть еще погуляется
этой дуре рисковой,
хоть секунду – раскованно.
Только пусть не оглянется.

Пусть хоть ей будет счастье
в доме с умным сынишкой.
Наяву ли сейчас ты?
И когда же ты снишься?

От утра ли до вечера,
в шумном счастье заверчена,
до утра? поутру ли? —
за секунду до пули.

Зарин – не рифма для зари

В этой главке один из авторов, а именно Бахыт, немножко потянет одеяло на себя, процитировав для начала свое собственное стихотворение под заглавием «1904» из цикла «Светлое будущее». Вот оно:

Когда хандра, в час темной синевы,
где знай кривляется луна кривая,
промчусь по льду красавицы Невы
в звенящем электрическом трамвае.
Стук черного металла о металл.
От жалости к себе вдруг втихомолку
расплачусь, потому что так устал,
что даже санатория без толку —

развалины, лимоны, лаццарони.
Как все же гнусен пресловутый юг!
Пускай Харон не терпит посторонних —
в своем каяке – мне давно б каюк
настал, когда б не славный фармацевт
с Васильевского, не шары с цветными
растворами в витрине, не рецепт
с печатью смазанной, и на чужое имя.

Спеши, трамвай, не быстро, а бистро,
как то метро в Париже. Только не заснуть бы.
Ах химия, как широко ты про-
стираешь руки в нынешние судьбы:
витая над окаменевшею водой,
оружием играешь многогранным,
амилнитрит, эфир утонченный даря нам,
и спит в баллонах хлор, царевич молодой.

Всякому автору кажется, что в любом его опусе заключен глубокий смысл. Надеемся, что в данном случае читателям удастся его обнаружить. Тем не менее несколько комментариев. В 1904 году по льду Невы действительно ходили трамваи. Декаденствующая молодежь действительно развлекалась не только опием, но и чудесами химии – диэтиловым эфиром и изоамилнитритом. Родился наследник российского престола царевич Алексей. Жизнь вообще была прекрасна, никакими войнами и революциями не пахло. И герой стихотворения под конец вспоминает, что «царевич Хлор» (из оды Державина императрице Екатерине Великой) мирно спит в своих баллонах, чтобы дождаться применения, например, для отбеливания тканей или химического синтеза. Увы, будущее оказалось существенно менее светлым, чем мнилось молодому петербургскому повесе.

Прошло чуть больше 10 лет, и 22 апреля 1915 года Homo sapiens впервые применил боевое химическое оружие для истребления своих собратьев. Это произошло на Западном фронте Первой мировой войны, где около реки Ипр со стороны немецких позиций на англо-французские войска был выпущен смертельно ядовитый зеленоватый газ – тот самый хлор. Из 15 тысяч отравленных военнослужащих 5 тысяч умерли, а еще 5 тысяч навсегда остались инвалидами. Этот «черный день на Ипре» считается началом химической войны. Однако это справедливо лишь отчасти. Если говорить о массированном «высоконаучном» применении именно отравляющих веществ в военных целях, то 22.04.1915 – действительно знаменательная дата в истории войн. Но в далеком прошлом обнаруживаются и другие попытки применения химических веществ с целью поражения живой силы и боевой техники врага. Еще спартанцы в V веке до н. э. бросали в костры серу, дающую при сгорании сернистый ангидрид. При благоприятном направлении ветра достигался ощутимый эффект – если не отравляющий противника, то, во всяком случае, сильно уменьшающий его боеспособность. В том же веке в битве при Делии (424 год до н. э.) якобы была использована огнеметная труба, выплевывавшая на противника горючую смесь серы, нефти и растительного масла. А при осаде крепостей в Средние века на осаждающих сыпались не только стрелы и камни, но и горшки с горючими веществами типа природного битума или просто нефти, дым от сгорания которых вполне можно счесть отравляющим веществом. То же самое относится и к знаменитому «греческому огню», который византийцы еще в VII веке применяли против арабов в морских сражениях. Считается, что он был изобретен неким Каллиником, сирийским ученым и инженером, беженцем из Маальбека. Византийские источники указывают даже точную дату изобретения «греческого огня»: 673 год. Состав «греческого огня» тщательно скрывался и точно до сих пор не известен, хотя большинство компонентов описаны в летописях. Известно, что его пламя было почти невозможно погасить водой и даже песком. Отсюда следует, что в состав «огня» должно входить не только топливо, но и окислитель. Топливом были нефть и сера, а единственным известным тогда окислителем была калиевая селитра. В кое‐каких источниках сообщается, что «греческий огонь» не только было невозможно загасить водой, но даже наоборот, смесь загоралась при соприкосновении с водой. Веществ, «горящих» в воде, мы знаем сейчас достаточно много, но византийские алхимики, скорее всего, использовали негашеную известь, которая при гидратации выделяет большое количество тепла. При этом легковоспламеняющаяся нефть или сера могли и загореться. Так что состав «греческого огня» таков: нефть, сера, селитра, известь. Однако неоднократные попытки воспроизвести по этому рецепту негаснущую в воде смесь к успеху не привели. То ли не так смешивали, то ли не так применяли. Нам кажется, что византийцы использовали смесь легких и тяжелых сортов нефти. Тяжелая нефть обеспечивает устойчивое горение, хотя и с трудом загорается, а легкая энергично горит и поджигает тяжелую фракцию. Кроме того, при горении легкой нефти выделяется так много тепла, а деревянные корабли так легко вспыхивают, что арабы, возможно, просто не успевали гасить свои палубы и мачты, поливая их водой.