химия
жизнь
ев
X
о.
■з
В ЭТОМ НОМЕРЕ:
Элемент № 104 — курчатовий
Локация молекул
Будьте первооткрывателями
Происхождение жизни
Живые удобрения
Как делают бумагу
Фантастический рассказ
Красьте без краски
JQ
Z
О.
К
с;
>
с
о
с
о
X
У
>
03
I
8
1966

На этом циклотроне Объединенного института ядерных
исследований в Дубне были получены первые атомы нового
трансуранового элемента — № 104. Элемент назван курчатовием.
О его химической идентификации читайте на стр. 4.

химия
жизнь
В НОМЕРЕ:
ЭЛЕМЕНТ № 104: КУРЧАТОВИЙ. Очерк В. Станцо 2
ТРУДНО БЫТЬ ПЕРВЫМИ. Очерк О. Милюкова (окончание) 10
Экономика и производство. СЧЕТ В ПОЛЬЗУ КАПРОНА. Рассказывает доктор
экономических наук Ф. И. Я ш у н с к а я 13
ЛОКАЦИЯ МОЛЕКУЛ. Статья кандидата физико-математических наук Е. Ф. М а-
к а р о в а и кандидата химических наук Ю. Ш. Мошковского. С
предисловием члена-корреспондента АН СССР В. И. Гольданского 16
СОДЕРЖИМОЕ ЧЕРНОЙ КОРОБОЧКИ. Статья инженера М. А. Г у р е в и ч а . . . 27
НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ . 33
Академик Н. Н. Семенов. БУДЬТЕ ПЕРВООТКРЫВАТЕЛЯМИ! 34
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ. Рассказывает лауреат Нобелевской премии
Джордж Уолд 38
ЗВУК СОЗИДАЮЩИЙ. Рассказывает доктор биологических наук И. Е. Эльпинер 44
ВТОРЖЕНИЕ В РАСТИТЕЛЬНУЮ КЛЕТКУ. Статья В. К. Шумного и В. Д. Р у д я 46
ЖИВЫЕ УДОБРЕНИЯ. Сообщение В. Калиты 53
НАШ КАЛЕНДАРЬ: ЮБИЛЕИ ВКУСНОЙ КИСЛОТЫ. Рассказывает доцент
И. Вольпер 55
СОВРЕМЕННЫЙ ВИТРАЖ. Рассказывает кандидат архитектуры И. В. Ткачеико 58
КОГДА... ОДНАЖДЫ... КАК-ТО РАЗ 60
НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ 62
Обыкновенное вещество. БУМАГА — очерк Р. Тумановского. КАК ДЕЛАЮТ
БУМАГУ — рассказывает инженер В. С. Потапов. НЕБУМАЖНАЯ БУМАГА . . 64
БУМАГА ИЛИ ВОЛОСЫ) Научно-фантастический рассказ СакёКомацу. . . 72
ПИРОТЕХНИКА — НАУКА И ИСКУССТВО. Рассказывает инженер Е. В. Г р у з и н о в 80
Страница садовода и огородника. СОВМЕСТИМОСТЬ УДОБРЕНИЙ. Советы
агрохимика Ф. П. Кащенко 85
Книжная полка. СОВСЕМ ИНОЙ МИР. М. Черненко 86
Учитесь переводить. АНГЛИЙСКИЙ —ДЛЯ ХИМИКОВ 87
Клуб Юный химик. КРАСЬТЕ БЕЗ КРАСКИ. БИОХИМИЯ — ЗАНЯТИЕ ТРЕТЬЕ.
КНИЖНАЯ ПОЛКА ЮНОГО ХИМИКА 90
НАШ ПРАКТИКУМ: КАК ДЕЛАЮТ ЗАГОТОВКИ 95
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ август 1966
ЖУРНАЛ §fo 3
АКАДЕМИИ НАУК СССР год ИЗДания 2-й

Радиохимики Объединенного института ядерных исследований в
Дубне идентифицировали созданный физиками этого института новый
трансурановый элемент № 104. Он оказался химическим аналогом
гафния. В честь выдающегося советского физика Игоря Васильевича
Курчатова новый элемент предложено назвать курчатовием.

На фотографиях — авторы химической
идентификации курчатовия.
Верхний ряд: Георгий Николаевич Флеров;
Ростислав Цалетка; Иво Звара.
Нижний ряд: Матвей Рафаилович Шалаевский;
Юрий Тимофеевич Чубурков с лаборантом
М. И. Цалетковой; Тамара Семеновна Зварова;
Борис Васильевич Шилов
Фото Ю. ТУМАНОВА
3

КУРЧАТОВИИ
Сообщения ученых Объединенного института ядерных исследований,
синтезировавших 104-й элемент, были самыми первыми материалами нашей рубрики «Элемент №...».
Первый номер журнала, в котором они были опубликованы, вышел тиражом всего
15 000 экземпляров, достать его сейчас очень трудно. Потому, прежде чем начать
рассказ о химической идентификации 104-го элемента — выдающемся достижении
радиохимиков Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных
исследований — целесообразно напомнить основные положения опубликованных в нашем
журнале в прошлом году сообщений директора лаборатории члена-корреспондента
Академии наук СССР Г. Н. Флерова и научных сотрудников лаборатории В. А. Друина,
И. Звары и Ю. Ц. Оганесяна.
Всего четверть века назад последним
элементом периодической системы был
уран — элемент № 92.
В 1943—1956 годах искусственным путем
(бомбардировкой нейтронными потоками
ядер урана) были получены 8 новых
трансурановых элементов.
Для синтеза элементов с порядковым
номером выше 100 этот метод оказался
неприменимым. Элементы № 101—104 были
получены в 1961—1964 годах на
ускорителях тяжелых ионов при обстреле этими
ионами ядер урана и более тяжелых
элементов.
Сто четвертый элемент был синтезирован
в Дубне в 1964 году. Его получила
интернациональная группа ученых Объединенного
института ядерных исследований. Все
предыдущие синтезы трансурановых элементов
были впервые выполнены в США (первый
синтез 102-го элемента в Швеции в 1957
году— не в счет: он не был подтвержден
последующими экспериментами).
Для тяжелых искусственных элементов
наиболее характерны два вида
радиоактивного распада ядер: альфа-распад и
спонтанное деление. Первый характеризуется
отщеплением от ядра альфа-частиц (ядер
гелия), при этом образуются строго
постоянные дочерние продукты, по которым
можно судить, какой элемент был
материнским.
Спонтанное деление ядер, открытое в
1939 г. советскими учеными К. А. Петржа-
ком и Г, Н. Флеровым, происходит
самопроизвольно, без участия внешней энергии.
Тяжелое невозбужденное ядро делится на
два осколка примерно равной массы. При
спонтанном делении состав продуктов
деления несравнимо сложнее, чем при альфа-
распаде. Поэтому, хотя современными
методами исследования можно
зарегистрировать даже единичные акты спонтанного
деления, по дочерним продуктам нельзя дать
однозначного ответа на вопрос: какое ядро
было материнским.
Для синтеза первого изотопа 104-го
элемента была выбрана реакция:
pu242 ^_ Ne22 ^ 104260 i 4ll.
Вероятность такой реакции очень мала.
Полное слияние ядер плутония и неона с
последующим распадом изотопа 104264 на
изотоп 104260 и 4 нейтрона происходит
только в одном из нескольких миллиардов
случаев.
Почему так редко?
Далеко не все ядра неона
взаимодействуют и сливаются с ядрами плутония. Но
даже если слияние произошло, то
образовавшееся новое ядро оказывается сильно
возбужденным. Из-за этого возбуждения
оно не может сохранить своей начальной
массы B2 + 242^264), а обязательно
освобождается от избытка энергии, выбрасывая
альфа-частицы, нейтроны, протоны.
Ядра 104-го элемента получаются только
в том случае, если после полного слияния
ядер неона и плутония новое ядро
выбрасывает одни нейтроны; а чтобы получить
изотоп с массовым числом 260,
образовавшееся ядро должно выбросить 4
нейтрона— не больше и не меньше.
4

Почему нужно было получить именно
этот изотоп? В его ядре четное число
протонов и четное число нейтронов.
Вероятность того, что он будет испытывать
спонтанное деление очень велика. Подавляющее
большинство изотопов, которые могут
образоваться в этих условиях, напротив,
подвержены альфа-распаду. Значит именно
продукты спонтанного деления будут
«вещественными доказательствами»
образования и присутствия в этом хаосе частиц
немногочисленных атомов 104-го элемента.
Понадобился детектор, который
фиксировал бы осколки спонтанного деления и
никак не реагировал на прочие частицы.
Такой детектор был найден. Материалами
для него стали очень известные,
обыкновенные вещества, в первую очередь стекло и
слюда. На их поверхности не оставляли
следа легкие частицы — мала масса, не
оставляли и тяжелые — с малой энергией. А
«золотая середина» (и по массе и по энергии) —
продукты спонтанного деления пробивали
«ОБЪЕКТ
ОСОБОЙ ВАЖНОСТИ»
Почему ученые из Дубны стремились
получить именно 104-й элемент? В то время,
когда начиналась эта работа, элемент
№ 103 — лоуренсий — еще не был
синтезирован. Но от 104-го ждали резкого отличия
от соседних элементов по химическим
свойствам.
Уместен ли здесь разговор о химических
свойствах? По мере увеличения массового
числа время жизни тяжелых искусственных
элементов катастрофически убывает.
Наиболее стабильный изотоп плутония (элемент
№ 94) имеет период полураспада 76
миллионов лет, берклия (№ 97) — 7 тысяч лет,
эйнштейния (№ 100) — 2 года, менделевий
(№ 101) живет около получаса, секундами
измеряется время жизни изотопов 102-го и
103-го элементов.
Химическую идентификацию последних
двух элементов провести не удалось, преж-
на поверхности этих материалов каналы.
Слегка растравив каналы кислотой, их
можно было наблюдать под микроскопом.
В ходе многочисленных экспериментов
была определена оптимальная энергия
бомбардирующих частиц — та, при которой
возможно образование наибольшего числа
атомов 104-го элемента. Оказалось, что
наиболее эффективен обстрел плутониевых
мишеней ионами неона-22 с энергией около
115 Мэв. Но и в этих условиях за 6 часов
облучения регистрировался всего один акт
спонтанного деления. В заключительном
эксперименте, проведенном летом 1964
года, было зарегистрировано около 150 ядер
нового элемента. Эксперимент длился
больше 1000 часов.
После того как была проведена
физическая идентификация (доказана спонтанность
деления и определен период полураспада —
примерно 0,3 сек.), центр тяжести
исследований нового элемента переместился в
группу химиков.
де всего потому, что они жили считанные
секунды. Количества этих элементов,
полученные в результате ядерных реакций,
также оказались очень незначительными — на
учете был каждый атом.
Со 104-м дело обстояло еще сложнее.
Даже самые оптимистические прогнозы
американских ученых предсказывали ему
совсем недолгую жизнь — период
полураспада порядка сотых долей секунды. В
действительности он оказался немного
большим— примерно 0,3 секунды. Но и это
время было слишком мало для того, чтобы
существующими химическими методами
доказать общность свойств нового элемента и
какого-либо из «старых». А сделать это
было необходимо потому, что выяснение
места элемента № 104 в таблице
Менделеева не только окончательно подтверждало
открытие физиков, но углубляло и конкре-
5

V
VI
VII
7
8
9
10
1*
1 ЛАНТАНОИДЫ
|ТРАНСУРАИ0-
1 ВЫЕ М-ТЫ
Ад *
ССРСБРО
Ю7,вВв
" Cs
ЦЕЗИИ
132,91
Au 7S
золото
197,0
117 J?,.
Франций
[2231
Сеи
■ЦЕ»мЙ
140.13
Np53
НСПТУНИМ
1237)
Cd «e
КАДМИЙ
112/41
56 Ва
БАРИЙ
137,36
Нд "
РТУТЬ
200,61
ВВ ]
РАДИ1
Рг 5S
ПРАЗЕОДИМ
140,92
Pu *
ПЛУТОНИЙ
На
1
226]
ЛАНТАН I
I3«.9t |
81 Т|
ТАЛЛИЙ
204,39 |
Ас м
АКТИНИЙ 1
[2271 1
JVd60
НЕОДИМ
144 2Т
Am95
АМЕРИЦИЙ
Рт*
ПРОМЕТИИ
[147
Cnise
КЮРИЙ
B47)
Ш 7*
ГАФНИЙ
178.50
» РЬ
свинец
207,21
Th 90
ТОРИЙ
1 САМАРИЙ 1
150.35 I
ЬЕРКГИИt
I |g47} |
83 Bi
висмут
209
Ра 9'
ПРОТАКТИНИЙ
| 23I.7
Eu "
EBPOrmfc
152,0
м Ро
полоний
[210]
УРАН
гзя,о7
ГАДОЛИНИИ
I57.Z6
CI Ч Б$ ад
КАЛИФОРНИЙ ЭЙНШТЕЙНИИ
|24Д][ Г |2*4]
85 Atl
ЛСТАТ
[2Ю]
ТЬ и
ТЕРбМК
156.93
Тт"»
. *ЕРМНЙ
\2ЬЗ]
ДИСПРОЗИЙ
1C2-S1
MMW.
1 («е|
|Но*7
гольуий
16494
Ег м
ЭРБИЙ
167,27
Tu M
ТУЯИЙ
166,94
УЪта
иттербий
173.04
Ьи-" 1
ЛЮТЕЦИЙ
174.99 |
VI
VII
10
47
Ад
СЕРЕБРО
107, ВВС
Cs
55
ЦЕЗИЙ
132.91
Au
ЗОЛОТО
197,0
79
" Fr
ФРАНЦИЙ
[223]
Cd M
КАДМИЙ
112,41
56 Ва
БАРИИ
137,36
Нд
во
ртуть
200.61
68 Ra
РАДИЙ
1И»)
h£t 57
ЛАНТАН
138,92
8. Т|
ТАЛЛИЙ
204,39
Ас**89
АКТИНИЙ
1"Т]
Hi
ТАФНИЙ
178.50
РЬ
СВИНЕЦ
207.21
ITh)
" Bi
ВИСМУТ
209
|Ра)
Ро
полонии
(V)
" At
АСТЛТ
1210]
Се"
ЦЕ»ИЙ
140,13
Рг и
П»>АЭИСДИМ
140,92
Nd60
НС0ДИ«
144,27
Ртп61
ПРОМЕТИЙ
[147)
Sm62
САМАРИЙ
150,35
ЕВРОПИЙ
152.0
6d"
ГАДОЛИНИЙ
15Т,2б
ТЬ
ТЕРБИЙ
158.93
[диспрозии
162.51
Но*7
тольмии
164,94
Ег
ЭРЬИИ
167,27
Tu
\Ъ
ИТТ£РБИИ
173.04
1и 7»
Г.ЮТЕЦИЙ
174.99
АЛТМНОИДЫ
Th90
ТОРИЙ
232,05
ITPOTAKTMHUli
1»1}
и
УРАН
238:07
Np93
НЕПТУНИИ
Pu "
ГПУТОНИЙ
B42)
Am95
АМЕРИЦИИ
[2431
Cm
КЮРИИ
1247)
Bit *|
СЕРКЛИИ
B47|
CI 98
ифо:
1249)
ИАЛИФогний ЭЙНШТЕЙНИИ
|«4||
ФЕРМИИ
Md
(Мекаялеебий
B56jj
[No ш
! свели»
Lw,JS
1?57)
Разночтения последних строк таблицы
Менделеева. Химическая идентификация элемента № 104
подтвердила правильность нижнего варианта
тизировало современные взгляды на
развитие Периодической системы.
Взгляните на изображения нижних строк
менделеевской таблицы, взятые из двух
книг. Верхнее напечатано в 1961 году,
нижнее — в 1965-м. В более позднем издании
выделена не 92-я, а 89-я клетка таблицы.
В старом варианте элементы № 93—102
названы трансурановыми, в новом —
те же элементы плюс торий, протактиний,
уран и лоуренсий называются актиноид а-
м и. Это значит, что автор второй книги
разделяет гипотезу Г. Сиборга о периодической
повторяемости «когорт» элементов. Смысл
ее в том, что как у лантана есть 14
химических аналогов — лантаноидов, так и у
актиния— 14 актиноидов. 103-й элемент —
лоуренсий— последний из актиноидов;
химические свойства 104-го элемента должны быть
совсем иными. Если бы Д. И. Менделеев
знал об этой гипотезе и стал ее
сторонником, то, предсказывая открытие 104-го, он
назвал бы его эка-гафнием.
Доказать идентичность химических
свойств 104-го элемента и гафния значило
ответить на один из ключевых вопросов
современной теоретической химии.
Поэтому еще в 1960 году, когда физики
Объединенного института ядерных исследований
только готовились к синтезу 104-го,
руководитель работы Георгий Николаевич
Флеров поручил молодому чехословацкому
химику», недавнему выпускнику Московского
университета Иво Зваре разработку
ультраэкспрессного метода химической
идентификации будущего элемента. Чуть позже к
этой работе подключились два советских
химика — тоже молодых — Леонид Тарасов и
Юрий Чубурков и чех М. Крживанек. По
мере того как продвигалась работа, группа
росла. Радиохимики Т. С. Зварова, Р. Цалет-
ка, М. Р. Шалаевский, механик Б. В. Шилов,
с

лаборанты Т. Д. Зайцева, Б. Ф. Бутенко и
М. И. Цалеткова вместе с И. Зварой и
Ю. Т. Чубурковым были непосредственными
участниками всех экспериментов по
химической идентификации 104-го элемента.
Идею химической идентификации 104-го
элемента поддержал профессор
Московского университета Андрей Николаевич
Несмеянов. На одном из симпозиумов
Лаборатории ядерных реакций (еще задолго до
синтеза 104-го) он высказал мысль, что
несмотря на колоссальные трудности, которые
поставит перед химиками краткость жизни
нового элемента, возможно, удастся
доказать его принадлежность к четвертой
группе, создав новый непрерывный метод
разделения элементов III и IV групп
Периодической системы.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ: ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
Разработка ультраэкспрессного метода
разделения элементов III и IV групп
(побочных подгрупп) таблицы Менделеева была
первой стадией работы радиохимиков.
Прежде всего нужно было решить проблему
скорости: предстояло сначала получить, а
затем разделить однотипные соединения
этих элементов. И все — за доли секунды.
За основу была взята разница в
свойствах высших хлоридов элементов III и
IV групп. При температуре около 250°С
хлориды гафния и его аналогов переходят
в газообразное состояние, а хлориды
элементов 111 группы, в том числе лантаноидов,
остаются твердыми. Значит в этих условиях
разделение их технически возможно, нужно
лишь найти хорошую конструкцию прибора.
После отделения примесей четыреххлори-
стый гафний остается в газообразном
состоянии, поэтому его можно быстро отвести
к месту анализа. Вот, пожалуй, и весь запас
сведений, которыми располагали
радиохимики перед началом работы.
Ни в одной книге, ни в одной научной
статье не было описания метода, который
позволял бы провести химическую
идентификацию какого-либо элемента за доли
секунды.
Примерно через три года после начала
работы были созданы метод и прибор для
ультраэкспрессного разделения хлоридов.
Первый назвали методом «газовой химии»,
второй — газовым пробником.
(«Пробник»— слово из профессионального языка
физиков-атомников; так называют они все
устройства, которые позволяют проводить
эксперименты в камере циклотрона.)
Хотя создание метода имело и
самостоятельное научное значение, И. Звара и его
товарищи рассматривали опыты,
выполненные в этой части работы, как модели
будущих опытов со 104-м. (Правда, конечная
цель почти не фигурировала в научных
статьях, написанных ими; о ней, если и
упоминалось, то лишь в самом конце, одной-
двумя фразами. Ученых нетрудно понять:
еще не было доказательств того, что 104-й
элемент — аналог гафния. Была только
гипотеза, которую хотелось подтвердить.)
...Итоги были подведены статьей,
направленной авторами нового метода в журнал
«Радиохимия». Статья называется
«Применение газообразных галогенидов для
быстрого разделения продуктов ядерных
реакций». Вот ее аннотация.
Изучалось поведение атомов
отдачи, заторможенных в газовой
среде, при транспорте газовым потоком
в лрисутствии паров ZrCl4 и NbCb
(«носителей»). Атомы V, Sn, Nb и
Hf эффективно транспортируются, в
то время как атомы Na, Sc и
лантаноидных элементов осаждаются на
стенках газового тракта. С
использованием полученных данных на
установке, работающей с
продуктами ядерных реакций, вызываемых
ускоренными тяжелыми ионами,
осуществлено непрерывное
количественное выделение изотопов Hf
из продуктов реакции.
Коэффициент очистки от Na, Sc и La достигал
значения 100. Время от момента
образования атома Hff
затрачиваемое на очистку и транспорт к
детектору излучения, составляет по
прямым измерениям 0,4 секунды.
На следующей странице изображена
схема установки, в которой шли опыты.
Поясним, что в ней происходило, а заодно — и
термины, фигурирующие в аннотации.
«Атомы отдачи». Это атомы
образовавшегося изотопа, вылетающие из мишени
при обстреле ее пучком нейтронов или
многозарядных ионов. В модельных опытах
7

Схема установки для экспрессного разделения
короткоживущих изотопов: 1 — мишень, 2 —
пучок ускоренных ионов, 3 — газовый тракт, 4 —
ловушка для твердых частиц, 5 — детекторы
применялись мишени из окислов разных
элементов в зависимости от того, какие
атомы отдачи нужно было получить.
Мишени наносились на алюминиевую подложку.
Короткоживущие изотопы гафния Hf170 и
Hfm получались при облучении на большом
циклотроне тяжелыми ионами неона-22
естественной смеси изотопов самария.
В процессе облучения, наряду с Hf170 и
Hf171, образовывались другие изотопы, в
том числе изотопы лантаноидов. Их тоже
превращали в хлориды и почти полностью
отделяли от изотопов гафния —
«коэффициент очистки достигал значения > 100». (Это
значит, что количество примесей
уменьшалось более чем в 100 раз.) При работе с
плутониевой мишенью, когда вместо гафния и
лантаноидов, атомами отдачи будут атомы
104-го элемента и элементов пока еще
гипотетического семейства актиноидов,
должно происходить то же самое!
«Газовый п о т о к». Соединения
изотопов, живущих считанные секунды, а то и
доли секунды, можно исследовать только в
газовой фазе. Любимая химиками работа с
растворами тут исключена — не успеешь
оглянуться (не то что перемешать
раствор) — объект исследования исчез. А
газовому потоку можно придать непрерывное
движение с большой скоростью. Скорости
реакций, идущих в нем, также могут быть
очень велики.
Функции газового потока двояки: он и
участник реакции, и переносчик
образующихся соединений к детекторам —
регистраторам распада необычных атомов. Поэтому
в состав газового потока входят несколько
компонентов различного назначения.
Количественно преобладает инертный
компонент— азот, атомы которого принимают
избыток энергии атомов отдачи.
Другой компонент газового потока —
хлорирующий агент. В большинстве
модельных опытов им были пары ZrCl4 и ЫЬСЦ,
которые одновременно выполняли функции
носителя. Носитель должен не только
связать атомы отдачи в химические
соединения, но и донести эти считанные
молекулы до детектора. В условиях опыта
(температура 250°С, давление 0,2 миллиметра
ртутного столба) эти соли находятся в
газообразном состоянии.
Носители транспортируют далеко не все
атомы. Пары ZrCl4 и NbCls переносили к
детекторам хлориды гафния, ниобия,
ванадия и олова. А хлориды образовавшихся
попутно изотопов натрия, скандия и
лантаноидов осаждались на стенках газового
тракта и в специальной ловушке.
«Газовый тракт» — это
изолированное пространство, в котором, собственно,
происходят все химические преобразования
атомов отдачи и их соединений. Начинается
тракт сразу за мишенью, кончается — у
детекторов. Длина тракта — 4 метра.
Время от момента образования атома
гафния до его попадания в детектор
излучения— не больше четырех десятых
секунды — в общем устраивало химиков, потому
что когда были получены эти результаты,
физики точно установили: период
полураспада 104-го элемента равен 0,3 секунды.
Химики должны были успеть!
ЭКСПЕРИМЕНТЫ: ЧАСТЬ ВТОРАЯ
К началу 1965 года химики создали
метод, при помощи которого можно было
доказать идентичность химических свойств
гафния и 104-го элемента. Физики, со своей
стороны, научились получать атомы этого
элемента десятками (а этого количества
вполне достаточно для исследования) и
регистрировать каждый из них. Настало время
решающих опытов по химической
идентификации 104-го_,
8

Если он — аналог гафния, то его тетра-
хлорид A04) СЦ должен быть таким же
устойчивым и летучим соединением, как
ШСЦ. Ядра 104-го, связанные в молекулы
газообразного тетрахлорида, должны
пройти через весь тракт газового пробника, и
примерно через 0,3 секунды после
образования каждого ядра детекторы спонтанного
деления, расположенные в конце тракта,
должны зафиксировать его осколки.
Если же 104-й — не эка-гафний,
детекторы не зарегистрируют ничего:
образовавшиеся атомы не смогут до них добраться,
химическая идентификация 104-го элемента
методом носителей в газовой фазе окажется
невозможной.
В газовом пробнике заменили самарие-
вую мишень на плутониевую, в конце тракта
установили детекторы спонтанного
деления. Через несколько дней видоизмененный
газовый пробник впервые въехал в
циклотрон...
Атомы 104-го образуются не часто:
опыты должны были идти долго и обязательно
непрерывно — кто знает, в какой момент
образуются эти атомы?
В общей сложности химики провели
четырнадцать экспериментов на циклотроне,
в ходе которых было зарегистрировано
4 осколка спонтанного деления ядер 104-го.
Это в двадцать раз меньше, чем ожидалось.
В чем причина?
Проверили все расчеты — ошибки нет.
Значит нужно менять температурный
режим. Температура в газовом пробнике была
доведена до 350С. Началась новая серия
экспериментов. В ходе этой серии
детекторы зарегистрировали 8 атомов 104-го
элемента — экспериментаторы расчитывали на
6—10.
После этого можно было делать
уверенные выводы.
Главные из них таковы.
Химическим методом
подтверждено открытие физиками
Объединенного института ядерных
исследований нового
сверхтяжелого элемента № 10 4. Его изотоп
с массовым числом 260
подвержен спонтанному делению.
Период его полураспада — примерно
0,3 секунды.
1 0 4-й элемент — химический
аналог гафния. Это первый
тяжелый искусственный элемент, не
входящий в семейство
актиноидов. Существование второй пят-
надцатичленной «когорты»
элементов подтверждено
экспериментально.
ПЕРВАЯ ЗАЩИТА
26 марта был закончен последний
химический опыт на циклотроне, а через три дня
на кафедре радиохимии Московского
университета состоялась защита кандидатской
диссертации на тему: «Использование
газообразных соединений для экспрессного
непрерывного разделения продуктов ядерных
реакций».
Член-корреспондент Академии наук
СССР В. И, Гольданский внес предложение:
рекомендовать кандидатскую диссертацию
Иво Звары к рассмотрению на Ученом
совете факультета с целью присвоения
диссертанту ученой степени доктора химических
наук. Это предложение было принято, и
17 июня Иво Зваре пришлось «защищаться»
вторично. Он стал одним из самых молодых
докторов химических наук.
К ВОПРОСУ ОБ ИМЕНИ
Дубна. Дом ученых. 1 июня 1966 года.
Международный Ученый совет
Объединенного института ядерных исследований
слушает сообщение И. Звары о химической
идентификации нового элемента. Здесь же
решается вопрос об имени 104-го.
Создатели элемента предложили назвать
его курчатовием — в честь
выдающегося советского физика Игоря Васильевича
Курчатова. Ученый совет единогласно
поддержал это предложение.
Окончательной проработкой вопроса о
латинском написании и символе курчатовия
будет заниматься специальный
номенклатурный комитет Международного союза
по теоретической и прикладной химии
(ЮПАК).
Пройдет несколько месяцев, и в таблице
Менделеева будет заполнена «де-юре», как
говорят дипломаты, сто четвертая клетка.
А «де-факто» она уже занята.
В. СТАНЦО
9

О. МИЛЮКОВ,
специальный
корреспондент
«Химии и жизни»
ТРУДНО
БЫТЬ ПЕРВЫМИ
1 ( *нШ^
1 шШ
Ikb^
д
1»
I^J Ml
1Я
~\^|
й
Одна из установок завода пластмасс Лисичанского ордена Ленина химического комбината
10

ПРОИЗВОДСТВО — БЕЗ ОТХОДОВ
«В химии принципиально не может быть
отходов»,— гласит крылатая фраза. Она
безусловно верна: любые отходы — это
тоже химические продукты, они могут и
должны стать сырьем для получения других
продуктов, а не идти в отвалы, реки,
атмосферу. А между тем отходы есть почти в
любом химическом производстве. И часто
выбрасывается как раз то, чего
выбрасывать никак нельзя: либо ядовитые,
загрязняющие атмосферу, воду и почву
соединения, либо вещества (чаще смеси веществ),
содержащие не просто ценные, а
сверхценные компоненты, которые дороже
основного продукта. И если в Северодонецке и
Лисичанске, особенно летом, порою трудно
дышать, то это, прежде всего — из-за
отходов.
Заводы Лисичанского комбината
стараются, насколько возможно, использовать
отходы. Например, кротоновый альдегид,
образующийся вместе с уксусным,
используют в производстве ацеталей; легкой
фракции, образующейся при получении уксусной
кислоты, нашли применение на соседнем
заводе, изготовляющем стеклопластики. На
заводе азотных удобрений, разлагая воздух
на кислород и азот, уже не выбрасывают
неиспользованные остатки, а выделяют из
них ценнейший инертный газ криптон.
Многое делается и для обезвреживания
отходов. В частности, разрабатывается установка
для уничтожения печально известного всем
лисичанцам желтого «лисьего хвоста» над
заводской трубой — ядовитых окислов
азота, выбрасываемых в воздух. А проектная
технология будущего завода пластмасс
позволяет надеяться, что название этой
главы перестанет быть преувеличением. Тем
более, что не только на заводе пластмасс
сейчас ведутся работы по выжиманию из
сырья всего, что оно может дать.
Но пока что комбинат использует отходы
только тогда, когда это ему выгодно.
А выгодно ему бывает, когда для
разделения и утилизации отходов есть эффективные
и экономически целесообразные процессы.
Но разработка таких процессов относится
к темам, для научно-исследовательских и
Окончание. Начало см. «Химия и жизнь»,
1966, № 7.
проектных институтов «неинтересным», «не- #
перспективным». Проще говоря,— к
невыгодным. И в проекты, как правило, закла- ■
дываются не установки для переработки I
отходов, а печи для их уничтожения — самое Н
«простое» решение вопроса, а в общегосу- I
дарственном масштабе — самое расточи- I
тельное. Получается, что хотя институт и за- ■
вод — государственные учреждения, им не ■
всегда выгодно то, что выгодно и нужно И
государству в целом. ■
Устранит ли это противоречие вводя- ■
щаяся сейчас новая система хозяйствова- щ
ния! Что конкретно даст она Лисичанскому ■
комбинату! щ
За недолгие дни командировки позна- щ
комиться хотя бы со всеми заводами ком- I
бината, не говоря уже о сложных пробле- Щ
мах его экономики, было, разумеется, не- I
возможно. Поэтому мои впечатления и, еле- ■
довательно, рассказ о комбинате довольно ■
однобоки. Их должны в какой-то мере вое- ■
полнить факты и цифры, названные дирек- I
тором комбината Виктором Федоровичем I
Гогиным. (Накануне моего отъезда из Севе- щ
родонецка он выполнил обещание и сумел I
выкроить время для разговора). ■
ДОПОЛНЕНИЯ ДИРЕКТОРА |
Комбинат должен стать (и уже становит- ■
ся) опытно-показательным предприятием, щ
образцовым по механизации и автоматиза- ■
ции процессов. щ
В 22 его цехах уже действуют дистанци- ■
онный контроль и дистанционное управле- ■
ние производственными процессами. ■
Комбинат в целом дает государству щ
большую прибыль. Но его рентабельность ■
(как и любого предприятия) зависит не щ
только от количества и качества продукции,
но также — и весьма ощутимо — от
стоимости сырья. Неудивительно, что миллионы 5
рублей прибыли дают азотные удобрения, ЭС
делающиеся из бесплатного («пока», как
шутят на комбинате) воздуха, а также раз- ^
личные продукты из дешевого природного g
газа. <
Поэтому комбинат очень недоволен тем, х
что планирующие организации Украины со- ^
кращают ему подачу газа и электроэнер- о.
гии... Лисичанские химики надеются, что но- зг
вая система планирования сделает невоз- О
можной такую опеку.
11

Но самое важное в хозяйственной
реформе— повышение материальной
заинтересованности всех работников.
Конечно, о многом в новой системе
хозяйствования пока можно только думать,
предполагать. Но думать — необходимо. Не
только потому, что первые шаги всегда
сопряжены с трудностями роста. Эти шаги
обязательно должны быть верными: за
первыми идут вторые, третьи, четвертые...
И если они будут повторять ошибки
первого — это будут многократно дорогие
ошибки.
Именно поэтому такое громадное
значение придается на Лисичанском
химическом комбинате учебе, творчеству, науке.
Две с половиной тысячи человек здесь
учатся. Для них — громадный учебный
комбинат, курсы, училища, техникумы, филиалы
институтов.
Успехи комбината огромны. Недавно он
награжден за них орденом Ленина. На
Лисичанском комбинате — высшая в азотной
промышленности страны производительность
тРУДа' по качеству многие его продукты не
уступают лучшим зарубежным образцам.
Здесь выросли отличные инженеры, умелые
организаторы производства. Но
Лисичанский химический комбинат — предприятие
передовое, и нужно, чтобы все идущие за
ним повторяли только его победы.
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
БЫСТРО И БЕЗОШИБОЧНО
Чем выше температура
полимеризации, тем быстрее идет
реакция. Значит ли это, что можно
неограниченно поднимать
температуру! К сожалению, нет. Когда
реакция идет слишком быстро,
резко уменьшается молекулярный
вес полимера и значит
ухудшаются его свойства. Где же та
«золотая середина», которой надо
придерживаться!
Чтобы найти оптимальную
температуру реакции, нужно
поставить множество экспериментов и
математически обработать их
результаты. Такая работа
проделана недавно для полимеризации
стирола в блоке. Построенные
графики позволяют быстро и
безошибочно находить
наивыгоднейшую температуру
полимеризации стирола, при которой
полимер с заданными свойствами
получается в кратчайшее время.
(<( Высокомолекулярные
соединения», 1966, Ли 3)
НЕ МЕНЯЯ ОБОРУДОВАНИЯ
Какой растворитель удобнее
для красок! Конечно, вода. Но
большинство синтетических смол
в воде нерастворимы. Впрочем,
меламино- и мочевино-альдегид-
ные смолы составляют
исключение: их можно перевести в
водорастворимую форму.
Один из таких процессов
осуществляется в две стадии.
Сначала мочевину или меламин
конденсируют с формальдегидом в
щелочной среде, а затем низкомопе-
кулярную смолу этерифицируют
спиртом или гликолем. Выход
водорастворимой смолы достигает
60' общей загрузки сырья.
Основное достоинство
процесса в его «неоригинальности». По
аппаратурному оформлению он
очень похож на процесс
изготовления бутанолизированных смол,
которые выпускаются
отечественной промышленностью. Значит,
новый способ можно внедрять в
действующих цехах.
(«Лакокрасочные материалы
и их применение», 1966, Д» 1)
БЕЗ ЦЕХОВ ОЧИСТКИ
Взаимодействие окиси
углерода с водяным паром — один из
основных промышленных методов
получения водорода. Этот процесс
носит название конверсии окиси
углерода. Сейчас конверсию
проводят на железо-хромовых
катализаторах при температуре до
500 С. Естественно, если снизить
температуру конверсии, то
затраты энергии уменьшатся. Поэтому
многие исследователи и у нас в
стране, и за рубежом ищут новые,
низкотемпературные
катализаторы.
Такие катализаторы
предложены недавно работниками
Государственного института азотной
промышленности. Основа
катализаторов — соединения цинка, хрома и
меди. Для повышения
устойчивости можно вводить добавки
соединений других металлов.
На новых катализаторах
реакция идет при температуре 200—
300е, а содержание окиси
углерода в конечном продукте не
превышает 0,6%- Это означает, что из
производственного комплекса
можно исключить цех очистки
водорода и проводить ее на
компактных установках.
(«Химическая промышленность»,
1966, №> 4)
В ЧЕТЫРЕ РАЗА КОРОЧЕ
Трубы-сушилки, применяемые в
промышленности, очень
громоздки — их высота часто превышает
20 м. Если же такую трубу
положить горизонтально, то сырой
продукт может прилипнуть к
стенке. Однако высоту вертикальной
сушилки можно уменьшить до
5—6 м. Для этого предложено
вместо одной трубы устанавливать
две.
В двухтрубной сушилке сырой
продукт захватывается горячим
газом и движется вверх, затем по
соседней трубе свободно падает
вниз и, наконец, засасывается в
циклон. Судя по схеме новой
сушилки, она весьма компактна.
(«Chemiker-Zeitimg»,
1966, №■ ;>)
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
12

Доктор экономических наук
Ф. И. ЯШУНСКАЯ
СЧЕТ
В ПОЛЬЗУ КАПРОНА
Когда появилась пневматическая шина?
Совсем недавно. Еще не праздновали ее
столетия. Но уже первая шина была
армирована тканью.
А нельзя ли сделать пневматическую
шину только резиновой? Нет — именно
потому, что она пневматическая. Резина
растяжима, и если резиновую камеру накачать
сжатым воздухом, то она раздуется. А шина,
как и любая другая деталь автомобиля,
должна сохранять строго определенные
геометрические размеры.
Кроме того, пневматическая шина,
сделанная только из одной резиновой
оболочки, недостаточно прочна, неустойчива при
управлении автомобилем и легко
прокалывается.
Итак, арматура в шине необходима. Эта
арматура — толстые прочные нити из
текстильных волокон или из стальной
проволоки — получила название корда.
Первый корд был натуральным —
хлопчатобумажным- Потом появился корд из
искусственных — вискозных волокон. И,
наконец, в последние десятилетия стали
применять синтетические волокна —
капроновые, полиэфирные и другие. Появился и
металлокорд.
Представьте себе, что нам надо
решить— какие заводы корда выгоднее
строить?
Одно волокно может превзойти другое
по качеству. Но оно может оказаться
настолько дорогим, что все его преимущества
не окупятся в эксплуатации. Поэтому у нас
будут два критэрия — технический и
экономический. Они неразрывно связаны друг с
другом.
КРИТЕРИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
Хлопчатобумажный корд сразу
отпадает. Прочность хлопковых волокон слишком
мала. Если нужна пневматическая шина для
велосипеда или детской коляски, то еще
можно обойтись хлопчатобумажным
волокном. Но для шин высокой
грузоподъемности и для быстроходных легковых
автомобилей хлопковое волокно совершенно не
годится.
Есть такая характеристика прочности —
«разрывная длина». Это такая длина
свободно висящей нити, при которой нить не
разрушается под действием собственного веса.
Если сравнить прочность разных волокон,
то у товарного вискозного волокна она не
превышает 55 разрывных километров, у
капронового и нейлонового достигает 90
разрывных километров. Некоторые
полиэфирные волокна приближаются по прочности
к полиамидным — капроновым и
нейлоновым.
Материалы с одинаковой прочностью на
разрыв могут сильно отличаться друг от
друга по прочности на удар. Эта разница во
многом зависит от эластических свойств:
чем материал эластичнее, тем он более
ударопрочен при той же статической проч-
ности-
В этом отношении синтетические волокна
намного опередили вискозные. При езде по
плохим дорогам шины с вискозным кордом
рвутся гораздо чаще. Вот почему в
пневматических шинах для машин, испытывающих
в эксплуатации большие нагрузки и сильные
ударные воздействия — для тяжелых
самосвалов, дорожно-строительных машин и,
конечно, для самолетов,— теперь применяют
только синтетические — полиамидные
волокна.
Современные автомобильные шины
рассчитаны на высокие скорости: грузовые (на
хороших дорогах) до 100—120 км/час,
легковые— до 150 км/час, а скоростные и
гоночные — еще больше.
Теперь учтем еще одно — уже третье —
преимущество синтетических волокон перед
вискозным: более высокую усталостную
прочность.
Шина прогибается при каждом обороте
колеса. Чем выше скорость движения
автомобиля, тем больше таких прогибов. За свой
недолгий век современная автомобильная
шина выдерживает многие миллионы
прогибов— миллионы циклов деформаций. При
13

этом ее материалы — резина и корд —
утомляются, теряют прочность и
эластичность. Эти потери у вискозного корда
больше, чем у синтетического.
Автомобили едут по лужам, снегу и
влажной грязи. А мало ли гвоздей и острых
камешков встречает на своем пути шина?
При проколе или порезе шины влага
попадает в кордный каркас. Влажный вискозный
корд теряет 25—40% своей прочности,
капроновый— 10—15%, полиэфирный, типа
лавсана, полностью сохраняет прочность.
Итак, по четырем важным техническим
характеристикам — разрывной и ударной
прочности, усталостной работоспособности
и влагостойкости — вискозный корд
уступает синтетическому.
КРИТЕРИИ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
Есть еще один технический показатель:
плотность. Казалось бы, это чисто
физическая константа, но она имеет и
экономический смысл. Чем меньше плотность, тем
легче изделие, тем меньше расход материала.
Для примера возьмем тяжелую десяти-
слойную шину 14-тонного грузового
автомобиля Кременчугского автозавода (КрАЗ).
В этой шине—10 килограммов капронового
корда. Если бы мы захотели заменить
капроновый корд равнопрочным вискозным, то
пришлось бы увеличить вес шины на 3,3 кг:
плотность вискозного корда на 33% выше.
А так как на КрАЗ монтируется 10 шин, то
замена капрона на вискозу увеличивает вес
автомобиля на 33 кг.
А чем тяжелее шина, тем больше
бензина расходуется на ее качение, тем дороже
эксплуатация автомобиля.
В примере было одно предположение —
что капроновый корд заменен
равнопрочным вискозным. Это предположение
условно: нигде в мире не выпускается в
промышленных масштабах вискозный корд,
равнопрочный с капроновым. Разница практически
составляет не меньше 40%. Поэтому,
учитывая большую прочность и меньшую
плотность капронового корда, можно
подсчитать, что при замене капронового корда
вискозным расход корда увеличивается
примерно в 1,7 раза. В нашем примере на
каждый автомобиль КрАЗ расход корда
возрастает на 70 кг.
Однако на самом деле выигрыш в весе
еще больше: замена вискозного корда
капроновым обычно дает еще и экономию
резины в каркасе.
Шина при качении многократно
прогибается и саморазогревается. Даже в лютый
мороз температура в автомобильной шине
достигает 50—80°С. Чем выше нагрузки и
скорости, тем выше теплообразование в
шине. Использование капронового корда
позволяет сделать более тонкую шину,
которая меньше разогревается при работе.
Как говорят конструкторы, температурный
режим работающей шины, усиленной
капроновым кордом, более благоприятен. Значит,
срок ее службы больше.
Каркас шины служит дольше, чем ее
беговая часть — протектор* Когда каркас еще
цел, а протектор износился, накладывают
новый протектор. Если каркас добротен,
шину можно «омолаживать» не один раз.
Опять счет в пользу капрона: каркас из
него долговечнее, и шину можно
восстанавливать большее число раз.
Итак, вывод может быть только один:
капрон или нейлон для шин лучше, чем
вискоза.
А что дороже—капрон или вискоза?
Постройка завода капронового корда (со
всеми сопряженными затратами на сырье и
оборудование) обходится пока примерно в
полтора раза дороже, чем завода
вискозного корда той же мощности. Значит,
удельные капитальные вложения в полтора раза
выше. Себестоимость тонны капронового
корда также намного выше. Не в пользу
капрона говорит и сравнение затрат живого
труда на единицу продукции корда.
И все же капрон выгоднее!
Счет нужно вести не на тонну корда, а
на пробег шины.
Во что обходится государству одна
тысяча километров пробега шин из корда
разных типов? Вспомним коэффициент замены
капронового корда на вискозный: 1,7. Учтем
разницу в сроках службы. И тогда
становится ясно, что капроновый корд выгоднее, чем
вискозный.
Более того, каркас из синтетического
корда гораздо реже выходит из строя при
езде по плохим дорогам. Следовательно,
автомобили меньше простаивают в пути.
Есть еще один вопрос — вопрос сырья.
Вискозное волокно делают из древесины.
Целлюлозные заводы поглощают больше
древесины, чем могут восстановить леса
и

многих районов. А лес как природное
богатство— тоже экономическое понятие.
И не только лес. Для кордной
целлюлозы нужна еще и чистейшая вода. Дорого
обойдется потеря Байкала, если сточные
воды прибайкальских целлюлозных
заводов начнут загрязнять его уникальный
водоем.
А как обстоит дело с сырьем для
синтетического корда? Для производства капрона
нужен бензол или фенол. Это — дефицитное
сырье. Но если учесть все стороны
проблемы, в том числе — и охрану природы, то и
здесь сравнение оказывается в пользу
корда из синтетических волокон.
Значит ли все это, что постройка
крупных заводов вискозного корда была
ошибкой? Ни в коем случае.
Производство вискозного корда в нашей
стране и за рубежом начало развиваться
раньше, чем была создана технология и
сырьевая база для производства
синтетического корда. А шинные заводы не могли
ждать. Им нужен был корд, и именно корд
из химических волокон, а не из хлопка.
Без вискозного корда шинная
промышленность не могла бы развиваться, а это
затормозило бы прогресс в
автомобилестроении.
Но мы должны глядеть в будущее, а оно
несомненно принадлежит синтетическому
корду.
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
ЧИСТОТА — 99,9
Карбамидные смолы, из
которых делают красивые пластики и
прочные лаки, бывают двух
видов. Их делают из мочевины — в
этом случае они дешевы, но
прочность и водостойкость оставляют
желать лучшего. Их депают из ме-
ламина — свойства смол
улучшаются, но и стоимость тоже растет.
Меламин — дорогое сырье.
Но мочевину можно
превратить в меламин без больших
затрат. Такой промышленный
процесс освоен австрийской фирмой
«Штикштоффверке АГ». Сначала
мочевину разлагают при 350° С, и
образовавшуюся смесь синильной
кислоты с аммиаком пропускают
над горячим катализатором.
Бесспорное достоинство нового
процесса — высокая чистота
продукта. Она достигает 99,9%.
Некоторые затруднения вызывает
возможная коррозия оборудования.
Его приходится делать из
нержавеющей стали, алюминия и
пластиков.
(«AHgemeino und praktischc
Chcmie», 1966, № 3)
СОГРЕВАЮЩАЯ ЛЕНТА
Если нужно нагревать жидкость
в большом сосуде, его приходится
обматывать змеевиком и тратить
огромное количество пара.
Правда, можно смонтировать
электрические нагреватели, но это не
всегда удобно и экономически
оправдано.
Недавно было предложено
обогревать резервуары липкой
электропроводной лентой. Она
состоит из смеси графита с
кварцевой пылью, которая вместе с
медными проводниками
заключена между двумя слоями
асбеста. Снаружи лента обмазывается
теплостойким клеем.
Нагревательную ленту
обматывают вокруг резервуара и
включают ток. Проходя через смесь,
ток нагревает ленту. Проводники
уложены параллельно, поэтому
ленту можно резать на куски
любой длины.
Максимальная температура
нагрева 150 С.
(«Chemical and Engineering
News», 1966, № 7)
ГАЛЬВАНИЗАЦИЯ НА МЕСТЕ
Гальваническое покрытие не
вечно. Время от времени его
приходится восстанавливать.
Хорошо, если деталь невелика. А
если это станок! Приходится
разбирать...
Одна из западногерманских
фирм разработала гальванический
пистолет, который наносит
покрытие в считанные минуты. Пистолет
работает от батареи или
аккумулятора. В рукоятке пистолета
находится электролит, который при
необходимости может
подогреваться. Ствол заканчивается
замком — пористым тампоном. Это
один из электродов. Второй
электрод — сама деталь.
Гальванический пистолет
может наносить покрытия из меди,
цинка, кадмия, олова, хрома,
никеля. Достаточно приставить его к
поврежденному участку и
включить ток.
(«Chemiker-ZeiUmg»,
1966, № 4)
ОГНЕУПОРНЫЙ МАТЕРИАЛ
НЕ РАСШИРЯЕТСЯ
В печах, топках и других
устройствах, работающих при
высокой температуре, применяется
футеровка из огнеупорных
материалов.
Тепловое расширение
огнеупоров снижает качество этой
футеровки. Изменение объема огно-
упора при нагреве и
охлаждении — частая причина ее
разрушения. Журнал «Chemical
Engineering» A965, № 12) сообщил о
создании огнеупорного
материала на основе питий-алюминиевого
силиката. Материал отличается
удивительным постоянством
объема. Даже при нагревании до
1250 С он практически не
расширяется.
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
15

Немецкий физик
лауреат Нобелевской премии
Рудольф Мессбауер
В последние годы на Западе возникло и
распространилось новое слово — teenagers (тинейджере),
которое на русский язык можно перевести примерно
так «...надцатипетние». Так называют молодежь от
тринадцати до девятнадцати лет.
В декабре 1961 г. шведские газеты занялись
словотворчеством. «Нобепь-тинейджер» — так окрестили
они 32-летнего немецкого физика Рудольфа
Мессбауера, приехавшего в Стокгольм на церемонию
вручения Нобелевских премий.
Хотя все уже давно привыкли к тому, что очень
молодые физики и математики делают
превосходные работы, Мессбауер произвел впечатление даже
на видавших виды шведских газетчиков. Нобелевская
премия, присужденная экспериментатору за его
диссертацию (соответствующую нашей кандидатской),
полученная спустя всего три года после того, как
было сделано открытие, — такое случается нечасто.
Однако вряд ли найдется ученый, который счел
бы такую награду не соответствующей значению
эффекта, открытого Мессбауером. По широте и
значимости применений открытие молодого немецкого
ученого вполне соизмеримо, например, с таким
важнейшим вкладом ядерной физики в науку и
технику, как использование меченых атомов. Развитая
на основе эффекта Мессбауера гамма-резонансная
спектроскопия стала инструментом разносторонних
исследований в структурной химии и физике
твердого тела, в химической кинетике и геологии, в фи-
зико-химии полимеров и биологии, в изучении
поверхностных явлений и решении многих задач
техники.
Здесь мне, однако, хотелось сказать о другом —
о том, что ученые между собой шутливо называют
«вторым эффектом Мессбауера». Почти сразу после
сделанного им открытия Мессбауер уехал из ФРГ
в США и провел около пяти лет в Калифорнии. Он
согласился вернуться в Мюнхен лишь при одном
условии — полной реорганизации физического
института Высшей технической школы.
Вместо традиционного для немецких научных
учреждений самодержавия «герра директора»,
диктующего объем и содержание работы любого
сотрудника, в институте в Мюнхене создано несколько
экспериментальных «тайльинститутов»,
соответствующих нашим лабораториям. Одну из таких
лабораторий возглавил Мессбауер, и надо видеть, с каким
рвением, с каким горячим интересом он и его еще
более молодые сотрудники обсуждают повседневные
вопросы «ядерной гамма-резонансной
флюоресценции без отдачи» — так длинно вынужден называть
Мессбауер «свой» эффект. Могу, правда,
засвидетельствовать, что не менее горячо участвовал
Мессбауер и в масленичном карнавале института...
В 1960 г. Рудольф Мессбауер был гостем наших
ученых. Он выступил на страницах «Успехов
физических наук» и сборника «Наука и человечество».
Я думаю, что мы еще не раз будем приветствовать
у себя в стране автора замечательного открытия,
о сущности которого читатели узнают из статьи
Е. Ф. Макарова и Ю. Ш. Мошковского.
Член-корреспондент АН СССР
В. И. ГОЛЬДАНСКИЙ

■ • л^
■ • If///
1 * №3v у.
1 * V^
• # • Вэ*1Ь£^
1 * i ^^^^Е'Кг"'
А^Р
^35
^ J^p
L_мМ^Гш ■■
4 шв
J|^^|k^ П
<//'//SA JB%
{ \\L
?^*rl
>w1
4»
r*
Wi
•
A # /
r / %1/ /\V
| j^wiEfi
Кандидат физико-математических наук
E. Ф. МАКАРОВ,
кандидат химических наук
Ю. Ш. МОШКОВСКИИ
Институт химической физики АН СССР
ЛОКАЦИЯ
МОЛЕКУЛ
МОЖНО ЛИ ВЗВЕСИТЬ ФОТОН!
«Как определить, сколько весит капитан
океанского корабля?» «Это очень просто —
взвесьте корабль с капитаном, потом
попросите его сойти на берег, и взвесьте
корабль еще раз».
Как ни странно, в наши дни многие
вполне серьезные физики заняты на первый
взгляд бессмысленными задачами, очень
похожими на шутку с капитаном. В природе
часто встречается положение, когда
приходится «определять вес капитана, а он
категорически отказывается взвешиваться».
Вот один из примеров. Из теории
относительности Эйнштейна вытекает, что
частота кванта (его вес) электромагнитной
энергии (будь то квант света, радиоизлучения,
рентгеновского излучения или гамма-лучей)
увеличивается, когда он падает на Землю.
Как экспериментально проверить этот
вывод? Ясно, что нужно измерить частоту
электромагнитной волны передатчика,
расположенного на Земле, а затем снова измерить
ее, подняв передатчик над Землей- Разница
между этими двумя измерениями и даст
ответ на поставленный вопрос. Прежде чем
ставить такой эксперимент подсчитали
теоретически изменение частоты Avf которое
можно было бы ожидать в этом опыте.
И оказалось, что по отношению к самой
величине частоты v оно поразительно
мало— на каждый метр подъема Av v« Ю ~ 16.
Если передатчик расположить на спутнике,
который находится на расстоянии ста
километров A05, метров) от Земли, то
изменение частоты будет 106Х105=10"М — одна
стомиллиардная! Измерить такую величину
все равно, что взвесить сигарету в
портсигаре капитана тем способом, о котором шла
речь вначале — взвесить корабль с
капитаном и сигаретой, а потом корабль с
капитаном, но без сигареты.
Тем не менее взвешивание фотона
удалось, и даже не пришлось пользоваться
спутником. В проведенном опыте
расстояние между передатчиком и приемником
было всего 22 метра, и экспериментаторы
сумели зафиксировать относительное
изменение частоты сигнала в 2 х 10 15 часть —
т. е. в несколько тысяч раз меньше, чем если
бы они использовали спутник.
Каким же методом осуществили это
поразительное по точности измерение?
КАК «ОСТЫВАЮТ»
И «НАГРЕВАЮТСЯ» ЯДРА
В 1958 году в лаборатории института
медицинских исследований в Гейдельберге
молодой физик Рудольф Мессбауэр занимал-
X
ГС
<
X
о
X
X
о.
00
О
и
3
С£
О
.о
%
ш
ш
ш
О
о.
2 Химия и Жизнь № 8
17

ся обыденными экспериментами, изучая
поглощение гамма-квантов атомными ядрами.
Это явление многие ученые исследовали и
до него — какого-либо крупного открытия
оно не сулило. Р. Мессбауэр специальным
счетчиком измерял количество
гамма-квантов, прошедших через металлический
иридий Aг191). Источником гамма-квантов были
возбужденные атомные ядра того же
самого изотопа иридия Aг191*). Как и многие
физики, Мессбауэр считал, что если иридий
охлаждать, то количество прошедших через
него гамма-квантов возрастет. Каково же
было его удивление, когда, охладив
иридий жидким азотом, он обнаружил, что
счетчик стал считать медленнее. Вряд ли он
думал в этот момент, что сделал открытие,
которое послужит основой для создания
самого чувствительного из известных в
наше время методов измерения, в кратчайшее
время нашедшего широкое применение в
самых различных областях физики, химии,
биологии и техники. Уже через три года
после того как был поставлен опыт с
иридием, Р. Мессбауэру была присуждена
Нобелевская премия по физике, а открытый
эффект назван его именем.
Чтобы разобраться в физической
природе явления, открытого Мессбауэром,
познакомимся с некоторыми свойствами
радиоактивных ядер и гамма-квантов, которые
излучаются этими ядрами, с особенностями
излучения в твердых телах и, наконец, с тем,
что такое резонансное поглощение гамма-
квантов.
Радиоактивные элементы — это
элементы, ядра которых находятся в
возбужденном состоянии. Самопроизвольно, без
всякого внешнего воздействия они излучают в
окружающее пространство энергию —
радиоактивное излучение. Это могут быть
заряженные частицы ( а или Р) или
электромагнитные волны (гамма-кванты). За
последние тридцать лет ученые и инженеры
научились разными способами
воздействовать на атомные ядра, превращая
устойчивые ядра в радиоактивные. В наше время
создано более 1200 видов искусственно
радиоактивных ядер.
Возбужденное ядро можно сравнить с
каплей раскаленного металла. Такая капля,
остывая, испускает в окружающее
пространство энергию — тепло. Нечто подобное
происходит и с возбужденным ядром, только
способ его остывания иной. Возбужденное
ядро остывает скачками, выбрасывая
энергию порциями, например, гамма-квантами.
Энергия каждой порции Е равна h vf где
h = 6,6-10 27эрг. сек,, так называемая
постоянная Планка, a v—частота гамма-квантов.
Ядро может более или менее долго
находиться в одном из возбужденных состояний,
быть «нагретым» до некоторой постоянной
температуры, а затем скачком перейти в
другие состояния, в том числе и в основное
невозбужденное — с «меньшей
температурой».
Какова продолжительность жизни
радиоактивного ядра в возбужденном
состоянии? Другими словами, долго ли может
существовать ядро, не претерпевая
радиоактивного распада. Это зависит от степени
возбуждения ядра, свойств излучения,
сопровождающего распад, и строения ядра.
Допустим, мы хотим определить частоту
гамма-квантов, которые излучаются воз*
бужденными ядрами при переходе из
возбужденного состояния со средним
временем жизни ~ в стационарное состояние, для
которого, естественно, время жизни т —
бесконечность. Для этого опыта нужно
иметь множество таких возбужденных ядер
одного и того же элемента и прибор, с
помощью которого можно было бы измерять
частоту гамма-квантов.
«ПРИЕМНИКИ»
И «ПЕРЕДАТЧИКИ»
ГАММА-КВАНТОВ
Чтобы разобраться в каком-нибудь
явлении, физики часто прибегают к
мысленному эксперименту, проведенному в
идеальных условиях. Сделаем то же самое.
Предположим, что каждое из этих
излучающих ядер жестко закреплено в
определенной точке пространства (чего никогда не
бывает в действительности) и что наш
прибор обладает абсолютной точностью (чего
также никогда не бывает). Измеряя в таких
идеальных условиях частоты гамма-квантов,
мы обнаружили бы, что они все же не
одинаковы по величине, а распределены в
некоторой области частот около средней
частоты >0| как это изображено на рис. 1.
Контур этого распределения называется
спектральной линией излучения. Ширина
этой линии на половине ее высоты —
естественная ширина линии Г— равна (v2—vj. Чем
18

больше среднее время жизни ядра в
возбужденном состоянии, тем меньше
величина Г, тем линия излучения уже, т. е.
отношение величины Г к средней энергии
излучаемых квантов (Г/Е) меньше.
т
-°
*-
<->
О
X
CD
* I 111
ш I \
ш со [\ I |\
•" х III
ЗА /' ' Ч
°i \ J\ \ \\
6™ ol 1 |—*/ \ \ \ Ч ^
Частота гамма-квантов
Рис. 1. Спектральная линия излучения гамма-
квантов естественной ширины Г. Так как частота
гамма-кванта v0 в сотни миллиардов раз больше
ширины линии Г, изобразить спектральную линию
в масштабе невозможно. Поэтому на рисунке ось
частот разорвана
Насколько же узки линии излучения
гамма-квантов? Оказалось разброс частот
(или энергий) гамма-квантов для ядер со
временем жизни 10 ~8 сек. равен примерно
трем триллионным долям от его частоты!
Как представить себе эту величину?
Допустим, нам предложили с помощью какого-
либо инструмента уточнить расстояние от
Земли до Луны. Известно, что оно
приблизительно равно 380 400 км. Если при
измерении такого огромного расстояния мы
ошибемся всего на один километр, то даже
для запуска спутника Луны ошибка не будет
принципиальной. Но легко подсчитать, что
подобная неопределенность в расчетах в
сотни тысяч раз больше, чем
неопределенность в энергии, полученная нами при
расчете ширины линии гамма-кванта. Вот если
бы мы могли измерить расстояние от Земли
до Луны с точностью до десятых долей
миллиметра, то точность нашего
определения могла бы сравниться с разбросом
энергии гамма-квантов около среднего значения!
Найти способ измерять ширину сверхузкой
линии гамма-квантов значит научиться
измерять с рекордной чувствительностью.
Такая фантастическая точность измерений и
стала возможной благодаря открытию
Р. Мессбауэра.
До сих пор мы описывали мысленный
эксперимент. Но как только мы переходим
к реальной действительности, сразу же
возникает вопрос: с помощью какого
реального прибора можно было бы исследовать
столь узкие линии? Ведь у каждого
реального прибора определенная точность
измерения. В нашем случае точность измерения
приемника излучения должна быть
сравнима с величиной Г/Е — триллионной долей
измеряемой частоты. Более того, нужно
иметь возможность этот приемник
настроить на частоту гамма-кванта так же, как мы
это делаем, желая поймать какую-либо
радиостанцию на обычном радиоприемнике,
т. е. приемник должен работать в резонанс
с передатчиком. Острота настройки лучших
современных радиоустройств, например
радиолокационных, приближается к
миллиону. Это означает, что достаточно частоте
радиоволны измениться на одну
миллионную часть, как приемное устройство
перестанет ее чувствовать. Для нашего же
случая с гамма-квантом нужно, чтобы острота
настройки приемника была по крайней мере
еще в миллион раз лучше.
Таким единственно возможным
прибором могут быть атомные ядра, строение
которых такое же, как у ядер-источников
излучения, но находящиеся в
невозбужденном состоянии. Ведь они могут перейти в
возбужденное состояние, «нагреться до
определенной температуры», поглотив квант
точно с такой же энергией, как квант,
испущенный одинаковым, но возбужденным
ядром. Именно такие ядра должны
резонансным образом поглотить падающие на них
гамма-кванты. Естественно, время жизни
возбужденного состояния т вновь
«нагретых» ядер в точности равно времени жизни
возбужденного состояния ядер —
источников излучения, а значит и спектральная
линия поглощения (по аналогии со
спектральной линией излучения) имеет ту же ширину
Г и энергию Е.
«НАСТРОЙКА ПРИЕМНИКА»
Следовательно, у нас есть прибор,
обладающий огромной остротой настройки Г/Е
и находящийся в точном резонансе с
излучаемыми гамма-квантами. Теперь, если ка-
v*
19

кое-либо внешнее воздействие изменит
энергию гамма-квантов на величину Г/Е, то
резонансное поглощение исчезнет, и мы
таким образом зарегистрируем это
сверхслабое воздействие. Проще всего это
сделать, двигая источник излучения
относительно поглотителя.
Дело в том, что воспринимаемая частота
гамме-квантов меняется при движении
приемника и источника из-за так называемого
эффекта Допплера. Эффект Допплера
хорошо известен. Он проявляется, например,
в резком изменении тона гудка (частоты
звуковой волны) при встрече двух поездов.
То же самое происходит с
электромагнитными волнами — «покраснение» или
«посинение» быстро удаляющихся или
приближающихся к наблюдателю объектов.
Существует известный анекдот о том, как
знаменитый американский физик Роберт Вуд,
однажды проехал на красный свет светофора.
Взбешенному полицейскому он объяснил
свей проступок тем, что ехал очень быстро,
и красный свет светофора из-за эффекта
Допплера показался ему зеленым. Р. Вуд
обманул полицейского — для того чтобы
проявился эффект Допплера и Вуд увидел
бы зеленый свет вместо красного, ему
нужно было ехать примерно со скоростью
80 000 км/сек! Такие скорости могут быть
только у звездолетов далекого будущего.
А для того, чтобы эффект Допплера
проявился при движении источника и
поглотителя гамма-квантов и эффект
резонансного поглощения исчез, бывает достаточна
скорость всего 1 мм/сек.
Кажется, сверхчувствительный приемник
есть—это невозбужденные ядра того же
элемента, что и ядра источника
гамма-квантов. Более того, этот приемник можно
настраивать при помощи эффекта Допплера.
Все это было теоретически известно и до
открытия Мессбауэра. Но дело в том, что
этот приемник не работал.
ПУШКА СТРЕЛЯЕТ БЕЗ ОТДАЧИ —
ЭФФЕКТ МЕССБАУЭРА
В наших рассуждениях не снято одно из
идеальных условий, о которых мы
условились вначале — жесткое закрепление
атомных ядер в определенных точках
пространства. А между тем в реальных газах,
жидкостях или твердых телах — атомные
ядра не находятся в покое даже при
температуре абсолютного нуля (—273° С), и
их нельзя считать жестко закрепленными в
определенных точках пространства, как мы
это допустили, строя идеальную модель.
Ядра обладают определенной массой, в
газах они совершают беспорядочное
движение, а в твердых телах колеблются около
положения равновесия. Оба эти
обстоятельства приводят к различным осложнениям.
Свободное атомное ядро, излучая или
поглощая гамма-квант, неминуемо должно
испытывать отдачу, как пушка при выстреле.
Поэтому энергия гамма-кванта становится
меньше энергии, запасенной в ядре до
излучения,— часть ее тратится на отдачу. А мы
уже знаем, что при резонансном
поглощении гамма-кванта ядром, его энергия
должна практически точно (Г/Е!)
соответствовать переходу из стационарного в
возбужденное состояние. Более того, при
поглощении часть энергии гамма-кванта должна
передаться ядру как целому и сообщить
ему дополнительную скорость. Значит его
исходная энергия должна быть больше на
величину энергии отдачи R. Обычно в газах
величины энергии отдачи ядер при
излучении гамма-квантов с энергией, например
2.104 эв, в сотни тысяч раз больше
естественной ширины линий Г. И резонансное
поглощение становится невозможным —
энергия излучаемых гамма-квантов отстоит от
энергии, которая могла бы быть поглощена,
на величину 2R, в сотни тысяч раз
превышающую их естественную ширину Г (рис.2).
Однако в твердых телах, с прозрачными
связями между атомами, положение может
резко измениться. Обычно энергии отдачи
не хватает для разрыва химических связей.
Энергия отдачи полностью передается
всему твердому телу, состоящему из
огромного числа атомов. Все равно, как при
выстреле из бесконечно тяжелого
орудия—энергия отдачи практически становится равной
нулю. Другими словами частота кванта
излучения остается неизменной, и он может
поглотиться— резонанс становится
возможным.
Мешать резонансному поглощению
теперь могут только так называемые фоно-
ны — тепловые колебания твердого тела,
названные так, потому что они напоминают
те, которые возникают при прохождении в
теле звука. Естественно, на возбуждение
фононов требуется затрата энергии. При по-
20

Рис. 2. Линии поглощения и излучения отстоят друг от друга на
величину, равную удвоенной энергии отдачи BR). Перекрывания линий нет, и
резонансное поглощение отсутствует. Разрыв в оси энергии указывает на
то, что расстояние между линиями в сотни тысяч раз больше естественных
ширин
нижении температуры источника излучения
и поглотителя, вероятность возбуждения
фононов уменьшается и, соответственно,
резонансное поглощение возрастает. Это и
наблюдал Рудольф Мессбауэр в 1958 г. в
своем опыте с иридием.
Итак, эффект Мессбауэра — это
ядерное резонансное
поглощение гамма-квантов без отдачи на
линиях естественной ширины.
Схема опыта по наблюдению эффекта
Мессбауэра очень проста. Выберем,
например, источник излучения — ядра изотопа
олова в возбужденном состоянии (Sn119*),
входящие в состав кристалла БпОг, и
поглотитель — ядра олова в стационарном
состоянии (Sn119), входящие в такой же кристалл.
За поглотителем установим счетчик гамма-
квантов, как это показано на рис. 3. Двигая
источник с разной скоростью и каждый раз
измеряя количество гамма-квантов,
прошедших через поглотитель, мы получим так
называемый скоростной спектр поглощения,
изображенный на рис. 4. Естественно, что
мексимум резонансного поглощения в
данном случае лежит при относительной
скорости, равной нулю, а при увеличении
скорости поглощение уменьшается. В
действительности аппаратура для исследования
эффекта Мессбауэра гораздо сложнее (рис. 5),
в ней множество электронных приборов,
позволяющих автоматизировать процесс
измерения. Однако в основе всегда лежит
один и тот же простой принцип.,
Открытие Р. Мессбауэра
дало в руки ученым
инструмент рекордной
чувствительности. Вспомним чудака,
который предлагал
взвешивать капитана странным
способом. Имей он весы с
чувствительностью 10~13 от
измеряемой величины
(чувствительность эффекта
Мессбауэра), он заметил бы не
только разницу в весе
корабля с капитаном и без
капитана. Такие весы
зарегистрировали бы разницу, если
бы в одном случае капитан
вдохнул, а в другом
выдохнул.
Пользуясь такими
«весами», американские физики
Р. Паунд и У. Ребка решили
задачу теории относительности, о которой
мы писали вначале, — обнаружили
изменение частоты гамма-квантов с высотой. Они
нашли, что на высоте 22 метра частота
изменяется на величину 2,54 -10~15 — эта цифра
хорошо совпадала с предсказаниями
теории относительности.
Кроме поразительной чувствительности
эффект Мессбауэра обладает еще одним
ценным свойством, за которое сразу же
ухватились химики,— практически
абсолютной избирательностью. Из огромного числа
разнообразных атомов, присутствующих в
сложной молекуле, в резонансном
поглощении может принять участие только один
изотоп, такой же, как возбужденное ядро
в источнике. Даже тогда, когда эффект
Рис. 3. Схема опыта по получению ядерного
гамма-резонансного спектра:
А — источник гамма-излучения; Б — контейнер
с коллиматором для образования узкого пучка
гамма-квантов; В — исследуемое вещество
(поглотитель); Г — устройство для движения
поглотителя; Д — счетчик гамма-квантов; Е —
электронное оборудование для регистрации мессбауэ-
ровского спектра
21

lis0-'
si"
lit
£S|M
о У «J
о > 3
i<o
»- Г) о.
/
\ /
\ /
I I
\ /
+2 +з с1ПГ
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ CKOP0CTD ДВИЖЕНИЯ
Рис. 4. Скоростной спектр ядерного
гамма-резонансного поглощения в Sn11902. Источник
излучения— возбужденные ядра олова (Sn119*) в
соединении SnlI9*02.
Мессбауэра наблюдают в чистом железе,
«работает» лишь один изотоп железа Fe57,
которого в любом куске железа
содержится только 2,2%. Для химиков это очень
важно! Энергетическое состояние ядра
зависит от того, какими химическими связями
и с какими атомами соединен мессбауэров-
ский изотоп. Поэтому вид скоростного
спектра меняется в зависимости от типа атомных
групп и характера химических связей месс-
бауэровского атома с атомами-излучателя-
Р и с. 5. Гамма-резонансный спектрограф
ми и атомами-поглотителями. И хотя
влияние на ядро чрезвычайно мало,
чувствительность эффекта дала возможность создать
новый метод для изучения структуры
молекул — ядерную гамм а-р е з о н а н с-
ную спектроскопию.
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЯГР-СПЕКТРОВ
Строение молекул — одна из самых
старых, и в то же время самых современных
проблем химии. Академик Н. Н. Семенов
пишет, что для плодотворных исследований
в этой области в первую очередь надо знать
«...распределение электронных зарядов,
движение электронов в молекуле,
определяющих характер химических сил,
связывающих один атом с другим, надо знать
энергии соответствующих связей и природу
валентности, взаимное влияние атомов и
групп, передачу этого влияния вдоль
органической и неорганической молекулы в
связи с реакционной способностью».
Ядерная гамма-резонансная
спектроскопия (ЯГР-спектроскопия) успешно помогает
решать многие из этих вопросов.
Какие же сведения о свойствах материи
можно почерпнуть из ЯГР-спектров?
Мы уже знаем, что резонансному
поглощению гамма-квантов мешают колебания
атомов в твердых телах. Чем больше
амплитуда колебания мессбауэровского атома
в решетке твердого тела, тем слабее будет
линия в ЯГР-спектре, или, другими словами,
вероятность эффекта Мессбауэра
уменьшается. Следовательно, из
мессбауэровского спектра можно узнать, насколько сильны
эти колебания.
Если взять кусок льда и охлаждать его,
то на первый взгляд никаких изменений со
льдом не происходит. Растворим
предварительно в воде немного вещества,
содержащего мессбауэровский атом, скажем, какую-
либо соль железа, и будем измерять ЯГР-
спектр железа во льду при разных
температурах. Оказывается, что в определенных
интервалах температур интенсивность
резонансного поглощения резко понижается —
значит атомы железа в этот момент
колеблются гораздо сильнее. Они как бы
освобождаются от «оков» соседних молекул
воды, которые перестраиваются при этих
температурах в другую структуру. Такая
перестройка молекул вещества — физики на-
9*>

зывают ее «фазовым переходом», может
происходить во многих веществах. В точках
фазового перехода обычно резко
увеличивается реакционная способность вещества.
Если это вещество — мономер, способный
полимеризоваться, то в точках фазового
перехода выход полимера значительно
возрастет. С помощью эффекта Мессбауэра во
многих веществах с успехом обнаруживают
и изучают фазовые переходы. А это в свою
очередь дает возможность создавать
оптимальные условия для протекания
химических реакций.
Изучая зависимость интенсивности ЯГР-
спектров от температуры, можно
определять еще одну важную характеристику
полимеров — количество химических связей
между разными макромолекулами или, как
часто говорят, степень «зашивки» полимера.
«Зашивка» полимера влияет на его
свойства — растворимость, твердость,
эластичность, стойкость к истиранию и т. д.
В лаборатории ядерной и радиационной
химии Института химической физики АН
СССР исследовали мессбауэровские
спектры полиферроцена — неорганического
полимера с интересными
полупроводниковыми свойствами, содержащего атомы железа.
Оказалось, что у полностью «зашитого»
нерастворимого полиферроцена — четыре
линии в ЯГР-спектре. Две из них
сохраняются даже при комнатной температуре. В ЯГР-
спектре растворимого «незашитого»
образца при температуре жидкого азота только
две линии. При комнатной температуре они
исчезают (рис. 6)- Значит две линии
резонансного поглощения нерастворимого
полиферроцена, которые сохраняются при
комнатной температуре, принадлежат тем
областям полимера, в которых свободное
движение молекул затруднено из-за «зашивки».
Теперь, исследуя различные образцы
полиферроцена при низких температурах, можно
определить, какова степень «зашивки»
полимера. А степень «зашивки» полиферроцена
тесно связана с его полупроводниковыми
свойствами и никаким другим способом не
могла быть раньше измерена.
Еще один источник информации из ЯГР-
спектров связан с природой химических
связей мессбауэровских атомов и поэтому
особенно важен для химиков.
Нам со школьной скамьи известно, что
энергия ядерного перехода практически не
зависит от строения электронной оболочки
о-о-о
ft ft Fe
\
З-об
Р и с. 6. Мессбауеровские спектры и структуры
полиферроценов:
А — спектр ферроцена; Б — спектр
растворимого полиферроцена; В — спектр нерастворимого
полиферроцена при температуре жидкого азота
этома. Как бы ни менялось строение
валентной оболочки, ответственной за химические
связи, в каких бы соединениях не находился
радиоактивный атом, энергия гамма-кванта
практически должна быть одной и той же.
Правда, из теоретических соображений
было известно, что очень небольшие
влияния электронных оболочек на ядро
существует. Но обнаружить их удалось только
с помощью эффекта Мессбауэра.
Как мы уже видели, если атомные ядра
в веществе источника и поглотителя
находятся в совершенно одинаковых условиях,
т. е. входят в одни и те же молекулы и
находятся при одной температуре, то
максимальное резонансное поглощение
происходит, когда источник и поглотитель не
двигаются. Что же произойдет, если в источнике
мессбауэровские ядра входят в одно
соединение, а в поглотителе те же, но
невозбужденные ядра включены в другую
молекулу? Например, в источнике — ядра Sn119*
в металлическом олове, а в поглотителе те
же ядра Sn119 в SnCl4. При нулевой
относительной скорости в этом случае поглощение
очень мало. Чтобы попасть в максимум
поглощения— настроиться на резонанс —
нужно воспользоваться эффектом Допплера
и удалять поглотитель от источника со
скоростью 2 мм/сек. Значит в молекуле SnCU
из-за другого строения электронной
оболочки возбужденный уровень ядра олова
расположен чуть ниже, чем в
металлическом олове. Скорость источника по отноше-
23

нию к поглотителю, при которой мы
наблюдаем эффект резонансного поглощения,
называют химическим сдвигом. Это — одна
из важнейших характеристик ЯГР-спектров.
Химический сдвиг зависит от изменения
энергии ядерного перехода, которая
возникает из-за того, что химические связи
атомов в источнике и поглотителе различны.
Известно, что ядро окружают
электроны, находящиеся в разных состояниях. Они
образуют облака различной формы. На
величину химического сдвига в основном
влияют такие электроны, которые образуют
СПЕКТРЫ и СТРУКТУРА СОЕДИНЕНИЙ
sni4
Г 1
SnBr4
о =1 3 =£"
мн/сси
SnF4 л = 1,7 мн/сек
Рис. 7. Мессбауеровские спектры и структуры
галогенидов олова
облака, напоминающие шары с центром в
ядре. Эти электроны называются
s-электронами. Теория установила связь между
изменениями энергии ядер и характеристиками
валентной s-оболочки. Поэтому, измеряя
изменение энергии ядерного перехода в
различных поглотителях в том случае, когда
источник один и тот же, можно оценить
различия в структуре валентной s-оболочки.
Изучение, например, ряда молекул SnJ.*,
SnBr4, SnCU, SnF4 показало, что число
валентных электронов атома олова
постепенно уменьшается (приблизительно в два раза)
от соединения SnJ4 к соединению SnF4
(рис. 7).
Иногда в скоростном спектре
поглощения гамма-квантов появляется не только
химический сдвиг, но и так называемая тонкая
структура — «расщепление» одной линии на
несколько. В атомных ядрах обычно
электрический заряд распределен не
сферически симметрично по отношению к центру, а
слегка вытянут и образует эллипсоид.
Расщепление спектра связано уже не с
взаимодействием электрического заряда ядра с
зарядом s-оболочек атома, а с
взаимодействием электрического момента ядра с
неоднородным электрическим полем внутри
атома или с взаимодействием магнитного
момента ядра с внутриатомным магнитным
полем.
Несимметричные электронные оболочки
атома иногда могут создать в области ядра
результирующее неоднородное
электрическое поле. Тогда на ядро-эллипсоид
действует сила, стремящаяся повернуть его вдоль
оси симметрии электрического поля. Кван-
тово-механический расчет показываем, что
возникает несколько возможных
ориентации ядра-эллипсоида с различной энергией,
которая добавляется к энергиям ядерных
состояний и изменяет их величину. Поэтому
в спектрах излучения и поглощения гамма-
квантов (при переходе ядра из одного
состояния в другое) возникает несколько
линий, проявляющихся в скоростном спектре
поглощения. Очень важно, что
результирующее неоднородное электрическое поле
обусловлено уже не сферически
симметричными электронными оболочками (s-элек-
троны), а оболочками с пространственной
ассиметрией (р- и d-электроны).
Следовательно, ЯГР-спектроскопия дает
возможность изучать не только химические связи,
обусловленные s-электронами (по величине
химического сдвига), но и связи,
возникающие за счет р- и d-электронов (по тонкой
структуре электрической природы).
Изучение тонкой структуры, например,
галогенидов олова показало: у тетрахлорида,
тетраиодида и тетрабромида она одинакова,
а у тетрафторида резко отличается. Анализ
спектров показал, что тонкая структура (две
линии) вызвана именно электрическим
взаимодействием. Значит, валентные
электронные оболочки олова в S11F4 отличны по
строению от валентных электронных
оболочек в других тетрагалогенидах, а
следовательно, и структура SnF4 отличается от
структуры SnJ4f SnCl4 и SnBr4-
Информация, которую можно получить
из ЯГР-спектров, не исчерпывается только
той, о которой мы рассказали. ЯГР-спектры
дают возможность исследовать, например,
магнитные поля в ядрах (они оказались
огромны — 200 000 эрстед и более), а
значит широко исследовать магнитную
природу веществ и многие другие явления.
24

ЯГР-СПЕКТРЫ
НАЧИНАЮТ РАБОТАТЬ
В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Обширная информация, которую несут
ЯГР-спектры — основа для широкого
использования эффекта Мессбауэра не только в
науке, но и в технике, например, в
приборостроении.
Недавно в Советском Союзе разработан
и уже используется на практике
портативный прибор для экспресс-анализа руд и ми-
Р и с. 8. Прибор для анализа руд и минералов на
содержание олова
нералов на содержание касситерита
(БпОг) — основного промышленного
компонента оловоносных руд.
Источник Sn119 *Ог испускает гамма-
кванты, которые проходят через образец
породы. Чтобы определить концентрацию
касситерита в пробе, достаточно двух
измерений — при покоящемся и двигающемся
источнике. Если порода «пустая», то
показания прибора не зависят от того, двигается
источник или нет. Если же Sn02 в породе
есть, то максимальный эффект
резонансного поглощения проявится (мы это уже
объясняли) при неподвижном источнике и
уменьшится при его движении. Чем больше
касситерита в породе, тем больше будет
разность в показаниях прибора. Это прибор
очень небольшой, геологам удобно брать
его с собой в поле, обогатителям
использовать на горно-обогатительных
комбинатах.
Проводить анализы таким прибором в
сотни раз быстрее, чем традиционным
химическим методом.
ягр и биология
Биология, биохимия и биофизика в наши
дни бурно развиваются. Поэтому из
многочисленных применений эффекта Мессбауэра
мы выбрали примеры, рассказывающие о
использовании его для решения
биохимических и биофизических задач.
В процессе эволюции органы слуха
млекопитающих, в том числе и человека,
достигли такого совершенства, что очень
небольшое увеличение чувствительности
привело бы к возможности слышать даже
тепловое движение атомов среды. Такая
высокая чувствительность органов слуха связана
с тем, что для возбуждения нервных
окончаний достаточны чрезвычайно малые
амплитуды колебаний барабанной перепонки и
слуховых косточек. При помощи эффекта
Мессбауэра стало возможно измерить такие
амплитуды. Источник гамма-квантов
(изотоп Со57) прикрепляют к барабанной
перепонке. Скорость его движения в опыте
пропорциональна амплитуде колебания
перепонки. В зависимости от того, неподвижна
ли барабанная перепонка или колеблется,
интенсивность резонансного поглощения в
неподвижном поглотителе (кусочке
нержавеющей стали) будет различной. Амплитуды
колебаний барабанной перепонки
препарированного уха оказались равны нескольким
миллионным долям миллиметра.
Самая широкая и важная область
применения эффекта Мессбауэра в биологии —
исследование строения многих важных
белков, содержащих атомы железа.
Исследуя, например, ЯГР-спектры
гемоглобина, биологи впервые установили, что
на ядрах железа существуют сильные
внутримолекулярные магнитные поля в 10 000—
30 000 эрстед. Возможно, уникальная
способность гемоглобина обратимо
присоединять молекулу кислорода связана именно с
магнитными свойствами белка.
В последнее время делаются попытки
получить ЯГР-спектры на живой клетке, в
которой всегда есть небольшое количество
железа. Правда, этого количества железа
совершенно недостаточно для наблюдения
резонансного поглощения. Но можно
подкормить бактерии чистым изотопом Fe57 и
увеличить относительное содержание его в
десятки раз. Ведь «вкус» обычного железа
с атомным весом 56 такой же, как и у
изотопа Fe57. Опыт на живой клетке уже по-
9\

1 1 1
1 н
К,
Ка
19
К
29Cu
37Rb
47
Ag
b9-^:>:
hgAu;:
87
Fr
4Be
1 12
Mr
Ca
38
Sr
48
Cd
56Ba
8°Hg
88Ra
5 ^
1 В
l3A.
' 21
Sc
Ga
39
Y
49
Jn
57, ^
La
81т,
Ac
6c
l,4s,-
22
Ti
32
Ge
Zr
?72Л^--
82
Pb
l7N
i 15
P
23
V
33
As
4,Nb
Щ
8o
I »6
s
24
Cr
34c
Se
42 м
Mo
?52^
7^^f74^
83o
Bi
84 D
Po
9F
17
CI
25
Mn
35Br
43Tc
&Ш
ШЩ
^2Йё?-
l27
Co
;-: л^ i-^
44 r.
Ru
%h
4^
Pd
85 д
At
: -.г. p * ..
H
'°Ne
18
■■■;-*rN
о4*-£ч
*v]
Рис. 9. На элементах, помещенных в
Мессбауера либо уже наблюдался, либо
ставлен с бактериями, которые жадно
поедают атомы железа. Если к растущей
культуре этих бактерий добавлять небольшое
количество изотопа Fe57, то в высушенной
бактериальной массе наблюдается
отчетливый ЯГР-спектр, анализ которого позволяет
понять функцию железа в организме
бактерий.
Количество работ, в которых эффект
Мессбауэра используется для решения хи-
заштрихованных клетках, эффект
возможен
мических и биологических проблем,
неуклонно возрастает. Расширяется не только
круг вопросов, которые решает ЯГР-спект-
роскопия, но и с каждым годом кроме
олова и железа, о которых мы рассказали в
этой статье, появляются все новые и новые
изотопы, на которых легко наблюдать
эффект Мессбауэра. Новый метод
исследования вещества — ЯГР-спектроскопия — еще
обогатит науку выдающимися открытиями.
Если вы заглянете в Большую Советскую Энциклопедию на букву «М», то статью
«Мессбауэра эффект» вам обнаружить не удастся. Депо в том, что в 1954 г., когда
вышеп в свет 27 том энциклопедии, эффект Мессбауера просто еще не был открыт.
А сейчас, всего 12 пет спустя, об этом явлении можно прочесть сотни статей и книг.
Вот как записана история эффекта Мессбауэра в строго научной монографии
американского физика Фраунфепьдера «Эффект Мессбауэра»:
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЭФФЕКТА МЕССБАУЭРА (ПО Г. ЛИПКИНУ)
Период
Дата
Примечание
Доисторический
Ранний
иридиевый век
Средний
иридиевый век
Поздний
иридиевый век
Железный век
До 1958
1958
1958—1959
1959
1959—1960
Могли бы открыть.
но не открыли
Открыли,
но не заметили
Заметили,
но не поверили
Поверили,
но... не заинтересовались
у—у—У—У!!!
26

СОДЕРЖИМОЕ
ЧЕРНОЙ КОРОБОЧКИ
Инженер М. Л. ГУРЕВИЧ
Речь пойдет о привычных
вещах — батарейке для
карманного фонарика и автомобильном
аккумуляторе. О тех
бесчисленных черных коробочках и
стаканчиках с яркими этикетками,
без которых не заработает
транзисторный приемник, фонарик
перестанет быть карманным, не
сдвинется с места автомобиль.
И батарейка, и аккумулятор —
химические источники тока, и
принципы их работы очень
схожи. Чтобы понять, как и почему
в них возникает электрический
ток, нам придется сначала снять
с черной коробочки крышку и
заглянуть внутрь.
КАК РАБОТАЮТ БАТАРЕИ
Два обязательных
компонента любого химического
источника тока: электроды, на которых
возникает ток, и электролит-
раствор, проводящий ток.
Простейший (и самый первый)
вариант — элемент Вольта.
Медная и цинковая пластинки
служат в нем электродами, а
серная кислота — электролитом.
У элемента Вольта почтенный
возраст — ему больше ста
пятидесяти лет. Некоторое время он
был единственным химическим
источником тока.
Вскоре, однако, выяснилось,
что другие системы тоже могут
превращать химическую
энергию в электрическую. В 1836
году Б. С. Якоби и Дж. Даниель
независимо друг от друга
создают новый химический
элемент. Его электроды также
сделаны из цинка и меди, но
погружены они в два раствора —
цинкового и медного купороса,
которые разделены пористой
диафрагмой. Следующий этап —
элементы Мейдингера, Бунзена,
Грене и наконец, в 1867 году —
элемент Лекланше. Он
применяется и поныне.
Все эти источники тока
вошли в историю электрохимии.
Множество химических систем
могут давать электрический ток,
но практически применялись и
применяются лишь немногие,
наиболее эффективные. Теперь
принято называть элементы не
именем изобретателя, а по
активным химическим
веществам — так проще запомнить
принцип действия. И, отдавая
должное Лекланше, его злемент
зовут теперь чаще марганцево-
цинковым.
Как в элементе генерируется
электрическая энергия? Это
можно проследить на любой
системе. Рассмотрим, например,
элемент Якоби — Даниеля. По
принятым в электрохимии
обозначениям систему элемента
записывают следующим образом:
Си 1 CuS04 ZnS04 1 Zn
Когда пластинки,
погруженные в раствор, соединяют
проволочкой и создают внешнюю
цепь, молекулы отрицательного
электрода — цинка начинают
переходить в раствор.
Образуются ионы цинка:
Zn - Zn2 2e
Освободившиеся электроны по
внешней цепи идут к медному
электроду (так возникает
электрический ток). Тут они
соединяются с ионами меди иэ
медного купороса. Происходит
восстановление меди иэ раствора:
Си- 2е Си
Вот суммарная химическая
реакция:
CuSOj Zn ZnS04 Си
Отрицательный электрод
элемента называют анодом,
положительный — катодом.
Соединив электроды нескольких
элементов, получают батарею.
Любой элемент работает
только до тех пор, пока одно из
активных веществ не
израсходуется. Например, когда
цинковый анод полностью
растворится, реакция прекращается.
Такие источники тока принято
называть первичными
элементами или просто элементами.
(Часто их называют
гальваническими элементами, но это
исторически не вполне
справедливо. Первый элемент появился
уже после смерти Луиджи Галь-
вани).
В 1860 г. французский
ученый Гастон Планте предложил
*> 4

Схема марганцево-цинкового
элемента. Из таких элементов состоит
батарейка «Сатурн»
новую электрохимическую
систему: двуокись свинца —
серная кислота — свинец. Эта
система принципиально
отличалась от всех ранее известных.
В ней протекала обратимая
реакция:
Pb PbOo 2H.S04-^PbSUj 2H20
Когда реакция идет слева
направо — возникает
электрический ток, и элемент
разряжается. Но если через разряженный
элемент пропустить ток, то
реакция идет в обратном
направлении, и элемент вновь
заряжается. Элементы, способные
к перезарядке и многократному
использованию, назвали
вторичными, или аккумуляторами.
ГДЕ РАБОТАЮТ БАТАРЕИ
До изобретения генераторов
не было других источников
тога, кроме элементов. Еще в
начале нашего века повсюду
применялись батареи, собранные из
больших стеклянных стаканов,
наполненных электролитом, с
массивными металлическими и
угольными электродами. Ток,
снимаемый с этих электродов,
питал телеграфные и
телефонные сети. Его использовали для
сигнализации и иногда — для
освещения.
Электрификация лишила
химические источники тока их
привычных областей
применения. Энергия тепловых
электростанций и ГЭС оказалась
в десятки раз дешевле. Но не
всюду можно протянуть
провода, несущие энергию. В таких
местах без химических
источников тока не обойтись. Где же
сейчас применяют элементы и
аккумуляторы?
Главный потребитель —
ТРАНСПОРТ. Автомобиль и
трактор, катер, самолет и
космический корабль не
привяжешь к стационарному
генератору — им нужны собственные,
автономные источники
питания. Стартерные аккумуляторы
не являются основной
движущей силой самолета и
автомобиля, но их роль в
энергетическом балансе вполне ощутима.
Вот пример. В Англии в 1963
году одни лишь автомобильные
аккумуляторы производили
2,5 % всей электроэнергии
страны. Но кроме того,
аккумуляторы приводят в движение
электрокары, шахтные
электровозы, погрузчики, подводные
лодки. Аккумуляторы за год
произвели для английского
транспорта около 840 тысяч
киловатт-часов электроэнергии!
БЫТ. Здесь наши старые
знакомые — батарейки для
карманных фонариков и
приемников, для электробритв,
слуховых аппаратов и наручных
электрочасов.
МЕДИЦИНА. Здесь первое
требование — миниатюрность.
Пациент проглатывает
крохотный передатчик (эндорадио-
зонд), работа* щий от элемента,
а врач получает необходимую
информацию о температуре,
давлении, составе желудочного
сока, слушая радиопередачу
непосредственно из желудка
больного.
У некоторых людей с
тяжелыми заболеваниями сердца
приходится возбуждать
сердечные мышцы электрическим
импульсом. Конечно, больного не
прикуешь проводами к
электрической сети. Но существуют
миниатюрные элементы, кото-
2S

рые зашивают под кожу,
соединив их предварительно тонкими
серебряными проводами с
больным сердцем.
Любая область — в случае
АВАРИИ. Там, где перерыв в
подаче энергии может привести
к опасным последствиям,
могут спасти только химические
источники* Это относится,
например, к маякам и
операционным.
ТРЕБОВАНИЯ XX ВЕКА
Один крупный авторитет в
области электрохимии сетовал
на неяркую судьбу химических
батарей. Если поставить рядом
первый неуклюжий автомобиль
и новейший, сверкающий лаком
и хромом лимузин, то разницу
между ними заметит даже не
посвященный в тонкости
автомобилестроения. А вот
аккумуляторы автомобилей 1900-го и
1966-го года внешне
удивительно похожи. Что же изменилось
в химических источниках тока
эа последние 50—100 лет?
Во времена Планте и Ле-
кланше от химических
источников требовалось лишь
нужное напряжение и возможность
получения определенных токов.
Конечно, инженеры старались,
кроме того, получить от
элемента или батереи как можно
больше электрической энергии,
увеличить их емкость.
Современной технике, и
особенно электронике, этого мало.
Промышленность выпускает
радиодетали, для которых уже
и слово «миниатюрные»
кажется недостаточным. Компоновка
схем становится все плотнее.
А неудачно сконструированный
тяжелый источник питания
может перечеркнуть всю эту
работу.
При разработке новых
химических источников тока
основным критерием стала не
мощность или емкость элемента, а
удельная мощность, которую
можно получить с единицы
веса или объема источника.
Повысить ее можно двумя путя
ми: выбирая легкие материалы
и располагая их возможно
плотнее, или — применяя новые
электрохимические системы
с более высоким напряжением,
способные разряжаться
большими токами с единицы
площади электрода.
Иногда возникают
дополнительные требования. Некоторые
химические источники должны
стабильно работать под
давлением и в вакууме, на морозе и
при повышенных температурах,
при сильнейших перегрузках и в
невесомости, в воде и
агрессивных гаэах.
Таковы требования второй
половины XX века к «черной
коробочке».
КАКОЙ ЖЕ ОН,
СОВРЕМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ!
Со времени появления
элемента Вольта принцип действия
химического источника тока не
изменился. (Впрочем, принцип
действия двигателя внутреннего
сгорания тоже остался
прежним).
Правда, почти все первичные
элементы стали «сухими» — в
жидкий электролит добавляют
загуститель. Такие элементы
удобнее в обращении, но на
принципе действия это не
сказывается.
Ежегодно заводы выпускают
сотни миллионов батарей — от
больших коробок емкостью в
тысячи ампер-часов до
миниатюрных «пуговиц» емкостью
меньше 0,1 ампер-часа. Все
современные батареи описать
немыслимо. Остановимся лишь на
некоторых. Их схемы вы
найдете в таблице на стр. 32.
Хорошо известные
владельцам карманных фонариков
элементы «Марс», «Сатурн» и
«Луч» основаны на самой
распространенной марганцево-
цинковой (М-Ц) системе. Анодом
такого элемента служит его
корпус — цинковый стаканчик.
В стаканчик закладывают
загущенный крахмалом электролит
и брикет активного вещества
положительного электрода —
спрессованную смесь двуокиси
марганца и графита. Та же М-Ц
система использована в девяти-
вольтовой батарее «Крона» для
питания карманных
приемников. Но конструкция «Кроны»
иная. Основа батареи —
биполярный электрод, цинковая
29

Пуговичная конструкция ртутно-
цинкового элемента
прямоугольная пластинка, на
одной стороне которой
намазана положительная активная
масса. Пластинки, разделенные
кусками картона, пропитанного
электролитом, собирают в
пакеты-батареи. Такая конструкция
называется га летной.
После второй мировой войны
стали широко применять
элементы и батареи ртутно-пинко-
вой (Р-Ц) системы.
Предложенная в прошлом веке Р-Ц
система нашла воплощение в
удивительно простой пуговичной
конструкции.
Активный материал
отрицательного электрода в Р-Ц
элементе — амальгамированный
цинковый порошок. Он
запрессован в стальную крышку.
Положительный электрод — смесь
окиси ртути и графи га — также
запрессовывают в стальной
корпус. А электролит — простая
картонная шайба, пропитанная
раствором щелочи, —
укладывается между электродами.
Удельные характеристики Р-Ц
элементов в 3—5 раэ выше, чем
у марганцево-цинковых.
Элемент для наручных часов марки
«Электрические» — это тоже
Р-Ц батарея.
Широко распространены
первичные батареи воздушной
деполяризации (ВД), в которых
активным материалом
положительного электрода является...
кислород воздуха,
ионизирующийся на пористом угольном
электроде. Это — известные
накал ьные батареи для питания
радиоаппаратуры «Пионер»,
«Полет», «Восток».
Обычно гальванические
элементы работают в течение
многих месяцев, постепенно
расходуя свой запас энергии. Но
иногда — например, в ракетной
технике — нужно
израсходовать всю мощность химического
источника в течение часа или
даже нескольких минут. Такие
источники — резервные
батареи — годами находятся в
полной боевой готовности. Сразу
же после включения они
начинают давать ток. В резервных
батареях обычно недостает
какого-либо одного компонента,
обычно электролита. Как
только его введут, батарея
заработает.
Особую группу резервных
источников составляют тепло-
Бые батареи. Их электролит до
поры до времени — твердая
безводная соль. Тепловые
батареи приводятся в действие
горячими газами или
специальными термитными шайбами. Их
тепло плавит электролит, и
батарея начинает давать ток.
ЭЛЕМЕНТЫ
ИЛИ АККУМУЛЯТОРЫ!
Что выгоднее применять —
первичные элементы или
многократно перезаряжаемые
аккумуляторы? Вопрос этот далеко
не прост. Аккумуляторы
дороже первичных элементов и их
использование в бытовых
приборах все еще вызывает споры.
Однако есть области, где
вторичные элементы незаменимы.
Отправляясь в
автомобильное путешествие, вряд ли имеет
смысл набивать багажник
десятками элементных батарей.
Куда проще пользоваться
услугами аккумулятора, который
можно многократно
перезаряжать.
Искусственные спутники
Земли делают один виток
вокруг нашей планеты примерно
»а полтора часа. Около 45
минут корабль освещен солнцем,
остальное время он находится
в тени. Именно в это время
работают мощные
аккумуляторные батареи. Когда спутник
вновь выходит из тени,
включаются солнечные батареи,
питающие приборы и
заряжающие аккумуляторы. И так
виток эа витком.
Сейчас на практике в
основном используют
аккумуляторы пяти типов — свинцовые,
никель-кадмиевые,
никель-железные, серебряно-цинковые и
серебряно-кадмиевые. Их
электрохимические схемы
показаны в таблице. В первом
аккумуляторе электролит —
кислота, в остальных — щелочь.
Бывают
аккумуляторы-малыши и аккумуляторы-гиган-
зо

ты — все зависит от
назначения. Никель-кадмиевый
аккумулятор Д-0,2 для питания
электробритвы имеет емкость
0,2 ампер-часа и весит 15
граммов. А свинцовый аккумулятор
С-148 для стационарных
установок емкостью 5500 а-ч весит
больше тонны. За 10 часов
первый разряжается током ОД
ампера, а второй — больше 500
ампер.
И свинцовые кислотные, и
никелевые щелочные
аккумуляторы по конструкции схожи.
Они состоят из электродных
пластин с активными
материалами, электролитов и
сепараторов, разделяющих
разноименные пластины. В свинцовых
аккумуляторах активные
материалы или наносятся в виде
пасты на свинцовые решетки,
или же наращиваются
электрохимическими методами прямо
на электрод. В щелочных
аккумуляторах активные материалы
заключены в плоские стальные
коробочки — ламели.
Принципиально эти конструкции уже
лет 50 не меняются. Но
характеристики аккумуляторных
батарей улучшаются год от года.
Удельная мощность свинцовых
аккумуляторов эа последние
15 лет возросла наполовину.
ЧЕРНАЯ КОРОБОЧКА
СОВЕРШЕНСТВУЕТСЯ
Электрохимические
процессы достаточно хорошо изучены.
Прошло время случайного
подбора электродов и электролитов.
Создатель нового элемента
может уравнениями и
формулами заранее описать его работу.
И что не менее важно — стали
ясны побочные, вредные
процессы.
Из таблицы первичных
элементов видно, что практически
единственный анодный
материал — это пинк. При работе
элемента он расходуется. Но
часть цинка может бесполезно
раствориться в электролите.
Значит, источник быстрее
выходит из строя. Чем больше в
цинке примесей, тем быстрей
он растворяется. Вывод
напрашивается сам собой — нужно
применять металл высокой
чистоты. Сейчас на практике
используют цинк,
содержащий всего 0,001% примесей.
Небольшие добавки
некоторых веществ, например, ртути,
тоже снижают потери цинка.
Если ввести их в анод, то его
можно сделать тоньше, весить
он будет меньше. Результат —
выигрыш в удельной мощности.
Добавки висмута, сурьмы,
мышьяка в свинцовые
пластины аккумуляторов снижают их
коррозию, позволяют увеличить
плотность тока, не опасаясь
пассивации электродов —
покрытия нерастворимыми
соединениями. Это тоже выигрыш в
удельной мощности.
Газы, выделяющиеся при
зарядке и разрядке
аккумулятора, уносят с собой частицы
электролита. Поэтому при
эксплуатации необходимо
доливать в батарею воду или совсем
менять электролит.
Автолюбитель время от времени
проделывает эту операцию. А как
быть пилоту космического
корабля?
Просто «законопатить»
черную коробочку нельзя — газы
могут разорвать закрытый
наглухо аккумулятор. Поскольку
от выделения газов не
избавиться, выход был только
один — поглощать газы самими
электродами. Но для этого
обычные, металлические
электроды пришлось заменить
пористыми, металлокерамически-
ми, спеченными иэ тонко
размолотых порошков. У таких
электродов огромная активная
поверхность, и это позволяет
получать большие токи, не
увеличивая габариты элемента.
И, наконец, несколько слов
о производстве химических
источников тока. Еще не так
давно их делали вручную в
кустарных мастерских. Сейчас
элементы и аккумуляторы
выпускают крупные
автоматизированные предприятия.
Изготовление электродов,
электролита, сборка — все поставлено
на конвейер, все операции
делают машины.
ВНЕ КОНКУРЕНЦИИ
Сегодня химические
источники тока необходимы. А что
будет через два-три
десятилетия? Не вытеснят ли их
физические источники: солнечные
батареи, термоионные и
термоэлектрогенераторы? Обратимся
к самым объективным
свидетелям — цифрам.
Коэффициент полезного
действия химического источника
теоретически равен 100%» а на
практике достигает 70—90%.
КПД физических источников
намного ниже (например, до
15% у солнечных
преобразователей). Элементы и
аккумуляторы проще и дешевле; к тому
же они малогабаритны.
Появление младшего брата
«черной коробочки» —
топливного элемента — тоже не
испортило репутации химических
элементов и аккумуляторов.
Топливный элемент выгоден
лишь при мощности в
несколько киловатт и выше.
31

1
I Элементы
1 Якоби —
1 Даниэля
1 Бунзена
1 Грене
1 Марганцево-
1 цинковые (Лек-
1 лапше)
1 Воздушной
1 деполяризации
1 Медноокисные
1 Ртутно- цинко-
|вые
1 Аккумуляторы
1 Свинцовый кп-
1 слотньш
1 Никель-кадми-
1 евый
1 Никель- желез-
1 ный
1 Серебряно-
1 цинковый
1 Серебря но-кад-
1 мне вый
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВАЖНЕЙШИХ ЭЛЕМЕНТОВ 1
Схема и токообразующая реакция
Старые с к г т е м ы
Ъп [ ZnSO, | | Cu504 | Си; Zn | CuS04 — ZnbU4 ,- Си
Zn \ HoS04, HN03 ] С; Zn П HoS04 -|- 2HN03 -> ZnS04 2H,0 %
■r2NUb
Zn|H2S04, KXroO-|G 3Zn 7H,S04 KXr*0. ->3ZnS04
7H20 ; Cr, (S04K , K2S04
Современные системы
Zn | NH4C1 | M11O* (C); Zn + 2MI4Cl 2МпО, -> Zn (N1 3)Xl,
-r H20 r Мп203
Zn | J\H4CI | Oo (С) или Zn | NaOH | 0, (C); Zn 2\H4CI
-I- l!202 > Zn (NH3JC12 + H20: Zn -n NaOH -, i/202 — NaHZn02
Z111 NaOH | CirO; Zn -\ CuO i- 2NaOH -> Zn @NaJ Cu
, H20
Zn | KOH | HgU; Zn -;- HgO -> Hg } ZnO
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ АККУМУЛЯТОРОВ
Схема и токообразующая реакция
РЬ | H2S0j 1 РЮ2; РЬ + РЬОо + 2H2S04 ^ 2PbS04 п 2Н20
Cd | КОН | Ni @HK; Cd , 2Ni @HK ^ 2Ni @НJ + Cd @HJ
Fe | КОН | Ni @HK; Fe h 2Xi (ОН);, ^ 2Ni @HJ \- Fe @HJ
Zn | КОН | Ag20; 2Ag20 H20 |- 2Zn ^ 4Ag \- ZnO -f Zn(uHJ
Cd I KOH | Ag20; Ag20 -f Cd ~t 2Ag + CdO
Электродвижущая!
сила в вольтах 1
1,0У I
1,9—1.95 1
1,7—2,0 1
1,55 1
1,3—1,4 1
0,85 1
1,34 1
Электродвижущая 1
сила в вольтах 1
2,1
1,36—1,45
1,36—1,45
1,85
1,5
Итак, нет смысла говорить
о конкуренции. У каждого
источника тока — свое поле
деятельности. Конечно,
совершенные физические источники
тока и топливные элементы со
временем Еытеснят
аккумуляторы на транспорте. Наверное,
на будущем электроавтомобиле
установят топливный элемент,
Энергоснабжение космических
кораблей тоже уйдет из сферы
влияния классических
химических источников. Но останутся
электронные схемы, останутся
портативные приборы и»
возможно, появятся новые
области, где элементы и
аккумуляторы будут незаменимы. И
когда человек впервые ступит
на другую планету, в его
скафандре будут работать
химические источники тока.
А пока перед создателями
химических источников тока
стоят традиционные задачи —
киловатты удельной мощности
с килограмма веса, десятки
тысяч циклов работы, десятки лет
сохранности.
32

НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ
Читательница В. Веревкина из села Хевсала
Ставропольского края просит рассказать, какие
существуют способы записи формул химических веществ.
Выполняем эту просьбу.
На практике Очень часто пользуются
эмпирическими формулами химических соединений.
Это всем известные обозначения — Н2О, H2SO4
и т. д. Такие формулы показывают только, какие
атомы и в каком соотношении входят в состав
молекулы.
Эмпирические формулы не всегда определяют
общее число атомов в молекуле. Относящиеся к
ним так называемые простейшие формулы
показывают только качественный состав соединения
и количественное соотношение между
компонентами. Например, простейшая формула перекиси
водорода— ОН—показывает, что молекула этого
вещества содержит только атомы водорода и
кислорода в соотношении 1:1. Эмпирическую же
формулу, показывающую, сколько всего атомов
содержится в молекуле, называют молекулярной.
Молекулярная формула перекиси водорода — Н2О2.
Иногда в эмпирическую формулу вносят
некоторые сведения о строении химического
соединения. Чаще всего такие усложненные —
развернутые — эмпирические формулы применяют для
органических соединений. Например, если
молекулярная формула уксусной кислоты С2Н4О2 ничего
не говорит о строении ее молекулы, то запись
СНзСООН позволяет судить о том, что уксусная
кислота одноосновна и содержит радикал СНз.
В тех случаях, когда хотят показать, каким
образом атомы соединены между собой в молекуле,
используют структурные или, что то же самое,
графические формулы. При составлении таких
формул важно помнить, что каждая черточка,
связывающая символы химических элементов,
соответствует единице валентности. Например, структурная
(графическая) формула перекиси водорода
запишется так:
н-о
I
н-о,
а структурная формула уксусной кислоты—так:
Н-С-С
I \
н он.
Но и этого мало. В некоторых случаях бывает
важно показать характер связи между атомами.
В этом случае пользуются разновидностью
структурных формул—так называемыми
электронными формулами, в которых вместо черточек,
символизирующих межатомные связи,
изображаются валентные электроны, эти связи образующие.
Например, электронная формула аммиака
н
H:N :
Н
показывает, что связи между атомами азота и
водорода носят ковалентный характер (то есть
возникают путем обобществления электронов азота и
водорода), а также то, что молекула аммиака
способна к реакциям присоединения за счет свободной
электронной пары.
В некоторых случаях бывает важно показать не
только порядок связи атомов в молекуле, но и их
взаимное расположение в пространстве. Чаще
всего такая необходимость возникает в органической
химии. Тогда пользуются так называемыми
проекционными формулами; они строятся как
проекции пространственной молекулярной модели на
плоскость.
И, наконец, структурную формулу вещества
можно записать словами, пользуясь особой
системой правил — номенклатурой. Подробнее об
этом можно прочитать в статье «Вещество, как тебя
зовут?», опубликованной в № 10 нашего журнала
за прошлый год.
3 Химия и Жизнь № 8
33

Академик Н. Н. СЕМЕНОВ
БУДЬТЕ
ПЕРВООТКРЫВАТЕЛЯМИ!
Сокращенная стенограмма доклада, с которым автор выступил в
актовом зале Московского государственного университета 15 апреля
с, г. — в день своего семидесятилетия.
<*
4и
* - ~
:тр Леонидович Капица и автор этой статьи в 1921 году. С картины Б. М. Кустодиева

£ЕМЬДЕСЯТ ЛЕТ —это в общем-то не очень
веселая дата.
Куда лучше, когда ученому двадцать пять
лет и он, пробуя то одно, то другое, ищет свой
путь в науке.
Совсем хорошо, когда ему тридцать пять, и в
высшем расцвете своих физических и
творческих сил, сделав первые важные открытия и
найдя свою собственную линию, он со всей страстью
отдается становлению новых идей.
Неплохо, когда в сорок пять — пятьдесят лет
он, обладая уже достаточным опытом, создает
свою школу, окружает себя мощной порослью
способных молодых людей.
Хуже, когда тебе шестьдесят или, особенно,
семьдесят лет, и ты в значительной мере
загружен научно-организаторской, а подчас и просто
организаторской деятельностью, когда силы уже
не те, что раньше. Однако и здесь есть свои
радости — если ты сумел создать и воспитать
большой дружный творческий коллектив, если сумел
вырастить ученых, особенно таких, которые во
многом превосходят тебя, таких, которые
превращают начатое тобой дело в новый фронт
большого раздела науки.
II когда бывшие ученики собираются вокруг
тебя, рассказывая о своих успехах и неудачах,
и, как прежде, советуются с тобой, ты радуешься
их достижениям не меньше, чем когда-то
радовался своим собственным; ты чувствуешь, что
нужен им, гордишься успехами коллектива,
который создал вместе с ними за долгие годы
жизни.
Ни твои чины, ни возраст, ни научные
заслуги не должны играть роли при общении с
учениками — как бы молоды они ни были. Ты должен
говорить с ними как равный с равными: в свете
факела истины важны лишь научные аргументы.
Я помню случай, когда шестнадцатилетний
Яша Зельдович *, только что начавший работать
в нашем институте лаборантом, выступил на
ученом совете и показал, что экспериментальные
результаты, приведенные в докладе одного
талантливого заведующего лабораторией (кстати,
той самой, где работал Зельдович),
интерпретированы им неправильно. Сначала мы решили, что
неправ Зельдович; однако в результате
последовавшей дискуссии все, в том числе и докладчик,
поняли, что прав все-таки шестнадцатилетний
оппонент. Этот случай никого не обидел;
наоборот, это сделало отношения молодого лаборанта и
опытного заведующего лабораторией особенно
* Ныне — академик Яков Борисович
Зельдович. — Ред.
дружескими, причем эта дружба сохранилась
между ними и по сей день...
В сущности, искусство руководства сводится
в науке к нескольким простым требованиям:
1) подбирай по возможности способных,
талантливых учеников, притом только таких, в
которых видно страстное желание к исследованию,
потому что могут быть способности, но если нет
страсти, то проку не будет;
2) в общении с учениками будь прост,
демократичен и принципиален. Радуйся и
поддерживай их, если они правы; сумей убедить их
научными аргументами, если они неправы. Если ты
хочешь, чтобы ученик занялся разработкой
какой-либо новой твоей идеи, делай это незаметно,
стараясь, чтобы он как бы сам пришел к этой
мысли, приняв ее эа свою собственную,
пришедшую ему самому в голову под влиянием
разговора с тобой. Никогда не приписывай своей
фамилии к статьям учеников, если не принимал как
ученый прямого участия в их работе;
3) не увлекайся чрезмерным руководством
учениками, давай им возможность максимально
проявлять свою инициативу, самим справляться
с трудностями. Иногда бывает так, что чем
меньше обращаешь внимания, тем лучше.
Только таким образом ты сможешь вырастить не
лаборанта, а настоящего творчески мыслящего
ученого. Давай возможность ученикам идти их
собственным путем.
Всему этому учил мой дорогой учитель, ныне
покойный Абрам Федорович Иоффе,
замечательный ученый и человек, один из создателей
советской физики.
ВООБЩЕ-ТО Я НЕ ОЧЕНЬ СКЛОНЕН ЖИТЬ
В ПРОШЛОМ, предпочитая и сейчас, на
старости лет, думать о настоящем и будущем. Но в
день семидесятилетия как-то невольно
вспоминаешь свою жизнь — время, когда был молод.
Детское увлечение химией. Сначала
приготовление бенгальских огней, а затем, в
четырнадцать лет, всякого рода опыты — по учебнику и
«из головы» — опыты, сопровождаемые запахами
и взрывами. В пятнадцать-шестнадцать лет —
серьезный интерес к химии и физике, чтение
популярной и научно-популярной литературы.
И еще в то время, когда я залпом прочитал
весь учебник химии, передо мною встал ряд
вопросов, ответов на которые я не смог получить ни
в книгах, ни у преподавателей.
Помнится такой эпизод. Я никак не мог
понять, например, почему обыкновенная соль,
состоящая из едкого металла натрия и ядовитого
газа хлора, так отлична от своих компонентов.
3*
35

С детским стремлением проверить все самому, я
сжег у себя дома кусочек натрия в хлоре и,
получив осадок, посолил им хлеб и съел. Ничего не
скажешь — это была действительно соль.
Возникали и другие вопросы — без ответа. Но
позднее, читая более серьезную химическую
литературу, я понял, что ответить на эти простые
вопросы тогдашняя наука вообще не могла. Это
было в 1911—1912 годах.
Тогда же я понял, что прогрессивные химики
ждут очень многого от проникновения в химию
новых физических представлений, и твердо
решил, что хочу участвовать в становлении этой
химии будущего и для этого должен сперва
выучиться физике, чтобы потом иметь возможность
применять ее к химии.
Поэтому в 1913 году я поступил на отделение
физики физико-математического факультета
Петербургского университета. Уже на втором курсе
мне посчастливилось встретиться с профессором
Иоффе, и он увлек меня своей эрудицией,
фейерверком идей, стремлением проникнуть в самую
глубь явлений природы. С этого времени я начал
под его руководством работать экспериментально
и теоретически.
Постепенно я все больше увлекался физикой
и начал забывать о своем юношеском решении
делать все для того, чтобы в будущем заняться
химией. Однако подспудно это решение, видимо,
тлело во мне.
Вскоре после Великой Октябрьской
социалистической революции по инициативе Владимира
Ильича Ленина были созданы институты по
фундаментальной науке, в том числе и
физико-технический институт в Ленинграде. В 1920 году я
получил там лабораторию, в которой вначале был
один только работник. В 1921 году я пригласил
еще двух сотрудников — Виктора Николаевича
Кондратьева и Юлия Борисовича Харитона, в то
время еще студентов. И у нас началась подлинно
коллективная увлекательная экспериментальная
работа. Мы стали друзьями на всю жизнь.
И вот тут начался химический крен.
В 1923 году мы втроем написали
компилятивного характера книжечку — «Электронная
химия» (издана в 1924 году), где были описаны
все достижения мировой науки по применению
новых представлений физики к проблемам
химического строения и к некоторым вопросам
химических превращений. В ней, в частности,
были освещены и «проклятые» вопросы, которые
волновали меня в ранней юности.
В те далекие времена грань между
электронной химией (или, как ее теперь принято
называть, химической физикой) с одной стороны, и
классической физической химией, с другой
стороны, была очень определенной и четкой.
Однако уже к концу двадцатых и, особенно,
тридцатых годов идеи классической физики уже
не могли полностью удовлетворить физико-хи-
м и ков; новая физика и химическая физика
мощным потоком начали проникать в физическую
химию, и разница между ними стала постепенно
стираться.
Я яе энаю, случайно или сознательно, но
оказалось так, что в середине двадцатых годов в
области химической физики мы сосредоточили свои
усилия главным образом на изучении
химической кинетики и механизма химических
превращений. Это привело к тому, что в
организованном в 1931 году Институте химической физики —
со времени его рождения и до сих пор — эти
вопросы были и остались основными.
Нас часто упрекают за то, что тематика очень
большого Института химической физики
слишком разнообразна и, больше того, что институт
занимается слишком многими проблемами. Но
это лишь внешняя сторона дела. В научном
смысле институт занимался и занимается одной
научной проблемой — проблемой химической
кинетики. Мы не виноваты в том, что химическая
кинетика превратилась за эти сорок—сорок пять
лет из маленькой главы физической химии в
огромную область знания. Ведь развитие всех
химических (а теперь уже и многих биологических)
дисциплин без нее просто невозможно.
Но вернусь к нашим первым работам. В 1924
году мы занялись самовоспламенением
способных к горению и взрыву газов. С точки зрения
химической кинетики, эта проблема была почти
совершенно не затронута; во всяком случае, она
никогда не была в центре научного внимания.
Это, вероятно, и определило наш быстрый успех.
В течение пяти—семи лет мы создали основы
теории самовоспламенения и установили, что
самовоспламенение бывает двух и только двух
типов, а именно:
1) тепловое самовоспламенение;
2) цепное самовоспламенение (разветвленные
цепные реакции).
Все последующие исследования — и за
границей и у нас — неизменно подтверждали зти
выводы, и не только качественно, но и
количественно. И даже когда были открыты ядерные
взрывы, то они тоже оказались этих же двух типов —
термоядерные и разветвленно-цепные.
Формально и здесь теории оказались близкими, хотя,
конечно, количественно иными.
Тепловое самовоспламенение происходит в
результате выделения тепла при экзотермичес-
SG

ких реакциях и возникновения тепловой лавины:
повышение температуры газа сопровождается
увеличением скорости реакции, а последнее в
свою очередь ведет к увеличению выделения
тепла и к дальнейшему повышению
температуры. Однако при этом следует иметь в виду, что
выделяющееся тепло непрерывно уносится от
горючего газа к стенке. Математическое
рассмотрение вопроса приводит к составлению
параметра, включающего начальную температуру сосуда,
давление газа, кинетические постоянные
скорости реакции и тепловые константы веществ. Если
этот параметр меньше единицы, наступает
тепловое равновесие: газ на несколько градусов
разогревается и теплоприход компенсируется тепло-
отводом. Если этот параметр больше единицы,
равновесие невозможно: тепловая лавина сперва
медленно, а потом все быстрее и быстрее
нарастает и происходит взрыв.
Все просто, как апельсин, и удивительно, что
никто этого до нас не сделал.
Второй тип воспламенения — цепное
воспламенение — также представляет собой следствие
выделения энергии при химических реакциях.
Но в этом случае энергия выделяется не в виде
тепла. Она приводит к образованию весьма
химически активных свободных атомов, радикалов
и злектронно-возбужденных частиц, к развитию
так называемой цепной лавины; газ
разогревается вследствие самовоспламенения в отличие от
первого случая, когда самовоспламенение
представляет собой следствие разогрева.
Представление о цепных реакциях оказалось
очень плодотворным не только для вопросов
воспламенения и распространения пламени, но и
для установления механизма медленных
процессов окисления углеводородов и других
аналогичных реакций.
Большое значение имели зти работы и ь
другом отношении. Они показали физико-химикам
конца двадцатых годов, сколь сложным путем
могут протекать даже такие простые реакции,
как образование воды из водорода и кислорода,
и к каким удивительным и новым явлениям
приводят эти своеобразные механизмы реакций —
это разрушало установившиеся классические
представления.
Q ТЕХ ПОР ПРОШЛО МНОГО ЛЕТ. Здание
науки, воздвигаемое учеными всего мира,
становится все более величественным; наука
получает все более широкое практическое
применение.
...Как раз, когда я начал вступать на путь
самостоятельных исследований, произошла
Великая Октябрьская социалистическая революция.
Она сделала возможным то, чего до зтого никак
быть не могло: все лучшие силы народные пошли
в науку. Сколько прекрасных ученых вышло из
самых глубин народных масс!
До этого всех ленинградских физиков можно
было собрать в одной комнате, их было всего
человек двадцать-двадцать пять. А теперь? Я не
знаю, сколько сейчас физиков в Ленинграде. Во
всяком случае, думаю, что многие тысячи.
Дальше. Что в первую очередь сделал Ленин?
Первые институты, которые он создал, были не
прикладными. Это были институты по
фундаментальным знаниям.
Почему? Потому что он чувствовал, что
будущей великой стране социализма нужна
фундаментальная наука, что она есть базовая наука.
Это верно и по сей день. И сейчас у нас партия
и правительство считают, что основная задача
Академии — развитие фундаментальной науки.
Но это одна сторона дела, это проблема новых
открытий.
А вторая проблема — это проблема быстрой
реализации научных достижений. Это проблема,
над которой, к сожалению, до сих пор еще
бьются в институтах. Для того чтобы решения XXIII
съезда партии были реализованы, необходимо,
чтобы эта проблема была решена. А для этого
требуется, чтобы наши технологические и
прикладные институты, которые, может быть,
теоретически и подкованы, были также максимально
подготовлены практически, чтобы они были
мастерами своего дела, чтобы совместно с ними
можно было быстро решать все вопросы
внедрения.
Но я думаю, что многое можно еще сделать и
для фундаментальной науки. Опыт
замечательных институтов двадцатых-тридцатых годов, из
которых вышло так много крупных ученых, где
было сделано так много больших открытий, не
надо забывать. Я думаю, что именно царившая в
яих обстановка позволила сделать
специальностью многих тогда молодых людей
проникновение в самую сокровенную суть явлений
Природы.
Конечно, нужно развивать новые работы,
начатые другими.
Но первым делом надо быть самим
первооткрывателями. Надо сделать стремление к перво-
открытию предметом воспитания, предметом
отбора людей, создания такого духа, который
заставлял бы проникать во внутренний мир вещей.
А практические приложения?
Они не заставят себя долго ждать.
37

ДЖОРДЖ
УОЛД
Происхождение
Рисунок
В. Скобелева
ЖИЗНИ
В предлагаемой вниманию читателей статье известного американского биохимика.
Нобелевского лауреата Дж. Уолда дается критический научно-философский анализ
современных представлений о возникновении и эволюции жизни на Земле и других
космических телах. Этот анализ представляет особый интерес в связи с нередко
встречающимися (притом не только в популярных и научно-фантастических произведениях]
рассуждениями о возможности существования в Космосе форм жизни, принципиально
отличающихся от земных (например, развивающихся в среде жидкого аммиака либо
основанных на соединениях кремния или других элементов вместо углерода].
Статья развивает и поясняет ряд предпосылок, на которых базируется
общепризнанная в наши дни теория происхождения жизни, разработанная академиком А. И.
Опариным, а также Г. Юри и другими зарубежными учеными.
Академик А. Е. БРАУНШТЕИН
Целый век мы осваивали идею
эволюции органического мира, но лишь недавно
начали осознавать, что она составляет
лишь часть — причем, возможно,
кульминационную часть — космической
эволюции. Мы живем во Вселенной, где звезды
и галактики точно так же, как и живые
существа, рождаются, созревают, старятся
и умирают. Не исключено, что это
относится и ко всей Вселенной; если это так,
то ее возраст по новейшим расчетам
составляет около 20 миллиардов лет. Но
если могут быть сомнения относительно
бренности Вселенной, то наша Галактика
бесспорно имела свое начало и идет к
предстоящему когда-нибудь концу.
ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ около 4,5
миллиардов лет, хотя первые сгустки
межзвездных газов и пыли, из которых
формировались планеты, намного старше.
Любопытно, хотя и не совсем еще
понято, то обстоятельство, что возраст
древнейших горных пород на Земле — где бы
Оригинал статьи напечатан в журнале
«Proceedings of the National Academy of Sciences of
the United States», том 52, стр. 595—611, 1964.
С целью сделать основное содержание этой
ценной статьи более доступным для широкого
круга читателей, в публикуемом здесь переводе
опущены некоторые теоретические соображения
автора и второстепенные по значению
специальные детали, а также ссылки на литературные
источники, приведенные в оригинале.
они ни располагались—около 3
миллиардов лет. Быть может, только тогда земная
кора стала относительно прочной.
Несколько позже должна была
появиться жизнь, ибо в породах с возрастом не
менее 1,6 миллиардов лет обнаружены
остатки микроорганизмов, по-видимому,
как грибов, так и водорослей. Это значит,
что более примитивные формы жизни
должны были появиться намного раньше.
Как они возникли? Мы считаем, что на
ранних стадиях истории нашей планеты
в атмосфере, почти полностью лишенной
свободного кислорода, под влиянием
ультрафиолетовой радиации Солнца и
электрических разрядов медленно и непрерывно
происходили реакции между парами воды
и газами — метаном, аммиаком,
водородом, а в дальнейшем, вероятно, окисью
углерода, углекислотой и азотом. Эти
реакции приводили к образованию небольших
органических молекул, которые за^ем
накапливались в морях.
Модельными опытами показано, как в
результате таких процессов могли
возникнуть аминокислоты, основания нуклеоти-
дов и другие молекулы, входящие в состав
живых организмов. Одна из труднейших
задач состоит в том, чтобы уяснить, каким
образом аминокислоты могли соединяться
между собой с образованием пептидов и
белков, а нуклеотиды — с образованием
нуклеиновых кислот без участия тех
прецизионных активирующих механизмов,
которые в живых клетках управляют тече-
за

нием подобных синтезов и доставляют для
них энергию.
Считают, что на протяжении многих
веков такие молекулы — большие и
малые — скапливались в океанах и затем
объединялись в агрегаты, которые в свою
очередь становились более сложными и
многочисленными. Между этими
агрегатами возникла «конкуренция», причем
некоторые из них (в силу особо благоприятного
состава или организации) успешнее, чем
другие, захватывали органические
молекулы из окружающей среды; это было
примитивным началом естественного отбора.
Предполагают, что когда-то и где-то, а
может быть повторно и в разных местах,
такие агрегаты достигли состояния, которое
опытный биолог согласился бы признать
«живым».
ОЧЕНЬ СУЩЕСТВЕН вопрос о природе
газов, из которых могли синтезироваться
простейшие органические молекулы. По-
видимому, первобытная атмосфера была
анаэробной (т. е. не содержащей
кислорода), так как в ином случае все
превращения свелись бы в конечном счете к
процессам сгорания. Скорее всего, такая
атмосфера была восстановительной — состояла
преимущественно из водорода, метана,
аммиака и водяного пара; это неоднократно
подтверждалось модельными опытами.
Первоначальная атмосфера земли
несомненно была богата водородом. Однако
водород настолько быстро уходит из сферы
притяжения Земли, что в достаточно
высокой концентрации он мог сохраниться
только на ранних стадиях истории планеты.
Аммиак и метан, неустойчивые в
отсутствие водорода, также должны были вскоре
исчезнуть из атмосферы, превращаясь в
азот и двуокись углерода. Можно полагать
поэтому, что около 2 миллиардов лет тому
назад первичные органические синтезы, в
основном уже были завершены.
Следует отметить, что рассуждения
подобного рода основаны всецело на
термодинамических соображениях, без учета
скоростей протекания соответствующих
реакций, так как молчаливо принимается, что
огромная протяженность геологических
эпох достаточна для доведения всех
химических систем до состояния истинного
равновесия. Однако это далеко не
соответствует действительности: было рассчитано,
например, что для самопроизвольных
реакций расщепления многих органических
соединений, например, для отщепления
двуокиси углерода от аминокислоты ала-
нина, полупериод превращения при 20° С
превышает 10 миллиардов лет.
При всей резонности геохимических
доводов в пользу того, что в древней
атмосфере кислород вначале отсутствовал, были
бы не лишними и дополнительные
доказательства этого крайне важного положения.
На мой взгляд, современная
организация клеточного обмена веществ и
вероятный ход ее эволюции сами по себе
свидетельствуют о том, что организмы прошли
значительную часть своего раннего
развития в отсутствие кислорода: трудно было
бы иначе понять изощренность созданных
ими анаэробных путей метаболизма.
Реакции с молекулярным кислородом
представляют собой как бы надстройку к уже
законченному фундаменту. Существо этого
вывода отражают таблицы 1 и 2.
Если жизнь, как мы предполагаем,
зародилась в органической среде в
отсутствие кислорода, то ее вначале должны были
поддерживать процессы брожения, при
которых одним из конечных продуктов
является углекислота. Однако в известном
смысле брожение и до сих пор остается
основным способом жизни: все виды клеток
могут в течение какого-то времени
существовать за счет брожения, когда их лишают
кислорода. Выделенная при этом энергия
поступает в распоряжение клетки в форме
высокоэргических фосфатов (например,
аденозинтрифосфата — АТФ).
С достаточным основанием можно
предполагать, что следующим этапом развития
обмена веществ был цикл гексозомонофос-
фатов, представляющий собой анаэробный
процесс, стоящий ближе всего к процессам
брожения. В этом цикле из Сахаров с
помощью энергии, доставляемой распадом
АТФ, анаэробно высвобождается водород,
используемый для восстановления
органических молекул и процессов
восстановительного синтеза, а в качестве побочного
продукта образуется углекислота.
Вслед за этим по всей вероятности,
развился процесс фотофосфорилирования —
процесс прямого использования солнечного
света для выработки АТФ. С этим связано
также появление металлопорфиринов —
магнийпорфиринового пигмента хлорофил-
40

ЭВОЛЮЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЗМА
АНАЭРОБНАЯ ФАЗА
Б р о ж е н и е*:
С6Н1206 -> 2С2НьОН Ц 2С02[ ; 2АТФ]
Гексозомонофосфатный цикл:
6С6Н1206 + 0Н2О|+ 12АТФ1 -> 12Н2 -\- 5С6Н1206-f 6С02
Ф о т о ф о с ф о р и л и р о в а н и е:
свет
Таблица 1
хлорофилл, цитохромы
Фотосинтез:
свет
6С02Ч 12Н20
—> АТФ
> с6н12о6 ; бн2о + бо2
хлорофилл
АЭРОБНАЯ ФАЗА
Дыхание
QHiA |- 6Н0О 1 602 -> 6С02 -f 12Н20 Г Ь 30—40АТФ1
* В качестве примера в таблице приведено уравнение процесса спиртового брожения; наряду
с ним существует ряд других форм, например, молочнокислое брожение. Ред.
РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ СОЖЖЕНИЯ УГЛЕРОДА
АЭРОБНЫЙ:
С -\- 02 —> С02 (сжигапие угля)
АНАЭРОБНО-АЭРОБНЫЙ:
С Н20-> СО Н2 (водяной газ)
СО -\ НоО -> СОо ,- Н2 (промышленный метод производства водорода)
2Нз (- бо —> 2Н20 (сжигание водорода)
МЕТАБОЛИЗМ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ:
(СНчО)п = углевод (эквивалент водяного газа)
(СН20)п + пН20 -> пСОо ■!■ 2пН2 (гликолиз)
2Н2 | 02 -> 2Н20 (дыхание)
Таблица 2
ла, поглощающего свет, и цитохромов —
железопорфириновых протеидов,
принимающих участие в трансформировании
поглощенной энергии и АТФ.
Тем самым был проложен путь к
четвертой ступени развития — фотосинтезу,
представляющему собой, в основном,
сочетание уже достигнутого на предыдущих
ступенях- При фотосинтезе энергия
солнечного света, преобразованная через хло-
рофиллы и частично через АТФ,
используется для синтеза глюкозы при помощи
модифицированного гексозомонофосфатного
цикла, протекающего в обратном
направлении. Суммарный процесс сводится к
отщеплению водорода от молекулы-донора и его
использованию для восстановления
углекислоты в углевод. Фото синтезирующие
бактерии используют в качестве доноров
водорода различные органические и
неорганические молекулы; у водорослей же и
высших зеленых растений донором
водорода служит сама вода, а в качестве
побочного продукта образуется молекулярный
кислород.
Это тот путь, по которому в нашу атмо-
41

сферу пришел кислород. Когда его
концентрация достаточно воз росл а, впервые
стало возможным возникновение аэробной
формы метаболизма — клеточного дыхания.
По своему суммарному эффекту и в еще
большей мере по механизму дыхание
представляет собой процесс, обратный
фотосинтезу у водорослей и высших растений.
Химическая энергия, добываемая при
окислении глюкозы и других органических
молекул, трансфомируется в легко доступную
для использования форму энергии АТФ с
образованием воды и двуокиси углерода в
качестве главных конечных продуктов. С
тех пор дыхание и процесс фотосинтеза
противостоят друг другу, причем с
течением времени между ними, вероятно,
установилось равновесие.
ОБЫЧНО МЫ ДУМАЕМ о физической
внешней среде как о заданном абсолютном
окружении, к которому организмы во все
времена должны были приспосабливаться.
Между тем становится очевидным, что
некоторые существенные черты нашего
физического антуража сами представляют
результат деятельности живых существ.
Жизнь не только внесла в атмосферу
молекулярный кислород. К настоящему
времени вся атмосфера и гидросфера
Земли стали компонентами обмена веществ.
Подсчитано, например, что весь кислород,
содержащийся в атмосфере, оборачивается
через организмы (связываясь при дыхании
и высвобождаясь при фотосинтезе) за две
тысячи лет, что вся углекислота
атмосферы совершает кругооборот в
противоположном направлении за каждые 300 лет и
что все воды на Земле разлагаются и
воссоздаются путем фотосинтеза и дыхания
за период, составляющий 2 миллиона лет.
Сожжение органических молекул
представляет собой суммарный итог процесса
дыхания, но не отражает сущности его
механизма. Дело в том, что, за редкими
исключениями, реакции биологического
окисления осуществляются не путем
присоединения кислорода, а путем отнятия
водорода.
Это можно наглядно пояснить при
помощи простой аналогии (см. таблицу 2).
Сжигать уголь можно двояким путем:
непосредственно кислородом до углекислого
газа или же используя уголь, чтобы извлечь
кислород из воды. В последнем случае
образуется горючая смесь окиси углерода и
водорода, называемая «водяным газом».
Водяной газ, в свою очередь, можно просто
сжечь в кислороде до воды и углекислоты,
но окись углерода можно использовать и
для того, чтобы оторвать от воды еще один
атом кислорода и получить еще одну
молекулу водорода, как это делается в
индустриальном процессе производства этого
газа. И, наконец, водород можно окислить
кислородом до воды.
Основное вещество, используемое в
живых организмах для добывания энергии, —
это глюкоза, элементарное структурное
звено которой имеет состав СН2О, что
совпадает с составом водяного газа
(молекулы глюкозы и некоторых других Сахаров
содержат по шесть таких звеньев).
Подобно водяному газу структурное звено
углеводов может быть окислено молекулой
кислорода до СОо и Н2О, но это не тот путь,
которым идут организмы. Вместо этого они
используют углерод для разложения воды
в соответствии с основным уравнением
СН20 -и Н20 -* С02 + 2Н2.
Это несколько замаскированное
уравнение подготовительной гликолитической
стадии, в точности аналогичной
промышленному способу получения водорода.
Далее идет сожжение водорода согласно
основному уравнению клеточного дыхания:
2Н2 -f Оо -* 2Н20.
Сравнительно недавно был предложен
правдоподобный механизм, по которому
могла протекать эволюция путей
биосинтеза в тот период, когда в окружающей
среде еще имелись в изобилии органические
продукты. По-видимому, цепи
биосинтетических реакций развивались в обратной
последовательности, начиная с последней
реакции. По мере того как во внешней среде
один из необходимых «продуктов питания»
оказывался исчерпанным, организм
вырабатывал фермент, осуществляющий
последнюю стадию синтеза данного
метаболита. Теперь необходимым для покрытия
нужд организма оказывался ближайший
предшественник этого вещества; когда и
оно, в свою очередь, истощалось, организм
мог начать вырабатывать фермент для
новой стадии синтеза. Так прокладывался
путь от одной ступени биосинтеза к другой,
пока не создалась возможность осуществ-
42

л ять всю цепь, начиная с простых и
доступных исходных веществ.
Я ПОЛАГАЮ, что подобная схема
событий может рассчитывать на широкое
признание. Но из этой схемы следует один
интересный вывод. По-видизгому, жизнь
представляет собой всемирный феномен,
обязательно встречающийся во Вселенной
всюду, где это допускают условия и где
истекло достаточно долгое время.
Подходящие для возникновения жизни
условия почти несомненно могут
сложиться на планетах, более или менее сходных
с Землей: имеющих примерно тот же
размер и температуру и получающих от
своего солнца аналогичную по качеству и
количеству радиацию.
Дело в том, что значительно меньшая
по размеру планета была бы не в
состоянии удержать подходящую атмосферу, а
существенно большая имела бы атмосферу,
слишком плотную для того, чтобы
радиация могла доходить до ее поверхности. На
слишком холодной планете были бы
слишком замедлены химические реакции, а
слишком высокая температура
несовместима с существованиез1 упорядоченных
макромолекул. Температурные пределы,
вероятно, близки к тем, в которых вода
остается жидкой, а это почти несомненно
составляет необходимое для жизни условие. И,
наконец, хотя жизнь может возникнуть и
без непрерывного поглощения радиации,
трудно представить себе, чтобы она могла
достигнуть существенного развития (или
хотя бы длительно сохраняться) при
отсутствии внешнего источника энергии; при
этом пригодно не всякое излучение, а лишь
определенный его диапазон, примерно от
300 до 1100 миллимикронов. Свет с длиной
волны ниже 300 миллимикронов разрушает
макромолекулы; на Земле он денатурирует
белки и деполимеризует нуклеиновые
кислоты. При длине волны более 1100 милли-
зшкронов кванты радиации слишком малы
для электронного возбуждения молекул и,
тем самым, для активирования
фотохимических реакций.
Каково число подходящих для жизни
планет? По современным подсчетам
примерно от 1 до 5 процентов звезд нашей
Галактики могли бы иметь планеты, на
которых возможно существование жизни. Это
означает, что в нашей Галактике имеется
по меньшей мере 1 миллиард таких планет.
А так как в пределах видимости самых
мощных современных телескопов
находится не менее 100 миллионов галактик, то
число пригодных жизни планет в
доступной ныне наблюдению вселенной может
исчисляться величиной порядка 1017.
На нашей планете живые организмы
состоят практически целиком из 16—
21 элементов; из них 16 содержатся почти
во всех организмах, а 5 встречаются в
ограниченных группах живых существ
(таблица 3). Первая бросающаяся в глаза
закономерность состоит в том, что это
преимущественно легкие элементы. Причем,
это ее должно вызывать удивления:
наиболее легкие элементы в то же время, как
правило, шире всего распространены на
Земле и в Космосе.
«АЛФАВИТ» ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Таблица 3
Элементарные
частицы
Биоэлементы
протоны
электроны
нейтроны
фотоны
вода: Н. О
органогены: Н. С. N, О. Р, S
ионы: Ла , К , Mg* . Са2+, С1~
мпкроэлементы: Mn, Fe, Co, Си, (В, А1,
V. Mo. J)*
Молекулярные структурные
единицы
сахара
жиры, фосфатиды
20 аминокислот
5 нуклеиновых оснований
4 «буквы»
1С—21 «букв»
29 «букв»
* Элементы, приведенные в скобках, присущи специальным группам организмов; остальные
распространены очень широко.
13

Ъиоэлементы можно подразделить на
три группы сообразно с той ролью, которую
они играют в организме: элементы, из
которых состоят вода и основная масса
органических молекул, одноатомные ионы и
микроэлементы.
Группа одноатомных ионов — это, по
существу, те ионы, которые преобладают в
морской воде; они содержатся и в клетках,
и в плазме крови. В крови морских
беспозвоночных раствор ионов представляет, по
существу, морскую воду, а ионный состав
крови позвоночных настолько похож
на морскую воду, разведенную в 3—4 раза,
что это дало повод предположить: именно
такой она была в ту отдаленную эпоху,
когда предки позвоночных перешли на
замкнутое кровообращение.
Подобные рассуждения не применимы
к двум другим группам биоэлементов.
Некоторые из этих элементов встречаются в
изобилии; другие, не менее важные,
относительно редки, и организмы
концентрируют их, избирательно выделяя из
внешней среды. Эти элементы включены в
состав живых существ вследствие их особых
свойств, а не легкой доступности.
Впрочем, последнее в известной мере
справедливо и для одноатомных ионов. На
это явно указывает тот факт, что
подразделение биоэлементов на три группы по их
функциональному признаку имеет,
по-видимому, конкретную физико-химическую
основу. Например, в периодической
системе эти элементы (кроме галогенов)
образуют три скопления: органогены находятся
справа в первых трех периодах,
одноатомные катионы — слева, в третьем и
четвертом периодах и главные микроэлементы —
около середины четвертого (первого
большого) периода. Последние (за исключением
цинка) принадлежат к так называемым
переходным элементам, имеющим
склонность к комплексообразованию (впрочем,
цинк тоже образует комплексы). Как
атомы с переменной валентностью, они легко
отдают и присоединяют электроны, в силу
чего отлично приспособлены к своей
основной роли — роли центральных атомов в
металл ©органических комплексах и в
окислительно-восстановительных ферментах.
Наиболее существенны, однако,
соображения, относящиеся к четырем
элементам— водороду, кислороду, азоту и
углероду, составляющим в сумме около 99
процентов массы живых организмов. Я
полагаю, что из тщательного рассмотрения всех
обстоятельств можно прийти к
неизбежному выводу, что жизнь в любом пункте
Вселенной должна базироваться в первую
очередь на этих четырех элементах.
(Окончание следует)
Доктор
биологических наук
И. Е. ЭЛЬПИНЕР
ЗВУК СОЗИДАЮЩИЙ
Согласно общепринятой
теории, жизнь на Земле возникла в
океане, покрывавшем некогда
значительную часть ее
поверхности. Но основные
органические продукты, послужившие
материалом для построения
живых существ, образовались, по-
видимому, на еще более ранних
стадиях развития нашей
планеты.
Считается, что зти
первичные реакции произошли под
действием ультрафиолетовых
лучей или электрических
разрядов в атмосфере,
содержавшей метан, окись углерода,
аммиак, воду и водород.
Было бы неверным полагать,
что этим исчерпывается
арсенал средств, с помощью
которых природа могла
осуществлять первые абиогенные
синтезы органической материи; было
бы неверным полагать
также, что атмосфера могла быть
единственным местом их
протекания.
Можно предположить,
например, что роль активаторов
первичных химических
реакций выполняли мощные
ультразвуковые колебания и что
реакции эти протекали не в
атмосфере, а непосредственно в
первородном океане.
Ультразвуковые волны
распространяются путем
периодического сжатия и разрежения
среды. При этом в случае, если
среда представляет собой
жидкость, в месте разрежения
происходит разрыв сплошности —
образуется газовый пузырек,
который в области сжатия с
44

при нагревании, ни в
присутствии катализатора. Более того.
Исследования показали, что
при озвучивании водного
раствора, содержащего
молекулярный азот и некоторые
органические кислоты, образуются
разнообразные органические
вещества. В частности, среди
продуктов реакции обнаружен
ряд аминокислот; некоторые из
них сохраняют углеродный
скелет исходной кислоты:
(даже в отсутствие кислорода!)
преимущественно протекают
процессы окисления, а в
присутствии водорода — реакции
восстановления.
Зародышевые
субмикроскопические или
микроскопические пузырьки газа значительно
облегчают возникновение в
водной среде явления кавитации.
Газы и пары воды в кавита-
ционной полости подвергаются
диссоциации или ионизации.
2СН3СООН Ь N2
ультразвук
уксусная
кислота
СН2СООН
2 1 + N8
снхоон
янтарная
кислота
ультразвук
вода
2H2NCrLCOOH
СНХООН
аспаргиновая
кислота
большой скоростью снова
захлопывается.
Это явление носит название
кавитации. В технике
кавитация доставляет немало
хлопот: из-за нее катастрофически
быстро разрушаются лопасти
турбин, гребные винты,
гидротехнические сооружения.
Однако кавитация может не только
разрушать, но и созидать.
В кавитационной полости, по
мнению одних авторов,
возникают большие электрические
напряжения, а по расчетам
других — высокие температуры.
Как бы то ни было, но явление
кавитации сопровождается зна-
^ чительными энергетическими
эффектами, благодаря которым
возможны многие интересные
химические превращения.
В частности, не исключено,
что в кавитационной полости
молекулы воды диссоциируют с
образованием весьма реакцион-
носпособных радикалов Н и ОН,
и это приводит к
возникновению ряда ультразвуковых
химических процессов, подобных
процессам, протекающим под
действием ионизирующей
радиации.
Например, в насыщенной
водородом и азотом воде в поле
ультразвуковых волн
синтезируется аммиак:
2 ' ^ вода а
Под действием
ультразвуковых волн в воде, насыщенной
окисью углерода и водородом,
синтезируется формальдегид, а
в воде, насыщенной окисью
углерода, водородом и азотом —
синильная кислота.
Образование синильной кислоты
наблюдается также при замене окиси
углерода метаном по схеме:
N2 Ь 2СН4 — 2HCN + ЗН2.
Эта реакция относится к
сильно эндотермическим
химическим процессам, которые в
обычных условиях не идут ни
Интересно, что если
источником азота служат его
производные (хлористый аммоний,
мочевина или гидроксиламин),
то аминокислоты
синтезируются только в том случае, когда
озвучиваемый раствор
предварительно насыщен аргоном. В
присутствии этого инертного
газа под действием
ультразвуковых волн происходит синтез и
других веществ. Только в
присутствии аргона от
полисахаридов отщепляются мелкие
осколки, которые в присутствии гид-
роксиламина образуют
соответствующие аминокислоты и
другие соединения. Наконец, в
этих условиях сложным
химическим превращениям
подвергаются пептиды, белки,
нуклеиновые кислоты,
гетероциклические соединения.
Характер и кинетика
ультразвуковых химических
реакций в большинстве случаев
зависят от природы газа
(активного или инертного), которым
насыщена озвучиваемая
реакционная смесь. Так, в
присутствии аргона или криптона
Таким образом, возникающие
бесчисленные кавитационные
пузырьки представляют собой
как бы своеобразные
генераторы диссоциированных и
ионизированных частиц, причем эти
«генераторы» возникают и
исчезают десятки, сотни и тысячи
тысяч раз в секунду —
продолжительность жизни кавитаци-
оиного пузырька, как известно,
совпадает с периодом одного
акустического колебания.
Имеются попытки оценить
энергию, выделяющуюся в
наше время при землетрясениях.
Так, по подсчетам Б. В.
Голицына, энергии Иссык-Кульско-
го землетрясения 1911 года
хватило бы для того, чтобы нагреть
1010 тонн (то есть 10 кубических
километров) воды от 0° до
температуры кипения! Причем
значительная часть этой энергии
выделяется, по-видимому, в
виде энергии акустических коле~
баний. Поэтому не исключено»
что именно таким образом на
Земле в свое время произошли
первые абиогенные синтезы
органической материи.
45

В. К. ШУМНЫЙ, В. Д. РУДЬ,
Институт
цитологии и генетики
Сибирского
отделения АН СССР
ВТОРЖЕНИЕ
В РА( ТИТЕЛЬНУЮ
КЛЕТКУ
НЕДЕЛИМЫЙ ФОНД
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Один из важнейших структурных
элементов клетки — хромосомы,
палочковидные образования, которые становятся
видимыми в клеточном ядре в момент
деления клетки. Эти структуры, состоящие из
белка, ДНК и РНК, и являются носителями
наследственной информации клетки. В
ходе клеточного деления — митоза число
хромосом в ней удваивается, и образующиеся
дочерние клетки получают по полному их
комплекту (см. схему на стр. 47). Таким
образом, число хромосом в клетках
данного организма с течением времени не
изменяется.
Число и форма хромосом в клетке
строго постоянны для каждого вида
животных и растений. Например, у
человека каждая клетка тела (такие
клетки называют соматическими в отличие от
половых — спермиев и яйцеклеток)
содержит 46 хромосом, у ржи —14, у мягких
пшениц — 42 и т. д.
При половом размножении число
хромосом также сохраняется. Это достигается
благодаря тому, что вырабатываемые
животным или растительным организмом
половые клетки в результате особого вида
клеточного деления получают в два раза
меньше хромосом, чем соматические
клетки. Такой хромосомный набор называют
гаплоидным. При оплодотворении две
половые клетки сливаются, и
восстанавливается прежнее число хромосом,
характерное для соматических клеток. Его обычно
называют диплоидным.
Таким образом, постоянное число
хромосом в ядрах клеток данного организма
и данного вида поддерживается четкими
механизмами, созданными природой.
В некоторых случаях, однако, действие
механизмов, обеспечивающих постоянство
числа хромосом, может нарушаться.
Например, иногда делится только ядро без
деления клетки в дальнейшем (это
происходит в клетках, подвергавшихся
воздействию ионизирующих излучений и других
внешних воздействий). Иногда
наблюдается расхождение хромосом внутри ядра
с сохранением ядерной оболочки, то есть
в «покоящемся ядре», также без
деления клетки. Хромосомы могут также
неравномерно расходиться к полюсам в
анафазе деления. Все эти нарушения, кото-
~рые могут коснуться как соматических,
так и половых клеток, изменяют число
хромосом в них.
ПОЛИПЛОИДИЯ —
ИСТОЧНИК НОВОГО КАЧЕСТВА
Увеличение числа хромосом в клетке
называется полиплоидией. Оно может
происходить естественным путем — под
влиянием внешних природных факторов, или
искусственно вызываться человеком.
Полиплоидия встречается и у низших, и у
высших растений, и у животных, хотя у
последних значительно реже.
Полиплоидия — важный источник
изменчивости, и поэтому она имеет огромное
значение для эволюции и практической
селекции растений. Естественная
полиплоидия имела и имеет большое значение в
создании многих наших культурных
растений. Например, возделываемые человеком
твердые пшеницы, имеющие 28 хромосом,
и мягкие, у которых 42 хромосомы,
несомненно, происходят от
пшеницы-однозернянки (в ее клетках по 14 хромосом),
которая практического значения в настоящее
время не имеет. В огромных масштабах
используются человеком естественнно
возникшие полиплоидные формы
картофеля, хлопчатника, сахарного тростника и
46

других ценных культур. Как сказал
однажды известный советский ботаник академик
ВАСХНИЛ П. М. Жуковский,
«человечество питается в основном продуктами
растительной полиплоидии».
Такое большое значение полиплоидии
объясняется просто. Полиплоидные
растения обычно заметно отличаются от
исходных диплоидных, причем эти различия
касаются как раз тех признаков, которые
представляют интерес для хозяйственной
деятельности человека. Стебли, листья,
цветки, плоды полиплоидов крупнее, чем
у исходных растений. Это объясняется
тем, что существует тесная связь между
числом хромосом и размером клеточного
ядра, размером клеточного ядра и
размером клетки в целом* Другими словами,
полиплоидные растения построены из более
крупных «кирпичей». И такие изменения
наследственно закреплены и передаются
потомству.
Увеличение числа хромосом приводит
также к изменениям в физиологии
растений. У некоторых тетраплоидных
(содержащих двойной набор хромосом) растений
появляются совершенно иные требования
к продолжительности светового дня —
изменяется фотопериодическая реакция.
В качестве примера можно привести
редис- Это культура длинного дня, поэтому
при посеве в поздние сроки, особенно в
северных районах страны, он, не
образовывая корнеплодов, быстро переходит в
стрелку. У тетраплоидного же редиса,
созданного в нашей лаборатории (о том, как
это делается, речь пойдет ниже),
фотопериодическая реакция оказалась иной: он
выходит в стрелку гораздо позже. Это
открывает возможность выращивать редис
Схема митоза — деления клетки. К концу первой
стадии деления A) — профазы — оболочка ядра
распадается и образуются хромосомы, которые
определенным образом располагаются в центре
клетки. Каждая хромосома, как видно на схеме,
состоит из двух тонких нитей — хроматид. На
второй стадии деления B) — метафазе —
хромосомы выстраиваются в центре клетки, образуя
так называемое веретено. На стадии анафазы C)
хромосомы поровну расходятся к полюсам
клетки. Наконец, на стадии телофазы D) клетка
перешнуровывается перегородкой, и образуются две
дочерние клетки, каждая с полным набором
хромосом, соответствующим исходному

при более растянутых сроках посева, что
имеет немаловажное значение для Сибири
и севера Европейской части Союза.
У многих полиплоидов повышено
содержание витаминов. В полиплоидных
сортах яблок больше витамина С, чем в
обычных. Триплоидный редис (в клетках
которого три гаплоидных набора хромосом)
содержит почти втрое больше аскорбиновой
кислоты, чем обычный.
ХИМИЧЕСКАЯ АТАКА
На протяжении миллионов лет
эволюции растительного мира полиплоидия
возникала в результате случайного сочетания
природных факторов.
Честь открытия возможности
экспериментального изменения числа хромосом
принадлежит русскому ботанику И. И.
Герасимову. В 1889 году, воздействуя на
делящиеся клетки водоросли спирогиры
низкой температурой, он получил изменения,
характерные для полиплоидов. С тех пор
эта проблема привлекала внимание многих
исследователей.
Длительное время основным методом
увеличения хромосомных наборов были
температурные воздействия. Потом была
открыта возможность получения
полиплоидов при центрифугировании, при
рентгеновском облучении. Но наибольшее
количество экспериментов было поставлено с
различными веществами. И. И. Герасимову
удалось получить клетки с удвоенным
числом хромосом у спирогиры с помощью
хлороформа. Позднее для полиплоидиза-
ции были применены хлористый литий,
сернокислый хинин.
В настоящее время и в нашей стране и
за рубежом широко изучаются пути
изменения числа хромосом у различных видов
растений.
Сейчас известно уже много полиплои-
дизирующих веществ химического
происхождения. Из них резко выделяются по
эффективности колхицин, аценафтен и
апиоль. С ними было поставлено огромное
число опытов, давших хорошие
практические результаты. И самым активным из
них оказался колхицин, широко
используемый вот уже почти 30 лет.
Что же такое колхицин? Это алкалоид,
получаемый из луковиц безвременника
осеннего — ядовитого растения семейства
лилейных, довольно широко
распространенного в западных и юго-западных
районах Европейской части СССР. Колхицин
отличается от других алкалоидов тем, что
в составе его молекулы есть азотистая
группа в виде кислотного амида, а также
тем, что ядра молекулы не имеют
гетероциклического характера. Это приближает
его строение к структуре канцерогенных
углеводородов.
0СН3
Колхицин
Попадая в растительные ткани,
колхицин вступает в реакцию с сульфогидриль-
ными группами белковых нитей веретена
клетки. В результате движение дочерних
хромосом к полюсам клетки частично или
полностью затормаживается. Это приводит
к задержке клеточного деления: вместо
появления двух клеток остается одна,
исходная, но уже с удвоенным набором
хромосом — тетраплоидная. Такой тип
деления называется К-митозом (см. схему
на стр. 49). Колхицин вызывает К-митоз
уже при концентрациях в несколько
десятитысячных процента.
После окончания действия колхицина
такая экспериментальная клетка
приобретает способность к нормальному делению
и дает начало двум тетраплоидным
клеткам и т. д. В конце концов возникают тет-
раплоидные ткани, побеги и целые
растения.
Правда, в первый год получить
полностью тетраплоидное растение, как правило,
не удается. На этом промежуточном этапе
образуются так называемые химерные
растения, у которых наряду с тетраплоидны-
ми тканями имеются диплоидные и даже
клетки с анеуплоидным набором
хромосом — такие, в которых появляется
несколько лишних хромосом сверх нормаль-
48

ного диплоидного набора или, наоборот,
нескольких хромосом не хватает.
Химерные растения имеют уродливую форму,
листья у них более интенсивной окраски,
сильно утолщены и гофрированы. Это
объясняется различной скоростью деления
клеток с разным числом хромосом.
Колхицин не очень удобен для широкой
экспериментальной работы, так как
источники его ограничены, а сам он сильно
ядовит. Поэтому не раз предпринимались
попытки найти столь же эффективные, но
более доступные и не такие токсичные
вещества. В 1938 году советские ученые
А. А. Шмук и Г. С. Ильин добились успеха:
таким веществом оказался широко
используемый в производстве красителей
аценафтен, принадлежащий к ряду карбо-
циклических соединений.
н2с сн2
с»
Аценафтен
Аценафтен также обладает концероген-
ным действием. Получают аценафтен при
перегонке каменноугольной смолы. Стоит
он дешевле колхицина и не так ядовит.
Правда, действует аценафтен по сравнению
с колхицином гораздо медленнее, что
значительно снижает количество получаемых
растений с удвоенным набором хромосом.
ТРИПЛОИДЫ,
СОЗДАННЫЕ В ЛАБОРАТОРИИ
Примером того, как применяются
химические методы воздействия на
наследственность, могут служить работы по
созданию полиплоидных форм сахарной свеклы.
Схема К-митоза — особого вида деления ядра
клетки с удвоением числа хромосом,
происходящего под действием колхицина. Первые три фазы
деления почти не отличаются от нормального
митоза, но в стадии телофазы исходная клетка не
делится на две и продолжает функционировать
с двойным набором хромосом
4 Химия и Жизнь № 8

Микрофотографии хромосом в клетках обычной,
диплоидной сахарной свеклы с 18 хромосомами
(вверху), тетраплоидной свеклы с 36 хромосомами
(в центре) и их гибрида — триплоидной свеклы
с 27 хромосомами (внизу)
В данном случае, как это нередко
бывает, наилучшие признаки появляются у
растения не при удвоенном наборе
хромосом, а при полуторном — триплоидном.
Однако для того, чтобы получить трипло-
идные гибриды, нужно сначала вывести
тетраплоидные формы, а потом скрестить
их с обычными диплоидными.
Триплоидные сорта сахарной свеклы
имеют большие преимущества перед
диплоидными. Они более урожайны,
содержат больше сахара. Кроме того, для
обычной свеклы характерна отрицательная
корреляция между весом корнеплода и
содержанием в нем сахара: чем крупнее
корнеплод, тем ниже сахаристость.
Полиплоидные же сорта в значительной мере
свободны от этого недостатка, и у них с
повышением веса корнеплодов сахаристость
снижается в меньшей степени.
Большая перспективность триплоидной
сахарной свеклы была неопровержимо
доказана мировой практикой. А в 1958 году
сотрудники Института цитологии и
генетики Сибирского отделения АН СССР под
руководством доктора биологических наук
А. Н. Луткова широко развернули работы
по выведению отечественных триплоидных
гибридов.
Молодые исследователи-энтузиасты
работали в трудных условиях. Институт был
только что создан, не было ни
необходимого оборудования, ни экспериментальной
базы. И все же исследования развивались
успешно. Тысячи растений были
обработаны колхицином, чтобы перевести их на
полиплоидный уровень. Наиболее
изменившиеся из них — химерные —
использовались в дальнейшей работе. Следующим
этапом было так называемое расхимери-
вание их. Так как химерные растения
построены и из диплоидных, и из
полиплоидных тканей, то и семена они дают и
диплоидные и полиплоидные. Эти семена нужно
было разделить путем цитологического
анализа — подсчета количества хромосом.
В дальнейшем выделенные полиплоидные
растения сахарной свеклы скрещивались
с диплоидными, в результате чего и были
получены триплоидные сорта сахарной
свеклы. Их продуктивность и сбор сахара
с единицы площади на 10—12% выше, чем
у обычных диплоидных сортов.
С 1964 года в Краснодарском крае
районирован первый отечественный трипло-
50

идный гибрид, созданный Институтом
цитологии и генетики и Первомайской
селекционной станцией. В 1966 году он высеян
на площади в 20 тысяч гектаров.
Известны и другие примеры
успешного использования экспериментально
полученных полиплоидов в селекционных
целях.
Большой интерес вызвал, например,
выведенный в Японии триплоидный сорт
арбуза. Он отличается не только
повышенной урожайностью и высоким содержанием
Схема получения триплоидной сахарной свеклы.
2п — диплоидный хромосомный набор, 4п — тет-
раплоидный, Зп — триплоидный
сахара, но и отсутствием нормально
развитых семян: семена у триплоидного
арбуза— как у недозрелых огурцов. Обычно
крупные, жесткие арбузные семечки, густо
сидящие в мякоти, сильно портят
удовольствие, доставляемое арбузом, поэтому не
удивительно, что в Японии бессемянный
арбуз пользуется большим спросом.
С помощью полиплоидии созданы
также ценные формы лекарственных
растений с повышенным содержанием
лекарственных веществ (алкалоидов, витаминов,
дубильных веществ). Например, триплоид-
ные сорта опийного мака, полученные
В. С. Андреевым в Институте биофизики
АН СССР, по сбору морфина с единицы
площади превосходят обычные сорта в
3—5 раз. Здесь же созданы тетраплоидные
формы ромашки с повышенным
содержанием широко известного инсектицида пи-
ретрина.
Полученные в Институте цитологии и
генетики полиплоидные сорта мяты
содержат гораздо больше эфирного масла и дают
высокий выход ментола C% эфирного
масла с содержанием в нем 57 % ментола).
Один из этих сортов — «Прилукская-6» —
занимает сейчас 70 % посевной площади,
отводимой под эту культуру в УССР, и
почти все площади в Молдавии и
Краснодарском крае. С помощью полиплоидии
удалось также восстановить плодовитость
у мяты, которая, являясь естественным
отдаленным гибридом, почти не дает семян.
КУКУРУЗА — ЭТО НЕ ТАК ПРОСТО!
Мы далеки от мысли создать
представление, будто экспериментальная
полиплоидия — это какая-то волшебная палочка,
одним взмахом которой можно легко
преобразить растительный мир. Те ценные
результаты, о которых мы говорили,— итог
длительного и напряженного труда. А от
первых опытов по получению
полиплоидных форм до внедрения полиплоидных
сортов прошли десятилетия.
Поучительна, например, история
создания полиплоидных форм у кукурузы. Еще
в 1927 году советский исследователь
3. А. Кожухов сообщил, что под
воздействием высоких температур D0—50°С) у
растений кукурузы возникают полиплоидные
клетки. Повышенные температуры, так же
как и колхицин, задерживают расхождение
хромосом, в результате чего получается
полиплоидная клетка. В дальнейшем она
нормально делится и дает полиплоидные
ткани, что в свою очередь приводит к
формированию полиплоидных зерен.
В 1932 году американский исследователь
Л. Ф. Рандольф сконструировал
электронагревательный прибор, прикреплявшийся
к початку. Початок подвергался нагреву
через 22 часа после опыления, когда
происходило слияние спермия и яйцеклетки и
начиналось деление зиготы.
Метод теплового воздействия долгое
время считался основным для получения
4*
51

полиплоидных форм кукурузы. Когда в
1937 году начали широко использовать
колхицин, его пытались применить и на
кУкУРУзе, но он оказался
малоэффективным.
Поэтому интенсивные поиски новых
методов получения полиплоидных форм
продолжались.
В 1946 году американский
исследователь М. М. Роде открыл у кукурузы ген,
вызывающий полиплоидию, и разработал
методику массового получения
полиплоидов. Выведенная им линия получила
широкое распространение в США.
А в 1958 году мы предприняли
попытку получить отечественные полиплоидные
формы кукурузы.
Прежде всего были испробованы
старые, известные методы. Но здесь нас
ждала неудача. Из-за отсутствия эффективного
прибора не дало результата применение
метода температурных воздействий.
Американская же линия кукурузы с геном,
вызывающим полиплоидию, была очень
поздней и не вызревала в условиях
Казахстана, где мы вели работу.
Поэтому, несмотря на то, что колхицин
уже был испытан и отвергнут, мы все же
остановились именно на этом способе.
Три года ушло на разработку методики
воздействия раствором колхицина на
растения кукурузы. В нем замачивали семена,
обрабатывали им корни, надземные
органы. Подбиралась нужная концентрация
колхицина, которая была бы эффективной
и не вызывала массовой гибели
обработанных растений. Наконец, было выяснено,
что колхицин все-таки позволяет получить
полиплоидные формы кукурузы: в
концентрации 0,2% при обработке проростков
длиной в 1,5—2 см он оказался
эффективным.
Но само получение полиплоидных форм
растений было только первым этапом
работы. Второй этап — тщательное изучение
новых полиплоидных форм и отбор среди
них наиболее интересных для
хозяйственного использования. На этом этапе мае*
штаб экспериментов должен быть гораздо
шире.
Исследования продолжаются —
полученные тетраплоидные формы проходят
селекционную оценку. Мы еще не
знаем, удастся ли нам добиться успеха. На
этом примере мы только хотели показать,
как нелегко создавать новые
полиплоидные формы растений и какого длительного
времени это требует.
«РАСТИТЕЛЬНЫЕ МУЛЫ»
Полиплоидия имеет немаловажное
значение и для работ по отдаленной
гибридизации, когда скрещиваются представители
разных видов или родов. У животных
такие гибриды были известны очень давно.
Мул — гибрид лошади с ослом — был
выведен еще за несколько тысячелетий до
нашей эры. Первые же «растительные
мулы» были получены значительно позже.
Сознательное получение межвидовых
гибридов было начато двести лет назад
немецким ученым И. И. Кельрейтером.
Овладение методом отдаленной
гибридизации не только увлекательно, но и
необходимо для практики: ведь культурные
растения, постоянно ощущающие внимание
it уход земледельца, как правило, более
изнежены, чем их дикие сородичи,
находящиеся в условиях жестокой борьбы за
существование. На протяжении тысячелетий
человек отбирал растения с такими
свойствами, которые нужны были только ему,
совершенно игнорируя свойства,
необходимые самому растению. Как же соединить
вместе полезные свойства диких и
культурных растений? Как создать формы,
которые совмещали бы полезные признаки,
разбросанные по разным видам? Ответ на
этот вопрос может дать только отдаленная
гиб ри дизация.
Но при практическом осуществлении
идеи отдаленной гибридизации возникли
трудности. Первая из них — так
называемый межвидовой барьер. Попросту говоря,
многие виды и роды между собой не
скрещиваются или скрещиваются в очень
редких случаях. И даже когда удается
получить гибриды от отдаленных скрещиваний,
то они, как правило, или бесплодны, или
в последующих поколениях расщепляются
на исходные родительские формы.
Но увлекательная идея отдаленной
гибридизации заставила ученых искать пути
преодоления этих трудностей.
Крупный вклад в развитие теории
отдаленной гибридизации внес советский
ученый профессор Г. Д. Карпеченко. В
начале 30-х годов он создал полиплоидный

редечно-капустный гибрид с нормальной
плодовитостью, в ядрах клеток
которого было по 36 хромосом. Но это был
не обычный полиплоид,
характеризующийся простым увеличением числа
хромосом. Это был полиплоид-гибрид:
половина его хромосом представляла собой
нормальный хромосомный набор редьки, а
другая половина — капусты. Так
полиплоидия открыла путь к преодолению
межвидового барьера с сохранением
плодовитости, к синтезу новых видов растений.
Полиплоид редьки и капусты стал
классическим примером межвидового
гибрида, вошедшим в учебники многих стран
мира.
Этот гибрид был создан путем
скрещивания редьки с капустой при удвоении
числа хромосом. Дальнейшие
эксперименты Г. Д. Карпеченко показали, что такая
тетраплоидная капуста, имеющая 36
хромосом вместо 18, поразительно легко
скрещивается с другими видами
семейства крестоцветных. С абиссинской
горчицей она скрещивалась в 150 раз легче, чем
обычная, диплоидная капуста, давая очень
мощные гибридные растения, обещающие
стать ценной кормовой культурой. С
рапсом диплоидная капуста совсем не
скрещивается, а тетраплоидная скрещивается
довольно легко.
За рубежом уже получены
синтетические полиплоидные формы рапса с 38
хромосомами от скрещивания сурепы с 20
хромосомами и капусты с 18 хромосомами.
Искусственно полученный рапс внешне
очень сходен с природной формой, но с
хозяйственной точки зрения более
перспективен. Некоторые его сорта дают масла на
7% больше, чем лучшие природные.
В последнее время широкое
распространение получило найденное в природных
условиях в Прибалтике кормовое растение
«Куузику», у которого используются и
«корешки» и «вершки». Оно имеет 36
хромосом и, возможно, представляет собой
результат случайной гибридизации брюквы с
естественно возникшей тетраплоидной
капустой.
Достижения теоретической и
экспериментальной полиплоидии позволяют
широко синтезировать подобные виды, и
особенно значительные перспективы
открываются для синтеза в семействе
крестоцветных. Синтетические виды внешне
очень похожи на природные, но
отличаются от них целым рядом ценных качеств.
С открытием методов получения
полиплоидных форм растений при помощи
химических веществ началась новая эра в
селекционной работе — эра химической
селекции. Можно с уверенностью сказать,
что дальнейшее овладение этими методами
позволит сделать еще не один шаг на пути
к направленному изменению
наследственности у растений в интересах человека.
ЖИВЫЕ УДОБРЕНИЯ
Немного в природе
элементов, которые значили бы для
жизни больше, чем азот. Это
первый, необходимейший
элемент питания растений,
нужный им для построения белков.
Однако свободный азот,
содержащийся в атмосфере,
растения усваивать не могут.
Ценность азота проявляется лишь в
соединениях с другими
элементами. А заставить азот вступить
в соединения не так уж легко.
Аммиак — основу всех азотных
удобрений — производят на
мощных химических
комбинатах, оснащенных сложным
оборудованием.
Но существуют природные
«комбинаты» азотных
удобрений, с которыми не могут
сравниться никакие предприятия-
гиганты, созданные человеком.
Это одна из разновидностей
бактерий, образующая
клубеньки на корнях бобовых растений
и способная фиксировать азот
из атмосферы. Эти бактерии
так и называют
клубеньковыми.
Клубеньковые бактерии,
получая от растения нужные
органические вещества —
«энергетический материал»,
превращают азот в соединения, легко
усваиваемые растениями. Три
четверти связанного ими азота
переходит из клубеньков в
организм растений.
Способность этих бактерий
повышать урожай бобовых уже
несколько десятков лет назад
53

использовали советские
ученые-биологи, создав
бактериальное удобрение нитрагин. Это
концентрированная культура
клубеньковых растений,
которой «заражают»
подготовленные к посеву семена бобовых —
сои, люпина, клевера, люцерны,
гороха. Такое удобрение резко
увеличивает количество
клубеньков на корнях растений, а
в результате усиливается
фиксация атмосферного азота.
Урожай зеленой массы, например,
люпина возрастает под
влиянием нитрагина на 40—50
центнеров с гектара.
Но этим не исчерпывается
эффективность препарата.
После уборки урожая в почве
остаются богатые соединениями
азота корни и клубеньки,
продукты разложения которых
послужат прекрасным удобрением
под урожай будущего года.
Нитрагин широко
применяется на полях колхозов и
совхозов. В 1965 г. только яа Украине
им было обработано около
800 тыс. гектаров, а всего в
Советском Союзе — более 3 млн.
гектаров посевов.
Сейчас нитрагин выпускает
целый ряд заводов, в том числе
и Киевский завод
бактериальных удобрений.
Микроорганизмы выращивают на
стерильной почве определенного
состава, упаковывают в бутылки и
рассылают в колхозы и
совхозы.
Однако такая технология
страдает одним большим
недостатком. Вместе с препаратом
приходится перевозить и
перерабатывать много земли — по
существу, лишнего балласта.
Нужно завозить на завод сотни
тонн грунта, просеивать его,
добавлять песок, стерилизовать,
уничтожать постороннюю
микрофлору. Расфасованный в
бутылки препарат мало
транспортабелен, срок его годности
ограничен, а отсюда — высокая
себестоимость, сезонность
производства.
Перед сотрудниками
лаборатории бактериальных
удобрений Украинского
научно-исследовательского института
земледелия, руководимой кандидатом
биологических наук А. П.
Визиром, была поставлена
сложная задача: разработать более
совершенную технологию
изготовления нитрагина, при
которой затраты труда и средств
были бы наименьшими, а
эффективность — наивысшей.
Путь к решению проблемы
был ясен: нитрагин должен
быть сухим, без почвенного
балласта. Но на первых порах
ученых постигла неудача.
Высушить бактерии методом
распыления, на который они
возлагали надежды, не удалось: от
горячего воздуха
микроорганизмы гибли.
Тогда исследователи решили
применить уже
использовавшийся у нас и за рубежом для
высушивания биологических
объектов лиофильный метод.
Сущность его состоит в том, что
бактерии сначала заморажи-
вают, а потом сушат в вакууме.
За три года сотрудники
лаборатории провели больше 150
опытов. Они высушивали
клубеньковые бактерии разных
бобовых культур, испытывали
различные защитные среды и
режимы сушки.
Наконец, удалось получить
сухую культуру бактерий. Но
она оказалась слишком
концентрированной: в грамме
препарата содержалось 250—
300 миллиардов клеток. Чтобы
«разбавить» этот концентрат,
сделать его более удобным для
практического применения,
нужно было еще найти
подходящий наполнитель.
Выяснилось, что лучше всего
использовать каолин или тальк.
Но вот получено 50 опытных
партий сухого нитрагина.
Наступил новый этап
исследований. Как поведет себя
препарат в производственных
условиях?
Сотрудники лаборатории
тщательно изучили поведение
микроорганизмов во время
хранения на складах при
различных температурах. Потом
начался последний, «выпускной»
экзамен — испытание препарата
на полях девяти
научно-исследовательских станций на
Украине.
Сухой нитрагин оказался
гораздо эффективнее: он
увеличивает прибавку урожая
бобовых на 8—10 процентов и
больше. Производственники
избавлены от многих хлопот,
связанных с доставкой грунта, песка,
бутылок и т. п. Новое удобрение
легче применять. Если раньше
бутылку почвенного препарата
нужно было развести водой и
тщательно, вручную
перемешать с гектарной порцией
посевного материала, то сейчас
сухим нитрагином достаточно
лишь о пудрить семена перед
севом. Затраты труда
снижаются, а качество обработки
становится намного лучше.
Казалось, цель достигнута.
Но поиски не прекратились.
Нужно найти еще более
надежные защитные среды для
микроорганизмов, сделать их еще
более устойчивыми к
высушиванию. Впереди — новая
кропотливая исследовательская
работа.
В. КАЛИТА

ЮБИЛЕЙ ВКУСНОЙ КИСЛОТЫ
Q 1866 году, ровно сто лет
назад, немецкий химик Г. Рит-
тгаузен получил из белка пшеницы
органическую кислоту, которую он
назвал «глутаминовой». Риттгаузен
установил также и строение
нового химического соединения. Оно
оказалось вот таким:
ИООС — СНо — СН2 — СН — СООН.
NH2
Более сорока лет открытие
Риттгаузена не имело никакого
практического значения. Разве
что стал известен еще один
кирпичик, из которого построено
обширное здание белка.
Со временем выяснилось,
однако, что хотя глутаминовая
кислота и не относится к
незаменимым аминокислотам, она, тем не
менее, содержится в
сравнительно больших количествах в таких
жизненно важных органах и
тканях, как мозг, сердечная мышца,
плазма крови. К примеру, в 100
граммах вещества мозга
содержится 150 миллиграммов
глутаминовой кислоты.
Физиологическая роль
глутаминовой кислоты (иногда ее
название пишут немного иначе — глю-
таминовая] заключается в
следующем. В процессе распада белков,
при переваривании пищи,
образуются аминокислоты; иногда же
распад может идти глубже — до
аммиака, отравляющего нервные
ткани. Так вот глутаминовая
кислота соединяется с аммиаком
связывает его и в виде нового
соединения — амида — выводит из
организма. Это свойство
глутаминовой кислоты навело медиков на
мысль о возможности
использовать ее для лечения некоторых
психических и нервных
расстройств. И действительно, в
последнее время глутаминовая
кислота или ее соли (кальциевая и
магниевая) применяются при
истощении нервной системы, при
ослаблении памяти и в некоторых
других аналогичных случаях.
g 1909 году японский ученый
Кикунае Икеда решил
выяснить, почему пища, сдобренная
сушеными водорослями (для этой
цели жители Дальнего Востока
пользуются главным образом
ламинарией — морской капустой),
становится более вкусной и
аппетитной.
И неожиданно выяснилось, что
своим облагораживающим
действием сушеная ламинария обязана
глутаминовой кислоте. Выделив
эту кислоту в чистом виде и
получив затем ее натриевую соль.
доктор Икеда убедился в том, что
соль глутаминовой кислоты
обладает еще большей способностью
улучшать вкус пищи. В том же
1909 году Икеда взял патент на
свое открытие, и очень скоро во
многих странах мира стали
производить глутаминовую кислоту и ее
натриевую соль (или, как говорят
сокращенно, глутамат натрия).
Глутамат натрия — это чуть
желтоватый
мелкокристаллический порошок. В Японии его
выпускают в продажу под названием
«адзи-но-мото», что означает
«сущность вкуса» (иногда это
слово переводят иначе — «душа вку-
55

В литературе можно встретить
упоминания о том, что глутамат
натрия обладает также
антиокислительными свойствами и тем
самым способствует лучшей
сохранности продуктов. Автор этих строк
убедился в справедливости такого
утверждения в «остром» опыте с
комбижиром. При продувании
воздуха в течение трех часов
через массу жира его перекисное
число (показатель порчи)
увеличилось более чем в полтора раза.
Если же жир содержал 1% гпута-
мата натрия, то его перекисное
число после такой процедуры
почти не изменялось.
К сожалению, ресурсы этой
новой и интересной вкусовой
приправы у нас еще пока
ограничены. Медицинская глутаминовая
кислота вырабатывается в СССР
сравнительно давно, но
производство глутамата натрия,
предназначенного для пищевых целей,
начато только в последние годы.
Как и из чего делают глутамат
натрия! Конечно, его можно
получать путем химического
синтеза; но такой способ производства
невыгоден — слишком дорог.
Гораздо проще и выгоднее
способ гидролиза растительного
белка. При этом каждая страна
выбирает наиболее доступное для себя
сырье: в Китае глутамат натрия
вырабатывают из соевого белка
(он содержит около 20% глутами-
новой кислоты), в ГДР — из
пшеничного (глиадин пшеницы
содержит до 45% глутаминовой
кислоты) и т. д.
В Советском Союзе
разработана схема получения
глутаминовой кислоты и ее натриевой соли
из отходов кукурузно-крахмаль-
ного производства. Получают их
также и гидролизом белка
обессахаренной свекловичной патоки
(отхода сахарного производства)
или из спиртовой барды.
Последняя, в частности, служит сырьем
для выработки глутаминовой
кислоты на Паневежском спиртоком-
бинате.
Уместно заметить, что в
Японии разработан метод
биохимического синтеза глутаминовой
кислоты из глюкозы и
минеральных солей с помощью особой
расы микроорганизмов Micrococcus
glutarnicus. Об этом
перспективном способе производства
глутаминовой кислоты докладывал
японский ученый Киносита на
пятом Международном
биохимическом конгрессе в Москве.
Во всяком случае, уже теперь
во всем мире ежегодно
производят десятки тысяч тонн
глутаминовой кислоты и глутамата натрия.
Это немало, если учесть, что
применяют эту приправу в ничтожно
малых дозах (щепотку на
тарелку).
Такова краткая история чисто
теоретического открытия,
сделанного химиком Риттгаузеном сто
лет назад...
Доцент И. ВОЛЬПЕР
са»). Китайцы называют этот
продукт «вей-сю», то есть
«гастрономический порошок», а французы,
склонные к гиперболизации,
полушутя-полусерьезно называют
глутамат... «сывороткой ума»!
Впрочем, как мы уже знаем, это
определение не лишено
известного смысла.
Как бы то ни было, но стоит
добавить к какому-нибудь
пресному вегетарианскому супу
маленькую щеп от очку этого
вещества — ив один миг происходит
чудо. Блюдо приобретает какую-то
полноту вкуса, возникает
ощущение, будто ешь мясной бульон.
Глутамат натрия широко
применяют во многих странах для
сдабривания мясных, овощных и
крупяных блюд, для улучшения
вкуса пищевых концентратов,
овощных консервов, сыра, пива и
других пищевых продуктов;
особенно целесообразно
пользоваться глутаматом натрия для
восстановления и улучшения вкуса
замороженных мясных продуктов, а
также овощей.
Это своеобразное свойство
«вкусной соли» носит название
«глутаминового эффекта». Он
связан, как полагают, со
стимуляцией вкусовых нервов, что
вызывает чувство насыщения, причем
установлено, что способностью
сообщать пище «мясоподобный»
вкус обладает анион соли (то есть
отрицательно заряженная часть
молекулы).
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ Ш
лазеры в химии
Лазеры давно перестали быть
технической диковиной, их
используют во многих отраслях
науки и промышленности. По данным
фирмы «Белл телефон лаборато-
риз» уже сейчас квантовые
генераторы можно использовать в
химии. Прежде всего — при
фотополимеризации некоторых
мономеров. В частности, при получении
полистирола мономер поглощает
56
фотоны из светового потока,
излучаемого лазером, и
превращается в полимер, причем процесс
полимеризации идет очень
быстро.
2150 ПРИБОРОВ
В ОДНОМ КРИСТАЛЛЕ
Специалисты американской
фирмы «Уорнер майкросеркитс»
установили своеобразный рекорд
по числу отдельных
полупроводниковых приборов, собранных в
одном кристалле. Созданная ими
схема содержит 2000 диодов, 50
транзисторов и 100
сопротивлений. Все они размещены в
кристалле размерами 2,2 х 2,5 X
X 2,5 мм. Такая высокая плотность
размещения компонентов
достигнута благодаря использованию
трех изоляционных слоев из
окиси кремния, последовательно
осажденных на поверхности
кристалла.
■I НОВОСТИ ОТОВСЮДУ

НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
БУМАГА ИЗ
КУКУРУЗНЫХ СТЕБЛЕЙ
Из кукурузных стеблей можно
приготовить высококачественную
кормовую муку. Но целлюлоза,
содержащаяся в стеблях,
питательной ценности не имеет.
Югославские специалисты
сконструировали комбайн, который
собирает кукурузу, отделяет от
стеблей целлюлозу, а сами стебли
перемалывает в муку. Эта
машина может переработать свыше
400 кг стеблей в час.
©N
Целлюлоза, отделенная от
стеблей, тоже может быть
использована — это сырье для
бумажной промышленности.
КРАСКА ПРОТИВ МОЛЛЮСКОВ
Многие тысячелетия моряки
безуспешно пытались бороться с
обрастанием подводной части
судов. К днищу корабля
прикрепляются различные организмы,
преимущественно моллюски,
которые, сохраняя неподвижный
образ жизни, пользуются всеми
благами бесплатного путешествия.
Они значительно уменьшают
скорость корабля.
Австралийское управление
рыболовства и океанографии
сообщило о создании состава, который
успешно противодействует этому
неприятному явлению.
Корпус судна покрывают
эпоксидной смолой со специальными
добавками. Поверх смолы
наносят краску, содержащую окись
меди. За три года, на протяжении
которых опытный образец,
имитирующим корпус судна, находится
в море, ни один
моллюск-путешественник не отважился уцепиться
за него.
А ВСЕ-ТАКИ
ЧИСТЫЙ ВОЗДУХ ЛУЧШЕ...
Специально проведенное
изучение проб загрязненного
воздуха, взятого в некоторых городах
США, показало, что в нем
содержатся мутагены — вещества,
вызывающие у животных мутации,
подобные тем, которые
вызываются радиоактивным излучением.
Эти вещества возникают,
по-видимому, при сгорании
автомобильного горючего и топлива,
сжигаемого на промышленных
предприятиях.
Опыты по установлению
действия этих мутагенов на людей,
разумеется, не ставились.
ИЗОТОПЫ И СЕРДЦЕ
Если провести конкурс на
самый надежный двигатель, то
первое место на нем заняло бы,
несомненно, человеческое сердце.
Судите сами, оно способно
работать без «капитального ремонта»
многие десятилетия. Но как быть,
если этот мотор вдруг отказал,
например, в результате тяжелой
болезни!
В печати уже не раз
появлялись сообщения о том, что в
таких случаях больному пытались
сжиолять искусственное сердце —
миниатюрный насос, приводимый
в действие электрическим током.
Но откуда взять электроэнергию!
Ведь ее подачу нельзя
прекращать ни на секунду!
Исследователи полагают, что в
этом случае могут помочь
электрические батареи, работающие на
специальных радиоакти*ных
изотопах: их излучение
непосредственно трансформируется в
электрический ток. Такие элементы
могут работать без замены долгие
годы.
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
5?

Кандидат архитектуры
И. В. ТКАЧЕНКО
СОВРЕМЕННЫЙ
ВИТРАЖ

Один из самых старинных
видов монументального искусства —
витраж. В прославленных
средневековых соборах Парижа и Рима,
Праги и Вены, Милана и Шартра
и сейчас можно увидеть
многометровые, великолепные витражи
из цветных стекол, заключенные
в оловянные рамы. На них
изображены растения и животные,
орнаменты и целые сцены на
библейские сюжеты, Средневековые
мастера владели секретами
изготовления цветных стекол,
рецептурой добавок в стекло различных
солей и окислов металлов,
которую современным химикам до сих
пор не удалось разгадать...
Издавна известен еще один
способ изготовления витражей,
когда художники расписывают
масляными красками большое целое
или составное стекло. Для такого
витража важно точно подобрать
пигменты и эмульсии: от их
состава зависит хорошо ли будет
окисляться краска при высыхании, а
значит, какие получатся при этом
тона.
В современном витраже
художники используют и новые
материалы. Пластический бетон,
эпоксидные смолы, дутое и питое
стекло, окрашенное
синтетическими красителями, новые сплавы
металлов, устойчивые против
ржавчины, помогают находить
новые художественные решения.
Верхняя фотография —
витраж на тему «Космос» в
здании кафе в Пензе.
На фотографиях слева —
фрагменты витража «Эпос
якутского народа». Боковая часть
витража: национальные орнаменты,
олени, охотники, добыча якутских
алмазов. Один из авторов витража
Н. Филатов укрепляет стекло с
помощью кремнийорганических
смол.
На фотографии справа —
элементы витража «Детство» из
литого бесцветного стекла в
пластическом бетоне. Автор —
художник В. Андрианов
У советских художников
появились свои традиции в этом виде
искусства. На первой странице
обложки журнала вы видите
фрагмент большого витража
(площадью 60 м2), установленного в
здании аэропорта в Якутске.
Художники Н. Филатов и Б. Парюгин
из колотого цветного стекла в
арматуре из пластического бетона
создали красочное произведение
на тему «Апонхо» —
национального эпоса якутского народа. В
центре витража — легендарный
герой Ньюртун Боотур, который
преобразит свой суровый край.
Этот витраж — красочный
аккорд в архитектуре аэровокзала.
Он как будто вносит свет и тепло
в здание, куда солнечный луч
заглядывает, как известно, редко:
в Якутске стены зданий строят
толщиной в полтора метра, а окна
делают с тройными стеклами.
Интересные витражи с
применением новых материалов
принадлежат художникам Прибалтийских
республик. Большим успехом
пользовались их выставки 1961 и
1966 гг.
Витражи, выполненные из
современных материалов и на
современные темы, украшают
многие города нашей страны. В
Минеральных Водах в здании
аэропорта художники Г. Дауман, Р.
Андронова, Э. Жарносек и В. Муленкова
создали красочный витраж из
колотого цветного стекла,
вмонтированного в жесткую
конструктивную оправу из железобетона.
Способ «клееного витража»
использован
художниками-оформителями пионерского лагеря
«Морской» {в комплексе известного
лагеря «Артек») Т. Бочаровой,
И. Егоркиной, О. Куранской и
Ю. Подоговой.
Способ заключается в
следующем. На большое витринное
стекло нанесен рисунок. По нему из
кусочков цветного стекпа
эпоксидной смолой ЭД-5
выкладывается композиция витража. Готовая
композиция закрывается другим
большим стеклом, щели по
контуру заделываются переплетом.
Витраж остается прозрачным, е;о
легко промыть. Рисунок не
закрывает всю поверхность витрины,
так что сквозь него виден
окружающий ландшафт — кипарисы,
Ю. Королев и Р Андрианова
проклеивают фрагменты
эпоксидной смолой
берег моря, небо. На их фоне
фигуры из цветного стекпа выглядят
особенно выразительно.
Современный клееный витраж
появился и в Пензе. Он украшает
эстраду здания кафе в рабочем
поселке. Витраж площадью 30 м2
сделан с использованием
эпоксидной смолы ЭД-5. На уличном
фасаде этого же здания — другой
витраж тех же авторов,
художников Ю. Королева, В. и Р.
Андриановых. Этот витраж —
комбинированный: здесь объемное стекло
сочетается с клееным цветным. В
обоих витражах использовано
несколько сот отпивок, толщина
кусков стекпа — до 70 см.
Витраж выглядит как скульптурный
рельеф: куски стекпа то западают
в бетон, то выступают из
плоскости. Это создает дополнительную
игру света и усиливает эффект.
Применение новых материалов
помогает
художникам-монументалистам возродить в
современных условиях старинное искусство
витража.
5а

С польским химиком и
писателем Вацлавом Голембовичем
читатель уже знаком по рассказам
«Бриллианты лорда Сэндвича» и
«Пьяный паук», напечатанным в
нашем журнале в 1965 г. (№№ 10
и 12). Недавно в Варшаве вышла
книга В. Голембовича «Ученые в
анекдоте» —собрание
любопытных фактов и курьезов из жизни
ученых. Некоторые из них мы
публикуем в нашем журнале.
КОГДА... ОДНАЖДЫ.
КАК-ТО РАЗ...
ществуют топько в математике, а
химия даже не может почитаться
за науку и в лучшем случае
может выполнять роль служанки
математики.
В ответ Авогадро сжег два
питра водорода в литре
кислорода и, получив два питра
водяного пара, торжествующе
воскликнул:
— Вот видите! Если химия
захочет, то два плюс один
окажутся равны двум. А что скажет на
это ваша математика!
КАК-ТО РАЗ
немецкий математик Карп
Фридрих Гаусс спорип с итальянским
химиком Амадео Авогадро о
сущности научных законов. Гаусс
утверждал, что такие законы су-
КОГДА
композитор Ференц Лист
находился в зените славы, Кекигсбергский
университет постановил присвоить
ему звание почетного доктора
философии. Против этого решения
выступал лишь декан
исторического факультета, считавший
занятие музыкой делом несерьезным
и не заслуживающим столь
высокой чести. Но и он в конце
концов снял свои возражения,
сказав:
— Впрочем, если докторские
степени присуждают сейчас даже
химикам, то почему бы не
награждать ими и музыкантов!
КАК-ТО РАЗ
французский химик XVJJJ века
Пипатр де Розье заинтересосапся,
что будет, если вдохнуть водород:
до тех пор никто этого делать
не пробовал. Не заметив никакого
эффекта, ученый решил
убедиться, проник пи водород в легкие.
Он еще раз глубоко вдохнул
водород, а потом выдохнул его на
огонь свечи. Водород бып смешан
с воздухом, и нетрудно
догадаться, что произошло.
— Я думал, что у меня вылетят
все зубы вместе с корнями, —
писал он впоследствии, очень
довольный опытом, который чуть не
стоил ему жизни.
КОГДА
Лео Сцилард, венгр по
происхождению, впервые читал в Оксфор-
«о

де лекцию на английском языке,
к нему в перерыве подошел один
из его английских коллег и
спросил:
— Скажите, сэр, на каком,
собственно, языке вы читаете!
Сципард сначала смутился, но
быстро нашелся и ответил:
— Конечно, по-венгерски.
Разве вы не знаете этого языка!
Тот тоже не растерялся и, хотя
не знал ни слова по-венгерски,
возразил:
— Конечно, знаю. Но я не
понимаю, почему вы так часто
пользуетесь английскими словами!
ОДНАЖДЫ
профессор минералогии Венского
университета Густав Чермак
спросил на экзамене студента, какого
цвета малахит.
— Голубой, — уверенно
отвечает студент.
— Вы говорите, голубой... гм...
гм... — повторяет задумчиво
Чермак. — Да, пожалуй, голубоватый,
скорее даже
голубовато-зеленоватый, а еще вернее — зеленоватый.
Можно даже сказать, что зеленый.
Это вас устраивает, молодой
человек!
— Вполне, господин
профессор, — подтверждает студент.
Перевод с польского
И. Д. ЛЕВИНА
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
ЗАПРЕЩЕННОЕ ЛЕКАРСТВО
Недавно весь мир был
взволнован сообщениями о трагических
результатах применения
беременными женщинами американского
препарата «Тапидомид»; после
этой скандальной истории
«чудодейственные» препараты стали
проходить особенно серьезную
проверку. Как и можно было
ожидать, многие из них оказались
далеко не безвредными для
здоровья людей. В частности в США,
был запрещен антиэпилептический
препарат «Эпчптен», который, как
оказалось, вызывает у некоторых
детей преждевременное
наступление поповой зрелости. Опыты
показали, что элиптен оказывает
серьезное токсическое
воздействие на матку, надпочечники,
яичники и щитовидную железу.
ПЯТНА... НА ЛУНЕ
Оказывается, пятна бывают не
только на Солнце. Рассматривая
поверхность Луны через
специальные фильтры, американские
астрономы, работающие по
контракту с Национальным
управлением по аэронавтике и
исследованию космического пространства,
обнаружили на поверхности
нашего естественного спутника
мерцающие красные пятна.
Это явление может быть, по-
видимому, объяснено двояко:
красные пятна свидетельствуют
или о том, что на Луне есть
месторождения газа, который
вытекает через трещины, или же столь
странное свечение вызывается
флуоресценцией лунной
поверхности, происходящей под
действием солнечной радиации.
ОАЗИС В КАРМАНЕ
Экспедиция работает в
пустыне. Все меньше становятся запасы
воды. И вот наступает момент,
когда она кончается...
Американские физики Р. Д.
Жаксон и С. X. ван Бавен
придумали простое приспособление,
благодаря которому в палящей
пустыне можно избежать смерти
от жажды.
Тонкий полиэтиленовый лист
площадью 2 м2, воронка и
небольшой сосуд — вот и все
необходимое оборудование. Роют яму
площадью в 1 м2 и глубиной в 50 с а
натягивают над ней тент на
распорках из полиэтилена, кладут в
центр листа груз, а под этим
прогибом помещают воронку.
Портативный дистиллятор готов.
Влага, содержащаяся в грунте,
испаряясь под действием
солнечного тепла, конденсируется на
внутренней стороне листа, и кап-
пи постепенно заполняют сосуд,
поставленный под воронкой на
дне ямы. За сутки можно собрать
таким способом полтора питра
питьевой воды. Воды соберется
еще больше, если на дно ямы
положить куски кактуса или листья
других растений пустыни.
Этим способом можно
очистить и непригодную для питья
болотную и солончаковую воду.
МОРСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ
Растительный и животный мир
Земли издавна служит человеку
источником бесчисленных
целебных средств. Вспомним хотя бы
алкалоиды, добываемые из
растений, или инсулин, который
извлекают из поджелудочной железы
убитых домашних животных. А
недавно фармакологи
заинтересовались и обитателями моря, многие
из которых оказались
превосходным сырьем для получения
весьма эффективных лекарственных
средств.
Мясо тропических рыб из
семейства четырехзубов сильно
ядовито: жители Гавайских
островов отравляли желчью одной из
них — «рыбы-смерти» — свои
стрелы.
Из рыбы этого семейства
извлечено сильнодействующее
болеутоляющее средство тетродо-
токсин. Оно подавляет бопь,
против которой бессильны даже
самые мощные наркотики.
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
(И

НАШИ 1С01КЛ ЛЬТЛЦНИ
Ученица 11-го класса из города Ровно
Украинской ССР Т. Швецова пишет: «Я прочитала в вашем
журнале статью «Звериные духи». Я давно
интересуюсь парфюмерией, но, к сожалению, в
химической и научно-популярной литературе мало
(практически почти нет) материалов на эту тему. Скоро я
заканчиваю среднюю школу, и моя мечта — стать
химиком-парфюмером. Еспи можно, укажите, в
какой вуз надо поступить, чтобы создание новых
парфюмерных изделий стало моей профессией. Если
можно, расскажите также, есть ли
научно-исследовательские институты по парфюмерии и косметике».
Отвечает парфюмер Р. Л. Фридман:
В парфюмерной промышленности и смежных
областях сейчас работают и биологи, выводящие
стойкие сорта душистых растений, и химики,
занимающиеся синтезом искусственных душистых
веществ, и технологи, участвующие в изготовлении
парфюмерной продукции на парфюмерных
фабриках и заводах. Специалистов парфюмерии — химиков
готовят Краснодарский институт пищевой
промышленности (факультет парфюмерии и косметики),
московские институты Пищевой промышленности
(технологический факультет) и Тонкой химической
технологии (факультет органической химии).
Единственный в Советском Союзе
Научно-исследовательский институт синтетических и натуральных
душистых веществ (ВНИИСНДВ) находится в Москве, его
адрес: Москва, В-393, п/о Воронцово.
Животрепещущий вопрос затронул в своем
письме архитектор А. Л. Беликов из Москвы.
«Хлопотливое дело в семье — затевать ремонт, — пишет он
нам. — Но вот пришлось... Появился один мастер.
Советует: раздобудьте «Тиофос» и добавьте его в
кпей. Навсегда забудете про мух, тараканов,
клопов! Я слышал, что «Тиофос» — опасный препарат,
хотя и действительно эффективный. От него как
будто много отравлений! Хотелось бы получить
разъяснение.»
А. А. Беликову отвечает старший научный
сотрудник НИИТХИМ А. А. Соколов:
«Тиофос», известный в других странах под
названием «Паратион», — высокоэффективный
инсектицидный препарат класса фосфороорганических
62
соединений. Он применяется в сельском хозяйстве
для борьбы с вредителями фруктовых деревьев,
овощных и полевых культур. Но в бытовых условиях
его применять ни в коем случае нельзя—этим вы
поставите под угрозу жизнь своей семьи. Дело в
том, что «Тиофос» В СОТНИ РАЗ ТОКСИЧНЕЕ
ТАКИХ ИЗВЕСТНЫХ ИНСЕКТИЦИДОВ, КАК ДДТ,
ХЛОРОФОС ИЛИ КАРБОФОС; ОН ПРОНИКАЕТ В
ОРГАНИЗМ НЕ ТОЛЬКО С ПИЩЕЙ, НО И ЧЕРЕЗ
ДЫХАТЕЛЬНЫЕ ПУТИ И ДАЖЕ ЧЕРЕЗ НЕПОВРЕЖДЕННЫЕ
КОЖНЫЕ И СЛИЗИСТЫЕ ПОКРОВЫ. Концентрация,
при которой погибает 50% подопытных животных,
для «Тиофоса» равна 3—6 мг/кгг а для хлорофоса и
карбофоса — 450—500 и 700—1500 мг/кг. Как и все
инсектициды фосфороорганического
происхождения, «Тиофос» относится к нервнопаралитическим
ядам мускариноподобного действия. В случаях,
когда этот препарат применяли против бытовых
насекомых, происходили отравления людей и
домашних животных.
Но положение, конечно, совсем не безнадежно.
В магазинах, продающих товары бытовой химии,
можно найти достаточный ассортимент
инсектицидных препаратов, не уступающих по эффективности
«Тиофосу», но значительно менее токсичных. К ним
относятся хлорофос, карбофос, «клопомор-3»,
трихлорметафос, инсектицидные аэрозоли.
Специально для ремонта квартир эстонское
объединение бытовой химии «Флора» выпускает новый
синтетический клей для обоев. Он изготовлен на базе
препарата КМЦС, куда добавлены инсектицидные
вещества. Это гранулированное вещество,
расфасованное в герметические полиэтиленовые мешочки.
Содержание каждой пачки рассчитано для наклейки
40 м2 обоев. Правда, среди части специалистов
существует мнение, что даже при ремонте квартир
сплошную обработку стен делать не стоит, так как
это приведет к длительному загрязнению
ядохимикатами воздуха в жилых помещениях.
Для уничтожения бытовых насекомых лучше
обрабатывать инсектицидными препаратами места
их гнездования и пути перехода от одного
помещения в другое — щели около плинтусов,
вентиляционные решетки, дверные косяки, а также нижние
стороны кроватей, щели около буфетов и кухонных
шкафов и т. д.
Все инсектицидные препараты, выпускаемые
предприятиями химической промышленности,
продаются с инструкциями по их применению. Этих
инструкций советую обязательно придерживаться.

«Мне очень хотелось бы на страницах журнала
прочитать подробнее о фруктозе: способы ее
получения, применение, производится пи она у нас,
почему она так дорого стоит и т. д.»
С. К. Безруков,
Саратовская обл.
Отвечает инженер К. Гошев.
Фруктоза—это сахар. Но не тот, что мы
употребляем с чаем: такой сахар носит научное
название сахарозы.
Фруктоза имеет одно очень ощутимое
преимущество перед сахарозой и глюкозой: она гораздо
слаще. Глюкоза уступает ей по сладости в 2,5 раза,
а сахароза — в полтора. За доказательствами
далеко ходить не надо — достаточно попробовать
спелое яблоко или грушу. Общее содержание сахара
в них невелико — 8—10%. Но значительная часть
его приходится на долю фруктозы. Поэтому спелые
фрукты и бывают такими сладкими.
Можно назвать немало плодов, содержащих
большое количество фруктозы. Это арбузы,
бананы, хурма, черная смородина, виноград, черешня,
вишня, персики...
Но как же извлечь фруктозу из плодов, где ее
так много?
Это далеко не просто. Фруктоза вместе с
другим моносахаридом — глюкозой входит в состав
дисахарида сахарозы, который легко разложить на
глюкозу и фруктозу путем гидролиза в присутствии
кислоты или специальных ферментов. Гидролиз
сахара происходит при многих технологических
процессах кондитерского производства, когда сахарный
сироп нагревают в присутствии органических кислот
(а такие кислоты всегда есть в пищевых продуктах).
Из природных продуктов больше всего
фруктозы содержит пчелиный мед: в нем гидролиз
сахарозы происходит под действием ферментов,
выделяемых пчелами. Присутствием фруктозы
объясняется и высокая сладость меда. Можно получать
и искусственный мед, гидролизуя сахарозу с
помощью слабых пищевых кислот (лимонной,
молочной и др.) и добавляя ароматические вещества.
Но извлечь фруктозу из смеси с глюкозой
трудно: она очень плохо кристаллизуется.
И все-таки получать фруктозу — и притом
достаточно дешевую — возможно. Сырьем для этого
может послужить земляная груша, или топинамбур.
Его клубни содержат полисахарид инулин —
вещество, подобное крахмалу, но состоящее не из
молекул глюкозы, а из молекул фруктозы, в которую
инулин и превращается при гидролизе.
Технология получения фруктозы из топинамбура
напоминает производство сахарного песка из
свеклы. Сок топинамбура пропускают через
ионообменные колонки и подвергают гидролизу и выпарке.
Получается сироп—так сказать, жидкая фруктоза.
Чтобы получить кристаллическую фруктозу — своего
рода «фруктозный песок», в пересыщенный сироп
добавляют затравку — немного кристалликов
фруктозы, после чего весь сироп кристаллизуется.
Кристаллы в центрифуге отделяют от сиропа и
подсушивают.
Правда, эта технология пока не находит
применения из-за отсутствия сырья. Культура
топинамбура возделывается у нас очень мало, хотя
выращивать его не труднее, чем сахарную свеклу.
Другая причина ограниченного применения
фруктозы в том, что она крайне гигроскопична.
Многие из вас, наверное, знают, как слипаются и
«текут» карамельные подушечки, если они не
защищены от влаги воздуха. Это происходит именно
из-за присутствия фруктозы, неизбежно
образующейся из сахарозы при тепловой обработке
продуктов.
Присутствие фруктозы затрудняет и хранение
сушеных фруктов.
Из-за этих трудностей фруктоза и не нашла
широкого применения, хоть она и слаще других
Сахаров. У нее есть и другие ценные свойства: она
задерживает кристаллизацию сахарозы
(«засахаривание» варенья, например), может предохранять
хлеб от черствения, а помадку в конфетах — от
высыхания. Поэтому есть все основания думать, что
рано или поздно фруктоза проложит себе дорогу в
пищевую промышленность.
СН2ОН
н он
СН2ОН н ОН
оч н hochJ L н
н он
hochJ L н н J о н hochJ L н
^SQS СН20Н но XI IS ОН НО ^Ч0Х^ СН2ОН
Сахароза
н он
Глюноза
Фруктоза
63

I
БУМАГА
О
со
ш
ш
m
ш
О
X
X
ш
со
О
X
ас
-о
LQ
О
Мы редко задумываемся о
значимости обыденного.
Например, о роли бумаги в истории
развития человеческого общества.
Лишь недостатком фантазии (а
может быть — чувства
благодарности) можно объяснить то, что
поэты не создали гимнов бумаге,
что о ней не написаны рассказы
и романы.
И правда, все человеческие
знания материализованы на
бумаге. До появления бумаги
цивилизация совершенствовалась так
медленно, темпы ее развития
были так низки, что один год
«бумажной» эпохи можно смело
приравнять к одному, а то и
нескольким столетиям «добумажного»
периода истории. Недаром еще
римляне говорили: «слова улетают,
написанное остается»...
Бумага — это материал,
свойства которого в первую очередь
определяются не столько
химическим составом, сколько
особенностями физической структуры.
Ведь для того, чтобы лист бумаги
обладал характерными
«бумажными» свойствами, он должен
представлять собой переплетение
волокон, крепко сцепленных между
собой. Вот, например, некоторые
материалы, которые могут
служить исходным сырьем для
выработки бумаги: солома, тряпье,
синтетические волокна,
стекловолокно, асбест, лен, пенька, шелк
(естественный и искусственный),
овечья шерсть, хлопчатник. Но
основой массового производства
бумаги была и остается древесина
(кстати, собственно бумагой
называют бумагу, один квадратный
метр которой весит не более
250 граммов; бумагу большего
веса называют картоном).
Растительное древесное
волокно — целлюлоза —
представляет собой оболочки клеток.
В химическом отношении
целлюлоза — это высокомолекулярный
полисахарид состава [(СбН10О5)х1у»
где х — коэффициент
полимеризации, а у — коэффициент
ассоциации. Коэффициент х
характеризует длину цепи молекулы
полисахарида; эта величина решающим
образом сказывается на свойствах
целлюлозы. Сами целлюлозные
волокна образуются за счет
ассоциации у полисахаридных цепей:
эти цепи имеют большое число
полярных гидроксильных групп —
ОН, способных образовывать
межмолекулярные водородные связи.
Больше всего целлюлозы
содержат хлопковые и льно-пенько-
вые волокна (80—90 процентов),
затем — волокна древесины
хвойных E5—60 процентов) и
лиственных E0 процентов) пород; совсем
мало целлюлозы (около 45
процентов) содержится в соломе.
Остальную часть составляют и н-
крустирующие вещества
(растительные жиры, смолы и т. п.),
которые залегают между
клетками и пропитывают клеточные
оболочки. Инкрустирующие вещества
губительно снижают качество
бумаги, так как склеивают волокна
целлюлозы в крупные пучки.
Среди инкрустирующих веществ
наивреднейшим является л и г-
н и н: из-за него бумага под
действием света желтеет и становится
ломкой.
Целлюлоза, в отличие от
инкрустирующих веществ, довольно
устойчива к действию кислот и
щелочей; на этом и основана ее
химическая очистка.
На бумаге писали еще задолго
до изобретения книгопечатания.
Но само письмо древнее бумаги.
Человек использовал для этой
цели папирус, глиняные плитки,
восковые дощечки, бересту,
пергамент. Значит, существует явная
стимулирующая
последовательность: появление письменности
создало предпосылки для
изобретения дешевого и практичного
материала — бумаги, а появление
бумаги привело к возникновению
простого метода размножения
текстов — книгопечатания.
Честь изобретения бумаги
обычно приписывают Цай Луню. В
книге «Хау Хань шу» (История
Второй Ханьской династии)
сказано: «С древнейших времен
большинство книг изготовляли из
бамбуковых пластинок. Были также
книги на шелке, который называли
«чжи». Но шелк очень дорог, а
бамбук тяжел; они не удобны для
изготовления книг. Поэтому Цай
Лунь и предложил изготовлять
бумагу». Это было в 105 году нашей
эры.
Разумеется, неразумно
приписывать изобретение бумаги
придворному чиновнику,
погруженному в дворцовые интриги — а
таким и был Цай Лунь. По
последним данным, он только энергично
внедрял производство бумаги,
изобретенной неведомым
талантом.
Первую бумагу изготовляли
так. Молодые двухлетние стволы
бамбука опускали на две недели
в воду (в чаны или просто в реку).
Размоченный бамбук резали на
короткие куски и кипятили, пока
он не превращался в рыхлую
массу. Эту массу толкли в большой
ступе, затем, разбавив водой
полученное месиво до густоты молока,
его держали некоторое время на
солнце (вспомните, как в деревне
отбеливают холсты). «Бумажное
молоко» выливали на частое сито
из шелковых нитей; когда
жидкость стекала, бумажный лист был
готов. Его оставалось только
спрессовать и просушить.
Бумага, полученная таким
путем, была не очень высокого
качества — она напоминала
известную вам всем толстую
упаковочную бумагу сероватого цвета и
была довольно шероховатой. Но
все-таки это была бумага. Ее
главное достоинство заключалось в
простоте изготовления и
дешевизне. Все остальные материалы,
которыми до тех пор пользовались
для письма (глина, дерево, воск,
папирус, пергамент), были
обречены.
Вскоре китайцы стали
совершенствовать бумагу, добавляя в
64

нее кору тутового дерева,
волокна коконов шелковичных червей:
благодаря этому бумага
становилась прочнее, тоньше, эластичнее.
Изменяя композицию бумажной
массы, стали делать из нее
разнообразнейшие вещи. Так, еще
полторы тысячи лет назад, из
бумаги изготовляли зонтики,
фонари, тарелки, носовые платки и —
даже одежду. Так что, говоря
«ничто не ново под Луною», мы
лишний раз убеждаемся в
справедливости этого изречения:
прочитайте, например, в № 1
журнала «Химия и Жизнь» за 1966 год
заметку «Одежда из бумаги».
Китай — страна традиционной
изолированности: все свои
изобретения во все века китайцы
стремились держать в секрете.
Не миновала этой участи и
бумага.
Поэтому, когда в 611 году
японский монах Доншо привез на
свою родину китайскую бумагу, то
ее пришлось «изобретать» заново.
Японцы стали делать бумагу не из
бамбука, а из местных
кустарников — митсумата, кодзу и чампи,
причем японский способ
приготовления бумаги значительно
отличался от китайского.
Хотя японцы, возможно, и не
намеревались держать в секрете
свой способ производства бумаги,
тем не менее от них его никто не
перенял: к востоку от Японии
простирался Тихий океан, к западу —
Китай, где бумага и без того была
известна.
Поэтому можно было ожидать,
что бумагу снова придется
«изобретать» в каком-либо центре к
западу от Китая. Так и произошло.
Очагом распространения бумаги
по всему свету стал Самарканд —
один из центров науки и
культуры того времени.
Существует несколько версий
о том, как в Самарканде возникло
бумаговарение. По мнению одних
историков секрет был раскрыт
пленными китайцами. Однако
более правдоподобно, что это
открытие было самостоятельным.
В частности, именно в Самарканде
впервые в мире в качестве сырья
для изготовления бумаги стали
использовать не древесину, а
гряпье.
Волокна целлюлозы при большом
увеличении. Именно благодаря
такой ажурной структуре
бумажный лист не рассыпается при
первом прикосновении.
Из Самарканда бумага
двинулась на запад. К XV веку она
стала обыденным явлением в жизни
человечества, а к концу XVII века
полностью завоевала Европу,
вытеснив все иные материалы для
письма. j »
Старейший известный русский
документ на бумаге — договорная
грамота великого князя Симеона
Гордого — составлен в 1340 году,
а старейшая рукописная книга на
бумаге — «Поучения Исаака
Сирина» датируется 1381 годом. До
этого (да и долгое время после)
на Руси писали на лубе, бересте,
а книги и важные договоры
делали на пергаменте. Иногда
писали и на деревянных досках
(особенно — купцы), чтобы запись
сохранилась дольше.
Бумагоделание на Руси
возникло в середине XVI века, когда
под Москвою, на реке Уче
построили первую бумажную
мельницу. В 1655 году на реке Пахре
было начато строительство
бумажной фабрики. Строительство
вели «подъячий азбучного дела»
Бурцев и «целовальник бумажного
деле» Лукьян Шпилькин. Далее
бумажное производство
развивалось медленно: к 1675 году, то
есть за сто лет, появились только
две фабрики. Лишь в Петровскую
эпоху был дан серьезный толчок
развитию бумажной
промышленности: с 1720 по 1725 год число
фабрик возросло с трех до
восьми.
Вплоть до конца XVIII века
способ изготовления бумаги мало
О Химия и Жизнь, Нэ &
65

чем отличался от китайского. И
только с 1799 года, когда
француз Никола Луи Робер создал
бумагоделательную машину,
начался период усовершенствования
технологии бумажного
производства.
В 1800 году англичанин М. Купе
разработал методику
изготовления бумаги из древесины
деревьев, произрастающих в Европе.
Правда, изобретение Купса было
забыто, и около 1840 года
саксонский ткач Фридрих Готлиб Келлер
вновь открыл этот способ. В
1854 году англичане Уатт и Бур-
чесс сумели удалить лигнин,
опуская древесину в горячий раствор
каустической соды, а в 1866 году
американский химик В. Тильгман
разработал сульфитный способ
приготовления целлюлозы.
С тех пор бумагоделание
фактически не претерпело каких-либо
серьезных изменений: развитие
технологии шло по пути,
окончательно проложенном в XIX веке.
Бумага была создана для
письма. Но постепенно (причем сейчас
невозможно установить,
происходило ли это в результате
преднамеренных поисков) ее начали
применять, так сказать, «не по
назначению». Дело в том, что
используя в качестве сырья
различные волокнистые материалы (об
этом говорилось в начале статьи),
вводя в бумажную массу
различные добавки, изменяя технологию
ее обработки, оказалось
возможным получить изделия, которые
по внешнему виду напоминают
кость, камень, металл, стекло,
пластмассу, дерево, кожу... Из
такой «бумаги» можно делать
одежду, детали машин, некоторые
инструменты.
С другой стороны, нельзя с
уверенностью сказать, что книги
всегда будут печататься только на
бумаге. Судите сами: последние
годы в библиотеках все шире и
шире практикуется
микрофильмирование, а развитие химии
синтетических материалов позволяет
надеяться, что рано или поздно
будет создан материал, не только
в полной мере заменяющий
бумагу, но и превосходящий ее по
качеству, прочности и
долговечности.
И все же несомненно, что еще
не один десяток лет бумага будет
хранить на себе всю сумму
человеческих знаний.
Ратмир
ТУМАНОВСКИЯ
ЭНГУРСКАЯ БУМАГА
Рушатся, рушатся деревья в Сванетииг
плывут, плывут по Энгури плоты...
Да простятся мне
сожаления эти
о крушении
красоты.
Сосна высокая покачнется,
ездогнет от крика ее
тишина,
потом бумагой сосна очнется,
и книгой ляжет на стол она.
Бумага белая, теплая, тонкая,
строчки бегут,
до поры тихи,
но к берегам счастливых потомков
крик наших душ уносят стихи.
Рушатся сосны, ветви путающие,
голоса становятся далеки...
А книга упрямо уходит в будущее
ветрам и времени вопреки.
Дерево спину, качнувшись, выгнет,
на землю кинется
с высоты
А все же оно не напрасно гибнет:
плывут плоты...
плывут плоты.
ХУТА БЕРУЛАВА
[Из книги Булата
Окуджавы
«По дороге к Тинатин»
(Стихи о Грузии. Переводы)
СС

Как делают бумагу
Трудно найти такую область жизни, где
нам не приходилось бы сталкиваться с
бумагой или бумажными изделиями. Давайте
совершим небольшую экскурсию и
проследим, как рождается обычный лист бумаги.
Целлюлозу — основной материал для
производства бумаги вырабатывают обычно
из хвойных пород древесины, реже
используется древесина лиственных пород,
солома, тростник-
Древесина— сложнейший комплекс
различных химических соединений, каждое из
которых интересно для промышленности.
В древесине содержится около 50%
целлюлозы, 11—26% пентозанов и полиуроновых
кислот, 19—30 % лигнина, смолистых
веществ.
Прочные молекулы целлюлозы с трудом
извлекаются термохимическим путем из
древесины. Растворив все сопутствующие
соединения, мы получим чистую целлюлозу.
Для этого существуют несколько способов.
Кислотный способ (сульфитный] —
обработка древесины бисульфитом кальция
0a(HSO3J, натрия NaHSO.3, магния
Mg(HS03J, или аммония NH4S03 и
сернистым газом SO2.
Щелочной способ (сульфатный) —
обработка древесины раствором едкого натра
NaOH, сернистого натрия Na2S и сульфата
натрия Na2S04.
Кроме них есть еще кислотно-щелочной,
нейтрально-сульфитный и другие способы.
Чтобы получить тонну
высококачественной целлюлозы и переработать ее в бумагу,
необходимо затратить около 500 кубических
метров воды, до 600 киловатт-часов
электроэнергии, большое количество пара и
химикатов.
На схеме (см. стр. 68—69) показан
процесс получения целлюлозы сульфатным
способом и выработка из нее бумаги на
одном из современных заводов.
Древесину — стволы деревьев —
сплавляют по реке A) к целлюлозно-бумажному
комбинату, где в корообдирочных
устройствах B) с нее снимают кору, измельчают
в рубительных машинах C) в щепу
размером 12—18 мм. На вибрационных
сортировках E) щепу отделяют от опилок и крупных
кусков дерева и обрабатывают в
пропарочных цистернах F), где поддерживается
давление 0,6—0,7 ат и температура 105—120°С,
а кору и опилки сжигают в котельной
установке D3). Через питатель G) щепа
поступает в верхнюю часть варочного аппарата
(8), в который непрерывно подается
варочный щелок, подогреваемый паром в
теплообменниках системы циркуляции щелока.
Столб щепы под действием собственного
веса опускается вниз, проходя зоны
пропитки, подогрева щелока и варки. При варке
(температура около 170°С, давление 9—
10 ат) щепа распадается на мелкие пучки
волокон целлюлозы. Сопутствующие
химические соединения переходят в раствор. Из
суспензии целлюлозы D—5-процентной
концентрации) удаляются непроварившиеся
сучки, затем целлюлоза промывается на
вакуум-фильтрах A2) от химикатов и еще раз
очищается на сортировках A4). Щелока,
которые остаются после промывки
целлюлозы, выпариваются и сжигаются в цехе
регенерации и приготовления химикатов C9),
причем органическая часть щелока сгорает,
а минеральная превращается в соду Na2CC>3.
Для восстановления потери щелочи к
сжигаемым щелокам добавляют сульфат
натрия Na2S04, который частично
восстанавливается в сернистый натрий:
Na2S04 ; 20 Na2S 2C02.
Полученную смесь обрабатывают затем
известью; при этом происходит реакция
Na2CG3 , Са @НJ = 2NaOH j CaC03
и образуется варочный щелок, состоящий
из смеси едкого натра, сернистого натрия
и некоторого количества сульфата натрия.
После варки целлюлоза имеет
темноватый оттенок. Поэтому ее отбеливают A6) в
несколько ступеней — хлором (С12),
щелочью (NaOH), гипохлоритом Са(ОС1J,
двуокисью хлора (СЮ2) и т. д., отмывая от
химикатов после каждой ступени.
Отбеленную целлюлозу размалывают на дисковых
A9) и конических B0) мельницах и
смешивают с проклеивающими и наполняющими
веществами (казеиновый, канифольный клей,
глинозем, каолин, краска). В результате по-
5*
67

1. Сппав леса
2. Корообдирочный барабан
3. Рубительная машина
4. Промежуточный бункер для
щепы
5. Сортировка щепы
6. Пропарка щепы
7. Питатель щепы
8. Варочный аппарат
9. Выдувной резервуар
13. Предварительное
сортирование
11. Бак для щелока (химикатов
после промывки)
12. Вакуум-фильтры для промывки
целлюлозы
13. Бассейн для промытой
целлюлозы
14. Сортировка
15. Бассейн сортированной
целлюлозы
16. Отбельная установка
непрерывного действия
17. Башня для отбелки
18. Бассейн отбельной целлюлозы
19. Дисковые мельницы
20. Конические мельницы
21. Бак оборотной воды
22. Напорный бак для бумажной
массы
23. Смесительный насос
24. Узлоловители
25. Напускное устройство
26. Сеточная часть
бумагоделательной машины
27. Прессовая часть

28. Сушильная часть
29. Капандр
30. Накат
31. Перемотно-резальныи
32. Конвейер
33. Упаковочный станок
34. Весы для рулонов бумаги
35. Вспомогательный привод
36. Дифференциальный привод
37. Вакуум-насосы
станок 38. Теппорегенерационный и
вентиляционный агрегаты
39. Цех регенерации и
приготовления химикатов
40. Фильтрация сточных вод
41. Приготовление химикатов для
отбелки
42. Цех приготовления клея,
краски и наполнителей бумаги
43. Котельная для сжигания коры
и опилок

лучается так называемая бумажная масса —
суспензия с концентрацией менее одного
процента. Она проходит через сортировки-
узлоловители B4) и через напускное
устройство B5) подается на
бумагоделательную машину.
Бумагоделательная машина — это
огромный агрегат, достигающий 50 м в длину,
способный вырабатывать до 900 метров бумаги
в минуту.
Сеточная часть машины B6) —
бесконечное полотно из металлических или
полимерных нитей. Бумажная масса равномерно
растекается по сетке. Вода из массы
удаляется вращающимися валиками и
отсасывающими устройствами, разрежение в
которых создается вакуум-насосами C7).
Концентрация бумажной массы на выходе из
сеточной части составляет примерно 14—
16 процентов.
В прессовой части B7) бумажная масса
отжимается между несколькими валками.
Концентрация повышается до 40%.
Влажное полотно уже
сформировавшейся бумаги высушивается на полых
цилиндрах B8), внутрь которых подается пар.
Это — сушильная часть машины.
После сушильной части бумажное
полотно, влажностью 4—6 процентов, поступает
на каландр B9), где валки делают бумагу
гладкой.
Затем бумагу сматывают в рулоны C0),
разрезают C1), упаковывают C3) и
отправляют потребителю.
Инженер В. С. ПОТАПОВ
Небумажная бумага
БУМАГА, НЕ БОЯЩАЯСЯ
ПЛЕСЕНИ И КИСЛОТ
Существует бумага, которую
можно на несколько месяцев
закопать в землю, и она не
потеряет своей прочности.
Плесневые грибки не причиняют ей
никакого вреда. Пробыв
неделю в 30-процентной серной
кислоте при температуре 50°С, эта
бумага сохранила 87%
первоначальной прочности, в
10-процентной соляной кислоте — 95 %,
в 10-процентной азотной
кислоте— 83% прочности!
Это — бумага из акриловых
волокон. Ее применяют для
электроизоляции в агрессивных
средах, жидкостях и парах при
температурах до 130°С.
БУМАГА ДЛЯ КАРТ И ДЕНЕГ
Бумага из нейлоновых
волокон в четыре раза прочнее
крафтбумаги, бывшей пока
самой прочной из обычных
бумаг — из нее делают мешки.
Нейлоновую бумагу уже
выпускают в ряде стран; самой
удачной, по мнению
специалистов, является швейцарская
бумага синтозил. Из нее делают
топографические карты и
деньги.
Правда, чисто нейлоновая
бумага довольно дорога,
поэтому чаще нейлон используют
в качестве добавки к
целлюлозе.
БУМАГА-ИЗОЛЯТОР
Бумага из полиэфирных
волокон обладает почти такой же
прочностью, как и нейлоновая.
Она, правда, не так эластична,
но меньше поглощает влагу и
поэтому прочнее во влажном
состоянии. Бумага из дакрона
сохраняет постоянные размеры,
даже долго находясь в воде.
Полиэфирная бумага очень
стойка к воздействию кислот.
Она хороший электроизолятор,
и ее широко применяют в
электропромышленности.
БУМАГА-ПРОВОДНИК
Бумага из металлических
волокон еще очень молода —
изготовили ее впервые в 1953
году. Превосходный проводник
тепла и электричества,
металлическая бумага, кроме того,
способна намагничиваться и не
теряет прочности далее при
очень высоких или низких
температурах. В различных
областях техники используют
способность этой бумаги поглощать
механическую вибрацию,
служить фильтром, звукоизолято-
ром, быть основой для
различных изделий, придавая им
повышенную прочность.
Металлическую бумагу используют
даже для украшения
архитектурных сооружений.
Лист бумаги из вольфрама
площадью 1 м2 и толщиной
0,025 см весит 2400 г, в то время
как такой лее лист из
полипропилена весит 115 г, из хлопка —
200 г, из алюминия — 335 г, из
нержавеющей стали — 960 г, из
свинца —1410 г.
70

Бумага из вискозного волокна
ВИСКОЗНАЯ БУМАГА
Вискоза — сырье довольно
дешевое, поэтому бумага на ее
основе также относительно
дешева. Бумагоделательные
машины, работающие обычно на
целлюлозе, прекрасно
справляются и с работой на вискозе;
новых специальных машин не
требуется.
Вискозная бумага,
пропитанная различными химическими
веществами, водонепроницаема
и прочна.
СТЕКЛЯННАЯ БУМАГА
Уникальными свойствами
обладает бумага из
стекловолокна — не разлагается, не
горит, не поглощает влаги.
Она делается из стеклянных
волокон диаметром от 0,05 до
9 микронов (средний диаметр
человеческого волоса 26
микронов) и способна улавливать
мельчайшие частицы дыма,
пыли, даже бактерий. Большой
спрос на высококачественные
фильтры и предопределил ее
широкое использование в
промышленности.
Другое свойство этой
бумаги — выдерживать высокие
температуры — позволяет
стерилизовать завернутые в нее
пищевые продукты,
использовать ее в фармацевтической
промышленности, в больницах.
БУМАГА
ДЛЯ КОСМОСА
На первый взгляд она ничем
не отличается от обычной. Но
вот на нее направляют пламя
паяльной лампы, бумага
раскаляется и не горит. Затем ее
опускают в крепкую серную
кислоту — бумага остается
прежней, кипятят в
30-процентной щелочи — и ничего!
Такую необыкновенную
сопротивляемость внешним
воздействиям придают этой бумаге
керамические волокна. Кроме
того, она хороший
электроизолятор, хороший поглотитель
звука и вибрации.
Если традиционные
неорганические волокна, например,
стекло или асбест, служат
надежной термической изоляцией
только до температур 500—
600СС, то керамические волокна
выдерживают температуры до
2200СС. В научной печати
сообщалось об опытах с волокнами,
которые смогут выдержать
кратковременное воздействие
температур до 3870°С.
Бумага из таких волокон
найдет применение в
космической технике.
НЕСКОЛЬКО ЦИФР
В ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прочность на разрыв бумаги
из синтетических волокон в
3—5 раз выше, чем обычной,
прочность во влажном
состоянии составляет 85—100%
прочности в сухом состоянии.
Теоретический срок службы
повышен в 100—1000 раз. Некоторые
виды бумаги выдерживают при
испытаниях 2 000 000 изгибов, не
разрываясь.
На бумагу из фторопласта
не действуют ни кислоты, ни
щелочи. Существует бумага,
которая растворяется в воде.
Единственный недостаток
бумаг из синтетических
волокон — пока еще очень высокая
стоимость по сравнению с
бумагой из целлюлозы.
Бумага из алюминиевого
волокна
71

САКЁ КОМАЦУ
Рксукки
А. ВЕЛИКАНОВА
Бумага
или волосы?
Прежде чем начать, предупреждаю вас — читайте как можно быстрее! Иначе
я не могу поручиться, что вам удастся дочитать эту историю до конца.
Только ничего не пропускайте! Ведь я умею рассказывать только по порядку,
и от вас может ускользнуть самое главное. Ах, как было бы хорошо, если бы вы
знали, чем кончается эта история! Во всяком случае, я очень, очень надеюсь...
Что? Вы говорите, чтобы я не тянул и сразу выкладывал суть дела? Но я же
предупредил, что умею рассказывать только по порядку. Такой уж у меня
характер. Я и сам из-за этого мучаюсь. И если бы не одно невероятное
происшествие, не бывать бы мне больше репортером...
Так с чего же начать? Даже и не знаю. Впрочем, всегда надо начинать с
самого начала. В тот вечер, когда это случилось... Ну-ну, пожалуйста, не
подгоняйте меня!
Так вот, в тот вечер я был у моего приятеля Номуры. Мы пили с ним до
утра. Номура молодой, очень способный биохимик. Он заключил контракт
с одной крупной фирмой и теперь работает для нее над какой-то проблемой.
Разумеется, за солидное вознаграждение. Хотя вообще-то он не от мира сего,
маловато у него здравого смысла. С сумасшедшинкой человек.
— Над чем ты работаешь? — спросил я его тогда.
— Не могу сказать. Это секрет фирмы, — ответил Номура, выливая в рюмку
остатки виски. — А не пора ли нам на боковую?
— Подумать только, уже утро! — ответил я, взглянув на часы. — Скоро
первая электричка. Поеду домой и высплюсь хорошенко.

Было самое обыкновенное утро. Безлюдную улицу окутывал туман. На
перекрестке стоял молочный фургон. Шофер, разинув рот, смотрел на полки,
залитые молоком. Очевидно, от тряски лопнули пакеты.
По дороге на станцию я встретил мальчишку-газетчика. На боку у него
болталась пустая сумка; наверно, он уже доставил все газеты подписчикам. Только
вид у паренька был какой-то странный: походка неуверенная, на глазах слезы.
На станции тоже было пусто. До первой электрички еще оставалось несколько
минут. Когда я, как обычно, протянул контролеру свой сезонный билет и хотел
пройти на перрон, контролер вдруг схватил меня за руку.
— Эй, вы! — сказал он не очень-то вежливо. — А билет где?
— Да вы что, ослепли, что ли? — возмутился я и сунул ему под нос билет
в пластмассовой обложке.
И тут я увидел, что билета в обложке нет. Что за черт! Вчера вечером он,
как всегда, лежал здесь.
— Выронил, что ли?.. — пробормотал я. Исчез не только сезонный билет, но
и все визитные карточки и билеты метро. Вернуться к Номуре? Но уж очень
хочется спать. Поеду домой, а там видно будет, — решил я.
Кассу еще не открыли. Я подошел к билетному автомату. И тут мне
показалось, что станция как-то изменилась. Я никак не мог понять, в чем дело, но
что-то было не так. Я опувтил монету и нажал ручку. Автомат щелкнул и
выбросил горсточку пыли. Никакого билета не появилось.
— Эй, ты! — крикнул я контролеру, окончательно разозлившись. — Чем
придираться, следил бы лучше за своими автоматами! Человек тратит деньги, а он
испорчен.
— Как это испорчен? Быть не может!
— Может или не может, но он не работает. А если не работает, какого черта
горит лампочка?! Только людей обманываете!
Касса все еще не открывалась. Было слышно, как за окошечком кто-то
взволнованно говорит по телефону:
— Да, да, все до единого! Что? У вас тоже? Что лее делать?
Между тем на станции скопилось довольно много народу. Некоторых так же,
как меня, задержал контролер, другие, пошарив по карманам, помчались домой.
Человек пять-шесть безнадежно пощелкали ручкой автомата и, убедившись, что
он испорчен, обступили кассу. Они барабанили кулаками и орали:
— Эй, что вы там, заснули, что ли? Давайте билеты!
И тут меня вдруг осенило.
Ку, конечно! Недаром мне показалось, что на станции что-то изменилось.
Оказывается, исчезли все плакаты. Схема, нарисованная масляной краской на
железном листе, осталась. А пестрые рекламные плакаты исчезли бесследно!
На зеленой доске объявлений торчали только кнопки. Вглядевшись
повнимательней, я обнаружил внизу, на раме, тоненький слой пыли.
У контроля уже назревал скандал. Толпа бушевала и у кассы.
— Да что это за безобразие! Мы же опаздываем на работу! — кричали люди. —
Открывайте!
Окошко с громким стуком открылось.
— Не устраивайте скандала, господа! — громко сказал кассир. — Мы
немедленно примем меры... Электричка все равно запаздывает. Я сейчас как раз звоню
по телефону, выясняю, как быть...
— Да наплевать нам, что вы там выясняете! Билеты, билеты давайте!
— Билетов нет. Ни одного нет... — кассир чуть не плакал.
— Бюрократы! — заорал кто-то. — Тогда выдайте нам справки!
— Но как же я дам вам справки, когда нет...
Тут раздался грохот электрички. Толпа пассажиров с ревом бросилась на
перрон. Деревянная загородка с треском рухнула. Во мне заговорил репортер.
Я вскочил на прилавок какого-то киоска и начал щелкать маленьким фотоаппа-
73

ратом, который всегда носил с собой. Великолепные будут кадры! Потом я выбежал
на шоссе, поймал такси, плюхнулся на сиденье и назвал адрес редакции. Но тут
я подумал, что за такое расстояние придется заплатить больше тысячи иен.
Я поспешно полез в карман, вытащил бумажник и хотел пересчитать свои
капиталы. Но... бумажник был пуст! На лбу у меня выступил холодный пот. Еще
бы! Ведь я отлично помнил, что там лежала добрая половина моего жалования.
Все деньги исчезли. Осталась лишь крохотная горсточка сероватого порошка,
похожего на пепел.
И только тут я понял — что-то творится с бумагой. Она начала исчезать!..
Почему, отчего — я не знал. Но факт — бумага исчезала! Бесследно. А что
если она исчезнет вся, везде? И надо же, как раз тогда, когда я отщелкал чуть
ли не целую пленку сенсационных снимков! Значит, опубликовать их будет
нельзя... Да где там опубликовать, и отпечатать не удастся; ведь фотобумага
тоже могла исчезнуть...
<
X
U
<
I-
X
<
е
Когда мы подъехали к редакции, я подбежал к вахтеру.
— Старина, одолжи-ка мне тысячу иен. Я тебе сразу верну!
— Смеетесь, что ли? — ответил вахтер. — Денег-то нет, все бумажные деньги
исчезли.
— Ну давай тогда серебро, медяки...
— Шутите! — вахтер посмотрел на меня в Упор. — Монеты теперь —
единственная ценность. Только они и остались.
Я с досадой крякнул и отдал шоферу, стоявшему у меня за спиной, свои часы.
— Когда расплачусь, вернете, — предупредил я, — они у меня хорошие, с
календарем.
Я вошел в редакцию, и моим глазам открылось ужасающее зрелище. Одни
метались по комнате, как звери, попавшие в клетку, издавая
нечленораздельные звуки, другие толпились по углам, размахивали руками и ожесточенно
спорили. Телефоны захлебывались. Кое-кто всхлипывал. Некоторые сидели на
стульях, бессмысленно уставившись в пространство.
Ведь для газетчиков вся жизнь — в бумаге. Мы оживляем мертвые белые
листы, и они начинают говорить. С утра до ночи мы утопаем в бумаге, — и вдруг,
словно по мановению волшебной палочки, она исчезла! Все, все исчезло —
документы, рукописи, папки, словари, книги, верстки, подшивки. Ничего нет. Только
пыль... На проволоке, протянутой под потолком, грустно висели зажимы; нечего
им было больше держать. А еще недавно здесь сохли фотографии...
В типографии и в экспедиции тоже творилось нечто невообразимое.
Вернувшись в свой отдел, я бессильно опустился на стул. Телефоны
трезвонили без конца, но сотрудники не обращали на них внимания.
— Везде, везде, — бормотал кто-то, словно в бреду.
— Как, по всей Японии? — спросил я.
7-4

— Да, по всей стране, одновременно. Точнее, в течение полутора часов, с трех
двадцати ночи...
— А за рубежом? — спросил я. — Что говорят в иностранном отделе?
— Телетайп не работает. Пробовали слушать по радио... Кажется, во всем
мире...
Зазвонил телефон. Мой собеседник схватил трубку.
— Да, да! Что-о? — не дослушав, он со всего маху швырнул трубку,
— Объявлено осадное положение, формируются отряды самообороны, —
сказал он. — Нет, подумать только, какое величайшее свинство — творится такое,
а написать нельзя!
— Осадное положение? Да зачем? — изумился я.
— Ну, как — зачем? Начинается бунт. Толпа напала на банк. Ты только
подумай, из банков исчезли все бумажные деньги. И банковые книги, и
сберкнижки тоже... Магазины не продают товаров, боятся...
— А как же наше жалование?
— Какое там еще жалование! Тут не до этого, когда газета кончилась. Теперь
вся слава достанется радио и телевидению!
Я попросил закурить.
— Пожалуйста, если ты это можешь курить, на здоровье! — он усмехнулся
и вытащил из кармана табачное крошево, завернутое в серебряную фольгу. —
Предупреждаю, что рыскать по табачным лавкам бесполезно: все трубки
распроданы...
— Эй, кто-нибудь помнит телефон фирмы «КК»? — крикнул репортер
экономического отдела, появляясь в дверях. — Я слышал, они там собирались
выпускать пластмассовую бумагу. Теперь, поди, от радости до потолка прыгают. Ну
кто же помнит их телефон?
— Посмотри в телефонной книге.
— Поди ты... От телефонной книги осталась кучка пыли.
Он начал звонить в справочную, и когда, наконец, соединили, ему ответили,
что ничем помочь не могут. Ведь они тоже смотрят по книгам, а книги исчезли.
Репортер выскочил из комнаты.
— Ох, уж эта репортерская жилка! — вздохнул кто-то. — Ведь знает, что
писать не на чем, а все-таки побежал.
— Эй, ребята! Телевизор заработал! — крикнул кто-то, и мы все бросились
к голубому экрану.
Почему-то до этого ни радио, ни телевизоры не работали. Впрочем, это
естественно — ведь и у них все передачи записаны на бумаге. Должно было пройти
некоторое время, пока они там собрались с мыслями. Прекратилась далее
радиосвязь. Говорили, что в приемниках тоже используется бумага. Ну, всякая
изоляция, бумажные конденсаторы. Все это тоже исчезло, и аппаратура вышла из
строя. Когда заработал наш телевизор, оказалось, что он онемел: не работал
динамик. Растерянный диктор то появлялся на экране, то исчезал, смешно
размахивая руками.
Постепенно прояснились огромные масштабы бедствия.
На заседании кабинета министров было устно объявлено чрезвычайное
положение. Государственные учреисдения были парализованы. Диктор, призывавший
народ к спокойствию, сам дрожал, как в лихорадке.
— Слушай! — ко мне подбежал главный редактор и потряс меня за плечо. —
Лети в Институт микроорганизмов. Кажется, там один ученый, мой знакомый,
установил причины бедствия. Это сенсация!
— А что делать с этой сенсацией?! Ведь газеты-то больше нет!
— Напишем на листе фанеры и вывесим на дверях редакции! — заорал он,
стукнув себя кулаком в грудь. — Вот где живет истинный дух газетчика!
75

Я помчался вниз по лестнице. У выхода меня поймал один наш молодой,
подававший большие надежды обозреватель.
— Послушайте, что будет с моим гонораром и с моими рукописями? Я недавно
передал их в редакцию, — сказал он. — Ведь я зарабатываю на жизнь писанием.
Что же мне теперь делать?
Он был очень бледен.
— Даже и не знаю, что вам посоветовать... Впрочем, научитесь петь!
Я отмахнулся от него и выскочил на улицу.
Улицы выглядели чистенько и приятно: ни плакатов, ни объявлений, ни
бумажного мусора.
Я смотрел то в окно машины, то на экран установленного перед задним
сиденьем онемевшего телевизора, где появлялись, фразы, написанные мелом на
классной доске. Судя по всему, бедствие принимало все более грандиозные
размеры.
Во-первых, сгинули все банкноты. Банки, сейфы, кошельки опустели. А много
ли у нас звонкой монеты? На финансовом фронте назревала невиданная
катастрофа. Исчезли все ценные бумаги, все акции. Что-то творится на бирже! Как
нее вести деловые операции? Как установить, кому принадлежали акции,
переходившие из рук в руки?! А банки-то, банки... Восстановить по памяти суммы
вкладов невозможно, а верить на слово тоже нельзя...
Вторым серьезным ударом было полное исчезновение почты. Растаяли вес
письма, телеграммы, денежные переводы.
Государственные учреждения бездействовали. Чиновники переживали
настоящую трагедию: заявления, прошения, предписания, ведомости,
циркуляры, памятки, приказы, счета, накладные больше не существуют. Не на чем
писать резолюции и ставить подписи. Прости-прощай, милый сердцу
бюрократизм!
Более серьезным было положение в судебных органах и нотариальных
конторах. Сразу нашлись сотни ловкачей, заявивших свои права на чужую
собственность. Наиболее наглые и предприимчивые вторгались в чужие особняки,
вышвыривая на улицу законных владельцев. А что мог сделать суд?
Но самый тяжкий, самый сокрушительный удар обрушился на учебные
заведения, научные институты и издательства.
О фирмах, производивших бумагу, не стоит и говорить. Они агонизировали.
А издательское дело? Ведь на прилавках и полках книжных магазинов нет
ничего, абсолютно ничего! Ни одной книги, ни одного игу риала, ни одной самой
завалящей брошюрки! Я вспомнил пестрые разноцветные обложки, пахнущие
свежей типографской краской страницы, и мне стало не по себе...
И тут я подумал — что же будет с человечеством? Ведь вся наука, вся
культура безвозвратно исчезли. Не только в Японии, но и во всем мире опустели все

библиотеки. Превратились в прах все книги, письменные документы, словари,
справочники, научные работы, исследования...
Бумага! Подумать только, на каком хрупком материале основана
человеческая культура! Больше четырех тысяч лет люди доверяют свои знания, свои
духовные достижения этим ничтожным листочкам, которые разрушаются с
поразительной легкостью. И вот бумага исчезла. И человеку не на что опереться,
нечем подтвердить, что он человек. Он снова превратился в первобытного
пещерного жителя, бессильного против устрашающих лил природы.
...Телевизор продолжал работать. Обозреватель тыкал указкой в черную
доску, исписанную неровными, неуклюжими буквами. «Дорогие зрители, просиЛ1
вас сохранять спокойствие! Причины этого необычайного явления еще не
установлены. Однако правительство срочно принимает все необходимые меры.
Дорогие зрители! Мы обращаемся к вам! Необходимо восстановить утерянную
культуру. Напрягите свою память. Ваша память — последняя надежда. Все, что
вспомните, запишите на чем угодно — на стене, на столе, на вашей рубашке, на
спине соседа...».
В Институте микроорганизмов меня уже поджидал ученый, о котором говорил
мой шеф. Я удивился, увидев, что он ни капельки не подавлен, а наоборот,
весело улыбается и потирает руки.
— Мне все ясно! — сказал он. — Это шалости одного вида бактерий.
— Ничего себе шалости!
А он уже тянул меня за рукав к микроскопу.
— Крайне интересная и крайне редкая бактерия. Ее привезли с Марса. Да,
молодой человек, преинтереснейший вид, преинтереснейший — «силыдис майо-
рис».
— Но... если эта бацилла так опасна, почему же сразу не приняли мер?
— Да что вы! Она совершенно безвредна. На человеческий организм совсем
не действует. На Земле тысячи подобных ей бактерий, которые паразитируют на
волокнах хлопчатобумажных тканей... Я думаю, она хорошо
акклиматизировалась в наших условиях и смешалась с земными видами.
— Но как же такая невинная крошка вызвала это чудовищное бедствие?
— А-а, моя бацилла здесь не при чем! Это виноват искусственный вид.
— Что-о? Искусственный?! — я поперхнулся. — То есть вы хотите сказать, что
кто-то нарочно... вывел?..
— Вот именно. Разумеется, это улучшенная порода. Так сказать, элита. Во-
первых, эта бацилла размножается в двести раз быстрее, чем исходная — одно
деление за десятые доли секунды. Размножение происходит на поверхности
бумаги, и как только бацилла делится, она тут же бумагу поедает. Очевидно, вся
бумага земного шара была заражена спорами этой бактерии.
— Но кто же... Кому понадобилось выводить такой ужасный вид?
— Не знаю. Споры бациллы «сильцис майорис» хранятся в Институте
космической биологии. Так что можете проверить по картотеке, кому их выдавали.
Никакой картотеки, разумеется, не было. Да что там картотека! Со
стеклянных пробирок и ампул с культурами различных привезенных из космоса
бактерий исчезли наклейки. Ученые были в ужасе. Невозможно было предвидеть,
что еще может произойти. Обливаясь слезами, они сжигали ценнейшие
экземпляры.
Я хватал всех подряд за полы белых халатов и спрашивал про «сильцис
майорис».
— Бактерия не представляет особого интереса, так что брали ее мало. В
основном лаборатории университетов. Вероятно, там строго соблюдали все правила
предосторожности.
77

I
<
Я быстро записал названия лабораторий на манжете сорочки.
— Ах, да! — крикнули мне вдогонку, когда я уже был на пороге. — Однажды
брали в лабораторию какой-то фирмы. Какая-то большая химическая фирма.
Кажется, называется «КК» или что-то в этом роде...
И тут словно молния пронзила мой мозг! Так и есть! Все сходится! Я
бросился к телефону и прежде всего позвонил к нам в экономический отдел.
К счастью, тот репортер, который ездил в фирму «КК», уже вернулся: там никого
не принимали. Я дал ему адрес Но муры и попросил немедленно мчаться туда.
Ведь не кто иной, как Номура, вел исследовательские работы для фирмы «КК»...
Когда я приехал к Номуре, репортер экономического отдела уже ждал меня.
Номура был очень бледен.
-— Что ты наделал?! — я схватил его за рубашку. — Зачем тебе понадобилась
эта мерзкая бактерия?!
— Это был несчастный случай, — задыхаясь, пролепетал Номура. — Я совсем
не собирался выводить это страшилище... Они просили вывести такую бактерию,
которая бы только чуть-чуть портила бумагу. И чтобы на нее не действовали
обычные антибактериальные средства...
— А ты знал, зачем она им нужна?
— Н-нет... Я думал, для уничтожения макулатуры...
— Эх вы, ученые! — вмешался репортер. — Ничего-то вы не смыслите
в жизни! Хочешь, я тебе разъясню, зачем им твоя бацилла? Все дело в
пластмассовой бумаге. Компания «КК» совместно с одним крупным иностранным
трестом разработала технологию производства этой бумаги. Но как они ни
старались, ее себестоимость оставалась очень высокой. Да и качество ее не такое
уж хорошее, если не считать водоупорности. А они затратили массу денег.
Понятно? — репортер насмешливо посмотрел ва Номуру.
— Понял, что ты наделал?! — я еще крепче вцепился в Номуру. — Открой
глаза! Не то тебя заставят работать над новым видом чумы или над ядовитыми
газами... Ведь за океаном десятки тысяч ученых уже работают над новым
оружием для истребления человечества...
— Откуда же я знал? — Номура жалко хлопал глазами. — Разве я мог поду-
- мать, что получится такая жизнеспособная бактерия? Постой же... Я понял,
5С в чем дело. Виновата установка для очистки воздуха.' Там используется излуче-
г£ ние кобальта-60, потому что это дешево.
О — Ну и что?
•К
— Да ведь на Марсе космическое излучение гораздо сильнее, чем на Земле.
Значит, марсианские бактерии устойчивее против облучения, чем земные. Вот
А этого мы и не учли. Какая-то часть бактерий выжила и проникла за пределы
лаборатории... А может быть, облучение вызвало мутацию, и появился новый,
совершенно неизвестный вид, и... и...

— Можно как-нибудь уничтожить эту бактерию? — спросил репортер.
— Полное уничтожение «сильцис» невозможно, — заикаясь, сказал Номура. —
Даже чумные бактерии существуют в различных уголках земного шара, за
пределами лабораторий. А эта бактерия чудовищно устойчива...
— Значит, ничего нельзя сделать?
— Да нет, пожалуй, я что-нибудь придумаю. Ведь никто не знает так хорошо
зту бактерию, как я. Может быть, мне удастся создать бумагу, способную ей
противостоять...
— Немедленно приступай к работе! — я, наконец, отпустил Номуру и
подтолкнул его. — Если не добьешься успеха, мы выдадим тебя толпе. Так и знай!
Ну, вот... Вы дочитали до этого места? Пока вы читали, журнал не развалился,
не рассыпался прахом? Что ж, очень хорошо. Хорошо и для меня и для вас.
Думаю, вы догадались, что Номуре кое-что удалось. Он начал пропитывать
бумажную массу каким-то раствором, чтобы защитить ее от «сильцис майорис».
Сначала бедная бумага жила всего два часа, потом шесть. И вот, наконец, он
добился трехсот часов. Удастся ли вернуть бумаге ее былую долговечность —
еще неизвестно...
Ох, как я волновался, когда снова взял в руки чистые белые листы! Прямо
весь дрожал. Писать! Ну, еще бы, я ведь газетчик. А о чем писать — это же само
собой разумеется. О самой грандиозной сенсации — истории зтой катастрофы!
Ну, вот. Теперь я подошел к самому главному. К тому, о чем обещал сказать
в начале моего повествования. Внимание, дорогие читатели! Средство, которым
пропитана бумага, видоизменило «сильцис майорис». Эта бактерия стала
безвредной для бумаги, но... передаваясь через прикосновение, поражает волосы.
Человеческие волосы! Говоря начистоту, и я, и Номура абсолютно лысые. Так
что как только дочитаете этот рассказик, немедленно вымойте руки. Хотя, если
во время чтения вы почесывали голову, тогда уже поздно...
Но что значат волосы по сравнению с культурой человечества?!
Вы что предпочитаете? Бумагу или волосы?..
Сокращенный перевод с японского 3. РАХИМА.
Полностью рассказ будет опубликован в
сборнике японской научной фантастики, который
готовит к печати издательство «Мир».

Слово пиротехника означает
в буквальном переводе с
греческого «огненное искусство». |И в
этом качестве могло бы служить
уже в древности чем-то вроде
нынешнего газетного штампа.] А
по существу пиротехника — это
комплекс знаний и приемов,
необходимых дпя изготовления
горючих составов различного
назначения — осветительных,
зажигательных, дымовых, сигнальных и
прочих.
Современная пиротехника
связана с военным депом и с очень
важными мирными проблемами.
А старейшее назначение
пиротехники — устройство салютов и
фейерверков — можно считать
своеобразным жанром
изобразительного искусства.
ФЕЙЕРВЕРК И РАКЕТЫ
Любой, даже самый сложный
фейерверк создается из
сочетаний не более чем четырнадцати
простых фигур. Каждая простая
фигура отличается от других
конструкцией заряда и подбором
компонентов светящихся смесей.
Остановимся на самой простой и
самой распространенной
конструкции — ракете. Она представляет
собой гильзу из плотной бумаги,
заполненную быстрогорящим
составом. Снаружи к гильзе
крепится стабилизатор. В простейшем
случае им может быть даже
длинная деревянная палочка. Форма
заряда — «столбик» с
цилиндрическим каналом вдоль оси. Но
канал проходит не насквозь, в
верхней части заряд остается
сплошным.
Канап необходим для
увеличения горящей поверхности
заряда. Чем она больше, тем больше
реактивная сила, которая быстро
поднимает ракету вверх.
Сплошная часть заряда играет роль
своеобразного взрывателя. Ее высота
выбирается с таким расчетом,
чтобы ракета разрывалась в воздухе
в момент достижения наивысшей
точки траектории. При этом из
головной конической части ракеты
выбрасываются мелкие
пиротехнические изделия, горение
которых создает впечатление россыпи
огней.
Цвет и яркость пламени,
создаваемого ракетой, зависят от
рецептуры пиротехнических
составов. Чтобы получить желтое
пламя, в них вводят некоторые
соли натрия, обычно оксалат —
NaOOC— COONa и фторид —
NaF. И поваренная соль NaCl
окрашивает пламя в желтый цвет,
но, несмотря на дешевизну, в
пиротехнических составах ее не
применяют. Причина — большая
гигроскопичность хлористого
натрия, которая намного снизила бы
надежность ракет.
Красное ппамя получают,
вводя в состав заряда соединения
стронция. Зеленый цвет пламени
Схема ракеты: 1 — пороховой
заряд, 2 — гильза, 3 —
пиротехнический заряд
придают соединения бария,
синий — соединения меди, в
основном ее монохлорид—CuCl, a
чтобы получить белый огонь,
готовят составы с сопями, дающими
взаимодополняющие цвета.
Например, нитрат бария придает
пламени зеленоватый оттенок, а
нитрат калия — розоватый. Когда
они горят вместе, получается
неяркое белое пламя.
ПРОСТЕЙШИЕ РЕЦЕПТУРЫ
ЦВЕТНЫХ ОГНЕЙ
Желтый
Хлорат капия . . 60%
Оксалат натрия „ 25%
Шеллак 15%
Зеленый
Хлорат бария . и 85%
Шеплак . . . . 15%
Красный
Хлорат калия . . ■ 57%
Карбонат стронция 25%
Шеппак 18%
Синий
Хлорат калия . . 61 %
Горная синь
2СиС03 ■ CuJOHJ 1S%
Сера 20%
Кроме этих компонентов, в пи-
ротехнические составы дпя ракет
часто вводят хлорорганические
соединения — для придания
пламени более отчетливой цветной
окраски — и вещества, которые
увеличивают его яркость —
порошкообразные магний или
алюминий.
Остальные фейерверочные
фигуры — «пчепка», «фонтан»,
«китайское колесо» и другие —
представляют собой более сложные
конструкции. Внешне они
выглядят далеко не так эффектно, как
создаваемые ими изображения.
В этом можно убедиться,
взглянув на цветную вклейку, где
фигуры показаны в двух видах: на
земле и в воздухе.
* В Химия и Жизнь № 8
81

ОГОНЬ, ДЫМГ ГОРЕНИЕ
Безусловно, фейерверки —
эффектное зрелище. Но их
устройство — далеко не единственное и
не самое важное назначение
пиротехники как науки. Именно
науки, потому что «искусство огня»
было бы невозможным без
знания законов химии и физики.
Горение — это окиспитепьно-
восстановительная реакция, для
развития которой необходимы по
меньшей мере три условия.
Первое: выделение тепла должно
быть больше тепловых потерь в
окружающую среду. Второе:
должна существовать подвижная
зона реакции, пространственно
разделяющая еще не
взаимодействовавшие вещества и продукты
реакции. При горении
температура в зоне реакции намного выше,
чем в прочих частях системы, а
при обычных химических
реакциях температура одинакова или
почти одинакова во всей системе.
И третье: давление в зоне
реакции никогда не увеличивается
во много раз, как это бывает при
реакциях взрывчатого
превращения.
Скорость горения
пиротехнических составов невелика —
миллиметры в секунду. Важно, чтобы
она была постоянной. Но все
равно НУЖНО ПОМНИТЬ, ЧТО
ГОРЕНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ
СОСТАВОВ В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ
МОЖЕТ ИНОГДА ПЕРЕЙТИ ВО ВЗРЫВ,
скорость которого измеряется
тысячами метров в секунду.
Все знают, что огонь
невозможен без горения. Но горение без
огня вполне возможно. Наглядный
тому пример — дымовые
пиротехнические составы. Они не дают ни
пламени, ни свечения, зато дыма
(без огня!) — сколько угодно. Эти
составы сильно отличаются от
осветительных, сигнальных и
зажигательных. В них нет металлов или
солей, придающих пламени
яркость или определенный цвет.
Вместо них в дымовые составы
входят пегковозгоняющиеся
неорганические или органические
соединения, например, хлористый
аммоний или нафталин. Один из
главных компонентов любой
пиротехнической смеси —
окислитель — присутствует здесь в
гораздо меньших количествах, чем
в Других составах.
Характерный пример
дымового состава:
Хпорат капия 20%
Нашатырь 50%
Нафталин 20%
Древесный уголь . . . . . 10%
ГЛАВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ:
ОКИСЛИТЕЛЬ И ГОРЮЧЕЕ
Самые древние окислители,
применяемые в пиротехнике, —
это селитры: калийная (KN03) и
натриевая |NaN03). На их основе
в течение многих веков
получали, а на основе калийной селитры
и сейчас получают черный порох,
который и был первым
пиротехническим составом. Сейчас
окислителями чаще всего служат
другие соединения, богатые
кислородом: нитраты и хлораты
щелочных металлов, окислы железа,
свинца и марганца, перекись
бария, перхлорат капия.
Хлораты и нитраты щелочных
металлов сравнительно легко
отдают свой кислород при горении.
Поэтому они используются в
составах с низкой температурой
горения — дымовых, имитационных.
Окислы железа и марганца
отдают свой кислород гораздо
труднее и применяются только в
составах с высокой температурой
горения — восппаменительных и
термитно-зажигательных. В
некоторых случаях функции
окислителя выполняют богатые
кислородом взрывчатые вещества —
тринитротолуол и гексоген. Но
иногда применяют и бескислородные
окислители, например четырех-
хлористый углерод в дымовых
составах. Во многих
пиротехнических композициях и зарядах роль
окислителя частично или
полностью выполняет кислород воздуха.
Горючим в этих составах бывает,
как правило, магний, который
очень легко сгорает на воздухе.
А вообще горючие
пиротехнических составов — это многие
совершенно непохожие друг на
друга вещества. Среди них часто
встречаются обычные топлива:
керосин, уголь, древесные опилки.
Но так же часто пиротехника
использует в качестве горючих
вещества с совсем иными свойства-
82
t

ми, например крахмал, нафталин,
алюминий.
При подборе горючего
учитывается основное назначение
состава. В осветительных,
зажигательных и трассирующих составах,
температура горения которых
должна быть высокой, применяют
горючие, выделяющие много теп-
па, — магний и алюминий. В
дымовые составы, от которых
высокой температуры горения не
требуется, входят такие горючие, как
нафталин ипи антрацен, дающие
сравнительно немного тепла.
Как ни разнообразны
горючие для пиротехнических
составов, все они должны легко
окисляться, быть негигроскопичными,
неядовитыми, физически и
химически стойкими при температурах
от —60 до +60С. Хорошо, если
они сгорают в реакции с
кислородом воздуха: можно уменьшить
количество окислителя в
пиротехническом составе, что делает его
дешевле и, главное, надежнее
(почти все окислители довольно
дороги и гигроскопичны).
ПИРОТЕХНИКА И ТЕХНИКА
Пиротехнические составы
служат для самых разных цепей, в
том числе военных. Все
трассирующие пули и снаряды несут
в себе пиротехнические заряды.
Зажигательные бомбы (в
Отечественную войну их называли
«зажигалками») были начинены
специальным термитно-зажигатель-
ным составом, в который входит
24% порошкообразного алюминия,
50% окисла железа и 26% нитрата
бария. Но термиты служат не
только начинкой для бомб.
Другие термитные составы
используют дпя сварки рельсов и
проводов; ими иногда разрушают
ледяные заторы на реках. Действие
термитов основано на реакции
между металлом и окислом
другого металла, идущей с
выделением больших количеств тепла.
Например: Fe203 + 2AI = 2Fe +
+ А1203 -\- 198 ккал. Реакции
такого типа были открыты еще в 60-х
годах прошлого века
выдающимся русским химиком Н. Н.
Бекетовым. Они получили название
апюминотермических, и сейчас их
широко применяют в важном
металлургическом процессе —
алюминотермии. С помощью этих
реакций получают чистые цветные
металлы, в частности хром и
марганец.
Не обошлась без
пиротехнических устройств и космонавтика;
они служат для многих
подсобных, но важных работ. Например,
в конструкцию американских
космических кораблей «Джеминай»
входят 87 пиротехнических
устройств. Кольцевые заряды,
содержащие гексоген, «отрезают»
корабль от ракеты-носителя. Для
разъединения всевозможных
тросов и кабелей, для «срезания»
фланцевых соединений
парашютной мортиры тоже применяют
специальные заряды с
пиротехническими составами.
СНИМАЕТСЯ КИНО
С развитием электроники
дымовые составы потеряли значение
надежных средств маскировки. Но
зато теперь их все шире
применяют в сельском хозяйстве,
укрывая от заморозков сады и
виноградники с помощью дымовых
шашек. Дым в сочетании с
инсектицидами используют также для
борьбы с вредными насекомыми.
Много дымовых составов
тратится сейчас и при съемке
батальных сцен кинофильмов.
...Тысячи людей, одетых во
французскую и русскую военную
форму, бегут со штыками
наперевес сквозь пороховой дым и
залпы орудий; горящая деревня на
горизонте, и конница, идущая в
атаку... Так выглядит на экране
панорама Бородинского
сражения — самая грандиозная сцена
кинофильма «Война и мир».
В подлинности происходящего на
экране зрителей убеждают не
только мастерство режхссера,
актеров и оператора, но и
современные пиротехнические средства.
Для имитации стрельбы
французских и русских орудий на
Бородинском поле в дни съемки было
сожжено 23 тонны пороха,
взорвано 15 000 дымовых гранат и
2000 имитационных зарядов.
15 0С0 электрозапалов и 1500
холостых снарядов создали
звуковую имитацию боя.
Вот как, например, делается
в кино взрыв снаряда. В
картонную или пластмассовую оболочку
<^®
83

помещают имитационный
пиротехнический состав: 70% мепкоиз-
мельченного перхлората калия и
30% порошка алюминия. Этот
состав сгорает почти мгновенно,
горение сопровождается сильным
«хлопком», световой вспышкой и
появлением белого дыма. А еспи
нужен густой серый дым, то
пиротехники жгут так называемые ме-
таппохпоридные дымовые смеси,
в которых дымообразующие
вещества получаются в результате
такой
окислительно-восстановительной реакции: 2Zn-bCCl4 —
^C + 2ZnCl2. (Заметьте, что в этой
реакции применен
бескислородный окислитель CCI4f о котором
рассказывалось выше).
Образующийся дым окрашен в серый цвет,
потому что содержит и белые
(ZnCl2)r и черные частицы (сажу).
Густой черный дым дают составы
с нафталином или антраценом.
Кино и космос, сельское
хозяйство и фейерверки... Характерно,
что число областей применения
пиротехнических составов
непрерывно растет. Древнее «искусство
огня» продолжает развиваться.
Как всякая наука. И как любой
вид искусства.
Инженер Е. В. ГРУЗИНОВ
ПИРОТЕХНИЧЕСКАЯ СМЕСЬ
В одном из произведений
римского поэта Кпавдиана описано
торжество в Милане в 399 году
н. э. Торжество сопровождалось
фейерверком и пуском ракет. Это
первое в Европе упоминание о
пиротехнике.
Слово «ракета» обязано своим
появлением пиротехнике. Оно
произошло от итальянского «гос-
chetta» — так назывались длинные
деревянные трубки, начиненные
первым пиротехническим
составом — черным порохом.
Первый фейерверк в России
был устроен в 1674 году. Вряд ли
его можно назвать
грандиозным — было пущено лишь
несколько ракет.
Первое в России предприятие,
выпускавшее пиротехнические
составы, было основано в 1680 году.
Оно называлось Ракетным
заведением.
Увлечение фейерверками,
изготовление и расходование
пиротехнических составов в начале
XIX столетия приняли в России
колоссальные масштабы. Поэтому
в 1809 году Александр I подписал
«Положение о фейерверках», по
которому все частные
пиротехнические заведения были закрыты.
Среди прочих аргументов в
пользу монополизации
пиротехнического производства Аракчеев
приводил и такой: «Полиция будет
лучше иметь сведения о
приготовленных фейерверках».
Метод увеличения добычи
нефти из старых, в значительной мере
исчерпанных скважин разработан
в Польской Народной Республике.
Суть его — в новом приложении
возможностей пиротехнических
составов. Специальные
пиротехнические смеси сжигаются на дне
скважин. Рецептура смесей подобрана
таким образом, что загорание
нефти в скважине практически
исключается, но выделившееся при
их горении тепло разогревает
нефтеносный пласт, растапливает
парафины, забившие поры в
нефтеносном песчанике, и
увеличивает добычу нефти из скважины.
Петр 1 собственноручно
изготовлял ракеты и шутихи, состав-
пял рецепты фейерверочных
составов. Им же осветительные
ракеты были впервые введены в
армии как средство сигнализации.
Юг*
/>ы>р*А (Лй^£*иу>^
7 f&4 с^
С
Автограф Петра I. Запись
рецептуры желтого огня
ПИРОТЕХНИЧЕСКАЯ СМЕСЬ
84

СЛОЖНЫЕ ФЕЙЕРВЕРОЧНЫЕ ФИГУРЫ
1. КОМЕТА
а — крышка; б — «звезды»; в — глиняная перемычка;
г — пороховой заряд; д — деревянная рама, с
которой запускается комета.
2. КАПРИЗ
а — деревянная втулка; б — заряды, создающие
основной контур изображения; в — огнепроводный
шнур; г — ось вращения.
3. ВРАЩАЮЩЕЕСЯ
СОЛНЦЕ
а — вращающаяся деревянная рама; б — заряды,
создающие основной контур изображения; в —
огнепроводный шнур; г — заряды, создающие изображения
малых окружностей; д — ось вращения одного из
центральных зарядов.

совместимость
удобрений
сульфат
аммония
натриевая
и налиевая
селитра
-^71-
нальциевая
селитра
нарбамид
[мочевина]
i-
известновые
удобрения
аммиачная
селитра
навоз
зола
суперфосфат
сульфат
налия
фосфоритная
муна
хлористый
налио
Схема смешивания удобрений. Зеленым цветом
помазаны сочетания удобрений, которые можно
смешивать и хранить неограниченное время; желтым —
смеси, которые можно готовить только
непосредственно перед внесением в почву; красным —
комбинации, смешивание которых недопустимо.

СОВМЕСТИМОСТЬ
УДОБРЕНИЙ
Часто в почву нужно внести
одновременно два ипи три разных
удобрения. В этих случаях для
экономии труда и времени
удобнее всего их предварительно
смешать в нужных соотношениях и
иметь готовые смеси (тукосмеси).
Однако при заготовке
тукосмесей необходимо иметь в виду, что
есть такие сочетания удобрений,
которые можно смешивать только
перед самым внесением в почву;
другие смеси можно готовить
заблаговременно» а есть и такие
удобрения, которые смешивать
вообще нельзя.
Дело в том, что при
перемешивании различных удобрений
между ними нередко происходит
химическое взаимодействие, в
результате которого питательная
ценность смеси для растений
может снизиться.
Химическое взаимодействие
между удобрениями не
происходит только в тех случаях, когда
они плохо растворимы в воде и не
поглощают влагу из воздуха (к
таким веществам относятся,
например, костяная мука или
преципитат). Смеси таких удобрений
можно хранить неограниченное время.
Удобрения, имеющие в своем
составе аммиачный азот [сульфат
аммония, аммиачную селитру,
хлористый аммоний, аммофос и
др.), нельзя смешивать со
щелочными удобрениями, золой, томас-
шпаком. Например, если
перемешать сульфат аммония с золой,
содержащей карбонат капия,
выделяется аммиак и происходит
потеря азота:
(NH4JS04 K.CO3 —
->K2S04 l (NH4)X03
(NH4)XO}- COo HaO ^ 2NH3.
Выделение аммиака
происходит и при взаимодействии
аммиачной селитры с известью:
2NH4N03 + Ca(OHJ^
~>Ca(N03J -, 2NH4OH
NII4OH -> Н20 + \Щ
Иногда при смешивании
удобрений изменяются их физические
свойства. Например, порошкоСЗ-
разный суперфосфат нельзя
смешивать непосредственно с
аммиачной селитрой ипи карбамидом,
так как при этом образуется
сильно пачкающая, мажущаяся смесь,
не поддающаяся
механизированному внесению и неудобная в
обращении. Смешивать эти
удобрения можно только после
предварительной добавки к кислому
суперфосфату щелочных веществ,
например, молотого известняка,
мела, костяной муки, доломита
Jflo 15—20% от веса
суперфосфата) или фосфоритной муки (не
менее 20% от веса суперфосфата).
Смесь же суперфосфата с
сульфатом аммония, наоборот,
быстро твердеет и схватывается
в плотную массу, которую потом
приходится размельчать и
просеивать.
Ценность удобрений в сильной
степени зависит от условий
хранения. При плохом хранении могут
не только ухудшаться их
физические свойства, но и может быть
потеряна часть питательных
веществ. Например, аммиачная
селитра ипи хлористый калий в
условиях высокой влажности частично
растворяются и пропадают.
Суперфосфат, оставленный (лпя
хранения на земле, насыщается
влагой из почвы и также
превращается в плотную массу, которую
перед высевом приходится сушить
и измельчать.
Так как в воде растворяется
большинство минеральных
удобрений, их необходимо
предохранять от влаги и хранить в
специальных помещениях с
асфальтовым или деревянным полом, а
если таких помещений нет, то
упаковывать удобрения в воздухо-
и водонепроницаемые (например,
полиэтиленовые) мешки, в которых
удобрения можно хранить на
открытом воздухе в любую
погоду.
На цветной вклейке в этом
номере журнала помещена схема,
которая поможет вам составлять
комплексные смеси из наиболее
употребительных простых
удобрений, выпускаемых нашей
химической промышленностью.
Ф. П. КАЩЕНКО, агрохимик
85

ПШ№!
СОВСЕМ ИНОЙ МИР...
«Поистине это какой-то совсем
иной мир, столь странный, и
необычный, будто он улал к нам на
Землю с другой планеты», —
говорит на первой же странице
этой книги сам автор. Но это не
мистификация, и речь не идет о
сочинении фантастическом.
Совсем нет.
Книга профессора Страсбург-
ского университета (Франция) Ре-
ми Ш овен а, — о животных, в том
числе о пчелах и муравьях. Но
налисана она совсем не так, как
книги о пчелах и книги о
муравьях, которые мы читали
раньше» И далеко не только о пчелах,
и далеко не только о муравьях:
книга называется в русском
переводе «От пчелы до гориллы», а
более точно, в оригинале —
«Общества животных. От пчелы до
гориллы». И в первом слове этой
опущенной при переводе
(вероятно, для краткости и хлесткости)
части названия — вся суть.
Началом всему были факты,
которые раньше никто не
пытался объяснить. Например: «Пчелы
в изолированном состоянии — это
обычные перепончатокрылые
насекомые...» Но: «от насекомых,
ведущих одиночный образ
жизни, пчел отличает одна черта:
они не способны жить в
изолированном
состоянии, и смерть их в этих
условиях наступает спустя несколько
часов; так обстоит дело не
только с пчелами, но также с
муравьями и термитами...»
Или вот, например, что
известно о птице, которая называется
на ученой латыни Indicator
indicator, а по-русски — просто медо-
указчиком: «Эта птица любит
мед, но не решается
подступиться к пчелам, зато она прекрасно
умеет находить их гнезда.
Получив столь ценную информацию,
медоуказчик принимается виться
вокруг человека и при этом так
кричит и такое вытворяет, что не
понять нельзя: он требует, чтобы
за ним следовали». «А когда нет
человека, птица пользуется
услугами медведя (чаще —
барсука, — замечает редактор русского
перевода книги И. А. Халифман|г
который, по-видимому, прекрасно
понимает, куда она гнет, и охотно
следует за ней...»
Потом — вопросы, которые
поначалу могут показаться
совершенно еретическими. Например:
как родители узнают своих
детенышей? Как детеныши узнают
друг друга! Развивается пи язык
пчел, как они разговаривают
между собой! Существуют пи у
насекомых диалекты! Чем
объясняется, что в группах животных
безукоризненно действует система
подчинения одних индивидов
другим — очевидная иерархия!
«Когда альфа перемещается (это
уже о мышах), все остальные
сторонятся, уступая ему дорогу.
Во время его сна бета смелеет,
но все же держится подальше от
убежища альфы...»
Какие механизмы делают ме-
доуказчика существом,
«знающим» человека, медведя или
барсука и общающимся с ними для
собственной пользы! «Разумеется,
все теряются в догадках
относительно эволюционного
механизма птиц, который привел к столь
поразительным результатам.
Одни опять валят все на
естественный отбор. Но такое объяснение,
по правде говоря, возвращает
нас опять к тому периоду, когда
биология еще не вышла из
пеленок, — оно не поддается
проверке и не выводит нас из области
догадок. Я предпочитаю
думать,— говорит Шовен,— что,
поскольку наша наука еще очень
молода — она только
родилась, — в природе еще достаточно
механизмов, в которых мы пока
не умеем разобраться».
Дальше — попытки обьяс-
нить факты. Например, странное
явление, о котором уже
говорилось, — «изоляция вызывает
смерть*: «оно характерно для
общественных насекомых и
только для них. Разве не напоминает
это отдельные клетки или органы,
которые не могут существовать
самостоятельно, когда нарушены
их связи с организмом!» Или — о
гнездах африканских термитов —
предположение, вплотную
подводящее нас к основной гипотезе
автора. «Следует ли считать, что
план (речь идет о сложнейшей
конструкции термитника, похожей
«на пирамиды и соборы Святого
Павла») существует у них в мозгу,
или нужно постараться придумать
взамен этого плана нечто
заменяющее нам объяснение, вроде
«духа улья» или «духа
термитника»! Но, прежде всего, такой
план не может вместить
маленький мозг
отдельного насекомого. Ведь если
есть для нас что-нибудь
действительно достоверное, то это
именно тупость пчелы, муравья или
термита, изолированных от
коллектив а».
Потом самое интересное:
гипотеза профессора Шовена,
которая может показаться
ошеломляющей. «Мы уже видели у пчел,
что проявления социальной жизни
немыслимы без некоторого
минимума участников. Именно об
этом я думал, когда выдвинул
теорию взаимосвязи нервных
систем отдельных особей, теорию,
построенную почти целиком на
аналогии с вычислительными
машинами». «По моему мнению, —
и это мнение многих биологов —
мы сталкиваемся здесь с
организмом нового типа». «...Когда
между отдельными насекомыми с их
крошечным мозгом возникает
взаимосвязь, то мы, несомненно,
присутствуем при возникновении
чего-то совершенно нового, того,
что является обществом
насекомых, и есть немало основа-
86

ний рассматривать
такие общества как
надерган и з м. А что происходит,
когда складывается федерация из
этих уже укрупненных единств!
Станут ли возражать мне
инженеры, если я скажу, что
«способности» вычислительной машины
пропорциональны ее размерам
или по крайней мере числу
составляющих ее элементов!»
Не надо думать, что открытие
уже сделано! Исследователь
честно предупреждает: «...Мы еще
ничего не знаем; перед нашим
взором открылась
нежданно-негаданно огромная область, и нам
остается пишь исследовать ее».
Можно добавить — почти
фантастическая и почти нетронутая
область поисков.
Имеет ли все это отношение
к химии! Прочтите книгу Шовена!
Все, о чем в ней говорится,
построено не на песке домыслов,
а на внушительном фундаменте
научного эксперимента. В том
числе — физического, в том
числе — химического. Более того —
ответы на поставленные ими
вопросы автор и его коллеги ищут
там, где сходятся физика, химия,
биология.
Закончу тоже цитатой. «Здесь
мы сталкиваемся с постоянным
посрамлением всяческих теорий.
Может быть, пределы нашей
планеты и нашей науки слишком
ограничены. Если бы нам были
известны пути, по которым
развивается жизнь в других точках
Вселенной, эта проблема,
несомненно, показалась бы нам менее
запутанной. Так пожелаем же
себе возможности самых
неслыханных сравнений! Ведь суметь
сопоставить — это уже значит
наполовину понять». Иными
словами — откажемся от удобной
формулы чеховского отставного
урядника из дворян: «Этого никогда
не может быть, потому что этого
не может быть никогда». Ищите
эту книжку — пока журнал
печатался, число оставшихся на
прилавках экземпляров, несомненно,
поубавилось. И — спасибо тем,
кто дап нам возможность узнать
и прочесть ее: переводчице
Н. Б. Кобриной, редактору И. А.
Халифману и товарищам из
издательства «Мир», нашедшим и
выпустившим эту интереснейшую
книгу.
М. ЧЕРНЕНКО
Английский—для химиков
ГЛАГОЛЫ-ХАРАКТЕРИСТИКИ В ПРИДАТОЧНЫХ
ПРЕДЛОЖЕНИЯХ И В НЕЛИЧНЫХ ФОРМАХ
Глаголы-характеристики иногда встречаются в
определительных и дополнительных придаточных
предложениях.
Например:
Grunwald and YVinstein have established a
quantitative scale which is alleged to
be a measure of the «ionizing power»
of solvent.
«Грюнвальд и Винстейн составили количественную
шкалу, которая как (они) полагают, является мерой
ионизационной способности растворителя».
The first compounds, that were
recognised to possess the thiazole ring
are best considered to be derivatives of tet-
r ah у dr о th iazole.
«Правильнее всего считать, что первые
соединения, которые, как признано, имеют тиазольное
кольцо, являются производными тетрагидротиазола».
A rough idea of what is thought to
be taking place is given by the formula
below.
«Приблизительное представление о том, что, как
полагают, имеет место, дается формулой,
приведенной ниже».
Интересен также перевод определительных
предложений с глаголом-характеристикой и
указанием на автора (см. также ниже, 31).
Например:
Не found that in the presence of small
amounts of water ethylene oxide forms a
series of ethers which he thought to be
p о 1 у e t h e r s.
«Он нашел, что в присутствии небольших
количеств воды окись этилена образует ряд эфиров,
которые, по его мнению, являются
полиэфирами».
Известно, что глаголы выступают в личной
форме в качестве сказуемого, а в неличной форме
(причастие, герундий, инфинитив) — в качестве
других членов предложения. Это правило
распространяется и на глагол-характеристику.
The organic compounds cited above as
being insoluble in water do not contain
hydroxy 1 groups.
«Органические соединения, которые, как указы-
87

валось выше, нерастворимы в воде, не содержат
гидроксильных групп».
Hence, it is necessary to specify the
solvent when speaking of a certain optical
isomer as being the d-isomer or 1-isomer.
«Поэтому, когда мы говорим, что определенный
оптический изомер является d-изомером или 1-изо-
мером, мы должны указать тип растворителя».
Taking the configurations of the p-nitro-
benzophenone oximes as being known, one
can measure the moments of their O-methyl
ethers.
с<Принимая, что конфигурации оксимов п-нит-
робензофенона известны, можно измерить
моменты их О-метиловых эфиров».
А теперь рассмотрим особенности перевода
предложений с глаголами-характеристиками,
сгруппированные под номерами 31, 32, 33.
31. При анализе предложений этой группы
читатели, вероятно, выявили в них оборот «подлежащее
с инфинитивом» (см. № 6), или его эквивалент —
«подлежащее с as+инговая форма» (см. № 7).
Помимо этого, во всех этих предложениях
встречается любопытное сочетание безличности с указанием
на конкретного деятеля или орудия действия (Грин,
анализ, Арно, Перкин), вводимых после глагола-
характеристики предлогом by.
Подобные конструкции следовало бы переводить,
исходя из общего правила перевода таких
оборотов:
«Грином найдено, что...*, «Анализом показано,
что...», «Арно объяснено, что...», «Перкином
описано, что...» и т. д.
Однако перевод становится гораздо более
четким, если воспользоваться двумя новыми способами
передачи этих конструкций, а именно:
«Как нашел (показал, выявил, установил, описал,
обнаружил, и т. п.)...»
или:
«По мнению (данным)...».
В этом случае мы получаем следующие
варианты переводов:
a. Many substituted alkenylamines were
found by Green to show high activity.
«Как установил Грин, многие замещенные алке-
ниламины проявляют высокую активность».
b. These salts were shown by analysis to
consist of one mole of the base and one mole
of the d-camphor-10-sulfonic acid.
«Как показал анализ, эти соли состоят из одного
моля основания и одного моля d-камфар-Ю-суль-
фокислоты».
88
c. The results were interpreted by Arnaud
as pointing to the formula C3oH4(jOi2-
«По мнению Арно, эти результаты устанавливают
формулу СзоН4бО|2».
d. The monohydroxy derivative, eye lobu-
tanol was described by Perkin A894) as
showing the closest resemblance to the fatty
acids.
«Как указал в 1894 году Перкин, моноокси-
производное — циклобутанол больше всего
напоминает жирные спирты».
32. В этих предложениях не трудно по известным
вам формулам выявить три разные оборота:
«подлежащее с инфинитивом» (см. № 6), «дополнение
с инфинитивом» (см. № 6) и «подлежащее с as + ин-
говая форма» (см. № 7). У всех трех предложений
есть одна общая черта, которая заключается в том,
что глагол-характеристика стоит в отрицательной
форме.
В отличие от русского языка, допускающего
неограниченное число отрицаний («Никто ничего
никому никогда нигде не говорил*), в английском
предложении может быть только одно отрицание.
Поэтому при слиянии двух предложений в одно
отрицание из второго предложения нередко
переходит на глагол-характеристику.
Например:
It seems that the mechanism of this
reaction has not been investigated^ The
mechanism of this reaction does not seem to have
been investigated.
В этом случае при переводе мы, естественно,
переносим отрицание на сказуемое второго
предложения:
a. These reactions were not thought
to proceed very violently.
«Полагали, что эти реакции не протекают бурно».
b. Sarkar does not consider the
reduction of Fehling solution to be a proof
of the presence of an aldehyde group.
«Саркар считает, что восстановление фелинговой
жидкости не является доказательством наличия
альдегидной группы».
c. The disulfides are not t h о u g h t of
as being related to the sulfenic esters.
«Полагают, что дисульфиды не относятся к суль-
феновым эфирам».
Однако встречаются предложения, в которых
отрицательная форма глагола-характеристики или
его эквивалента не связана со сказуемым русского
придаточного (второго) предложения.
Например;

d. The introduction of a Iky I groups is not
to be construed as being a reaction of lesser
importance that in the benzene series.
«He следует считать, что введение а/жильных
групп является реакцией менее важной, чем в ряду
бензола».
e. This observation is not likely to be of
much value for stuctural diagnosis.
«Маловероятно, чтобы это наблюдение
представляло ценность для определения структуры».
33. Уже отмечалось (№ 6), что в английском
языке очень часто опускаются инфинитив и инговая
форма глагола «быть»—to, be, being — и только
глагол-характеристика представляет собой
обязательный элемент рассматриваемых оборотов.
Наличие в предложении глагола-характеристики
позволяет ввести отсутствующие to be или being,
получить полную формулу соответствующего оборота и
сделать правильный перевод.
Например:
a. New polyhydroxyanthraquinons were
synthesised and some of them were found (to
be) applicable as mordant dies»
По формуле выявляем оборот с^подлежащее с
инфинитивом» и переводим:
«Были синтезированы новые полиоксиантрахино-
ны и было найдено, что некоторые из них можно
применять в качестве протравных красителей».
b. Rosenfield considers the Kidd method
(to be) superior to Landsteiner and Miller
procedure.
По формуле выявляем оборот «дополнение с
инфинитивом» и переводим:
«Розенфельд считает, что метод Кидда лучше,
чем метод Ландстейнера и Миллера» (см. также
№ 3; 3 и 4).
c. The reaction was considered (to be)
restricted to non-terminal triple bonds.
По формуле выявляем оборот «подлежащее с
инфинитивом» и переводим:
«Считали, что эта реакция ограничена
неконцевыми тройными связями».
А вот несколько примеров на обороты
«подлежащее с as +инговая форма» и «дополнение с
as + инговая форма» с пропущенным being:
d. Radicals were once thought of, in the
organic nomenclature sense, as (being)
fragments of molecules.
«В свое время полагали, что с точки зрения
номенклатуры органической химии радикалы
являются фрагментами молекул».
e. This rearrangement has been well
established as (being) an intramolecular process.
«Твердо установлено, что эта перегруппировка
является внутримолекулярным процессом».
f. Resistance of cyclopentane and cyclohe-
xane to hydrogenation characterizes them a&
(being) less reactive than cyclobutane.
«Устойчивость циклопентана и циклогексана к
гидрированию указывает на то, что они менее реак-
ционноспособны, чем циклобутан».
Завершая тему о глаголах-характеристиках,
прошу вас подумать о переводе следующих
предложений, в которых вместо глаголов-характеристик
выступают их эквиваленты, выраженные наречием или
именем существительным:
34. These interpretations are admittedly
conjectural.
35. This is, announcedly, a very powerful
reagent.
36. Dibromohydrin VI conceivably could
be produced as an intermediate.
37. Silica hydrogel reportedly was
prepared by combination of dilute sodium
silicate and sulfuric acid in wooden tanks.
38. The must which can be derived from
the infra-red spectrum is the identification
of the skeleton X — С — X as being correlated
with the appearance of a medium intensity
absorption band near 1950 cm-1.
39. The recent recognition of phosphonit-
rilic compounds as (being) «aromatic» systems
has stimulated research.
Кандидат филологических наук
А. Л. ПУМПЯНСКИЙ

If flVC юный
"■'«и» химик
ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ
КРАСЬТЕ БЕЗ КРАСКИ
Как покрасить металлическую
самоделку?
Можно, конечно, красить просто краской.
Но краска не всегда хорошо держится на
металлах.
Можно нанести гальваническое
покрытие — никель или хром, но это сложно. К
тому же блестящая поверхность не всегда
уместна.
Можно, наконец, химически окрасить
металлы. Детали получатся нарядными и
красивыми и — что не менее важно —
защищенными от коррозии. Главное достоинство
химической окраски — простота. В этом вы
убедитесь, когда приступите к опытам.
Только будьте осторожны: растворы кислот и
щелочей, особенно горячие, не должны
попадать на кожу. Лучше всего работать в
очках и резиновых перчатках.
ЧЕРНАЯ И ГОЛУБАЯ СТАЛЬ
Вы не раз видели вороненую сталь. Из
нее сделаны, например, ружейные стволы.
Воронить можно и нагревом, но для этого
нужны специальные печи. Мы займемся
химическим воронением.
Отполированную стальную деталь
тщательно протрите тряпочкой, смоченной в
бензине, а затем влажным зубным
порошком. Промыв деталь в проточной воде,
опустите ее на 2—3 минуты в слабый раствор
соляной кислоты E—10 мл HCI на 100 мл
воды) и снова промойте проточной водой.
Теперь не касайтесь детали руками: она
обезжирена и протравлена. Лучше
всего подвесить ее на суровой нитке или
леске.
Пинцетом или бельевой прищепкой
перенесите деталь в нагретый до 130—140 С
раствор такого состава: 60—70 г едкого
натра (ОСТОРОЖНО!), 25 г азотистокислого
натрия и 15—20 г азотнокислого натрия на
100 мл воды. От размера детали зависит,
сколько нужно приготовить раствора.
Раствор осторожно грейте в химическом
стакане или в эмалированной кастрюле. Во
время окрашивания поддерживайте его
температуру около 140 С В начале опыта
отметьте уровень раствора. Во время
окрашивания вода будет испаряться. Перед
воронением следующей детали охладите
раствор и долейте воду до метки.
Примерно через час деталь покроется
бархатным черным слоем окислов железа.
После воронения промойте деталь сначала
в горячей воде, затем в горячем растворе
хозяйственного мыла D0—50 г на стакан) —
это необходимо для закрепления пленки.
Теперь осталось только высушить деталь.
Воронить можно и в голубой цвет, но
для этого нужен другой раствор: 12 г гидро-
сернистокислого натрия и 3 г
уксуснокислого свинца (ОСТОРОЖНО!) на 100 мл
воды. При температуре 90—100 С
процесс окрашивания длится около 20
минут. Конечно, и в этом случае не забудьте
перед окраской тщательно обезжирить,
протравить и промыть деталь.
КАК СДЕЛАТЬ
ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ ЦВЕТНЫМИ
Медь и латунь особенно быстро
тускнеют на воздухе. Но их, как и сталь, несложно
окрасить в химическом стакане.
90

Подготовка деталей перед
окрашиванием почти такая же, как перед воронением.
Единственное различие: дпя травления
соляную кислоту замените азотной E—10 мл
HN03 на 100 мл воды).
Чтобы почернить медную поверхность,
достаточно 5—6 минут подержать деталь
в растворе, в котором на 100 мп воды
приходится 0,9 г едкого натра и 0,3 г
персульфата аммония. Температура раствора 90—
100°С.
В растворе хлористого калия,
сернокислого никеля и сернокислой меди
(соответственно 4,5 г, 2 г и 10,5 г на 100 мл воды) при
той же температуре и медь, и латунь
приобретут приятный шоколадный оттенок. Латунь
становится лазурной при кратковременной
выдержке в смеси, состоящей из 3 г
уксуснокислого свинца, 6 г тиосульфата натрия,
5 г уксусной эссенции и 100 мл воды
(температура около 80 С).
Медь можно и «позеленить». Для этого
ее нужно опустить в раствор азотнокислой
меди B0 г), нашатырного спирта C0 г),
нашатыря D0 г) и уксуснокислого натрия D0 г)
в воде A00 мл). Азотнокислая медь
ядовита, с ней нужно обращаться аккуратно.
Температура раствора — от 50 до 100°С.
Цинк или оцинкованную стапь проще
всего покрасить в зеленовато-желтый цвет
с радужными разводами. Для этого
цинковые предметы погружают в водный раствор
A00 мл воды) хромпика B0 г) и серной
кислоты @,5 мл).
При окраске меди и цинка время
реакции подберите сами. Чем дольше будет
обрабатываться деталь, тем интенсивнее
будет ее цвет.
АЛЮМИНИЙ НА АНОДЕ
Окрашивание алюминия несколько
сложнее. Здесь не обойтись без электрического
тока, да и точности требуется побольше.
При химической окраске стали, меди,
цинка на поверхности этих металлов
образуются цветные окислы или соли. Принцип
окрашивания алюминия другой. Сначала
через алюминиевую деталь, погруженную
в электролит, пропускают ток. При этом на
поверхности металла образуется пленка
окиси толщиной меньше 0,1 мм. Этот
процесс называют анодированием:
алюминиевые детали в гальванической ванне — аноды.
Пленка окиси алюминия пронизана
микроскопическими разветвленными порами, в
которых хорошо удерживаются красители.
Анодированную поверхность можно красить
органическими красителями, но проще —
неорганическими реактивами, которые
можно найти в школьном химическом кабинете.
Деталь обрабатывают поочередно в двух
растворах. Эти растворы реагируют, и ярко
окрашенный продукт реакции остается в
порах.
Возьмите отполированную алюминиевую
деталь, обезжирьте ее и промойте в горя-
Вниманию
юных
химиков!
Друзья! Во многих письмах, которые пришли в клуб Юный химик, вы
высказываете пожелание, чтобы викторина проводилась только во время
учебного года. Это пожелание справедливо. Отныне мы будем начинать
нашу викторину в сентябре и заканчивать ее в мае — до экзаменов. Итак,
в сентябрьском номере журнала начинается новая викторина клуба —
1966/67 учебного года. —
А что будет с викториной, которая уже проводилась в этом году?
Мы подведем ее итоги за полугодие в одном из ближайших номеров
журнала и назовем победителей. Они будут премированы годовой
подпиской на журнал «Химия и жизнь» на 1967 год.
ЗНАКОМЫ ЛИ ВАМ ЭТИ ВЕЩЕСТВА!
(РЕШЕНИЕ ЧАЙНВОРДА ПРОШЛОГО НОМЕРА]
1. Алебастр. 2. Рамноза. 3. Ацетон. 4. Нафталин. 5. Нитробензол. 6. Ляпис. 7. Сурик.
8. Каустик. 9. Тальк. 10. Доломит. 11. Карборунд. 12. Капропактам. 13. Мочевина.
91

чей воде. Затем опустите ее на 2—3 минуты
в 5%-ный раствор едкого натра, еще раз
промойте и погрузите на несколько минут
в раствор азотной кислоты B0—30 мл
Н1Ч03 на 100 мл воды). КОНЕЧНО,
ПОГРУЖАТЬ ДЕТАЛЬ В КИСЛОТЫ И ЩЕЛОЧИ
НУЖНО НЕ РУКАМИ, А ПИНЦЕТОМ.
Снова промойте деталь сначала в
горячей, а затем в холодной воде и повесьте на
проволочке в химический стакан.
Алюминиевая деталь должна быть анодом, ее
нужно соединить с положительным полюсом
источника тока. Катоды — стальные
пластинки. Источником тока могут служить
обычные батарейки, но они очень быстро
«сядут». В школе можно использовать
аккумулятор или трансформатор с выпрямителем.
Есть еще один выход — сделайте сами
элемент Грене («Химия и жизнь», 1966, № 6).
Он будет работать долго, только не
забывайте по окончании опыта вынуть электроды
из раствора.
СОСТАВЫ ДЛЯ ОКРАСКИ АНОДИРОВАННОГО АЛЮМИНИЯ
Цвет
Синий ипи
голубой
Коричневый
Черный
Желтый
Золотисто-
жептый
Белый
Оранжевый
Раствор 1
Соль Концентрация
в г на 100 мл
| воды
Калий же-
лезосинеро-
дистый 1—5
Капий же-
лезосинеро-
дистый 1—5
| Кобальт

уксуснокислый 5—10
Калий дву- |

хромовокислый 5—10

Гипосульфит натрия 1—5
Свинец

уксуснокислый 1—5
Капий

хромовокислый 0,5—1
Раствор 2
Соль Концентрация
в г на 100 мл
| воды
Хлорное
железо 1—1С
Медный
купорос 1—10
Капий
марган-
цево-
киспый 1,5—2,5
Свинец

уксуснокислый 10—20
Калий
марганце-
вокислый 1—5
Натрий

сернокислый 1—5
Серебро

азотнокислое 5—10
Окрашенный
продукт
реакции
Берлинская
' лазурь
Железоси-
неродистая
медь
Окись
кобальта
Двухромо-
вокислый
свинец
Окись
марганца

Сернокислый свинец

Хромовокислое
серебро
В стакан с деталью налейте раствор
серной кислоты B0 мл H2S04 на 100 мл воды).
Установите ток из расчета 100—250 ма на
10 см2 обрабатываемой поверхности. Сразу
же после включения тока деталь покроется
пузырьками газа. Это кислород. Он-то и
превращает алюминий в окисел. При
комнатной температуре процесс длится около
часа.
Анодированную деталь отмойте в
проточной воде. Теперь ее можно красить. Для
этого приготовьте указанные в таблице
растворы. Время выдержки детали в каждом
растворе 5—10 минут- После каждой
обработки деталь обязательно промывайте в
проточной воде. Окрашенные детали еще
раз промойте в горячей и холодной воде и
высушите.
В заключение — один совет. Прежде чем
окрашивать деталь, проверьте наши
рецепты на обрезках металла. Так вам будет
легче подобрать нужный цвет.
92

БИОХИМИЯ.
ЗАНЯТИЕ ТРЕТЬЕ
Сначала вернемся к вопросам,
которые были поставлены на предыдущем
занятии, в седьмом номере журнала.
Вот ответы на них.
Выг вероятно, заметили, что скорость
окисления гидрохинона перекисью
водорода неодинакова при низкой и высокой
температурах. При высокой температуре
тепловое движение молекул усиливается, и
возрастает число активных молекул. Значит,
скорость окисления выше при высокой
температуре.
Пероксидазы облегчают взаимодействие
гидрохинона с перекисью. В присутствии
фермента реакция проходит даже при
низкой температуре. Однако чем выше
температура, тем легче ферменту активировать
молекулы реагирующих веществ.
Но нельзя забывать, что ферменты
имеют белковую природу, а белки — нестойкие
вещества. При температуре, близкой к точке
кипения воды, белки свертываются и
перестают работать как биохимические
катализаторы. Скорость реакции снижается.
Существует понятие оптимальной температуры
действия ферментов, при которой они
проявляют наибольшую активность. Эта
температура неодинакова для разных ферментов,
но многие ферменты (в том числе и
пероксидазы) имеют температурный оптимум
40—50°С
Пищевые продукты портятся под
действием ферментов, которые содержатся в них
или выделяются микробами. На холоде
активность ферментов снижается — вот
почему в холодильнике продукты меньше
портятся.
В процессе эволюции возникли наиболее
совершенные теплокровные животные
(млекопитающие и птицы), которые могут
поддерживать оптимальную для деятельно*
сти ферментов своего тела температуру.
Благоприятная температура — не
единственное условие действия ферментов. С
некоторыми другими условиями вы
познакомитесь на следующих занятиях.
До сих пор мы ставили опыты с
растительными тканями. На этот раз попробуем
поэкспериментировать с ферментами из
тканей животных. Объект третьего
занятия — дегидрогеназы, которые
участвуют в процессах тканевого дыхания у
животных.
Лабораторное оборудование:
6 чистых флаконов из-под пенициллина;
ножницы;
2 глазные пипетки;
кастрюлька с водой (водяная баня);
термометр до 100 С.
Материалы и реактивы:
20 мл свежего коровьего молока;
10 г мяса курицы или кролика;
марля или белая ткань — кусок 20 X
[Х20 см;
5 мл 0,5%-ного водного раствора
формальдегида (аптечный формалин разбавить
водой в 10 раз);
5 мл 0,02%-ного водного раствора
красителя метиленового синего (можно
использовать синьку для белья);
5 мл 5%-ного водного раствора янтарной
кислоты (ОСТОРОЖНО нейтрализованного
питьевой содой до прекращения выделения
пузырьков С02);
10 мл вазелинового или растительного
масла;
100 мл дистиллированной ипи кипяченой
воды.
ОПЫТ 1. ОКИСЛЕНИЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА
ДЕГИДРОГЕНАЗОЙ СВЕЖЕГО МОЛОКА
Фермент дегидрогеназаг содержащийся
в сыром молоке, отнимает атом водорода
от молекулы формальдегида и переносит
его на легко восстанавливающийся
краситель метиленовый синий. Краситель при этом
обесцвечивается, а формальдегид
окисляется до муравьиной кислоты.
Восстановленный (обесцвеченный) краситель легко
окисляется кислородом воздуха и вновь
синеет, поэтому реакционную смесь нужно
изолировать от воздуха слоем масла.
Пронумеруйте флаконы. Во флаконы 1 и
2 налейте по 5 мл свежего некипяченого
молока. Во флакон 3 налейте то же количество
холодного кипяченого молока.
Нагрейте воду в кастрюльке до 37 С. Во
все три флакона добавьте по 0,5 мл (около
50 капель) раствора формальдегида и по
5 капель раствора метипенового синего.
Смесь станет голубой. Теперь в каждый
флакон налейте немного масла, чтобы образо-
93

вался тонкий изолирующий слой, и
поставьте флаконы 1 и 3 на водяную баню.
Флакон 2 оставьте при комнатной температуре.
Заметьте время начала реакции и
наблюдайте за изменением окраски растворов.
При какой температуре раствор
обесцвечивается быстрее!
Сохраняет ли свою активность фермент
в кипяченом молоке!
Что произойдет, если продуть через
обесцвеченный раствор воздух!
Не забудьте записать наблюдения и
выводы в тетрадь!
ОПЫТ 2. ОКИСЛЕНИЕ ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ
ДЕГИДРОГЕНАЗОЙ МЫШЦ
В мышцах животных содержится
специфический фермент — дегидрогеназа
янтарной кислоты. Он катализирует превращение
янтарной кислоты в фумаровую с переносом
отнятого водорода на подходящее вещество
(например, на метиленовый синий). Эта
реакция происходит без участия кислорода,
как говорят, в анаэробных условиях.
Сырое мясо курицы или кролика A0 г)
очень мелко нарежьте ножницами и
разотрите ложкой на блюдце. Кашицу промойте
несколько раз водой на марлег чтобы
удалить растворимые вещества.
Промытую кашицу размешайте с трой-s
ным объемом воды, в которую добавлена
поваренная соль (примерно треть чайной
ложки). Разбавленную кашицу влейте во
флаконы 4, 5 и 6 — по 5 мл в каждый.
Флакон 4 погрузите на 5 мин в кипящую
водяную баню и охладите до комнатной
температуры. Затем во флаконы 4 и 5 добавьте
по 0,5 мл раствора янтарной кислоты и по
10 капель раствора метиленового синего, а
во флакон 6 добавьте 0Г5 мл воды и тоже
10 капель красителя. В каждый флакон
долейте масла, чтобы изолировать
реакционную смесь от воздуха.
Проследив изменение окраски во
флаконах, попытайтесь ответить на такие
вопросы:
Происходит ли восстановление и
обесцвечивание красителя в присутствии
прокипяченной кашицы из мяса!
Нужна ли янтарная кислота для этой
реакции!
Сходно ли поведение ферментов из
тканей при высокой температуре?
Попробуйте написать уравнения
химических реакций, протекающих в обоих
опытах.
Ответы на вопросы занятия присылать в
редакцию не нужно. Вопросы ставятся лишь
для того, чтобы облегчить вам сделать
выводы из эксперимента. На следующем
занятии вы сможете проверить, правильны ли
ваши выводы*
КНИЖНАЯ ПОЛКА ЮНОГО ХИМИКА
И сегодня у нас три новинки,
выпущенные издательством
«Детская литература».
Небольшая книга Бориса
Смагина «Вблизи
абсолютного нуля» посвящена
низким температурам.
Мы спускаемся в шахту — в
необычную шахту шкалы
температур. Если вверх от нуля здесь
можно путешествовать почти до
бесконечности — до пяти, десяти
тысяч градусов, до миллиона — то
вниз, вглубь нашей шахты, спуск
быстро оборвется. Лифт
останавливается чуть выше точки,
носящей название: абсолютный нуль.
Эта точка — минус 273 градуса
по Цельсию.
Температур ниже минуса
двухсот семидесяти трех градусов по
Цельсию нет и не может быть
(точно так же, как не может быть
скорости, большей скорости
света — 300 000 километров в
секунду). Но, приближаясь к этой
границе, мы узнаём множество
интересных вещей о превращениях,
которые происходят в глубинах
шахты холода.
Борис Смагин рассказывает нам
о трудных подступах к
абсолютному нулю, о том, что добраться
до этой границы холода ни в
одной лаборатории мира пока не
удается. Долгие десятилетия
ученые шаг за шагом приближаются
к ней, используя и «странности
жидкого кислорода», и «чудеса
жидкого гелия», и даже приборы,
похожие иа гиперболоид
инженера Гарина.
Прочтите книгу «Вблизи
абсолютного нуля», и вы узнаете, как
много интересного и еще
неоткрытого в науке, которая
называется физикой низких
температур.
Книга Виталия Рыдника
«О хотники за
частицами» — о другой проблеме совре-
м

менной физики — об
элементарных частицах, о «странном
мире».
Миру элементарных частиц
исполняется только 70 лет (в 1897
году был открыт электрон). Но,
пожалуй, ни в одной другой области
современной науки не быпо такого
скопления блестящих умов, такой
напряженной атмосферы исканий
и побед.
В книге В. Рыдника
рассказано и о поисках последних
десятилетий и пет. Страницы,
повествующие об открытии нейтронов,
позитронов, мю-мезонов,
омега-гиперонов, читаются, как
увлекательный роман.
Вы легко убедитесь в этом
сами, прочитав «Охотники за
частицами».
Последняя из книг, о которой
мы расскажем сегодня, — «В г л у-
бинах ионосферы»
Федора Честное а.
Ионосфера была открыта
только в XX веке. Эта самая высокая
часть атмосферы, земного «неба#>;
она необычайно важна для
космических полетов, для радио и
телевидения. Радиоволны, отражаясь
от ионосферы, как от зеркала.
возвращаются на Землю,
соединяя материки и океаны.
Почему они не уходят дальше,
в космическое пространство! Как
влияет на верхние слои воздуха
Солнце! Отчего бывают северные
сияния!
В одном фантастическом
рассказе писатель даже
предположил, что северные сияния —
сигналы других цивилизаций.
Это, конечно, фантастика. А на
самом деле Ф. Честное рассказал
в своей книге увлекательно и
подробно о серьезных и
неожиданных проблемах науки.
КАК ДЕЛАТЬ СТЕКЛЯННЫЕ ЗАГОТОВКИ
От сравнительно широкой трубочки A5—20
миллиметров в диаметре) отрежьте кусок длиной
сантиметров 10—15. Возьмите его в одну руку
(неважно в какую именно — как вам кажется
удобнее), а в другую — стеклянную палочку.
Введите их концы в пламя*, но только на этот раз
вращайте только палочку, а трубочку обогревайте
с одного бока. Как только стекло как следует
размягчится, прямо в пламени присоедините
конец палочки к краю трубки и дайте спаю чуть
остыть; после этого немного обогрейте
противоположную сторону края трубки** и снова дайте
спаю немного остыть. Теперь из стеклянной
палочки у вас получилась удобная ручка (а).
Но не давайте спаю остыть слишком сильно.
Начните нагревать трубочку совсем рядом со
спаем, на этот раз вращая ее. Как только этот
участок стекла размягчится, растяните его — как
это описывалось в прошлом номере ■— стараясь,
однако, чтобы длина вытянутой части была не
больше сантиметров 20—30, а самое узкое место
было не менее 2—4 миллиметров в диаметре.
После этого на мгновенье внесите в пламя
середину растянутой части и быстрым движением
* ОСТОРОЖНО! При резком нагревании торцы
стеклянных трубочек и палочек обычно
растрескиваются и ОТЛЕТАЮЩИЕ ГОРЯЧИЕ
ОСКОЛКИ МОГУТ ПОПАСТЬ В ГЛАЗА.
** Это делается для того, чтобы снять
сильные внутренние напряжения в стекле.
еще раз растяните нагретый участок.
Посередине трубки получится совсем тоненькая
перемычка; еще раз внеся эту перемычку в пламя, ее
можно окончательно переплавить.
Точно так же оттяните другой конец трубочки;
один из острых кончиков обломайте (или
отрежьте так, как это описывалось в прошлый раз) —
и у вас получится заготовка.
ОЧЕНЬ ВАЖНО СЛЕДИТЬ ЗА ТЕМ, ЧТОБЫ
ОСИ ОТТЯЖЕК В ТОЧНОСТИ СОВПАДАЛИ С
ОСЬЮ САМОЙ ТРУБКИ. Это можно проверить,
быстро вращая заготовку: ее качество
удовлетворительно, если трубочку при этом не «бьет».
КАК ДЕЛАТЬ КРУГЛОЕ
И ПЛОСКОЕ ДНО
Для того чтобы сделать дно, надо острым
небольшим пламенем нагреть заготовку
(разумеется, непрерывно вращая ее) точно в том месте,
где запаянная оттяжка переходит в плечики; при
этом стекло быстро осядет и оттяжка сама собой
отделится (б, в). Но у заготовки — в том месте,
где была оттяжка, — останется капля стекла.
Если теперь сделать дно, то оно будет иметь в
центре сильное утолщение. Поэтому прежде
всего надо выбрать лишнее стекло — удалить эту
каплю.
Как только вы отделили оттяжку, она сразу
же превратилась в маленькую палочку. Не
выбрасывайте ее. Разогрейте как следует каплю,
95

которую надо выбрать (для этого заготовку не
следует вносить в центр пламени, так как при
-этом могут размягчиться плечики; помните: в
этом случае нагревание надо вести только самым
зсраем пламени), выньте заготовку из пламени,
быстрым движением другой руки «проткните»
каплю уже охладившимся (но не слишком!)
кончиком отпаянной оттяжки, которую вы держите
в другой руке (г), и «выдерните» ее.
Как только вы увидите, что прилипшая к
кончику оттяжки капля выведена наружу и ее
соединяет с заготовкой только тоненькая
перемычка, начните вращать обе стеклянные детали, но
только В РАЗНЫЕ
СТОРОНЫ—ПЕРЕКРУЧИВАЯ ПЕРЕМЫЧКУ И ОДНОВРЕМЕННО
НАМАТЫВАЯ ЕЕ НА КОНЧИК ОТТЯЖКИ (д). При
этом то место, где перемыча присоединена к
будущему дну, надо нагревать очень осторожно,
не внося в пламя, а только держа над самым его
основанием. Как только все стекло будет
выбрано, перемычка разорвется сама собой, и на
будущем дне останется только крохотный
пупырышек.
Теперь можно делать дно. Для этого надо
разогреть закругление (не затрагивая ни в коем
случае цилиндрической части!), вынуть трубку
из пламени и, держа ее в горизонтальном
положении и непрерывно вращая, чуточку поддуть
через оттяжку *.
* ОСТОРОЖНО! ОСТРЫМИ КРАЯМИ
ОТТЯЖКИ МОЖНО ПОРЕЗАТЬ ЯЗЫК И ГУБЫ!
Техника поддувания имеет характерные
особенности. Помните: при зтом нельзя работать
легкими, ПОДДУВАТЬ НАДО ТОЛЬКО
ЩЕКАМИ. В точности воспроизвести правильное
движение можно так: закройте гортань и, дыша
через нос, короткими движениями выталкивайте
щеками воздух изо рта, как бы говоря «пу-пу-
пу-пу». Так можно очень точно регулировать
давление. Следует иметь в виду, что в первый
момент — как только изделие вынуто из
пламени — поддувать надо очень легко; но по мере
того, как стекло затвердевает, приходится
поддувать все сильнее и сильнее. Естественно, что при
выполнении этой операции, заготовку тоже
следует все время вращать.
Мы рассказали о том, как делается круглое
дно. Если же нужно, чтобы дно было плоским
(как, например, у стакана), следует как обычно
отпаять оттяжку, выбрать лишнее стекло, но на
этот раз, начиная поддувать, прижать дно к
гладкой стороне кафельной плитки (е). В этом
случае придется делать уже одновременно три
дела: и поддувать, и вращать трубку, и
придерживать дно плиткой.
При изготовлении плоского дна особенно
важно следить за тем, чтобы не размягчалась
цилиндрическая часть заготовки, так как в этом
случае при выравнивании дна на плитке стенки
трубки сомнутся и получится «грибок», который,
естественно, придется тут же выбросить в
мусорное ведро.
В. ЖВИРБЛИС
На первой странице обложки — фрагмент витража художников Н.
Филатова и Б. Парюгина «Эпос якутского народа», установленного в здании аэропорта в
Якутске
Редакционная коллегия:
Главный редактор И. В. Петрянов-Соколов
П. Ф. Баденков, В. И. Гольданский, Н. М. Жаворонков, С. В. Кафтанов, Л. И. Мазург
Б. Д. Мельник, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), П. А. Ребиндер, С. С. Скороходов,
Б. И. Степанов, А. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль
Рукописи не возвращаются
При перепечатке ссылка на журнал «Химия и Жизнь» обязательна
Оформление А. Агина Технический редактор Э. Язловская
Адрес редакции: Москва, В-333, Ленинский проспект, 61/1. Телефоны АВ 7-72-64 и АВ 7-66-23
Подписано к печати 22/VI1-1966 г. Т. 09888 Бумага 84Х КШ'/ш Бум. л. 3,0. Печ. л. 6,0.
Усл. п. л. 10,08 + 1 вкл. Уч.-изд. л. 11,3 Тираж. 77000. Зак. № 1188 Цена 30 коп.
Набор и печать выполнены в Московской типографии № 2 Главполиграфпрома Комитета по печати
при Совете Министров СССР. Москва, Проспект Мира, 105.
Печать обложки и цветной вклейки и брошюровочные работы выполнены во 2-й типографии издательства
«Наука». Москва, Шубинский пер.. 10.

ВНИМАНИЕ!
СКОРО НАЧИНАЕТСЯ ПОДПИСКА
НА ЖУРНАЛ «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ»
НА 1967 ГОД
Старейшее назначение
пиротехники — устройство
салютов и фейерверков —
можно считать
своеобразным видом
изобразительного искусства.
С помощью счетчиков,
расположенных на дне
шахты, можно обнаружить
нейтрино из космоса.
Цена 30 коп.
Индекс 71050