Текст
                    химия и жизнь
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
ю
1978
i н
т[
.**
ч*о
■и*


> % ч ' - /^ . . ,4>
химия и жизнь Ежемесячный научно-популярный журнал Академии наук СССР * Н? 10 е октябрь 1978 Издастся с 1965 года Экономика, производство В. В. Станцо О РЕЗИНЕ, КОРДЕ И РЕКОРДАХ Репортаж о сборщике покрышек Л. Бержеминском, выполнившем план пятилетки за 2 года, 2 месяца и 24 дня Мастерские гШук~. О. Либкин ПРОИЗВОДСТВО РАСТЕНИЙ Достижения и перспективы промышленной гидропоники 12 А. Н. Усманов НА ЧТО СПОСОБЕН ХЛОПЧАТНИК 19 Проблемы и методы современно^ нау^и Г. Б. Шульпин ДВЕ МОЛЕКУЛЫ В ОДНОЙ, ИЛИ ЧТО ТАКОЕ ДИАСТЕРЕОТОПИЯ М. Г. Воронков, В. А. Усов ВТОРАЯ ДРЕВНЕЙШАЯ РЕАКЦИЯ Новые области применения серы 20 31 Технология и природа А. И. Нехаев ГРЯЗЬ И АНТИГРЯЗЬ История о том, как кислые гудроны из отходов нефтепереработки и загрязнителей атмосферы превратились в средство защиты окружающей среды 34 Вещи и вещества Ю. Пирумян, С. Севериновский ВОСК ИЗ МЕЗОЗОЯ В. И. Классен «МАГНИТНАЯ ВОДА» В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ Л. И. Левина «МАГНИТНАЯ ВОДА» В ПРОМЫШЛЕННОСТИ М. Нейдинг, Р. Короткий ПЛАВУЧИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ 40 43 44 45 ЧТО МЫ ВДИ4 i Г. Андреева КУРАГА, КАЙСА, УРЮК К. Ахмеров МАСЛО ИЗ КОСТОЧЕК 54 60 Н'ирь, k лабор "Ори.н Б. Е. Симкин ЖЕЛТЫЕ ЯГОДЫ СОФОРЫ 61 Н ' - юления Ю. В. Немчинов 62 МИР, СОТКАННЫЙ СВЕТОМ Как в сетчатке глаза формируется изображение объекта
Болезни "екарства В. Б. Спиричев КОГДА ВИТАМИНЫ НЕ ПОМОГАЮТ С П. Чунихин ЖИВОТНЫЕ И ГРИПП в зарубежных лабораториях д Алексеев ЖИЗНЬ, ВОЗНИКАЮЩАЯ ИЗ ПРАХА Гипотеза об особой роли глин в происхождении жизни на Земле Научный фопькг.ор Кир Пичев ПОХВАЛА ГЛИНЕ Земля и ее обитатели А. А. Рожков ЗАКОЛДОВАННЫЙ ЛЕС Можно ли бороться с нашествиями златогузки? Классика науки 67 74 77 78 80 Фотопаборатория Размышления Разиые мнений Г. И. Каляев, С- Э. Сонин САЛФЕТКИ —НА СМЕНУ ФЛАКОНАМ Новые товары бытовой химии Н. П. Нестерец ЕЩЕ О ФОТОКОНЦЕНТРАТАХ Ю. П. Адлер, Ю. В. Грановский ОПЫТ, ОПЫТ, ПОВТОРИСЬ! О чистоте и воспроизводимости экспериментов М. А. Коган О ПЛАВАНИЯХ КОЛУМБА И ХЕИЕРДАЛА Н. Трейгер МОЖЕТ БЫТЬ, ТОЧКА ЗРЕНИЯ... Стихи 88 90 92 98 114 Н. Е. Введенский 116 УСЛОВИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ УМСТВЕННОЙ РАБОТЫ -.» перег^лить М. М. Богачихин ЯПОНСКИЙ — ДЛЯ ХИМИКОВ 123 НА ОБЛОЖКЕ — рисунок Г. Васырова к статье «Производство растений». НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ - картина бухарского художника С. Почоева «Сбор хлопка» A930 г.). Тысячелетия человек возделывает хлопчатник, который дает одежду, декоративные ткани, отличное растительное масло и т)аже лекарства. Но только в последнее время ученые приступили к детальному исследованию этого замечательного растения. О новых возможностях, которые открывают такие исследовательские работы, идет речь в статье «На что способен хлопчатник» ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ 10 НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ФОТОИНФОРМАЦИЯ ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ ХИМИКАМ КОНСУЛЬТАЦИИ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ИНФОРМАЦИЯ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК СЛОВАРЬ НАУКИ КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ 38 49 84 85 66, 87 105 106 112 125
7 Экономикс, произво/»""о О резине, корде и рекордах } f@6o3<*HuOCT>- Ч Д»ПО " СТ| '«КДОГО спогл^могл к труд* ., "цаим" I СсСР - Д( ^оосовести^й труд в нз- 6i кяцмом нм обпас ч о^чцестр»""' > плп^зной деятепьно^ц...» \ Конституция ССГР, статья 60 i* I * Ч> В вестибюле главного здания Министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР установлен стенд, посвященный передовикам отрасли. Центральное место на нем занйто списком рабочих, уже завершивших выполнение плановых заданий десятой пятилетки. К 1 мая нынешнего года их было семеро. Пятеро из семи — сборщики покрышек, и первый среди них — омский шинник Леонид ,Ио- нусович Бержеминский, выполнивший задания десятой пятилетки 24 марта нынешнего года, то есть за 2 года, 2 месяца и 24 дня. Бержеминский собирает покрышки для самых обыкновенных грузовых машин горьковского и московского автозаводов. Через его руки прошли, из его рук вышли десятки тысяч таких покрышек. Он добился рекордной производительности труда. Впрочем, шинники утверждают, что, во-первых, и это не предел, а во-вторых (эту шутку впервые я услышал несколько лет назад в Воронеже), что само слово «рекорд» происходит не от английского глагола to record — «регистрировать»,
!!£t*i B№ ййЛ '••^ :s?*» •••5u?2Sr*S-
а от названий двух главных материалов лиинной промышленности — от РЕзины и КОРДа, и что самые весомые рекорды устанавливают именно те, кто с резиной и кордом работают. То есть сборщики. У воронежцев есть такой рекордсмен-сборщик большегрузных покрышек Николай Богатырев. Его внешний облик, характер, манера работать за двоих, удивительное добродушие и прямота — все соответствует богатырской фамилии. Но, конечно, не только силой брал и берет Богатырев, он еще первоклассный мастер своего дела. В сборке, как в спорте: никогда не достигнет высших результатов человек, пусть даже чрезвычайно сильный, но малотехничный. У Богатырева есть и сила, и техника. Впрочем, полагаю, что для выполнения многих его приемов нужна- таки богатырско-богатыревская сила. Герой Социалистического Труда Николай Богатырев первым закончил выполнение заданий прошлой девятой пятилетки. Сейчас он опять в первой пятерке, но, как уже упоминалось, первую строку в нынешнем почетном списке занимает другое имя — Леонид Бержеминский. Он работает в Сибири, на Омском шинном заводе — предприятии не совсем обычном. Завод начали строить еще перед войной по проекту, предусматривавшему размещение всего шинного завода в одном здании, конструктивно напоминающем, как это ни странно, Большой театр. На «сцене» размещался цех вулканизации покрышек, в «ложах» — подготовительные цехи, в «партере» — каландры и вальцовка, по «ярусам» — сборка. Коммуникации на таком заводе короче, но — по всему заводу распространялись влажные испарения горячего цеха вулканизации и сажа из подготови- 24 марта 1978 года. Ночная смена. Только что Леонид Бержеминский собрал последнюю плановую покрышку десятой пятилетки. В рука ж у наго — бортовая лента для первой покрышки, идущей ■ зачет следующей л яти летки. Через четыре минуты •та покрышка будет готова тельного цеха. Сложно было решить не только вопросы охраны труда, но и вентиляции, отопления, освещения... Эти особенности проекта были одной из главных причин того, что по-настоящему строить завод стали лишь во время войны, когда потребность в шинах особенно возросла. Первые 500 шин Омского завода были собраны в феврале 1942 года. С тех пор прошло много лет. На Омском шинном заводе были сделаны первые в нашей стране шины с металлическим кордом и радиальные шины (в их покрышках нити корда расположены в так называемой меридиональной плоскости, которая проходит через ось враще-. ния; эти шины отличаются большей износостойкостью и долговечностью) . Рядом с «многоярусным» первым корпусом были построены многие другие. Сейчас Омский шинный завод — одно из ведущих предприятий отрасли. Практически вся Сибирь ездит ня омских шинах, и не одна Сибирь. Омские шины можно встретить не только у нас, но и во многих странах Европы, "Азии^ Африки. За последние 12 лет не было случая, чтобы Омский шинный завод хотя бы раз не выполнил месячных плановых заданий. За успешное выполнение заданий девятой пятилетки завод награжден орденом Ленина, Вот на этом заводе, на сборке, повторяю, самых обыкновенных, самых массовых, а потому, наверное, самых нужных покрышек, работает Леонид Бержеминский, которому по итогам Всесоюзного конкурса мастерства рабочих еще в 1976 году было присвоено звание лучшего сборщика страны. О профессии сборщика. Несколько строк из воспоминаний В. П. Диденко, одного из ветеранов Омского шинного завода, сборщика высшей квалификации, ныне старшего инженера-нормировщика: «Шинники говорят: сборка — зеркало работы завода. И это действительно так. Сюда, в сборочный цех, поступают детали и полуфабри- 5
каты со всех заготовительных участков завода. Ведь то, что делали резиносмесильщики, шприцмашини- сты, каландровожатые, резчицы, браслетчицы, было заготовкой деталей будущей покрышки. Рождается автомобильная покрышка на сборочном станке. Сборка — наиболее трудоемкий и самый ответственный процесс в производстве покрышек. Сборщик не в праве ошибаться. Негодную деталь не выбросишь из покрышки»... К этому можно добавить, что работа сборщика на шинном заводе и, скажем, на автомобильном — мало похожи. В цехах сборки покрышек хватает всякого рода конвейеров, но не на конвейере работает сборщик. Конвейеры лишь привозят заготовки да уносят готовые покрышки. Классическая технология сборки — браслетная. Браслетами называют двух- или трехслойные кольца из прорезиненного корда, размеры которых соответствуют диаметру будущей шины. Кромки браслетов загибаются, образуя основу бортов покрышки. Сюда вставляют кольца жесткости — металлические, оплетенные тем же прорезиненным кордом. Поверх последнего браслета укладывается так называемый бре- кер — деталь, воспринимающая ударные нагрузки и смягчающая их. Брекер делается опять же из прорезиненного корда (резины больше, чем на браслетах), а поверх него укладывается толстая резиновая беговая дорожка — будущий протектор. Сформованный борт дополнительно укрепляется специальной бортовой лентой. bee это сборщик должен сделать на своем станке, основная часть которого — цилиндрический вращающийся барабан. Полуавтоматика — комплекс металлических пальцев на пружинах — формует борт и вставляет кольца. В результате работы сборщика покрышка должна стать монолитной, единой, без воздушных пузырей. . Покрышка, выходяшая со сборочного станка, еще мало похожа на те шины, какие все мы ежедневно видим на колесах машин. Скорее она напоминает бочонок — черный, резиновый, «без дна и покрышки». Окончательную форму и рисунок протектора она приобретет на следующей стадии — в устройствах, называемых форматорами- вулканизаторами. Здесь в результате не очень сложных физико-химических превращений покрышка обретает привычные формы. Резиновые заготовки, поступающие на сборку, как правило, достаточно липки, но объединить их в монолит не так уж просто. Это делается с помощью специальных металлических прикатчиков, но и руки сборщика тоже часто находятся в контакте с вращающимся на барабане прорезиненным кордом. Оттого сборщика почти всегда узнаешь по рукам. Но и классного сборщика, сборщика-аса, тоже можно узнать по рукам. Степень их, если можно так выразиться, омозоленности — явно меньше. Рациональные высокотехничные приемы сборки помогаю^ сберечь руки. У Леонида Бержемин- ского, например, руки — не очень-то сборщицкие, несмотря на то, что он ежедневно выполняет на сборке по две нормы и больше. И качество его работы очень высокое. Практически всю продукцию Бер- жеминский сдавал и сдает с первого предъявления, с личным клеймом, которое он получил по доверенности отк. Внешне он не производит какого-либо особенного впечатления: крепок, подтянут, спортивен в лучшем смысле этого слова. Был чемпионом завода в беге на короткие дистанции и в прыжках в длину. Спорт, наверное, дал ему немало: и выносливость, и самодисциплину, и, как выразился один из руководителей завода, «неистощимый соревновательный импульс». Ему нравится бороться за первенство и быть первым. Ему нравится его работа и, видимо, ее результаты. Во всяком случае, в отличие от других сборщиков, Леонид н-икогда не откатывает сразу к конвейеру только 6
что собранную покрышку. Покрышки грудятся вокруг его станка до тех пор, пока не начинают мешать. Тогда он прерывает работу иа станке и одну за другой играючи перекатывает все их к конвейеру. Перебивка ритма, разминка или труд, в котором он видит элементы отдыха? А до поры до времени собранные покрышки — результат хорошей работы — поднимают настроение... Вряд ли этот «прием» стоит рекомендовать для широкого внедрения, это — сугубо личное. Но зато другие приемы сборки и способы совмещения операций, придуманные Леонидом Бержеминским, оказались полезными для многих и, прежде всего, для членов его бригады—первой на заводе и вообще в отрасли комсо- мольско-молодежной бригады сборщиков. Вместе с Бержеминским в бригаду входят Ермек Бежигитов, Михаил Желонкин, Виктор Кулятов и Николай Панов. Ежедневная выработка в бригаде — 160—170%. И при этом у каждого ее члена — личное клеймо как свидетельство высочайшего качества работы. Как и прежде, сборщики, составляющие бригаду, работают индивидуально, но товарищеская помощь и взаимовыручка помогают им выполнить очень непростое обязательство: бригадное плановое задание десятой пятилетки сделать за три года. Рассказывает Леонид Бержемин- ский: «Когда пять лет назад мы, пятеро молодых еще сборщиков, решили объединиться в бригаду, то скептических реплик и в цехе, и вне его услышали даже больше, чем ожидали: какой, мол, смысл в бригаде, если труд сборщика индивидуален? Жизнь и практика рассудили иначе. За пять лет производительность труда в нашей бригаде выросла на 30—35%. в то время как у сборщиков, работающих индивидуально, вдвое меньше. Сейчас на заводе работают уже 15 комсомольско-мо- лодежных бригад сборщиков». Представление о том, как и на чем Леонид Бержеминский экономит секунды, складывающиеся в часы, дает таблица на стр. 8. Ее цифры вряд ли нуждаются в пространном комментарии. Сравним лишь конечные результаты: 10,88 минуты затрачивается в среднем на сборку одной покрышки по норме, и меньше пяти минут тратит на ту же работу Бержеминский. На заводе не раз проводились школы передового опыта, на которые съезжались лучшие сборщики покрышек со всей страны. Я был в Омске во время работы одной из таких школ, видел, что и как делается. Сначала гости просто смотрели, как работают Леонид Бержеминский и члены его бригады. При желании гость мог и сам встать к сборочному станку, показать свои приемы работы, поспорить не только на словах, по и в деле, и — как в спорте — пусть секундомер рассудит. Потом было обсуждение увиденного и опробованного, выработка рекомендаций, обмен опытом и просто встречи коллег, друзей и соперников по социалистическому соревнованию. Характерно, что на эту школу приехали лишь лучшие сборщики — те, кто мог оценить и перенять опыт работы Леонида Бержеминского, а затем, вернувшись на свои заводы, научить рациональным приемам десятки других сборщиков. Среди тех, кто приехал на школу, был Фирудип Рзаев — опытный сборщик из Баку, постоянный соперник Леонида. Он выполнил плановые задания десятой пятилетки вторым в отрасли, через несколько дней после Бержеминского. «Соревнуемся мы уже четыре года, — рассказывал Рзаев, — итоги подводим каждый квартал, и каждый раз он хоть немного, хоть на один-два дня, опережает меня. Удивительно стабильно работает. От такого соперника чуть отстать не стыдно, но победить все равно хочется. Особенно мне нравится, как легко, артистично, с минимальными затратами времени и ручного труда надевает он, Леонид, второй и третий браслеты. Надевает так точно, что и центровать их не нужно, а обычно операции центровки занимают десятки секунд»... Несмотря на механизацию многих 7
Хронометражные данные сборки автопокрышек для грузовых машнн Горьковского автозавода Порядок и наименование технологических операций Время по норме, мни 1. Перебросить два крыла через сложенный барабан и надеть первое крыло на правый шаблон 0,32 2. Промазать барабан глицериновой смазкой 0.03 Время, фактически затрачиваемое Л- И. Бержемин- ским, мин. 0,25 0,05 3. Надеть на барабан первый трехслойный браслет и выровнять 0,53 19. Наложить протектор, состыковать 0,85 20. Прикатать протектор 0,887 21. Подвернуть чефер 0.65 22. Снять покрышку 0,333 Суммарные затраты времени на одну покрышку 10,88 0,25 4. 5- 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. К. 15. 16. 17. 18 Освежить кромки первого браслета Обжать кромки первого браслета и крыло Надеть вторые крылья на шаблоны Освежить кромки первого браслета Надеть второй трехслойный браслет и Освежить кромки второго браслета Обжать кромки второго браслета Надеть третий двухслойный браслет Выровнять третий браслет Освежить третий браслет Надеть брекер и выровнять Прикатать брекер нижними прикатчика ной прикаткой третьего браслета и его Обжать третий браслет Наложить чефер (бортовую ленту) Запрессовать чефер посадить первое выровнять ми с одновремен- освежением 0,43 0.582 0,33 0,33 0.794 0,28 0,771 0,66 0,321 0.233 0,605 0,583 0,401 0,66 0,30 0.33 0,25 0,08 0,06 0,167 0,08 0,42 0,33 - 0,08 0,33 0,50 0,167 0,25 0,08 0,50 0,42 0,167 0,08 4,84 8
операций и полуавтоматические станки, ручного труда в работе сборщика довольно много. На сборке обычных грузовых покрышек норма— около 30 штук за шестичасовую смену (может быть, чуть больше или чуть меньше в зависимости от типоразмера). Каждая покрышка весит около 50 кг, каждую надо снять со станка и откатить к конвейеру. А до этого — снять с кон-. вейерных шаблонов браслеты, бре- керы, кольца, протекторы, разумно разместить их вокруг станка и тридцатикратно провести в определенной последовательности по двадцать с лишним технологических операций собственно сборки. Есть в этом и физическая нагрузка; и известная монотонность, хотя, конечно, возможности для творчества тоже есть. Вряд ли на страницах научно-популярного журнала стоит подробно рассказывать, что и как он делает: это интересно лишь специалистам. Замечу только, что Бержеминский во всем чрезвычайно пунктуален, что он знает цену мелочам. Казалось бы, какое значение имеет направление вращения барабана в то время, когда сборщик надевает второй или третий браслет. Принято надевать браслет на треть его ширины, когда барабан вращается от себя, а затем переключить педаль, присмотреться и насадить браслет, когда барабан вращается уже в противоположном направлении. Бержеминский проводит эту операцию сразу, одним приемом, и экономит секунды. Как, впрочем, почти на всех других операциях... Обязательно ведет личный учет сделанному — не потому, что кто-то может обмануть или ошибиться. Просто Леонид считает, что как участник соревнования он должен все время знать, на какой результат идет, когда нужно прибавить, а когда можно и прерваться ненадолго, чтобы помочь ученикам и товарищам по бригаде. Можно, конечно, говорить о том, что Бержеминский талантлив. Как есть талантливые спортсмены, так есть, очевидно, и талантливые рабочие. Что-то из его приемов, навер- ное, от таланта. Но ведь так и в спорте: то, что сначала было доступно лишь одному, например знаменитое сальто Корбут или «фамильный» прыжок японского гимнаста Цукахары, позже становится достоянием любого спортсмена, выступающего по программе мастеров. Талант сборщика автопокрышек Леонида Бержеминского подкреплен великим трудолюбием, самоотдачей и самодисциплиной. Отсюда его, я бы сказал, элегантная техника сборки. Абсолютный рекорд Бержеминского — 102 покрышки за шестичасовую смену — больше трех норм. При этом каких-либо льгот в снабжении полуфабрикатами или в чем- либо ином он не имеет: работает, как все, на обычном станке, в любую из четырех смен. В другие смены на «его» станке работают другие сборщики. Спортивные рекорды устанавливают и регистрируют прежде всего для того, чтобы показать возможности человека и техники. Трудовые, видимо, затем же. Мне не раз задавали такой вопрос: вот некий лучший сборщик Н. делает две нормы; значит, деталей и полуфабрикатов он использует тоже за двоих; значит, кому-то другому этих самых деталей и полуфабрикатов не хватит, и зачем тогда все эти рекорды? Отвечаю: деталей и полуфабрикатов на заводе хватает па всех/а вот готовых покрышек на транспорте — все еще не хватает. И сборщиков тоже не хватает. Поэтому, если не абстрактный сборщик Н., а вполне реальный Леонид Бержеминский и четверо сборщиков его бригады изготовили с начала пятилетки сверх плана больше 60 000 покрышек для грузовых автомобилей, то это —- благо не только для них и для завода, но и для страны в целом. в. в. станцо, . специальный корреспондент «Химии и жизни» Фото В. И. Курилова
последние известия Полимер — из серы Получен линейный полимер, н? 90 процентов состоящий из серы. В прошлом веке у химиков-органиков большое изумление вызвало то обстоятельство, что замещение одного, двух и даже трех атомов водорода в молекуле уксусной кислоты на атомы хлора не лишало это вещество присущих ему кислотных свойств. В связи с этим один скептик пустил слух, что автору открытия удалось еще кое-что похлеще: заместить в целлюлозе (из которой, как известно, состоит обычная вата) на хлор все атомы водорода, кислорода и даже углерода; несмотря на это целлюлоза, дескать, не потеряла своих свойств, и теперь из ваты, состоящей из чистого хлора, шьют теплые набрюшники... Тем не менее, в современной химии полимеров нечто подобное давно стало привычной реальностью: существуют же каучуки, основу которых составляют не углеродные, а кремнекислородные цепи; если в полиэтилене все атомы водорода заместить на фтор, то получится прекрасный полимерный материал тефлон. Конечно, замена одних атомов другими существенно меняет некоторые свойства полимеров (кремнийорганические вещества оказываются термически стабильными, фторуглеродные соединения — химически инертными), но силиконовый каучук обладает эластическими свойствами, присущими и обычному каучуку, молекулы которого построены на основе углеродных цепей, а тефлон, как и полиэтилен, представляет собой твердое тело. Недавно же польским ученым С. Пенчеку, Р. Шлензаку и А. Дуде («Nature», 1978, т. 273, № 5665) удалось получить полимер, на 90% состоящий из серы. Точнее, следует говорить не о полимере, а о сополимере, так как в реакции образования макромолекул принимают участие два вещества: элементарная сера Бц (ее молекулы представляют собой устойчивые восьмичленные кольца) и циклическое соединение 1,2-пропиленсульфид, трехчленное кольцо которого состоит из двух атомов углерода и одного атома серы. Взаимодействие этих веществ протекает в растворе бензола или толуола при температуре от 60 до В0°С в присутствии карбоната кадмия, служащего инициатором анионной полимеризации. В результате образуется полимер с молекулярной массой около 50 000, обладающий свойствами эластомера. В отличие от линейного полимера чистой серы, быстро распадающегося с образованием восьмичленных молекул SN полученный сополимер, цепь которого лишь как бы инкрустирована парами углеродных атомов, оказывается стабильным: например, изготовленные из него пленки сохраняли прозрачность на протяжении четырех лет, то есть не проявляли склонности к самопроизвольному распаду. Пока еще трудно сказать, какими особыми достоинствами могут обладать полимеры, построенные на основе серы. Но уже сама способность серы участвовать в построении линейных макромолекул заслуживает всяческого внимания исследователей. М. БАТАРЦЕВ 10
л Что там, в облаках Юпитера? поричне дак)г>е< С каждым годом появляются все новые свидетельства в пользу того, что многие органические соединения, послужившие основой для возникновения жизни на Земле, могут синтезироваться в космосе. Уже десятки таких веществ выявлены спектральными методами в далеких туманностях; сложнейшие органические молекулы типа порфири- нов, возникшие абиогенным путем, обнаружены в метеори- - тах — углистых хондритах. Но протекают ли процессы синтеза органических веществ на холодных планетах Солнечной системы — например, на Юпитере? Ответ на этот вопрос исследователи пытаются найти, моделируя в лаборатории условия, существующие в атмосфере этой планеты — например, облучая ультрафиолетовым светом смесь СН4, С2Н6, NH3, H2S и Н2С Еще несколько лет назад было обнаружено, что при этом образуется сложный набор органических молекул, давших после гидролиза более 40 аминокислот. Но наряду с этими компонентами немалый интерес вызвал коричневый полимерный материал, оседавший на стенках реакционного сосуда, потому что его спектр оказался похожим на спектр коричневых облаков Юпитера. Изучению химической природы этого вещества посвящена недавняя работа американских исследователей Б. Харе и К. Сагана, опубликованная в журнале «Science» A97B, т. 199, №4334). Оказалось, что значительную часть полимерного материала (В4%) составляет элементарная сера SB, которая была удалена экстракцией горячим бензолом; остаток же A6%) представлял собой смесь органических производных серы. Эта смесь была подвергнута пиролизу в вакууме при 450°С; среди продуктов реакции с помощью газо-жидкост- ной хроматографии и масс-спектрометрии были идентифицированы алканы, алкены, алкилбензолы, тиофены, меркаптаны, алкилдисульфиды, а также алкилизотиоцианаты, акри- лонитрил, аллилизоцианат, HCN и другие вещества. Не исключено, что все эти компоненты содержатся и в облаках Юпитера, поскольку газы, составляющие атмосферу планеты, могут после облучения солнечным ультрафиолетом попадать в результате конвекции в нижние горячие зоны, подвергаться там пиролизу и затем вновь переноситься вверх. Описанный модельный эксперимент представляет, особый интерес, так как, по-видимому, недалеко время, когда автоматические космические станции возьмут из атмосферы Юпитера пробы и доставят их для анализа на Землю. Тогда и выяснится, дают ли модельные опыты результаты, близкие к истине. Ведь такие опыты широко используются для изучения химического прошлого самой Земли, на их основании делаются далеко идущие выводы; но путешествия во времени, в отличие от путешествий в пространстве, вряд ли станут реальностью. В. БАТРАКОВ 11
**-ft ъ ^. ^jczS*** * ' / ♦ ^£
«В СССР последовательно претворяется в жизнь программа превращения сельскохозяйственного труда в разновидность индустриального», — говорится в Конституции СССР, принятой год назад. Для реализации этой программы необходимы глубокие и всесторонние научные исследования. Выступая 3 июля 1978 г. на Пленуме ЦК КПСС, товарищ Л. И. Брежнев подчеркнул: «Очень важно, чтобы в разработке многогранных проблем ускорения научно-технического прогресса в сельском хозяйстве и дальше принимали участие не только работники сельскохозяйственной науки, но и Академия наук СССР, академии наук союзных республик, ученые всех отраслей знаний». В очерке, который вы прочтете на этих страницах, рассказано о важном направлении в индустриализации сельскохозяйственного труда — о промышленной гидропонике, которой занимаются в Академии наук Армянской ССР. г Ч Производство растений ...Истинный кормилец крестьянина — не земля, а растение, и все искусство земледелия состоит в том, чтобы освободить растение, и следовательно, и земледельца от «власти земли». Д. Л ТИМИРЯЗЕВ Из сухого, почти белого гравия торчали розовые кусты, усыпанные великолепными цветами. Над бетонными бортами лотков зеленела герань. Непривычно мощные стебли ' алоэ выбрасывали в стороны колючие листья. В таинственных вьющихся зарослях метровой высоты краснели простенькие помидоры. Воды видно не было. Все вместе называлось: гидропони кум. На старом Эчмиадзинском шоссе, далеко не всюду покрытом асфальтом, за мостом через Раздан, который построили еще несколько веков назад, стоят два новеньких корпуса, в которых без труда можно узнать научное учреждение. Называется оно так: Институт агрохимических проблем и гидропоники Академии наук Армянской ССР. Здесь, в новых зданиях на старом шоссе, по-новому решают старые вопросы — о потенциальных возможностях растений, о достижении максимума продуктивности. И решают их нетрадиционными методами: агрохимики, исключив влияние почвы на растение, получают возможность исследовать минеральное питание, водный баланс, интенсивность фотосинтеза и многое иное, так сказать, в чистом виде. Это научный аспект, ствол древа познания. А на его ветвях зреют вполне реальные плоды: многое из того, что сделано в институте, уже сейчас используется на практике. Почему же такой институт появился именно в Ереване? Надо полагать, потому, что Армения — республика маленькая и малоземельная. Камня здесь несравненно больше, чем почвы. Но, как и всюду, в Армении разрабатывают месторождения,- строят новые заводы, поселки и города, прокладывают дороги. И земли для земледелия остается все меньше. А продукции оно должно давать все больше. Выход из этого очевидного противоречия здесь видят в развитии гидропоники. Не мелкой, полукустарной, а индустриальной. Или, как говорят в институте, в создании нового направления биологической промышленности. Директор института академик АН Армянской ССР Гагик Степанович Давтян, выступая с докладом на научном чтении, посвященном памяти Д. Н. Прянишникова, сказал: «Когда мы начали выращивать рас- 13
тения без почвы, многие говорили, что ничего из этого не выйдет. Когда же из этого кое-что вышло, то стали говорить, что это уже не ново...» Принцип и в самом деле не нов: первая публикация датируется еще 1699 г. Впоследствии, особенно в прошлом веке, когда создавалась теория минерального питания растений, многие исследователи выращивали объекты своих экспериментов не в почве, а на искусственных питательных средах. Но промышленная гидропоника появилась лишь в нашем столетии. Сразу же заметим, что термин «гидропоника» несколько расплывчат и не совсем корректен. Правильнее было бы говорить «выращивание растений без почвы». Впрочем, если корни погружены в раствор питательных солей, то термин оказывается совершенно верным. Иногда же корни находятся в воздухе и их периодически опрыскивают раствором — тогда это аэропоника, или воздушная культура. Наконец, есть и третий, главный на сегодняшний день способ: выращивание на твердых сыпучих материалах, которые смачивают время от времени питательным раствором. Поскольку работы начались с гравия, нередко говорят о гравийной гидропонике, хотя субстратом могут быть самые разные твердые частицы. Скажем, вулканический шлак или пемза, из которых росли те самые розы и алоэ... Возможно, читатель обнаружит парадокс: агрохимики и почвоведы занимаются выращиванием растений без почвы. Парадокс этот кажущийся. Именно почвоведы, изучив детально (в том числе и с помощью гидропонических методов) питание растений, могут искусственно создать условия, когда почва растениям не нужна вовсе. (Кстати. Г. С. Давтяна не раз упрекали в том, что он бросил почву. Как-то у него спросили: вы не боитесь выступать на почвенном конгрессе? Доклад назывался так: «От исследования плодородия почв — к производств) растений без почвы».) 14 Первые производственные опыты по гидропонике относятся к двадцатым годам нашего века; тогда же был введен в обиход термин «гидропоника». В нашей стране гравийной гидропоникой первым занялся профессор В. А. Чесноков в Ленинградском университете. После войны появились экспериментальные гидропонические хозяйства — в Ленинграде и Москве, на Украине и в Молдавии, в Тбилиси и Ереване. Уже сейчас тепличные хозяйства, в которых растения выращивают без почвы, служат хорошим подспорьем в снабжении горожан овощами и фруктами, а в будущем их роль еще более возрастет: это снабжение должно стать бесперебойным. Но здесь мы будем говорить не о тепличной гидропонике, а об открытой, прямо под небом; именно ею и занимаются преимущественно в ереванском институте. Двадцать с лишним лет назад, когда не было еще института, а работала лишь скромная лаборатория, здесь была одна-единственная делянка, засыпанная гравием, прямо под открытым небом. Площадь ее составляла пять квадратных метров. И когда на этой делянке вырастили морковь, то оказалось, что она созревает на сорок дней раньше обычного. Это обстоятельство во многом способствовало продолжению экспериментов. Дело в том, что проблема ранней моркови отнюдь не мелочь, а действительно серьезная проблема для консервной промышленности. Когда наступает пора изготовления овощных консервов — и помидоры уже созрели, и перец, и баклажаны — моркови для фарша все еще пет. Значит, надо брать прошлогоднюю морковь. Надо па всю зиму, весну и часть лета занимать ею хранилища, которые лучше бы использовать более рационально. Иное дело, когда морковь созревает как раз к горячему сезону... Словом, опыты заинтересовали тех, кто отвечает в Армении за развитие пищевой промышленности. Именно пищевики построили для академического института большую
Схема Г. С. Давтяна, поясняющая ускоренный рост гидропонических растений по сравнению с растениями ■ почяе. Цяетной линней показано поступление воды к нориям, черной — поступление кис порода. У растения • почяе [cneial «ножницы» почти все время широко раскрыты, и лишь нэредна оно оказывается в оптимальных условиях; в спучае гидропоники (справа) «ножницы» раскрываются совсем немного, режим постоянно бпиэок к оптимальному открытую гидропоническую установку. А потом на бросовых, засоленных землях в Эчмиадзинском районе появилась первая в стране научно-промышленная база площадью в несколько гектаров. Но какие выбрать объекты для экспериментов? Конечно, можно было остановиться и на овощных культурах (надо сказать, что крупная ранняя морковь и усыпанные плодами кусты томатов очень эффектны и действуют лучше самой изобретательной словесной рекламы). Однако этим могли заниматься уже и в сельскохозяйственных институтах, и на опытных станциях. Объекты были выбраны иные, не совсем обычные, но весьма для Армении важные: розовая герань и саженцы винограда. Гераниевое масло высоко ценится— и дома, и на мировом рынке. Во всем мире ежегодно вырабатывают примерно 150 тонн этого масла, из них 40 тонн — в лучшие годы— дает Армения. Спрос велик, экспортные возможности тоже. Так отчего бы не выращивать ее еще больше, коль скоро природные условия позволяют? Прежде всего оттого, что герань очень трудоемка: осенью вырезают черенки, зимой из черенков выращивают в теплице саженцы, весной их высаживают в грунт. Развивается герань медленно и с апреля до июля почти не разрастается; зато преуспевают сорняки в междурядьях. Расход труда велик, урожай—не особенно: в среднем 25 тонн зеленой массы с гектара, из которых можно извлечь самое большее 19—20 кг эфирного масла. А колхоз или совхоз не может бросить все силы на герань. Ему нужно выращивать и хлеб, и корм для скота, и овощи, и фрукты. Приходится идти на ограничения — иначе рук не хватит. Теперь о герани на гравийной гидропонике под открытым небом. Средний урожай 80—100 тонн зеленой массы с гектара, выход эфирного масла — до 100 кг. Расход труда вдесятеро ниже. И наконец, есть возможность направленно регулировать качество масла. Отчего так? Растению в почве все время чего- то не хватает. Идет дождь, и к корням не поступает кислород. Когда сухо, кислорода достаточно (конечно, если было проведено рыхление), зато нет воды. Все время возникают «ножницы» между потребностями растения и их удовлетворением. И лишь в некоторых счастливых точках, как это явствует из приве- 15
денного рисунка, растение оказывается в наиболее благоприятных условиях. Совсем иное дело в гидропонику- ме. Вспомните: поверхность гравия на делянках совершенно сухая. Раствор по трубам подводят к лотку снизу, причем так, чтобы он не доходил до поверхности сантиметра на четыре — иначе начнется ненужное испарение влаги. И раствор подается не постоянно, а периодически. Для разных культур и разного времени года периодичность разная. Обычно раствор омывает гравий один-два раза в сутки. Летом — чаще, осенью — реже. А камни пористые. Они покрываются пленкой воды с питательными элементами, адсорбируют раствор. Влага вытесняет ненадолго почти весь воздух, удаляя продукты дыхания корней, и, когда раствор уходит из лотков, сливаясь самотеком в резервуары, всасывается свежий воздух. Таким образом, корни находятся в трехфазной системе: твердый наполнитель, питательный раствор, воздух. Они получают, можно сказать, постоянное питание, поскольку раствор, оставшийся на камнях, расходуется постепенно, а кислород поступает непрерывно. И «ножницы» раскрываются совсем немного: режим лишь на самую малость отличается от оптимального (что видно из того же рисунка). А если так, то растения находятся в заведомо привилегированных условиях; они откликаются на это ускоренным ростом и прибавкой урожая. Но это не все. При гидропонике существенно увеличивается интенсивность фотосинтеза. Во-первых, больше площадь листьев. Во-вторых, изменяется фотосинтетический аппарат: хорошее корневое питание приводит к тому, что в листьях накапливается больше хлорофиллов и других пигментов. Это в свою очередь помогает развитию корневой системы — и так далее, по неразрывной цепи... Словом, и физиология, и биохп- .мия растений, выращенных без почвы, существенно отличаются от обычных. Если растения в почве используют солнечную энергию при- 16 мерно на 0,5—1%, то в гидропони- куме— на 3—5%, а то и больше. По мнению члена-корреспондента АН СССР А. А. Ничипоровича, «наиболее высокие к.п.д. фотосинтеза могут получаться при культивировании растений в условиях гидропоники». Иногда, в особо удачных экспериментах, общий коэффициент использования энергии света за период вегетации достигал 8%! И видимо, это не предел. Если селекционеры, выводя новые сорта специально для гидропоники, будут вести отбор и по такому признаку, как активность фотосинтезирующе- го аппарата, то можно будет добиться поразительной урожайности. Теперь о питании. Тут многое зависит от того, какой выбран наполнитель. Ведь это не инертная масса; раствор постепенно извлекает из камня те или иные вещества, которые могут принести растению либо пользу, либо вред. Может быть, лучше иметь дело с инертным материалом и, точно задав состав питательного раствора, исключить любые ошибки питания. А может быть, и с активным — если и будет совершена ошибка, ее последствия смягчит природный материал, поставив растению те элементы, которых не оказалось в растворе. Что же касается самих питательных растворов, то их существует великое множество. Есть классический раствор Кнопа (нитрат кальция, однозамещенный фосфат калия, сульфат магния, хлорид калия, следы хлорида железа), есть растворы Пфеффера и Кроне, есть безымянные растворы самого разного состава. Самое неожиданное заключается в том, что почти все эти растворы дают схожий эффект. Видимо, растения, в конце концов, сами отбирают то, что им нужно в первую очередь. Ну, а если чего-то не хватает — скажем, не ввели бора или молибдена? Тогда эфирное масло, например, может оказаться совсем не того качества, на которое мы рассчитывали. Но это полбеды; гораздо хуже, если в плодах или в зернах
не окажется необходимых в нашем рационе минеральных солей, витаминов и прочих физиологически активных веществ. И все же растения (и их потребители), как правило, не страдают. Не надо забывать об основе раствора — о воде: ведь она не дистиллированная. Самая обычная вода — речная, из скважины, из водопровода. А значит, в ней есть, пусть и в микроколичествах, большинство микроэлементов. Ту же герань, как и многие другие растения, в Институте агрохимических проблем и гидропоники выращивают на растворе, предложенном Г. С. Давтяном. Этот раствор обеспечивает растения всеми необходимыми питательными ионами, включая ионы микроэлементов. Раствор богатый; во всяком случае эфирное масло получается самого высокого качества, что при серьезном дефиците какого-либо питательного вещества вряд ли было бы возможно. Вот результаты закрытой дегустации гераниевого масла на ленинградской парфюмерной фабрике «Северное сияние»: герань, от начала до конца выращенная на открытой гидропонике,— 5 баллов (высшая оценка); почвенные саженцы плюс гидропоника — 4,5 балла; обычное масло урожая того же года — 3 балла. Есть над чем задуматься. Выше наряду с геранью были упомянуты и саженцы винограда. Несколько слов о них. Виноградарство в южных районах страны — одно из важнейших направлений сельскохозяйственного производства. Одной только Армении для новых виноградников требуется ежегодно 5—6 миллионов саженцев. Их выращивают в специальных питомниках. Иногда за год, но желательно все же за два — двухлетки выше ценятся, они лучше приживаются и быстрее плодоносят, примерно на четвертый-пя- тый год. В питомниках Армении с каждого гектара получают от 35 до 45 тысяч саженцев. На бросовом участке в Эчмиад- зинском районе, там, где опытно- промышленная база института, саженцы винограда, растущие под открытым небом в вулканическом шлаке, достигают требуемой величины за пять-шесть месяцев. Они выглядят гораздо мощнее своих собратьев, взращенных в почве. Они плодоносят иногца уже на второй год. Наконец, с каждого усеянного камнями гектара можно получить 250—300 тысяч саженцев. Причины те же: водно-воздушный режим, сбалансировайное питание, интенсивный фотосинтез и проч. В результате растения проявляют такие потенциальные способности, о которых раньше и не догадывались. Министерство сельского хозяйства республики приступает к закладке гидропонического питомника для винограда. Площадь питания — каких-то 11 гектаров. Но здесь будут выращивать более половины всех виноградных саженцев Армении. Ну а как с гидропоническими «плантациями» герани? На опытно- промышленной базе работы заканчиваются. Оптимальные условия найдены, рекомендации сделаны, инструкции выпущены. И пока нет еще эффективного звена между академическим институтом и производством, научное учреждение сознательно взяло на ^ебя значительную часть трудов и расходов, испытывая созданные в лаборатории способы. Но пройдет еще год- другой, институт завершит тему и займется детально другими проблемами. И уже дело хозяйств — строить гидропонические установки, пользуясь накопленным опытом и подробным технологическим регламентом. Вероятно, читатель обратил" внимание на выражения: «гидропоничес- кая установка», «технологический регламент». Термины скорее промышленные, чем сельскохозяйственные. Так оно и есть. Для выращивания растений без почвы нужен, по сути дела, завод, а не поле. Нужны бетонные лотки для гравия или другого носителя. Нужны емкости для подготовки маточного раствора и его разбавления до тре- 17
буемой концентрации. Нужны насосы и трубы, чтобы подать раствор к лоткам. И автоматика, ведущая процесс по программе: раствор должен поступать к корням растений вовремя и вовремя же сливаться в резервуары, его концентрацию надо поддерживать строго на заданном уровне. И наконец, требуются люди, умеющие обращаться с этой автоматикой. А если так, нужны капиталовложения. И немалые. Они, конечно, окупятся — благодаря росту продуктивности и улучшению качества, благодаря экономии рабочей силы и снижению расхода воды (именно так: промышленная гидропоника требует меньше воды, чем поливное земледелие). Но окупятся не так скоро, как хотелось бы, примерно за пять — семь лет. Одно дело теплицы, в которых выращивают помидоры и огурцы для горожан круглый год: зимой под Ленинградом их иначе не вырастить. Ну а герань и виноградные саженцы растут и в почве, пусть и не так хорошо, но без больших капитальных затрат... Однако такого рода экономические затруднения, надо полагать, явление временное. Отчасти — как это видно из примера с виноградом — их уже удалось преодолеть. Не следует думать, будто в Институте агрохимических проблем и гидропоники ратуют исключительно за гидропонику и считают ее единственно приемлемым методом. Совсем не так. Напротив, ее считают — по состоянию на сегодня — подсобным методом. Все понимают, что еще долгое время главенствующую роль будет играть традиционное сельскохозяйственное производство, все более интенсивное и химизированное. Хлеб, конечно же, будут и впредь выращивать в почве. И картофель, и сахарную свеклу. (Хотя вообще-то их тоже можно растить в гидропоникуме; дело не в принципе, а в экономической целесообразности.) Главными же объектами гидропоники будут в ближайшее время овощные культуры и эфироносы, зеленый витаминный корм для скота и саженцы, лекарственные растения и цветы. А там, глядишь, дойдет дело и до более массовых культур... Но бывают и такие случаи, когда гидропоническое производство становится единственно возможным. Например, на злостны-х содовых солончаках, освоение которых связано с огромными затратами. Или — бесцельно пропадающие крыши домов, особенно в южных городах. На них бы скромные ги- дропонические установки с овощами или цветами; пусть даже не для урожая — хотя бы воздух в городе станет здоровее... Или — уже не из области мечтаний, а вполне реальное: направленное накапливание в растениях тех или иных веществ. Скажем, в той же Араратской равнине вода содержит мало иода. Можно, конечно, вводить иод в питьевую воду или, скажем, в хлеб, но можно — и это проще! — в питательный раствор, на котором выращивают овощи. А в других местах — свои заботы. Скажем, кое-где в Прибалтике животные страдают сухоткой. Им надо бы скармливать побольше кобальта. Этот кобальт можно ввести в раствор, когда выращивают на гидропонике витаминный корм. И так далее. Промышленная гидропоника не нуждается уже в восхвалении и не боится умолчания: она пробила себе дорогу. Но она нуждается в постоянной поддержке. Проторенная, но нехоженая дорога может зарасти сорняками (которые, между прочим, в самой гидропонике, чистой до стерильности, немыслимы). ...Когда я покидал институт, заведующий экспериментальной станцией М. А. Бабаханян, показывавший свое обширное хозяйство, подарил мне на прощанье розу. Он срезал ее с пышного, усеянного цветами куста, который празднично возвышался над белесыми безжизненными камнями. О. ЛИБКИН, специальный корреспондент «Химии и жизни» 18
На что способен хлопчатник Хлопчатнику, как и другим культурным растениям, для нормального роста и развития необходимы определенные условия внешней среды, или факторы жизни, как чаще принято говорить среди агрономов: свет, тепло, воздух, вода и пища. Недостаток одного из них резко снижает урожай и качество хлопка-сырца. Чтобы управлять развитием растений и, следовательно, добиваться от них максимальной пользы, необходимо хорошо знать, каково оптимальное соотношение всех этих условий. Выяснить это очень удобно, выращивая хлопчатник на гидропонике, потому что появляется возможность регулировать факторы роста в соответствии с потребностями растения. В лаборатории физиологии и биохимии растений Всесоюзного научно-исследовательского института хлопководства в Ташкентской области были специально построены водонепроницаемые вегетационные делянки, или проще — большие бетонные поддоны. Их заполнили смесью гравия с песком и посеяли в нее семена хлопчатника. Питательные растворы (состав разработан ЛД. А. Белоусо- вым) в различные фазы развития растений были разными. Они отличались от питательных растворов, которые применяют для других культур, более высокой концентрацией азота и фосфора и относительно меньшим количеством калия. Наблюдения нас не разочаровали. В искусственной среде при полном удовлетворении всех потребностей растения росли и развивались значительно быстрее, чем их родственники, помещенные на контрольном участке — делянке, где были воспроизведены условия обычного поля. На гравии выросли мощные кусты с крепкими листьями. В этом нет, конечно, ничего удивительного. Нас же интересовали цифры, чтобы понять, на что способно растение. Вот некоторые из них. Первого августа высота главного стебля хлопчатника на гидропонике достигала 103 см, а на контрольном участке — лишь 79 см. Число коробочек у растений, выросших на гравии с песком, было в среднем 16,6, а в условиях поля — только 2,4. К 13 августа у хлопчатника на гидропонике появилось еще несколько плодов, всего их стало теперь 21 штук, а у контрольных растений выросло лишь по 6 коробочек. Первая коробочка опытного хлопчатника раскрылась через 106 дней после посева, а в поле для этого потребовалось 12В дней. По биологической природе хлопчатник относится к обильно плодоносящим культурам. Однако в полевых условиях растение сбрасывает большую часть своих плодов, от 70 до В0%. Опыты в искусственной среде показали: если растение бесперебойно обеспечивать питательными веществами . и водой, то эти потери можно снизить до 45—50%- Каков же был урожай в наших опытах? С квадратного метра полевой делянки мы собрали 0,46 кг хлопка- сырца, или в пересчете на гектар — 46,7 ц. В условиях же гидропоники растение принесло почти в два раза больше, примерно 90 ц/га. Мы подсчитали также, сколько пищи может растение на самом деле усвоить. На гектаре гидропонного участка, где умещалось 60 000 растений, вынос азота составлял 533 кг, фосфора — 270 кг и калия — 607 кг. Если пересчитать все на тонну хлопка-сырца, то окажется, что для ее получения гидропонному хлопчатнику понадобилось 40,2 кг азота, 20,3 кг фосфора, 45,8 кг калия. В поле расход был несколько меньший, соответственно 30— 43 кг, 12—15 кг и 38—50 кг. Но зато в поле мы проиграли в площади, там растения росли реже и для той же тонны сырца нужен был куда более обширный участок. Применение метода гидропоники в исследованиях ; физиологии, агрохимии, генетики и в селекции хлопчатника позволило углубить d наши знания о растении. Хотя работа еще не закончена, но уже сейчас очевидно: :< хлопчатник располагает т огромными потенциальными n возможностями, их можно о и нужно использовать. Кандидат л биологических наук м< А. Н. УСМАНОВ 8 19 91
Л;
Проблемы и методы современной науки Две молекулы в одной, или что такое диастереотопия Кандидат химических наук Г- Б. ШУЛЬПИН Уже более ста лет химики знают, что молекулы имеют определенное строение, то есть что составляющие их атомы связаны между собой вполне определенным образом. Эта идея, сформулированная в 1861 году А. М. Бутлеровым, быстро завоевала всеобщее признание, так как позволила предсказать существование структурных изомеров, а затем объяснить явление так называемой цис-транс-изомерии, зависящей от расположения заместителей при двойных связях. Когда же структурные формулы вышли из плоскости в пространство (в 1871 году двадцатидвухлетний химик Я- ВантТофф предложил изображать атом углерода в центре тетраэдра, к вершинам которого направлены четыре валентные связи), нашел объяснение еще один вид изомерии — зеркальной, или оптической. АЗБУКА СТЕРЕОХИМИИ Стереохимия — это наука о пространственном строении молекул и его влиянии на свойства вещества. Существует немало способов изображения трехмерных молекулярных структур на двумерной поверхности бумаги. Но стереохимики предпочитают пользоваться молекулярными моделями — изготовлен-
s Простейшая стереожимическая модель молекулы метана: четыре спички, воткнутые ■ пластилиновый шарик, символизируют четыре валентные связи, направленные н вершинам правильного тетраэдра ными в определенном масштабе разноцветными шариками, которые можно соединять между собой в различных комбинациях подобно деталям детского конструктора. Давайте и мы воспользуемся моделями молекул, чтобы наш рассказ был по возможности более наглядным. А поскольку особая точность в воспроизведении действительных форм молекул нам не потребуется, обойдемся самыми доступными материалами — нам понадобятся лишь коробок спичек (они будут изображать связи между атомами), шарики из разноцветного пластилина (они будут изо- В молекуле молочном кислоты вокруг центрального углеродного атома располагаются группы Н, ОН, СН;< и Такая молекула может существовать в виде двуж изомеров, относящижея друг н другу кан предмет и его отражение в зеркале соон соон. бражать различные атомы и атомные группировки) и два картонных пятиугольника, символизирующих остатки циклопентадиенила. Самая простая органическая молекула — это молекула метана, СН4. Попробуем построить модель этой молекулы из нашего конструктора. Для этого возьмем черный пластилиновый шарик и воткнем в него четыре спички так, чтобы их головки были направлены к вершинам правильного тетраэдра. Черный шарик — это атом углерода; условимся, что спичечные головки будут изображать атомы водорода. Такой симметричный «ежик» и есть модель молекулы метана (рис. 1). Превратим молекулу метана в молекулу молочной кислоты, формула которой в обычной записи выглядит так: СН3СН(ОН)СООН. Для этого заменим три атома водорода на группы СООН, ОН и СН3, для чего налепим на головки трех спичек в модели молекулы метана три пластилиновых шарика разных цветов. А теперь изготовим еще одну модель молекулы молочной кислоты, но только поменяем местами любые два шарика. Удивительное дело: эти две молекулы, составленные одинаковым образом из одинаковых частей, оказываются различными: их, как ни крути, друг с другом в пространстве не совместить — они относятся друг к другу как левая и правая перчатки, как предмет и его отражение в зеркале (рис. 2). Но коль скоро различаются модели молекул, должны различаться и их реальные прототипы, а следо- соон Хн 22 j: он
вательно, должны существовать два различных вещества, две различных молочных кислоты. И действительно, такие изомеры существуют — они и называются зеркальными. Замечательная особенность зеркальных изомеров заключается в том, что они обладают совершенно одинаковыми химическими и физическими свойствами. И все же есть один способ, позволяющий различать эти вещества. Если пропустить через растворы двух стереоизоме- ров молочной кислоты плоско поляризованный свет (это значит, что электрический вектор светового электромагнитного поля колеблется в одной плоскости), то в одном случае плоскость поляризации повернется влево, а в другом случае — на такой же угол вправо. Поэтому такие изомеры называются еще оптическими, а также энантиомерами (по-гречески «энантиос» значит «противоположный»). Вот мы сказали, что энантиомеры имеют одинаковые химические свойства. Но это справедливо не для всех реакций, а только для тех, в которых принимает участие лишь одно оптически активное вещество. Если же оба реагента оптически активны, то возможны четыре комбинации изомеров (левый-левый, левый-правый, правый- левый и правый-правый); из них две пары зеркально симметричных комбинаций (левый-левый и правый-правый; левый-правый и правый-левый) будут находиться в энантиомерных отношениях; но все остальные пары комбинаций (например, левый-левый и левый-правый) уже не могут превратиться друг в друга после отражения в зеркале — подобные отношения называются диастереомерными. Иначе говоря, разные зеркальные изомеры будут по-разному реагировать с одним и тем же энантиомером, проявлять разные химические свойства. Все это было известно еще в прошлом веке и сегодня хорошо знакомо каждому химику. Поэтому статья наша, как говорится, совсем не о том. Разговор наш о самых последних достижениях стереохими- ческой науки. АСИММЕТРИЧНЫЙ БУТЕРБРОД Итак, мы убедились, что даже самые примитивные модели молекул помогают разбираться в причинах оптической активности веществ, предсказывать ее наличие или отсутствие у еще не полученных соединений. В рассмотренном выше примере для возникновения оптической изомерии с тетраэдрическим углеродом молекулы метана надо было связать четыре разных заместителя. Но вообще говоря, это не обязательно: молекула вращает плоскость поляризации света, если она вообще не может быть совмещена со своим отражением в зеркале. (С начала 70-х годов нашего века способность молекул, да и других объектов, существовать в виде самостоятельных зеркально симметричных форм стали называть «хирально- стью», от греческого «хейр» — рука.) Какие же примеры хиральности, не связанной с наличием четырех разных заместителей у тетраэдриче- ского атома углерода, можно привести? Первое, что приходит в голову,— заменить в классическом тетраэдре атом углерода. Действительно, многие такие соединения были получены сравнительно давно. Здесь соединения ближайшего аналога углерода кремния и более хитро устроенные производные фосфора и мышьяка (рис. 3). Но гораздо интереснее возможности, открывшиеся перед стереохимиками в 1951 году, когда было открыто вещество, названное ферроценом. Изготовьте модель молекулы этого прелюбопытного соединения. Для этого между двумя вырезанными из картона правильными пятиугольниками зажмите шарик из пластилина. В таком вот бутерброде картонные пятиугольники — это циклопентади- енилы, состоящие из пяти атомов углерода с привязанными к ним атомами водорода (по одному водороду на углерод; на модели мы их изображать не будем, но забывать об их существовании не стоит). Бутербродная начинка — это атом i железа. 23 I
R R Si F x ' z x / \ As // Заменяя центральный атом углврода на атомы крвмния, фосфора или мышьяка, можно получить молекулы, тоже способные существовать в виде двух зеркальных изомеров А теперь давайте заменим в одном из пятичленных колец ферроцена, в одном из картонных пятиугольников, два атома водорода на два различных заместителя, например на группы СООН и СН3; сделать это можно, как показано на рисунке 4. И вот смотрите, к какому результату мы пришли. Оказывается, метильная группа может находиться либо справа, либо слева от карбоксильной. Молекула такого двузамещенного ферроцена хираль- на и может существовать в виде двух оптических антиподов; такие оптические изомеры были в последние годы получены и исследованы австрийским ученым К- Шлёглем. И еще один экзотический пример хиральности. Из двух черных шариков пластилина и шести спичек изготовим модель молекулы этилена СН2=СНг п заменим в ней один В двухслойную молекулу ферроцена два раэлых заместителя можно мести в соседние положения двумя различными способами. В зависимости от относительного расположения этих заместителей образуется тот или иной зеркальный изомер СООН ш атом водорода на карбоксил СООН (рис. 5). Конечно же, эта молекула не хиральна — невозможно придумать такой изомер, который был бы ее зеркальным отражением. Но сделаем вот что — прикрепим к двойной связи (к двум параллельным спичкам) большой шарик, который будет символизировать, например, железотетракарбонильную группу Fe(COL — она с большой охотой присоединяется к двойной связи. И что же получилось? Молекула сразу стала хиральной, способной существовать в виде двух зеркальных изомеров (рис. 6). ИГРА С ВОЛЧКОМ Обратимся теперь к несколько иным моделям. Возьмем большой детский волчок и сильно раскрутим его. Волчок с гуденьем вращается, его ось смотрит строго в зенит. А теперь осторожно отклоним ось от вертикального положения. Что при этом произойдет? Ось волчка начнет совершать медленное круговое движение вокруг вертикали — говорят, что возникает прецессия. Если теперь в такт прецессии оси подталкивать волчок рукой, будто раскачивая качели, ось волчка резко накренится. Можно сказать, что произошел резонанс — волчок поглотил энергию, подводимую рукой. После этого проведем другой экс- СООН О сн, СУ сн. 24
ч s* У однозамвщенного производного втилена, акриловой кислоты, может существовать только один-единственный изомер .>> 4 соон перимент, на этот раз мысленный. Возьмем ядро атома водорода и поместим его в постоянное магнитное поле. Ядро имеет определенный магнитный момент, под действием внешнего поля начнется прецессия вектора этого момента. Если же одновременно воздействовать на ядро еще и переменным магнитным полем, перпендикулярным постоянному полю, и постепенно изменять его частоту, то как только частота переменного поля сравняется с собственной частотой прецессии ядра, произойдет резонансное поглощение энергии — аналогия с волчком почти полная (рис. 7). И это отразится в виде пика на экране осциллографа, который мы, конечно, не забыли присоединить к нашему прибору, — мы получили спектр ядерного магнитного резонанса, ЯМР. (На Если молекулу анриловой кислоты соединить с железотетракарбонильной группировкой Fe|COL, то моленула перестанет быть идентичной своему отражению в зеркале. Способность молекулы (как и любого другого объекта) ке быть тождественной своему зеркальному отражению называется жиральностью практике, правда, поступают наоборот — меняют не частоту переменного поля, а напряженность постоянного и ждут, когда наступит резонанс.) Вот тут-то необходимо заметить, что для разных ядер в пределах одной и той же молекулы (то есть для ядер, находящихся в разном окружении) резонанс наступает при различной напряженности поля. А это значит, что мы можем на экране осциллографа буквально видеть, сколько типов атомов содержится в молекуле. Например, в уксусной кислоте есть три одинаковых атома водорода из метильной группы СН3 и один — из карбоксила СООН. И вообще, одинаковые (или, как говорят, эквивалентные) атомы, находящиеся в пределах одной молекулы, дают один общий пик на спектре ЯМР, а если атомы хотя бы чуть-чуть различаются, то в спектре появляются отдельные сигналы, соответствующие каждому типу. СТОРОНА СТОРОНЕ РОЗНЬ А теперь пора вернуться к стереохимии. До сих пор мы сравнивали между собой две молекулы и говорили, что, если они относятся друг к другу как предмет и его зеркальное отражение, то представляют собой энантиомеры. Но вот в середине 60-х годов нашего столетия возникла потребность проанализировать стереохимические отношения отдельных атомов и их группировок, находящихся в пределах одной молекулы. Такой анализ был проведен американцами К. Мислоу и М. Рабаном. А I / / ч *-> < <v у СООН I СООН 25
направление воля тяготения Земли [постоянного магиитивго поля) направление осв волчна (магнитного момента ядра! СООН воячон [ядро] _1 I СН, усиление поля сн3соон наиравяеиие водталикваикя воячиа (неременного магнитного поля] Принцип ядерного магнитного резонанса можно проиллюстрировать (конечно, очень грубо | поведением вращающегося волчка. Нввивмвалентиые атомы одного и того же влементв, ианодящиеся в прсделан одной и той же молекулы, дают i Давайте и мы рассмотрим эту проблему на конкретном примере, опять-таки воспользовавшись простейшими молекулярными моделями. Присоединим к пятиугольнику, изображающему уже знакомый нам циклопентадиенил, пластилиновые шарики-углероды, один из которых связан с метильнрй группой (рис. 8). Атомы водорода при углеродах 2, 3. 4 и 5 мы изображать не станем, но всегда, говоря о свойствах атомов с такими номерами, будем помнить, что это относится и к углеродным, и к водородным атомам. Давайте посмотрим, как относятся друг к другу правая и левая стороны циклопентадиенила (то есть части молекулы, расположенные симметрично относительно метильной группы), в каких отношениях находятся атомы 2 и 5. Повернем молекулу вокруг оси симметрии — и мы увидим, что после этого атом 2 займет положение атома 5. Это значит, что атомы 2 и 5 эквивалентны, и поэтому в спектрах ядерного резонанса они дадут один-единственный общий сигнал. (Разумеется, все эти рассуждения относятся и к паре атомов 3 и 4, которые дадут другой общий пик). Следующий шаг нашего теоретического исследования. Получим из циклопентадиенила ферроцен. Для этого к замещенному пятиугольнику прикрепим атом железа и второй ломоть ферроценового сэндвича (рис. 9). Какие отношения теперь связывают атомы 2 и 5? Сейчас уже никаким вращением совместить эти атомы не удастся. Левая сторона молекулы перестала быть эквивалентна правой. Но обратите внимание — существует зеркальная плоскость, делящая молекулу пополам: отражаясь в этой плоскости, атом 2 превращается в атом 5. Такие атомы называются энантиотопными — этот непривычный термин указывает на их аналогию с энантиомерными молекулами. В спектрах ядерного ре- Повернув молвнулу циилопентаднаиипьного производного вокруг оси АВ, можно пвревести атом 2 в положение атома 5. Такие атомы называются эквивалентными и дают в спектре ЯМ» один общий пни сн3 26
зонанса энантиотопные атомы, как и эквивалентные, дают один общий пик. До сих пор мы изображали метальную группу простым шариком. Но давайте расшифруем ее структуру (рис. 10): воткнем в пластилиновый шарик три спички, чтобы вокруг углерода образовался тетраэдр, и заменим два атома водорода на какие-либо группы атомов, — скажем, R1 и R2 (это могут быть, например, ОН—, СН3—, C6Hs — группы). Что от этого изменится? В нашей молекуле произойдут поистине драматические события: исчезнет зеркальная плоскость, рассекавшая молекулу пополам. Теперь уже никакие ухищрения не помогут превратить атом 2 в атом 5. А самое главное, — атом 2 окажется теперь в несколько ином окружении, чем атом 5, — рядом с атомом 5 находится группа R2, а возле атома 2 расположилась группа R1. В этом случае атомы 2 и 5 будут называться диастереотопными, по аналогии с диастереомерными молекулами. В спектре ядерного магнитного резонанса такие атомы обычно дают два различных сигнала. Теперь пришло время ответить на два вопроса, которые непременно должны возникнуть у внимательного читателя. Первый вопрос. Мы нарисовали метильную группу в таком положении, когда водород смотрит вверх, группа R1 — направо, R2 — налево. Но ведь метильная группа может вращаться вокруг связи, соединяющей ее с ферроценовым бутербродом... Не должно ли это вращение усреднять окружение атомов 2 и 5? Да, конечно, метильная группа будет вращаться. Но при любом расположении Н, R1 и R2 окружение атомов 2 и 5 будет различным. Второй вопрос. Мы произвольно взяли один из энантиомеров с таким расположением заместителей в метильной группе (обход по часовой стрелке): Н, R1, R2. А если взять зеркальный изомер с последовательностью Н, R2, R1? В этом случае атомы 2 и 5 просто поменяются местами. Иначе говоря, в любом случае одинаковые на первый взгляд атомы дают в спектре ядерного магнитного резонанса различные пики. Подобную неэквивалентность атомов 2 и 5 впервые наблюдали в 1972 году советские ученые Д. Н. Курсанов, 3. Н. Парнес, Н. М. Лойм и П. В. Петровский, изучая соединения, подобные ферроцену, — производные циклопентадиенилтрикар- бонилмарганца. Ферроценовый бутерброд оказался очень чувствительным к стерео- химическим изменениям, происходящим в заместителе. Представьте себе этилен, в котором один из во- дородов заменен на ферроценовый остаток. Разумеется, в спектре такой молекулы атомы 2 и 5 (а также 3 и 4) дадут один-единственный пик. Но вот стоит присоединить к двойной связи металлоорганическую группировку (рис. 11), как весь заместитель становится хиральным и в спектре вместо одного сигнала появляются .два (это впервые показано в работе А. Н. Несмеянова, Г. Б. Шульпина, П. В. Петровского и М. И. Рыбинской в 1974 году). Не стоит, однако, думать, что диастереотопия атомов может наблюдаться только в случае экзотических соединений. Вовсе не обязательно присутствие в молекуле и асимметрического атома углерода, хирального центра. Построим, к примеру, модель молекулы 2-метилин- дана (рис. 12). Несложно убедиться, что два атома водорода при одном атоме углерода, торчащие вверх и вниз, диастереотопны, а два атома водорода при разных атомах углерода, — направленные, например, вверх, — энантиотопны. Диастереотопные атомы должны давать в спектрах ЯМР различные сигналы, и это необходимо учитывать при их расшифровке, так как именно такие спектры сейчас служат основой для установления структуры молекул. ПТИЦА В КЛЕТКЕ Есть такая детская игрушка: на картонном квадратике с одной стороны нарисована птица, а на другой — клетка. Если вращать эту 27
углерода. Если получить спектр ядерного магнитного резонанса такого вещества, то в нем не будет пиков, соответствующих каждой из форм: атомы движутся так быстро, что получается усредненная картина наподобие птицы в клетке. Но это движение можно замедлить, понизив температуру, — Bof тогда- то мы и увидим в спектре сигналы обеих форм — так сказать, птицу отдельно и клетку отдельно. В 1970 году А. Дэвисон и П. Ракита (США) решили исследовать движение атома олова по пятичлен- ному кольцу индена. Чторы разобраться в сути их работы, изготовьте модель молекулы, с которой они имели дело. Сначала сделайте из картона фигуру, представляющую собой сцепленные гранями шести- и пятиугольники; к одному из боковых атомов пятичленного кольца прикрепите модель группы — SnfCFUhCeHs, а два оставшихся атома пятичленного кольца соедините двойной связью. Модель показана на рис. 13 посередине вверху. При низкой температуре молекула этого производного индена существует в форме, когда олово соединено с крайним атомом пятичленного кольца. Обратите внимание — метальные группы А и В при атоме олова диа- стереотопны, ибо не связаны зеркальной плоскостью и не могут перейти в другую при вращении. Может быть, это трудно усвоить сразу, но, повертев модель и так и сяк, 9 В молекуяе замещенного ферроцена атом 2 невозможно перевести вращением в положение атома 5. Однако ати атомы связаны между собой зеркальной плоскостью; они называются виантнотопнымн и дают в спектре ЯМР один общий пин картонку, изображения совместятся — птица попадет в клетку, так как при быстром чередовании изображений глаз не может воспринимать отдельно каждый рисунок, и картина усредняется. Существуют молекулы, отдельные части которых находятся в постоянном взаимном движении — например, такие, где атом водорода бегает между атомами кислорода и ю Если соединить молекулу ферроцена с асимметрическим атомом углерода, то в этом случае атом 2 нельзя перевести в положение атома 5 ии вращением, ни отражением в зеркале. Тание атомы называются днастереотопными; в спеитре ЯМР они дают раздельные пики 28
JL Если н молекуле ферроцена присоединить остаток акриловой кислоты, координированном с железотетракарбоиильной группировкой, то атомы 2 и 5 оказываются диастереотопными вы убедитесь в справедливости нашего утверждения. Мы сказали: при низкой температуре... А при какой конкретно? Ответ на этот вопрос дает спектр ядерного магнитного резонанса. При температуре —23°С в этом спектре наблюдаются два сигнала метальных групп (рис. 13, справа вверху). Будем теперь нагревать вещество. Что происходит со спектром? Постепенно два пика исчезают, а вме- 12 В молекуле 2-мвтилиндвнв нет асимметрического втома углерода, однако атомы водороде прн боковых углеродных атомах пятичленного цикла диастереотопны — их нельзя перевести друг в друге ии вращением, ни отражением в эеркеле сто них при температуре +52°С появляется узкий одиночный сигнал. О чем это говорит? О том, что при этой температуре группа, содержащая олово, уже достаточно быстро бегает по трем атомам кольца и спектр отражает усредненную картину, сумму трех состояний, — птица попадает в клетку. Получается так, что при высокой температуре атом олова как бы все время находится у среднего атома углерода. Теперь через атом олова и два кольца можно провести зеркальную плоскость. Это значит, что метальные группы стали энантиотопными и, следовательно, они будут проявляться в спектре в виде одного сигнала. Подробное исследование спектра позволило даже вычислить энергию, которую необходимо сообщить молекуле, чтобы олово начало бегать вдоль кольца, — она оказалась равной 14 ккал на моль вещества. Разве эта работа не показывает, сколь изящными могут быть методы исследования вещества, как разнообразны способы познания природы, как плодотворно проникновение методов одних наук в другие области знания? Оценить изящество гимнастической комбинации может любой человек, два-три раза видевший соревнования по этому виду спорта. Часто встречаются красивейшие комбинации и в шахматах, от которых может прийти в восхищение даже малоопытный игрок. Но в науке по- 29 1
V fcc № f^M -23°C 12 Подобно тому как прн быстром вращении картонки птица попадает в кпетку, поскольку глаз видит усредненную картину, так и с помощью метода ЯМР не удается различить каждую структуру в отдельности, если они очень быстро превращаются друг в друга. Например, при Я"С оловянное производное индена дает лишь один пик, соответствующий симметричной структуре [рисунок посередине!; если же температуру понизить до —21°С, процесс взаимопревращения замедлится. и я спеитре появятся деа сигнала (рисунки ввержу и вниэу| ложение оказывается более сложным — чтобы понять красоту, новизну, необычность того или иного исследования, той или иной идеи, требуется незаурядная подготовка. Помню, с каким жаром, с каким увлечением Петр Александрович Ребиндер рассказывал на лекциях по коллоидной химии в МГУ о необходимости выбирать в научной работе самое красивое решение задачи. А что значит красивое? Наверное, — самое простое, неожиданное, нестандартное, использующее, по шахматной терминологии, наименьшее число ходов. Забавно, что, когда П. А. Ребиндера спросили о его отношении к шахматам, он пришел в негодование, возмущаясь тем, что огромное количество умственной энергии расходуется впустую, в то время как существует великое множество научных проблем, требующих не менее изящных решений, чем решение шахматной задачи. ЧТО ЧИТАТЬ О ПОСЛЕДНИХ ДОСТИЖЕНИЯХ В СТЕРЕОХИМИИ 1. «Избранные проблемы стереохимии». М., «Мир», 1970. 2. В.И.Соколов. «Новое о стереохимии». М., «Знание», 1975. 3. В. И. Соколов. «Введение в теоретическую стереохимию». /W, «Наука», 1978. 30
Вторая древнейшая реакция Член-корреспондент АН СССР М. Г. ВОРОНКОВ, кандидат химических наук В. А. УСОВ Первой химической реакцией, с которой столкнулся первобытный человек, очевидно, было окисление. Взаимодействие органических соединений с кислородом, и в частности процессы горения, хорошо изучены и широко используются на практике. Здесь же мы хотим рассказать о второй древнейшей органической реакции, в общем-то, не очень известной,— о взаимодействии серы с соединениями углерода. Одно из старейших описаний действия серы на органические вещества (в чисто практических и притом назидательных целях) приведено в библии: «И пролил господь на Содом и Гоморру дождем серу и огонь»... Что из этого вышло, известно: города были уничтожены, а души большинства их жителей отправились, надо полагать, в ад, где, как известно, одним из топлив и источником смрада служила все та же сера... Если же говорить всерьез, то способность серы взаимодействовать с органическими веществами и образовывать практически важные продукты была известна людям в очень далекие времена. В древнем Риме для борьбы с вредителями виноградной лозы применяли массу, образующуюся при нагревании серы с оливковым маслом и смолой. Знаменитый греческий огонь, которым византийцы поджигали вражеские корабли, получался при взаимодействии серы с нефтью, растительными маслами и другими веществами • органического происхождения. Известный греческий врач П. Эгинета, живший в IV веке н. э., использовал для лечебных целей так назы- 31
ваемые «сернистые бальзамы» — продукты реакции серы с растительными маслами. Но ни он, ни его современники, ни даже химики двадцатого столетия, вооруженные точными методами физико-химического анализа, не могли бы в большинстве случаев сказать что-либо о составе образующихся продуктов. Потому, что эта реакция или, точнее, совокупность многих параллельных химических реакций чрезвычайно сложна. СОВОКУПНОСТЬ РЕАКЦИИ Прямое взаимодействие серы и углерода приводит, как известно, к образованию сероуглерода CS2 — аналога углекислого газа С02. Как справедливо отмечал еще Д. И. Менделеев, «для успешного образования... этого соединения требуется первоначальное накаливание угля до краснокалильного жара, но не выше, и тогда должно пропускать пары серы или бросать в массу накаленного угля куски серы, но малыми порциями, чтобы не понизить чрез то температуру угля». В противном случае — как и при прямом нагревании смеси угля и серы — последняя скорее возгонится, испарится, чем вступит во взаимодействие. Но взаимодействие элементарных углерода и серы — частный и простейший случай. Реакция серы с органическими соединениями — процесс намного более сложный. Иногда по аналогии с окислением эти реакции называют реакциями осернения. В зависимости от природы вступающего в реакцию органического соединения и от условий в органическую молекулу входят разнообразные функциональные группировки: тиольная (S—Н), тионная (C = S), сульфидная (С—S—С) и другие, а также протекает процесс отщепления водорода (дегидрирование). Следствие этого — разнообразие образующихся соединений. Глубокое (полное) осернение приводит к уже известному читателям сероуглероду (CS2) и сернистому аналогу воды — сероводороду (H2S). СЕРА И ПОЛИМЕРЫ Взаимодействие серы с высокомолекулярными соединениями и прежде всего эластомерами (каучука- ми) —особая тема. Эта реакция уже давно стала очень важной практически. Еще в 1832 году немецкий химик Ф. Людерсдорф одним из первых обнаружил, что добавка серы, к природному каучуку сильно изменяет его свойства. Каучук терял липкость, но при этом сохранял упругость, становился жестче и прочнее. Вскоре в Европе и в Америке стали торговать пластинами, сделанными из такой смеси. Одна из таких пластин случайно попала на верхнюю металлическую поверхность печки в магазине, владельцем которого был американец Эли. О том, что за этим последовало, известный химик и историограф химии Б. В. Вызов пишет так: «Подойдя к печке. Эли увидел лежавшую на ней пластинку и взял ее в руки, чтобы убедиться, насколько она пострадала от нагревания, так как хорошо известно было, что при нагревании каучук плавится и превращается в смолообразную массу. Однако его изумление было велико, когда он нашел, что пластинка не только не пострадала, но весьма выгодно изменилась, а именно стала тверже и эластичнее. Очевидно, это произвело на заведующего магазином большое впечатление, и он поделился им с Чарльзом Гудьи- ром... Так, в 1839 году американский изобретатель Ч. Гудьир познал удачу. Еще не подозревая о сути сделанного открытия, он первым научился сшивать линейные макромолекулы каучука по двойным связям и тем самым придавать ему новые технически ценные свойства». А вскоре после этого Нельсон Гудьир (брат более знаменитого Чарльза) стал первооткрывателем рогового каучука, или эбонита, получаемого путем длительного нагревания при более высокой температуре смеси каучука с избытком серы. Справедливости ради заметим, что и в XIX веке происходили поч- П
ти одновременные открытия. Так, англичане Гэнкок и Брокдон — сотрудники известного Макинтоша — всерьез изучали реакции серы с каучуком и в 1843 году тоже получили вулканизованный каучук. Кстати, термин «вулканизация» был предложен Брокдоном. Очевидно, этот термин связан с мифологическими представлениями о боге Вулкане и с сернистым газом, который всегда есть в вулканических испарениях. Изучение механизма вулканизации и способов ускорения этого процесса с помощью органических добавок (тиурамов, ксантогенатов, дитиокарбаматов и других), а также изучение структуры вулканизованного каучука началось лишь в XX веке. Продолжается оно и в наши дни, но полной ясности здесь нет до сих пор. ЖДИТЕ НОВОСТЕЙ Как это ни странно, несмотря на значительный интерес, проявляемый наукой и промышленностью к реакциям серы с органическими соединениями, этот важнейший органический процесс продолжает оставаться не до конца изученным. Дополнительные сложности возникли из-за способности серы реагировать с органическими соединениями не только по-разному, но и в нескольких направлениях. Выделяющиеся в реакциях осернения сероводород и, по-видимому, полисульфаны (H2Sn) часто вызывают побочные реакции. Эти сульфиды водорода способны присоединяться по кратным связям или восстанавливать (гидрировать) органические вещества. К тому же многие органические соединения серы, образующиеся как промежуточные продукты, часто очень неустойчивы и могут превращаться в смолообразные и асфальтоподобные вещества. Наконец, для разделения и очистки продуктов реакции в ряде случаев необходимо сочетание нескольких приемов и удачно выбранной последовательности. Тем не менее уже известны многие реакции серы с органическими соединениями, протекающие достаточно селективно и позволяющие получать самые разнообразные вещества, как содержащие, так и не содержащие серу. При этом выход нужных веществ достаточно высок. Перспективны, в частности, открытые одним из авторов этой статьи реакции серы с разнообразными непредельными и хлорсодержащими жирноароматическими соединениями. Появилась возможность синтезировать без особых сложностей ранее труднодоступные или вообще неизвестные гетероциклические соединения. Подобные реакции позволяют получать новые практически полезные вещества. Например, серу используют для получения специальных присадок к топливам и маслам, лекарственных средств, пестицидов, ветеринарных препаратов, красителей... Известный зооветеринарный препарат РОСК, разработанный у нас в Иркутском институте органической химии СО АН СССР,— это продукт осернения поливинилбути- лового эфира. Получать практически ценные продукты на основе серы можно, не только встраивая ее атомы в молекулы органических веществ. Дегидрирование серой (отщепление водорода в виде H2S) применялось в промышленном синтезе мономеров для искусственного каучука — бутадиена (из бутана) и стирола (из этилбензола). Реакция парафиновых и олефиновых углеродов с серой лежит в основе запатентованных способов получения сероуглерода и сероводорода, тиофена и его производных. В атмосфере; на поверхности Земли и в ее недрах непрерывно идут геохимические, химические и биохимические процессы окисления и восстановления, освобождающие элементарную серу из многочисленных сульфидных и сульфатных минералов. Промышленное мировое производство серы сегодня составляет около 25 млн. тонн в год. И это ценное сырье обретает невиданную ранее значимость для химической науки и технологии. В том числе и для органического синтеза. 2 «Химия и жизнь» № 10 33
ft*"< '*£•'.* ' 'г. •■ t Ф~С* . • w 4 4<ч с; .ч V ► ^ J w ♦ * iv .^•.Ч,ч-
Грязь и антигрязь i /mi Кандидат химических наук А. И, НЕХАЕВ Справедливо замечено: в химии нет грязи; грязь — это вещество, чаще всего смесь веществ, не на своем месте. История кислых гудронов — довольно массовых, к сожалению, продуктов нефтепереработки — еще одно тому подтверждение. Почему «к сожалению», поймете чуть позже, равно как и узнаете (кто не зиает), что за птица такая эти кислые гудроны. Отнюдь не синяя птица счастья, скорее — черная... Начнем же наш рассказе вещества, несравненно более популярного, чем все гудроны вместе взятые. Алхимики называли его купоросным маслом — мы называем серной кислотой ЗАЧЕМ НЕФТЕХИМИКУ СЕРНАЯ КИСЛОТА Эта кислота — вещество не только чрезвычайно популярное, но и чрезвычайно важное. Недаром объем ее производства служит одним из показателей экономического потенциала страны. Больше всего серной кислоты сейчас расходуют на производство минеральных удобрений, но почти столь же необходима она всем другим подотраслям химической промышленности. И не только химической: без серной кислоты не обходятся металлообработка, текстильная, кожевенная, пищевая отрасли. Нефтепереработка и нефтехимия не стали исключением: они потребляют серную кислоту в довольно больших масштабах и для разных целей. Вот несколько примеров. Самые распространенные сейчас синтетические моющие средства (CMC) —аминоак- тивные. Это значит, что их действующее начало заключено в анионе — чаще всего в анионе состава S03H_, пришедшем в CMC из серной кислоты, самой дешевой и доступ- нон. Например, касторовое масло под действием серной кислоты цл вещества, оставляющего пятна, превращается в моющее средство. В наше время, чтобы получить высококачественные CMC, обычно сульфируют не природное, а синтетическое сырье (ал- килбензолы), а самые дешевые CMC для технических нужд получали и получают сульфированием керосиновых и газойлевых фракций нефти. Другой пример. Приблизительно пятая часть всей продукции нефтехимии приходится на спирты. Самый распространенный способ получения спиртов, в том числе этилового, — сернокислотная гидратация олефи- нов, для которой опять же нужна серная кислота. Еще пример. Современный автомобильный двигатель рассчитан на высокооктановый бензин. Классический антидетонатор тетра- этилсвинец становится персоной «нон грата», поскольку он отравляет атмосферу. В наши дни повысить октановое число бензина стремятся с помощью процессов алки- лирования. В результате этих процессов получаются разветвленные углеводородные молекулы. Их и добавляют в бензин, чтобы повысить его октановое число, а катализатор алкилироваиня — все та же серная кислота... Опустим за незначительностью — незначительностью масштабов потребления — другие случаи использования серной кислоты как катализатора нефтехимических процессов. Несравненно больше ее используют для очистки нефтепродуктов: топлив, масел, парафина. Кислота удаляет из нефти непредельные и ароматические углеводороды, смолистые вещества, сернистые и азотистые соединения — все то, что снижает стойкость топлив и масел при хранении, ухудшает их эксплуатационные качества, запах, цвет. Очистка нефтепродуктов серной кислотой — самый старый и технологически самый простой способ. Но в то же время это и отсталый способ: велики потери ценных компонентов нефти, кислота разъедает аппаратуру, а главное образуется много отходов, которые в совокупности и называют кислыми гудронами. Из-за этого сернокислотные методы очистки сейчас вытеснены (но не 2* 35
до конца) более совершенными, такими, как гидроочистка топлив или обработка масел растворителями избирательного действия. Около 90% мирового производства масел теперь обрабатывают именно так. Однако вспомним об огромных масштабах производства: за десятью оставшимися процентами кроются тысячи тонн H2SO4. Очистку самых ценных масел —гидравлических, вакуумных, электроизоляционных — по-прежнему доверяют только серной кислоте. Таким образом, позиции серной кислоты в нефтепереработке и нефтехимии остаются достаточно прочными. А раз так, то продолжает расти количество кислых гудронов. СУДЬБА ОТХОДОВ Черная вязкая масса, в составе которой до 70% H2S04 плюс исходные органические соединения, алкилсерные кислоты и другие продукты сульфирования, плюс смолы и полимеры, — все это и есть кислые гудроны. Их компоненты отчасти химически связаны, отчасти просто перемешаны, разделить их чрезвычайно сложно. Как известно, степень использования отходов производства служит показателем развития отрасли, мерилом культуры производства. Утилизация кислых гудронов до последнего времени считалась делом безнадежным. Сбросить эти отходы в реки нельзя даже после тщательной нейтрализации: они разлагаются медленно и долго. Проще всего сжечь злополучный кислый гудрон, предварительно растворив его, скажем, в котельном топливе. Но и это ие выход: образуются дымовые газы со значительным содержанием S02, и в этом случае влияние кислых гудронов на биосферу будет сильно отрицательным. Вот почему в течение многих десятилетий кислые гудроны сливали в громадные пруды-накопители. Нужно ли говорить, что и сами эти пруды, и их ближайшие окрестности безжизненны. «К нему и птица ие летит, и зверь нейдет, лишь вихорь черный...> далеко разносит резкий запах сернистого газа вперемешку с ие менее «ароматичной» органикой. Это постепенно разлагаются кислые гудроны в прудах-накопителях. Нельзя было дольше мириться ни с безвозвратной потерей кислоты и органической массы, ни тем более с загрязнением окружающей среды. Серная кислота в течение многих лет успешно очищала многие продукты. Теперь встал вопрос о том. чтобы очистить ее самое и при этом получить доход от отходов. Естественный ход: чтобы как-то утилизировать кислые гудроиы, нужно прежде всего разделить их хотя бы на две главные составные части — органику и серную кислоту. Простейшим инструментом такого разделения может быть водяной пар. Обработанная им смесь расслаивается. Верхний слой — органика со следами кислоты, нижний — черная разбавленная кислота. Отработанную кислоту можно либо концентрировать, либо использовать там, где может справиться и слабая кислота, например в производстве сульфата аммония или суперфосфата, в кожевенной промышленности или для обессо- ливания солончаковых почв. Выбор сравнительно невелик, тем более что каждое из перечисленных производств предпочитает кислоту хотя бы технически чистую... На концентрированную H2SO4 спрос больше, но удалить из кислоты избыточную воду непросто. Производительность невысокая, аппаратура корродирует, а главное надо предварительно убрать остатки органических веществ, которые при упаривании разлагают до 40% кислоты. Вот и получается, что овчинка выделки не стоит. Но нет худа без добра. Термическое разложение грязной кислоты оказалось выгодным вариантом. Серная кислота расщепляется, «чтобы умирая, воплотиться» в ту же серную кислоту. Продукт разложения — сернистый газ—нужен и длЬ выделения целлюлозы из древесной щепы, и как консервирующий агент при хранении фруктов, и — самое главное— S02 идет на получение серной кислоты. Крепкой, чистой, пригодной для любых дел. А вот на что годна вторая составляющая кислых гудронов — черная вязкая органика? Ее можно было бы сжигать как котельное топливо. Но это будет плохое топливо: в нем довольно много серы, к тому же от- него быстро закоксовываются форсунки. Можно при нагревании обработать органическую часть кислого гудрона воздухом и тем самым превратить ее в битум. Битум первым из нефтепродуктов попал в руки человека (еще за 3800 лет до нашей эры!). Издавна в строительстве, медицине и при мумификации трупов использовали его водонепроницаемость, вяжущие и антисептические свойства. Сегодня колоссальные массы битума идут на строительство зданий и дорог, на защиту металлических конструкции от коррозии. Спрос на битум превышает предложение. Получать его из кислого гудрона дважды полезно: вреднейшая грязь превращается в нужный продукт... 36
Органическому остатку кислых гудронов присуще большинство свойств обычного битума. Правда, такой битум недостаточно эластичен и потому неприменим в строительстве. Но для производства битумных лаков, например, он вполне пригоден. Впрочем, можно получить из него и строительный битум: для этого органический остаток кислого гудрона нужно «легировать» сравнительно небольшой добавкой обычного нефтяного гудрона или сосновой смолы. Смешав тот же органический остаток с измельченным иекоксующимся углем, последний можно превратить в коксующийся. Да и из одного только органического остатка можно приготовить кокс, только не топливный и не электродный, а особый, высокосернистый. При выплавке никеля, меди, свинца и некоторых других цветных металлов такой кокс полезнее обычного доменного. У него большая реакционная способность, окислительно-восстановительные реакции с участием углерода в этом случае начинаются при более низких температурах, извлечение металла идет полнее. А при синтезе сероуглерода кокс из кислого гудрона может стать полноценным заменителем высокосортного древесного угля. Наконец, он может выступать и в роли адсорбента — поглощать нефтепродукты из сточных вод нефтеперерабатывающих заводов и из парового конденсата ТЭЦ. Впрочем, о природоохранительных функциях бывшей грязи — особый разговор. клин клином Еще в 1937 году советский химик И. С. Два- лишвили предложил крамольную идею — не разделять кислый гудрон на составные части, а использовать действие его компонентов друг на друга. При температурах выше 100°С между серной кислотой и органикой идет энергичная химическая реакция, в которой органика служит восстановителем, а серная кислота — окислителем. В результате взаимодействия вместо кислого гудрона образуются некислый органический остаток, вода и газ с высоким содержание** S02, пригодный для получения серной кислоты. Позже Двалишвили установил, что с помощью серосодержащих кислых гудронов можно очищать от сернистых же соединений новые партии нефти. При температуре около 200°С вводят в контакт очищаемую иефть и кислый гудрон. Время контакта — меньше секунды. При высокой температуре «очистительные» реакции идут очень быстро. В конечном счете из реактора выходят очищенные жидкие нефтепродукты, смолисто-асфальтовый остаток и газ, обогащенный Sj02- По сутн дела, это тот же старый, казалось, уже изживший себя процесс сернокислотной очистки, но отработанная кислота из кислых гудронов срабатывает повторно. Раньше этот процесс приводил к потерям и загрязнениям—теперь он стал практически безотходным. И быстрым, а оттого вдвойне перспективным, тем более что одновременно с самоочищением происходит и самозащита. Отделившийся битум оседает иа стеи- ки реактора и предохраняет их от разъедающего действия кислоты. Заметим, что битум из кислого гудрона прилипает к металлической поверхности лучше, чем обычные нефтяные битумы. Оттого надежность защиты в этом случае выше. Вот насколько полезной при хозяйственном и химически рациональном с ней обращении может оказаться бывшая грязь, имя которой кислые гудроиы. Научные и технические проблемы утилизации этого вида отходов решены. Дело за практиками. Технологи, внимание' ТЕРМОСТОЙКИЙ «АМОКО ТОРЛОН» В США для эксплуатации в особо тяжелых условиях разработан новый термопластичный конструкционный полимер «Амоко тор- лон» на основе полиамидо- имида. Материал перерабатывается на обычном оборудовании в детали сколь угодно сложной формы. Изделия из торлона сохраняют монолитность при длительной эксплуатации под большими нагрузками при температуре до 260° С. Для него характерны очень низкие коэффициенты треиия и теплового расширения, высокая химическая и радиационная стойкость. При комнатной температуре прочность торлона при растяжении и изгибе вдвое выше, чем у найлона и поликарбонатов,- а при 260° С — почти такая же, как у этих пластмасс при 23° С. «Design Engineering», 1977, ноябрь 37
ЯОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ПЛАСТМАССОВЫЙ ЩИТ В Японии получены защи-и щаюшие от радиации листы из акриловой смолы, в которую введено до 30% свинца. При этом пластик остается прозрачным, цвет его - светло-коричневый. Этому материалу свойственны практически все до-1 стоинства и недостатки обычных термопластов: с одной стороны, это высокая ударная вязкость и I простота механической обработки, а с другой — горючесть, способность к деформации под действием тепла. Но важно, что и пос- ■ ле длительного гамма-облучения (дозой до 105 рад) механические свойства и прозрачность таких пласт- ■ массовых щитов практически не меняются. А по экранирующей способности акрилатиый лист толщиной 33,4 мм адекватен слою свинца толщиной 1,6 мм или 114 мм обычного стекла. В ПЛОМБЕ—ИНДИЙ Запатентован материал для стоматологии (патент США № 4039329), в который наряду с серебром, оловом, медью и цинком входит индий. Индий вводят в форме порошка. Сплав имеет высокую коррозионную стойкость, механическую прочность и пластичность. Кроме того, присутствие индия сводит к минимуму усадку при затвердевании композиции. РЕДИСКА НА ЛУНЕ ' Когда заходит речь об освоении Луны, о выращивании в лунных условиях земных плодов и растений (они нужны не только как продукты питания, ио и для регенерации воздуха и воды), то всегда неодолимым препятствием кажется длина лунного дня. И лунной ночи, соответ | ствеиио. Известно, что лунные сутки длятся 29,5 зем- I пых суток, и половина этого времени приходится па лун- ] ную ночь. Как поведут себя растения в таких условиях. не скажется ли долгое отсутствие света на качестве и жизнеспособности расте- Iиий? Недавно в пашей стра-| |не были проведены опыты, в |ходе которых выращивали I пшеницу, редис, морковь, I свеклу, укроп и репу в условиях лунной освещенности. |Все растения хорошо перевили долгие лунные ночи и I ускоренно развивались во Iвремя столь же долгих лун- |ных дней. Продуктивность |всех культур, кроме свеклы, ■ оказалась немного ниже, чем |в контроле. Свекле же (сорт I Бордо) лунный световой ре- |жим, очевидно, понравился: lee урожай оказался намного |выше, чем в группе контрольных растений. I Воистину неисповедимы I приспособительные возможности живого, и, видимо, в| I лунных теплицах можно бу-| |дет получать достаточно вы-| |сокне урожаи. I ВИНО И УЛЬТРАФИОЛЕТ ■ Французские зиатоки-вино-| |делы обнаружили, что вкус |вина меняется в зависимо-1 [сти от цвета бутылки, в которой оно хранилось. Исследования проводили на 149 темных бутылках различных оттенков. Одни луч- I ше пропускали ультрафиолетовые лучи, другие — ху- |же. Главный вывод: вина,| [находящиеся в бутылках,! ■ непроницаемых для ульт-1 |рафиолетовых лучей, ока-1 (зались приятней на вкус. I J В ПЛАСТИКАХ — КРАХМАЛ I Прививкой различных мо-1 Iномеров к крахмалу можно! I получить очень неплохие I [пластмассы, утверждает! I журнал «Design News». I | Интересно, что, прививая к I крахмалу стирол и метил-1 | метакрилат, получают же-1 |сткие, хрупкие сополимеры, I I а те же крахмал и метил-1 I метакрилат в паре с бутил-1 I акрилатом дают эластич-1 I ные, похожие на кожу ма-1 I териалы. Из сополимера I I крахмала со стиролом бы-1 "ла сделана рыжевато-ко-1 ■ричневая лента, которая! после выдержки в воде при I комнатной температуре в I течение 20 суток стала I вдруг белой. Это измене- I i ние цвета объясняют по- * 38
" г лощением воды. И что еще| очень важно, все крахмаль-' ные сополимеры подверже-1 ны биодеструкции, то есть способны разлагаться микроорганизмами. ГДЕ НАЙТИ ТИГРА? Известное дело, в танге или i в джунглях. А как быть, если этот вид, например тигр I амурский, занесен в «Красную Книгу» и тревожить 1 его категорически нельзя, а вашему зоопарку необхо I дцм именно амурский тигр, Г или, к примеру, оран- , гутапг, или ехТЕДна? Логичнее всего, казалось бы, обратиться за помощью к кол- , легам, по куда именно? В мире сейчас больше семисот I зоологических садов, в крупнейших из них — по нескольку сотен видов, а I число отдельных животных достигает иногда десятка тысяч. Чтобы облегчить специалистам поиск редкого зверя, создана специальная международная служба со I штаб-квартирой в Эппл- Вэлли, США International Species Inventory Sys- J tem. Кстати, ее сокращен- 1 пое название, ISIS, по-английски не без намеки зву- ■ чит как имя древнеегипетской богини материнства и ' плодородия Иснды. В электронный каталог ISIS уже заложены сведения о 25 тысячах млекопитающих и 10 ' тысячах птиц, проживающих в зоопарках США, ■ Канады и европейских 1 стран. ! ТЕЛЯЧЬИ НЕЖНОСТИ ■За коровами исстари закрепилась репутация животных па редкость флег- I матичных и в общем-то мирных (чего нельзя сказать о быках). Однако эксперименты, поставленные на одной из французских! опытных животноводческих 'станций, доказали, что и буренкам не чужды стра-, сти. Только что родившиеся телята были разделены па две группы. В первой животные воспитывались не-1 , большими звеньями, кото- fрые время от времени объединяли в одно стадо. Те лят второй группы до по- I лугода или года растили порознь и лишь затем сводили в звенья, которые потом также выпускали в стадо. Оказалось, что у те лят, привыкших к обще пию «с пеленок», нрав го раздо спокойней, они не ссорятся даже из-за корма и подобно своим диким пращурам группируются 'вокруг общего лидера. Те- ,лята-ипдивидуалисты из ■ второй группы вели себя гораздо агрессивней, при- Iзнавали лишь свое звеио, 1а всех прочих считали чужаками. Вывод: как и у, многих других животных, у, коров чувство локтя, мягкость характера формируются в первые месяцы жизни. А чем буренка добродушней, покладистей, тем больше и охотней она даег молока. гЖИВ КУРИЛКА! Коллекция английского Музея естествознания пополнилась двадцатисантнметро- вым двухлетним лососенком. I За что же этой пока еще I не столь редкой, хотя п дефицитной, рыбе такая честь? Это - четвертый лосось, выловленный в Темзе с начала века. Выходит, не все потеряно, н Темзу, на загрязненность которой англичане се топали еще в прошлом веке, рано записывать в мертвые реки. Более того, за последние четыре года число видов рыбы, обитающих в Темзе, выросло с 66 до 94. Такое оптимистическое сообщение помещено в журнале «New 'Scientist» A978. т. 78. № 1103). СЛАДКИЙ ХЛЕБ БЕЗ САХАРА I loBbiii способ приготовления геста предложен п ФРГ Согласно патенту № 2540255 A977 г.), в него рекомендуют добавлять топко размолотое проросшее зерно с ростками длиной 5 10 мм, предварительно высушенное при температуре 20—30°С. Ферменты проросшего зерна , вызывают интенсивное оса- харивание крахмала, отчего отпадает необходимость добавлять в тесто сахар или другие сладкие вещества. 39
Вещи и вещества Воск из мезозоя При слове «воск» мы в первую очередь представляем пчелиные соты. Специалист кроме воска пчелиного назовет еще воск шерстяной (или ланолин), который получают, промывая овечью шерсть, и спермацет — его добывают из спермацетового масла каш а потов. Это воски животные. Есть и воски растительные — карнаубский, канделипьский, пальмовый и льняной. Вещество, о котором мы хотим рассказать, тоже относится к воскам. Называют его по-разному. Производственники говорят «горный воск». Синонимы: монтанвоск, монтвнный воск, буроугольный воск, торфяной воск. Ни одно из этих словосочетаний не является основным, и более, того, дотошный читатель легко обнаружит, что ни в Большой Советской, ни в Краткой химической энциклопедиях таких статей нет. Правда, заглянув в пятый том КХЭ, в статье «Бурые угли» можно прочитать, что «выделенные из буроуголь- ных битумов воски... называются горным воском (монтанвоск)». Однако в первом же томе той же КХЭ в статье «Воски» читаем, что «к ископаемым воскам относятся горный воск или озокерит» и что «экстракцией органическими растворителями бурого угля [получают] монтвнный воск». Озокерит же — вещество, достаточно широко известное, та же КХЭ (том 3) определяет его как минерал из группы нефтяных битумов, генетически связанный с месторождениями парафинистой нефти. Типичный случай терминологической путаницы. Как тут не позавидовать биологам, которые для каждой травинки, букашки или твари придумали по единственному, лишь ей принадлежащему, одинаково понятному биологам-японцам, биологам-голландцам и даже биологам из племени маори латинскому имени. Скажем, волк может зваться еще и бирюк,,и ein Wolf, и ип lobo, но он всегда — Canis lupus, А белка, векша ипи a squirrel — всегда Sciurus vulgaris. Мы остановимся, — надеясь, что терминологические комитеты и комиссии рано или поздно внесут окончательную ясность, — на словосочетании буроугольный воск, то есть воск из бурого угля. Правда, и это не совсем точно, потому что почти такое же вещество получают и из торфа. То, что ископаемый продукт назван привычным словом «воск», не случайность и не результат чисто внешнего сходства. Дело в том, что в эволюции полезных ископаемых место бурых углей — между торфом и углями каменными. Правда, в отличие от торфа в буром угле мы уже не найдем неразложившихся остатков растений. Но именно органические вещества растений, только растений мезозойской и кайнозойской эпох, стали за миллионы лет 40
бурым углем, А воскоподобные вещества этих растений — кутин, споронин, суберин — за это время превратились в воск. Восками человек научился пользоваться давно. В древности покрытая воском дощечка заменяла бумагу. Известно, что еще в XII веке мозаичные полы и потолки Равенны полировались пчелиным воском. С XVI века во Франции (а позже и в других странах) стало обязательным натирать воском паркет и деревянные инкрустированные полы. В русском языке даже термин возник: вощеные полы. Мы не знаем, догадывался ли безвестный ремесленник, который первым решил навощить хозяйский пол, что он таким образом не только наводит красоту, но и сохраняет ее для потомков. Ведь воски — прекрасные консерванты. Пчелы, спасая свое жилище от продуктов разложения, мумифицируют трупики всевозможных пчелиных грабителей. Растения, защищаясь от излишней влаги (а возможно, и от грибковых заболеваний), выделяют воск, который тонким налетом покрывает стебли, листья и плоды. Итак, натирая полы, мы обрабатываем их веществами, самой природой предназначенными для защиты органических материалов от внешних воздействий. Конечно, воски шли не только на паркет. Делали из них всевозможные свечи, разные кремы, политуры. С веками спрос рос, и восков, растительных и животных, перестало хватать. Вот тогда и обратили внимание на то, что воски, выделенные из полезных ископаемых, не только похожи на привычные растительные и животные воски, но и в чем-то их превосходят. Например, буроугольный воск оказался тверже самого твердого из растительных восков — карнаубского. Итак, буроугольный воск. Вязкая масса, цветом от светло-желтого до темно-коричневого. Плотность его примерно единица, чуть больше, чем у других восков. В Краткой химической энциклопедии так и дается — 1,0. Хотя, по нашим данным, воск несколько плотней: 1,03—1,05. Нет единства мнений и относительно температуры его плавления: по КХЭ — от 12 до 77°С, нам же представляются более точными цифры 82—В7СС По составу буроугольный воск можно условно разделить на три части: собственно воск — примерно 70%, смолы — около 20% и примерно 10% асфальтенов. Собственно воск состоит на девять десятых из высших жирных кислот (в основном монтановой), сложных эфиров, спиртов, а также кетонов и углеводородов. Наибольшее число комбинаций приходится на соединения с 24, 26, 2В и 30 атомами углерода. В смолы в разных пропорциях входят терпены, производные пицена и — опять- таки — нетоны. Основные компоненты асфальтенов — сложные эфиры восковых спиртов и оксисмоляных кислот, по-видимому, заполимеризовавшихся в соединения с более высоким молекулярным весом. Надо сказать, состав буроугольного воска очень сложен, меняется от месторождения к месторождению и, как пишут в монографиях, «лишь в конце двадцатых годов был несколько расшифрован». Но и до сих пор о его индивидуальных компонентах известно немного. Зато хорошо известны физико-химические свойства буроугольного воска: высокая влагостойкость, механическая прочность, способность образовывать твердые блестящие покрытия, стойкость к кислотам, окислителям и другим активным реагентам, способность давать стойкие композиции с парафином, стеарином, пчелиным воском, озокеритом, повышая температуру каплепадения (или плавления) композиций. Кроме . того, у буроугольного воска низкая электропроводность и высокие ретенционные качества, то есть способность удерживать растворитель. Как же получают буроугольный воск? Бурый уголь крошат в специальных мельницах на куски размером не больше 6 мм и сушат, доводя его влажность примерно до 10%. Высушенная крупка — ее называют сушен кой — по непрерывно движущейся сетке-конвейеру поступает под горячий душ из бензина или смеси бензина с бензолом. Образовавшийся раствор воска концентрируют/ а остаток растворителя удаляют острым паром. После этого горячий воск разливают по формам и оставляют застывать. Полученный экстракт — это еще не чистый воск, а так называемый сырой. Его используют в полиграфической и бумажной промышленности, в производстве лент для пишущих машинок, для литья по выплавляемым моделям, в пиротехнике, в гальванопластике, в стекловаренном производстве, в качестве консистентных смазок для прокатных станов. Новое и перспективное применение сырого буроугольного воска — добавка его в пресс-порошки 41
вместо стеарина и стеарата кальция, получаемых из пищевых продуктов. Но смолы, входящие в сырой воск, могут и мешать. Например, если в воске, идущем на приготовление картона или грампластинок, смол больше 12—15%, то залипают формы. Из-за избытка смол хуже сплавляются красители с восковыми компонентами. В кабельных изолировочных массах, в различных заливочных пастах смолы не дают воску полностью сочетаться с другими компонентами смесей. Поэтому часть сырого воска обессмоли- вают. Есть несколько схем обессмолива- ния: можно дистиллировать воск водяным паром под вакуумом или же рафинировать азотной или хромовой кислотой. Правда, и в том и в другом случае смолы полностью разрушаются. А это невыгодно: смола, лишняя в воске, может быть использована как ингибитор коррозии, мягчи те ль резиновых смесей; некоторые смоляные фракции применяют для исследования тканей. Если же измельченный в порошок воск промыть холодным бензолом или смесью бензола с другими растворителями, смола сохраняется и может быть пущена в дело. Небольшие количества обессмоленного воска применяются самостоятельно (например, для смазки электродвигателей, безостановочная работа которых увеличивается в 3—4 раза), но большая часть его идет на дальнейшую обработку — отбеливание. Отбеливают буроугольный воск окислами шестивалентного хрома в присутствии серной кислоты. (Кстати, при отбеливании тоже разрушаются смолы, поэтому отбеливают воск после обессмоливания, а не наоборот. Есть и еще одна причина: хром- сульфатные квасцы, продукт отбеливания, ценное сырье для кожевенной промышленности. Если же в воске много смол, квасцы оказываются засоренными органическими примесями.) Но и это еще не все. Правда, отбеленный воск тоже используют самостоятельно, например в политурах для пола, но и он считается в основном полупродуктом. Последний и главный этап обработки бу- роугольного воска — этерификация двухатомными спиртами. Спирты сшивают молекулы кислот, входящих в воск, попарно, а сам воск становится твердым, хорошо эмульгирует. Называют такой воск модифицированным. Он используется в производстве технических восковых карандашей и пастелей, идет в косметическую промышленность, для изготовления зубных протезов. Но главное его применение — в различных полировочных кремах, пастах и политурах. Воск растворяют в скипидаре или уайт-спирите либо в смеси этих веществ с водой и наносят на полируемую поверхность. Растворитель, высыхая, улетучивается, а буроугольный воск покрывает изделие тонкой, прочной пленкой. Такая пленка, если ее потереть, не только придает изделию блеск, но и, плотно покрывая его, проникая во все поры и неровности, становится надежной защитой от влаги, грязи, коррозии. Таким образом, воски доисторических деревьев, пролежав в земле миллионы лет, возвращаются к своей изначальной работе. Хотя буроугольный воск и не такой дефицитный продукт, как нефть, на Земле его не так уж много. Не из всякого бурого угля его легко получить. Рентабельными считаются месторождения, в которых содержание воска не ниже 20%■ Производят его лишь в четырех странах — ГДР, ФРГ, США и у нас. В ГДР и в США сейчас выпускают около двадцати марок воска с разным — от 3,5 до 21 % — содержанием смолы. В номенклатуре единственного нашего Семеновского завода, к сожалению, лишь одна марка. Если в ГДР каждую партию угля обязательно направляют на анализ и сортируют: что пойдет на экстракцию, а что на топливо,— то у нас пока уголь из одного и того же карьера идет и в экстракторы, и в цех топливных брикетов. А жаль: при хозяйственном подходе буроугольный воск можно превратить в четыре с лишним сотни полезных продуктов, нужных по меньшей мере двадцати отраслям народного хозяйства. Ю. ПИРУМЯН, С. СЕВЕРИНОВСКИЙ, Московский филиал ВНИИХимпроекта 42
«Магнитная вода» в сельском хозяйстве Первые сведения о стимулировании роста растений при их поливе водой, прошедшей магнитную обработку, опубликованы И. В. Дардымовым, И. И. Брехма- ном и А. В. Крыловым в 1965 г. В теплице в цветочные горшки были высеяны семена растений. Контрольные растения поливали водой раз в день, подопытные поливали точно так же, но «омагниченной» водой (дистиллированной или водопроводной). На двенадцатый день опытов отмечено, что применение омагниченной воды на 21 % увеличило высоту подсолнуха, на 40% — высоту сои. Толщина стебля оказалась большей (на 26%) только у кукурузы. Вывод авторов: «Вода, обработанная магнитным полем, оказывает благотворное влияние на рост и развитие подсолнуха, кукурузы и сои, а также увеличивает урожай сои, не влияя на влажность и жирность бобов». В 1967 г. В. В. Лисин и Л. Г. Молчанова (Семипалатинский мединститут) опубликовали результаты своих опытов. сЮмагничивание» воды, которой они поливали растения, увеличило высоту лука и моркови 'на 22%, гороха — на 14%, помидоров — на 18%. Цветение помидоров началось на два дня раньше и на 18% увеличился вес плодов. Научный руководитель Волжского . научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации Н. П. Яковлев ставил опыты в вегетационном домике и на полях опытно-производственного хозяйства. Эксперименты 1971—1972 гг. €<... свидетельствуют о том, что при поливе гороха, сои, редиса, помидоров, огурцов, кукурузы и других сельскохозяйственных растений «омагниченной» водой последние лучше развиваются, на 1—3 дня раньше наступают фазы цветения и созревания, на 10— 45% повышается урожайность». Опыты шли на делянках, при стандартном удобрении почвы. Опубликовано немало и других сведений о целесообразности использования омагниченной воды при орошении, в том числе при выращивании риса. Удивительно, что этот меъод еще не испытан на хлопке. В 1974—1976 гг. в зерносовхозе «Кубанский» Краснодарского края испытан поливной агрегат для магнитной обработки воды, состоящий из шести магнитных наборов, установленных на трубопроводе, пропускающем 100 литров воды в секунду. .На опытном участке в 11,6 га магнитная обработка воды повысила на 21 % урожай гороха и овса и на 14% — сахарной свеклы. Омагниченная вода вымыла из активного слоя почвы около 23% солей. В тех же семидесятых годах ВолжНИИГИМ провел опыт полива омагниченной водой 5 га яровой пшеницы. Постоянные магниты были установлены на дождевальном агрегате. Вывод авторов работы таков: «оборудование дождевального агрегата дешевыми, простыми в изготовлении аппаратами магнитной обработки оросительной воды в наших условиях обеспечило сокращение вегетационного периода яровой пшеницы и значительную — до 15% — прибавку урожая». Два года назад сотрудники Софийского университета сообщили, что рмагничи- вание оросительной воды на 70% увеличивает усвоение помидорами удобрений. Это обстоятельство заслуживает самого пристального внимания, поскольку содержит одно из возможных объяснений столь полезного действия омагниченной воды, механизм которого агрохимики должны еще выяснить. Потери питательных веществ, вносимых в почву с дефицитными и дорогими минеральными удобрениями, огромны. И даже небольшое повышение коэффициента полезного действия удобрений — это задача большой государственной важности. Особое внимание надо уделить и применению магнитной обработки воды для рассоления почв. Такое использование омагниченной воды наименее неожиданное, ибо ее повышенная растворяющая способность известна давно и уже используется в промышленности. Из доклада профессора В. И. КЛАССЕНА на заседании бюро Президиума ВАСХНИЛ в феврале этого года 43
«Магнитная вода» в промышленности Причины изменения технической воды и водных растворов под влиянием магнитного поля все еще остаются предметом горячих дискуссий. О механизме воздействия магнитных полей на воду, растворы и взвеси продолжают спорить. Но уже не нуждаются в дополнительных доказательствах многочисленные факты, свидетельствующие о немалой пользе, которую при небольших в общем-то затратах можно получить с т помощью омаг- ниченной воды в химической промышленности. О том, что уже сделано, каковы перспективы, на что может рассчитывать промышленность от широкого внедрения в производственную практику магнитной обработки технической воды, водных растворов и взвесей, обо всем этом шел разговор иа расширенном заседании Научно-технического совета Министерства химической промышленности. В совещании приняли участие представители промышленных предприятий и научно - исследовательских институтов союзных министерств химическом промышленности, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, химического и нефтяного машиностроения, черной металлургии и Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР. Основной доклад о применении омагннченных водных систем на предприятиях химической промышленности сделал доктор технических наук В. И. Клас- сен. Были также два содоклада — об использовании омагниченной воды в азотной и содовой промышленности, а также сообшения с предприятий, где магнитную воду уже применяют в технологических процессах. Прежде всего ее используют для борьбы с накипью. На многих предприятиях азотной промышленности — например, в Березниках, Северодонецке, Новомосковске, Чирчике — обрабатывают магнитными полями воду, поступающую в котлы-утилизаторы. Магнитная обработка водных систем позволяет интенсифицировать многие технологические процессы в содовой промышленности. Опыты показали, что с помощью омагниченной воды можно ускорить оседание взвешенных в рассолах тонкодисперсных частиц глины, сульфата кальция и других веществ. Известковое молоко, полученное при гашении извести омагниченной водой, отличается более высокой концентрацией активной окиси кальция. Сокращается количество отходов гашения. Хорошие результаты при омагничиванни водных систем получены также в производстве фосфорной и серной кислот. Уменьшаются отложения кремнефторида натрия. А в отделении упарки сернокислотного производства магнитная обработка позволяет в три — пять раз уменьшить содержание твердых веществ в сливах отстойников. Наконец, омагниченная вода способна сослужить добрую службу и при биохимической очистке сточных вод. Это доказано исследованиями специалистов института «УкрНИИПласт- масс». В Государственном институте азотной промышленности разработана аппаратура для магнитной обработки воды и растворов. Производительность аппаратов различная. Так, в Се- веродоиецком производственном объединении «Азот> на производстве метанола работают аппараты для омагничивания производительностью 50 м3/час, а в цехе компрессии уже установлены аппараты, омагии- чивающие до 300 м3/час. Самые большие аппараты аналогичного назначения A700 м3/час) скоро начнут действовать в Ровно. Бюро Научно-технического совета МХП СССР рекомендовало предприятиям отрасли шире использовать магнитную обработку воды в основных и вспомогательных химических процессах, а отраслевым институтам — вести систематические исследования по уже утвержденному координационному плану. Во главе этих работ поставлена отраслевая лаборатория Государственного института горнохимического сырья. Признано необходимым организовать централизованное производство промышленных, опытно-промышленных и лабораторных аппаратов для магнитной обработки водных систем. Поскольку дальнейшее повышение эффективности обработки и создание научных основ конструирования аппаратов потребует фундаментальных научных исследований, принято решение просить Академию наук СССР о включении этой проблемы в ' основные направления совместных работ Министерства химической промышленности и Академии наук СССР. Я И. ЛЕВИНА, пресс-центр Министерства химической промышленности СССР 44
Плавучие холодильники ШКУРНЫЕ ИНТЕРЕСЫ В наши дни, когда существует огромное количество искусственных материалов, в том числе искусственных кож, вопрос, что ценнее— мясо или шкура скота, может пока заться странным. Однако в начале и сере lh- не прошлого века на одном из континентов Земли, в Южной Америке, скот разводили главным образом ради кож. А мясо, которого на других континентах не хватало, было для фермеров обузой. Казалось бы, чего проше, забить скот и отправить мясо в Европу. Но как доставить его из Америки в •Старый Свет? Сегодня на этот вопрос мы отвечаем, не задумываясь: или приготовить коисервы, или перевезти мясо через океан на рефрижераторном судне. Консервирование пищевых продуктов в герметически запечатанных банках из белой жести было описано Ф. Аппелем (Франция) в 1809 г., а спустя гот, запатентовано Дж. Дюранти в Англии. Но и тогда, очевидно, существовали проблемы внедрения. Во всяком случае даже двадцать лет спустя лучшие рестораны Лондона и Парижа предлагали консервы как редкий деликатес. Не многим чаще их посетители могли отведать обыкновенный бифштекс, приготовленный из мяса коровы, обитавшей незадолго до этого на западных берегах Атлантики. Скот из Южной Америки в Европу возили тогда живьем — на так называемых шельтердеч- ных, «стойловых» судах. Рейсы длились достаточно долго, во время их за животными нужно было ухаживать, и это в конечном счете отражалось на стоимости блюд: лангет из мяса аргентинского быка в итоге был по карману лишь немногим. Замороженное мясо научились возить через океан позже: первый плавучий холодильник — рефрижераторное судно «Фриго- рифика» был спущен на воду во Франции в 1876 г. Это был колесный пароход, обычный для своего времени — ведь самый первый пароход появился всего на 70 лет раньше. Холод в его трюмах создавали с помощью холодильных машии Телье, работавших на метиловом спирте. Длившийся целых три месяца рейс «Фри- горифики» из Буэнос-Айреса в Руан доказал возможность транспортировки мороженого мяса через Атлантику. Как следствие во французских ресторанах появились экзотические блюда, приготовленные из размороженного мяса, например рагу «Гуачо». Спустя три года рефрижераторы возили замороженное мясо уже через два океана — из Австралии в Англию. А вскоре наступил черед рыбы: в 1880 году впервые ее доставн ли с места лова в порт назначения в замороженном виде. В 1910 году одесский порт уже регулярно принимал рыбу, выловленную у побережья Камчатки, с борта рефрижераторов «Роман» и «Евгений»... Естественно, рефрижераторные суда обязательно есть в составе нынешних рыболовных флотилий. ОТКУДА ХОЛОД В ТРЮМЕ Холод в плавучих холодильниках создается по тем же принципам, что и в бытовых компрессионных холодильниках. На испарение нужно затратить энергию, испарение «холодит» — это известно каждому из элементарной физики и житейского опыта. В холодильной установке судна-рефрижератора обычно испаряется фреон-12 или фреон-22 (что это такое, объясним чуть позже). Компрессор сжимает пары фреона. При этом их температура растет: молекулы чаще соударяются, пар стремится расшириться. Как правило, используют двуступенчатое сжатие, чтобы уменьшить энергетические потери. Пары сначала немного сжимают, потом охлаждают и лишь затем подвергают окончательному сжатию. Сжатый пар отправляется в змеевик, непрерывно охлаждаемый забортной водой, где он конденсируется. Жидкий фреон идет оттуда в испаритель. Здесь молекулы, словно школьники, вырвавшиеся из класса после звонка, разбегаются во все стороны. Поскольку собственной энергии на это им уже не хватает, они забирают ее у раствора хлористого кальция, прокачиваемого вокруг трубок с испарителем, и тем самым охлаждают раствор. Затем пары фре- 45
рефрижераторное судно теплокод «Александра Коллонтвй* у причале. Длина судна — около 120, ширина — оиоло 17 метров. Скорость — до 19 узлов она возвращают в компрессор, а охлажденный раствор отправляют в воздухоохладители, похожие на обычные батареи водяного отопления. Интенсивность охлаждения этих батарей, а следовательно, и трюмов усиливают, обдувая их холодным воздухом с помощью специальных вентиляторов. В первых рефрижераторах в качестве испаряемой жидкости использовали эфиры, аммиак, углекислоту... Со временем все они были вытеснены фреонами. Напомним, что фреоны — это техническое (точнее патентное) название группы пизкокипящих производных углеводородов, в молекулах которых водород полностью или частично заменен фтором, хлором или реже бромом. Номер фреона отражает его состав. Видимо, здесь не место рассказывать об особенностях этой своеобразной маркировки. Напомним лишь, что вторая цифра в марке фреона указывает на число атомов фтора в молекуле и что состав фреона-12 — CF2CI2, а фре- она-22 —CHF2CI И ПРОСТО ОХЛАЖДЕНИЕ Не все продукты можно возить в замороженном виде. Экзотические фрукты и обыкновенный лук целесообразнее всего транспортировать при температуре от 0 до +3°С. Охлаждение уменьшает естественную убыль, значительно снижает порчу плодов микроорганизмами, дольше позволяет сохранять вкусовые и товарные качества. В пути фрукты дозревают и дышат, поглощая кислород Сжема жоледильнои судовой установим морского рефрижератора и выделяя углекислоту. Изменяя температуру, можно регулировать эти процессы. Чтобы доставить издалека охлажденные плоды и овощи в целости н сохранности, нужны специальные скоростные суда-рефрижераторы — банановозы или контейнеровозы с рефрижераторными контейнерами на борту. Последние позволяют упростить погрузку и выгрузку в порту. Кроме того, перевозка фруктов и овощей в рефрижераторах, как правило, позволяет обходиться без выдержки их в карантине. Если, к примеру, цитрусовые были доставлены морем в неохлажденном состоянии, то, возможно, вместе с ними в порт завезли вредителей, например средиземноморскую плодовую муху. В условиях карантинного охлаждения она гибнет лишь через 7—8 суток. Поэтому цитрусовые выдерживают в береговых холодильниках от 8 до 16 суток Если же плоды доставлены па рефрижераторном судне или в охлаждаемых контейнерах, надобность в стационарном карантине на берегу отпадает — мушка вымрет в пути. Выигрыш — время и сохранность плодов. Затраты на перевозку в рефрижераторах окупаются с лихвой. В советском торговом флоте есть разнообразные рефрижераторные суда, например банановозы — теплоходы «Арагви», «Чапаев», «Александра Коллоитай». «Котовекин». Это большие современные корабли длиной около 120 мсгров н шириной около 17 метров, скорость до 19 узлов (I узел 1.85 км/час). Они нмсюе по четыре трюма, в которых можно перевозить 2000 тонн бананов. 47
Еще больше построенный в Польской Народной Республике теплоход «Николай Коперник» (длина его— 128 метров, ширина — 18 метров), скорость — до 22 узлов. Он может принять на борт 2350 тонн бананов или около 5000 тонн других грузов. Белая окраска рефрижераторов — не роскошь: белый корпус поглощает меньше тепла. Впрочем, вся конструкция банановоза помогает поддержать в трюмах постоянную температуру с точностью до полградуса. Такая точность, кстати, оговаривается при найме банановоза и должна выдерживаться на всем протяжении рейса, чтобы плоды (а для каждого сорта требуется индивидуальная температура) дозрели (но не перезрели) во время перехода между портами. За температурой помимо команды следит система датчиков, которые автоматически включают компрессоры и вентиляторы. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ Естественно, корпус рефрижератора изнутри покрыт слоем теплоизоляции. Требования к судовой изоляции довольно обширны: она не должна пропускать тепло и крыс, должна быть негорючей, легкой и прочной, не бояться влаги. Конечно, какой-либо один материал не может удовлетворить всем этим требованиям, потому изоляцию делают многослойной. Чаще всего к бортам и палубе приклеивают пенопласт, который в свою очередь обшивают тонкими металлическими листами. Бывает, что изоляцию делают в виде сот из полос пластмассы или фольги и обшивки из стеклопластика. Изоляцией покрывают весь трюм сверху донизу: борта, днище, палубу, но особенно трудно надежно заизолировать люки. Поэтому на рефрижераторах они обычно невелики. Чаще всего погрузка и разгрузка производятся на такого типа судах через отверстия в борту — лацпорты — с помощью транспортеров и лифтов. В контейнеровозах, где необходимы большие люки, чаще всего применяют смешанную систему: и сами контейнеры, и трюмы покрывают легкой изоляцией, а вдоль переборок трюма проходят каналы, по которым подают в контейнеры холодный воздух. Если же контейнер везут на палубе, то иа него навешивают автономный холодильный агрегат или специальную установку, состоящую из бака с жидким азотом (испаряясь, он охлаждает контейнер) и системы управления с терморегулятором. Роль автоматики на флоте все возрастает. Уже созданы рефрижераторные суда, на которых ЭВМ и программные устройства оперативно и точно вмешиваются в условия перевозки, создают температурные режимы, позволяющие доставить плоды и овощи с минимальными потерями. М. НЕЙДИНГ, Р. КОРОТКИЙ Технологи, внимание ТОНИРУЮЩИЙ РАСТВОР При реставрации книг и документов часто используют бумагу, подцвеченную вытяжкой из чая или кофе, а также так называемыми прямыми красителями. Последнее означает, что молекула красителя достаточно прочно сцепляется с молекулами целлюлозы без каких бы то ни было протрав. Сотрудники Лаборатории консервации и реставрации документов Академии наук СССР разработали метод и рецепт тонирования реставрационных материалов. Рецепт тонирующей ванны из расчета на один литр раствора: 40 мл раствора красителя — прямого желтого 5К или прямого коричневого светопрочного 2КХ (концентрация красителей в начальном растворе*—1 г/л); НО мл раствора NaCI (концентрация 10 г/л), 12 мл раствора ЫагСОз (концентрация— 10 г/л) и 838 мл дистиллированной воды. Обе соли нужны, чтобы крэси- тель глубже проник в бумажную массу. Температура тонирующего раствора 50° С, время тонирования 30 секунд. Этим раствором можно подкрашивать не только бумажную массу, но и пергамент и клеевые пленки. Сборник «Проблемы сохранности документальных материалов», Л., «Наука», 1977 48
)».* ." Рельеф на чешуе Если рассматривать рыбью чешуйку под микроскопом, то открывается довольно-таки сложная картина: поверхность чешуи покрыта продольно ориентированными гребнями, лунками, шипами, бугорками. Назначение этого разнообразного рельефа попытались выяснить в севастопольском Институте биологии южных морей АН УССР- Одним из объектов эксперимента послужила чешуя атлантической гребенчатой сельди, на поверхности которой четко видны продольные лунки — фото 1. Сама чешуйка очень мала, и работать непосредственно с ней трудно. Поэтому из пластилина сделали точную, но увеличенную в несколько раз модель рельефа поверхности. Ее укрепили на специальном носителе и поместили в гидродинамический канал. Когда на модель пустили поток подкрашенной жидкости, то сразу же стали видны отдельные струйки воды, возникающие за моделью — фото 2. Стало ясно, что именно лунки на поверхности разбивают поток воды, придавая ему струйный характер. Для контроля в гидроканал опускали носитель без модели. В этих опытах струи в воде не возникали. Теперь понятно, зачем нужен рыбе рельеф на чешуе — он создает струйное течение, препятствующее направление пптока щель, подающая краску модель из плпстнлнма след зп моделью носитель с моделью образованию вихрей, которые, как известно, тормозят движение. А значит, рыба встречает меньшее гидродинамическое сопротивление в воде, тратит меньше энергии на движение и, следовательно, плывет быстрее. Кандидат биологических наук В. БУРДАК 49
Ф тсинцюрмащ:. Остров по заказу Надувные конструкции из синтетических материалов уже давно находят широкое применение в строительстве. Но только в сухопутном. Если же сооружение, которое предстоит возвести, должно быть целиком или хотя бы частично погружено в воду, главное преимущество надувных конструктивных элементов — их легкость — превращается в непреодолимый недостаток: вместо того чтобы солидно покоиться на дне, постройка норовит всплыть... А нельзя ли заполнить такую же оболочку из синтетики не воздухом, а чем-нибудь потяжелее, например песком? Оказывается, можно: такая оригинальная конструкция прекрасно подходит для строительства в море дамб, волноломов, маяков, оснований под нефтяные и газовые скважины и т. д. Первый искусственный остров недавно проходил испытания в проливе Ла-Манш, недалеко от английского порта Саутгемптон. Этот искусственный остров представляет собой в сущности, не что иное, как стоящий на дне огромный мешок с песком в виде усеченного конуса, к верхней, открытой части которого прикреплена стальная палуба. Изготовили мешок из найлоновой ткани, покрытой с обеих сторон слоем особо прочного нео'пренового каучука, выпускаемого фирмой «Дюпон».
Толщина оболочки — меньше 0,5 см; на ее сооружение пошло почти 1100 кв. метров материала общим весом в 5 тонн. Когда оболочка была готова, в нее сначала налили воды, чтобы проверить герметичность швов (фото 1). Потом ее отбуксировали на место установки и начали заполнять песком (фото 2). Заполнение продолжалось 9 часов — за это время мешок поглотил около полутора тысяч тонн песка! С начала сборки оболочки не прошло и двое суток, как искусственный остров был готов. Такая конструкция оказалась необыкновенно устойчивой: гидростатическое давление окружающей воды спрессовывает песчинки в сплошную массу, которая «может выдержать полезную нагрузку, составляющую почти В0% ее собственного веса. К тому же нет необходимости специально выравнивать участок дна, где предполагаете я установить искусственный остров: эластичное дно мешка легко принимает форму подстилающей поверхности. Испытания первого искусственного острова прошли успешно — он не только прочно стоял на месте, но и выдержал несколько сильных зимних штормов. Правда, его установили на глубине всего 15 метров, но создатели конструкции считают, что остров можно установить и на 180-метровой глубине. По материалам журнала «DuPonl Magazine» A978, № 2)
Лучше синица в руках... На первом фото — еж за трапезой. За насекомыми, в том числе и вредными, охотятся многие обитатели лесной чащи: медведи, кабаны, барсуки, кроты, землеройки и даже такой отпетый хищник, как лиса. С чего бы это? Вероятно, никому в голову не приходило сравнивать вес каких-либо насекомых с весом зайцев или тетеревов. Вроде бы и так ясно: зайцы тяжелее. А если их вес распределить на единицу площади? С 1963 по 1972 год мы изучали 20 тюменских популяций майского хруща. На одном квадратном метре зарастающих лесом вырубок встречалось в среднем по 3,5 взрослых личинки, куколки или жука, а в отдельных случаях и намного больше (фото 2). Жук весит один грамм, куколка — полтора грамма, личинка — два. Следовательно, 52
в среднем биомасса хрущей на одном гектаре достигала 3,5 кг, а иногда и около 20 кг. При максимальной численности тетеревов (сейчас, правда, такое бывает не часто) одна птица приходится на три гектара охотничьих угодий, то есть 0,3 кг/га. Зайцы тоже не сидят под каждым кустом, да их еще надо догнать. Вот и приходится лисе переключаться на нас 'омых. Лучше синице в руках, чем журавль в небе. Увидеть, как охотятся животные-энтомофаги, нелегко. Но об этом можно судить по следам их деятельности. Кабаны — это тяжелая артиллерия. Своими пятачками они буквально пропахивают междурядья в молодых посадках. Работа барсуков и лисиц похожа на действия легкой артиллерии, ведущей огонь по групповым и одиночным целям. А еж — настоящий снайпер: он копает точно там, где должна быть добыча, затем сует свой нос в ямку и извлекает жирную личинку. Ямки похожи на следы от ударов копыт косули (фото 3). Когда жуки вылетают из почвы, число охотников на них становится еще больше. За дело принимаются ящерицы, птицы и даже домашние кошки. Наибольшую пользу приносят, конечно, те лесные жители, которых много. Например, охотящиеся стаями птицы — галки, скворцы. По той же причине ежи, землеройки, кроты и барсуки успешнее справляются с задачей, чем более крупные добытчики. Очень важно вот какое обстоятельство. Животные-энтомофаги теряют всякий интерес к насекомым, когда жуков и личинок становится мало; и поэтому вид не исчезает. А. АНДРЕЕВ 53
ф © ъ&г: л л И л?- -^
Что мы едим Курага, кайса, урюк Ташкентский базар. Или Душанбинский. Грудой полупрозрачных мясистых лепестков, желтых или бледно-оранжевых, лежит на фруктовых прилавках курага. Конечно, о вкусах не спорят, но, право же. из всех сушеных фруктов она самая вкусная. Недаром и дети и взрослые охотно едят курагу в сыром виде. Это еще и полезно... К сожалению, в последние годы в магазинах курага бывает не часто. Но зато непременный компонент компотных смесей — урюк, другой вид сушеных абрикосов, тоже вкусный и- полезный. Многие, вероятно, будут удивлены, узнав, что сухие абрикосы вошли в рацион жителей северных и центральных районов России совсем недавно, только в XX веке. А вместе с тем сушеные абрикосы — пожалуй, самые древние фруктовые консервы... ПО СЛОВАМ ПУТЕШЕСТВЕННИКОВ Почти две с половиной тысячи лет назад часть территории современных Таджикистана и Узбекистана занимала страна Согд, или Согдиаиа. как ее называли греки. Согд просуществовал с VI века до нашей эры до конца VIII века нашей эры. Об этой богатой и процветавшей стране много рассказано у древнегреческих историков и в записках арабских путешественников. Согдин- цы отличались большой предприимчивостью и торговали со многими странами. Своим торговым партнерам согдийцы продавали ковры, войлок, лекарства, красители, нашатырь, золото, украшения. По словам очевидцев, Согдиана славилась и своими садами, в которых росли красивые темно-зеленые деревья с необычайно вкусными плодами. Арабы называли их а! birquq. В современном арабском языке al-barquq это сливы: действительно, согдийский абрикос внешне похож на желтую сливу не только формой, но и тем, что у пего пет известного всем бархатистого пушка. И еще рассказывали путешественники, что с некоторых абрикосовых деревьев плоды не опадали, они оставались на ветках и провяливались па солнце. В таком виде плоды сохранялись долгое время. Кстати, н в наши дни в Средней Азии растут абрикосы, которые хорошо завяливаются прямо на дереве. Их очень ценят, потому что в дальнейшем такие полуфабрикаты требуют незначительной досушки. Правда, эти сухофрукты получаются темными в отличие от янтарных, приготовленных по всем правилам с окуриванием сернистым газом. Но о тонкостях технологии — позже Круглый год абрикосы не сходили со стола согдийцев. Плоды были главным источником сахара. Методом народной селекции за многие века были получены высокосахаристые сорта абрикосов, особенно под ходящие для сушки. Некоторые из них да же дожили до наших дней. И сейчас в Таджикистане есть местные сорта абрикосов, которые отличаются удивительной сладостью, например Хурмаи, Субханы, Мир- саиджели. В сухом виде они более чем на две трети состоят из сахара G5—85%). Из этих плодов получают курагу исключительно высокого качества. В VIII веке Согдиану завоевали арабы. Это они затем распространили культуру абрикоса в страны Средиземноморья. А уж оттуда дерево попало- в. районы нынешних Молдавии и Южной Украины. Русское название фрукта — результат долгих путешествий и превращений первоначального арабского слова. К нам оно попало из голландского языка, там восточный плод так и называют — abricos. А в Голландию путь термина лежал через Испанию и Францию, где и поныне фрукт именуют соответственно albercoque и abricot. В нашей стране есть еще один центр древней культуры абрикоса — район современного Дагестана. Об этом свидетельствует слово «курага», тюркского происхождения. Первоначально оно обозначало просто сушеный абрикос. (Этимология слова урюк пока не расшифрована.) .„. Абрикос выращивают.и в Армении. Вот почему в 1752 году ботаники присвоили растению родовое название Armeniaca. Они 55
ошибочно посчитали Армению родиной абрикоса. За 225 лет название стало столь привычным, что новые, более точные сведения о его происхождении уже ничего не смогли изменить. А ведь справедливее было бы назвать этот род Sogdiaca, нли как-то в этом духе... Абрикосы у нас выращивают еще на Украине, в Краснодарском крае, в Крыму, в Молдавии и даже иа Дальнем Востоке. И вообще, Советский Союз занимает первое место в мире по производству этих фруктов. В 1975 году, например, в СССР собрали 171 тыс. т абрикосов; второе место принадлежало США A64 тыс. т), третье — Испании — 153 тыс. т. Однако специалисты считают, что мировое производство абрикосов не так уж велико и что они, к сожалению, занимают слишком скромное место среди других плодовых. Необходимо возродить былую славу этой культуры. Такая задача, в частности, обсуждалась в прошлом году на VI Международном симпозиуме по культуре абрикоса в Ереване. ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ АБРИКОС Сушеные абрикосы редки в продаже прежде всего потому, что само растение отличается особым биологическим свойством, а именно коротким периодом покоя. Дерево цветет очень рано, в начале апреля, когда погода нередко бывает холодной, ветреной, с дождем и снегом, а весенние заморозки для него губительны. Ветер и холод мешают лету пчел и, значит, опылению. Опасно абрикосу и досрочное наступление осенних холодов, но особенно — зимние оттепели: дерево легко возбудимо, оно быстро реагирует иа тепло и может по ошибке пустить почки даже зимой. Серьезный ущерб наносят абрикосовым насаждениям болезни, и больше других — усыкаиие. За последние десятилетия заморозки в районах возделывания абрикосов стали обычным явлением. С 1940 по 1970 год высокие урожаи абрикосов в Узбекистане бывали лишь раз в пять—семь лет. Чуть лучше обстояло дело в Краснодарском крае, там деревья давали хороший урожай раз в. три года. В Молдавии за 10 лет собирали примерно три—пять средних урожаев. В дальнейшем изобилие абрикосов, а значит, и кураги зависит от того, насколько успешно будет продвигаться селекционная работа. В СССР оиа началась в конце двадцатых годов под руководством Н. И. Вавилова во Всесоюзном институте растениеводства и Никитском ботаническом саду. Сейчас в ней участвует очень много селекционеров. Их усилия направлены иа «усмирение» высокой биологической активности абрикосов. Задача — противоположная той, что обычно решается в отношении других растений, из которых, как правило, отбираются наиболее активные. Здесь же идет отбор экземпляров, которые начинают цвести как можно позднее; таким деревьям не страшны причуды весны. Трудность состоит в том, чтобы новые сорта были к тому же не хуже прежних по вкусу и аромату. Уже создано несколько сортов, цветение которых запаздывает на 7—10 дней по сравнению со стандартными. Сейчас дело за их распространением. Многие, кто в наши дни покупает привозные абрикосы, не в большом восторге от этих плодов. Они считают, что свежие абрикосы не очень-то вкусны. Пожалуй, в некотором смысле покупатели правы. Не все наши абрикосные районы так уж благоприятны для выращивания этих фруктов. 3 Молдавии, на Украине и иа Дальнем Востоке иногда плодам не хватает солнца. И вообще, настоящий вкус абрикосов знают лишь жители тех мест, где дерево возделывают. Спелые плоды плохо переносят транспортировку, а абрикосы, снятые недозрелыми, хоть потом и «дозариваются» (так специалисты называют дозревание любых снятых плодов), но присущий им вкус и аромат не приобретают. Только в сушеных абрикосах все полезное и приятное, что было в исходном сырье, доходит до нас почти без потерь. Кроме свежих и сушеных абрикосов в продажу поступают консервированные и сок. Для приготовления разных продуктов используют различные сорта плодов. Те. из которых делают сухофрукты, так и называются сухофруктными. КАК СУШАТ АБРИКОСЫ Из свежих абрикосов делают сухофрукты трех видов: уже упоминавшиеся курагу и урюк, а также кайсу (от турецкого «кай- сы» — абрикос). Почему именно три, станет ясно позже. Начнем же с того, как их делают. Для получения кураги спелые и вымытые абрикосы режут вдоль иа половинки — как раз по бороздке. Режут либо специальными ножами, либо делят плод вручную. Половинки раскладывают на подносах срезом вверх, затем подносы помещают в 56
шкаф, где плоды окуриваются сернистым газом. Для того чтобы получилась хорошая курага, подготовка ее и особенно резка должны быть проделаны очень быстро, ие более чем за полчаса. Сернистый газ призван сохранить цвет сухофруктов: если бы не он, лепестки кураги были ие янтарными, а коричневыми. Не очень аппетитно... Но помимо этого стало известно, что окуривание сохраняет и витамины: в обработанных плодах их в 5—6 раз больше, чем в неокуренных. Окуренные половинки сушат —: сначала на солнце, а потом переносят в тень. Вся сушка длится в среднем четыре дня. Кайсу делают немного иначе. Целые абрикосы обрабатывают сернистым ангидридом, потом им дают деиь-два подсохнуть на солнышке, чтобы ткань плода стала более упругой. Тогда из подвяленных плодов легче удалить косточку. Ее выдавливают через надрез в мякоти со стороны плодоножки. Оставшуюся мякоть досушивают еще пять-шесть дней. Если же косточку из плодов не вынимать и сушить абрикосы целиком, получится урюк. Три технологии, разные по затрате времени и качеству получающейся продукции, нужны для того, чтобы в зависимости от размера урожая и качества плодов наиболее разумно и быстро его переработать. Для сушки пригодны только спелые ^бри- косы. Но созревают они очень дружно, и сбор длится всего весемь—десять дней. Замешкаешься — и много плодов окажутся перезрелыми, годными разве что на джем. Проще всего, конечно, сушить абрикосы иа урюк. Но это невыгодно. При приготовлении урюка косточка по сути дела теряется. Косточки — не отходы производства, а полноценное сырье, которое можно использовать на сто процентов. В ядре содержится 51% масла и 28% белка. Ядра применяют в кондитерской промышленности как заменитель более дорогого миндаля. А абрикосовое масло, извлеченное из них, очень нужно медикам. Оно используется при подкожных и внутримышечных инъекциях жирорастворимых лекарств, в том числе и витаминов; благодаря низкой вязкости масло легко проходит через узкое отверстие в игле шприца. Не пропадает зря и скорлупа косточек: ее пережигают и из получившейся золы делают самую лучшую тушь для художественных работ. Наибольшую товарную ценность имеет курага, но она и самая трудоемкая. Поэтому на курагу пускают лишь часть собранных плодов, наиболее крупных, остальные идут на кайсу. Когда же урожай очень обилен, косточками приходится жертвовать и из части абрикосов делать урюк. БОГАТЫЙ НАБОР Не будем распространяться о составе уже упоминавшихся чемпионов по сахаристости. Ими можно лакомиться лишь в Средней Азии. А вот что есть в обыкновенной кураге: более 55% Сахаров, в основном сахарозы, 1,4—3,4% органических кислот в пересчете иа яблочную, 1,3—2,1% пектиновых веществ и около 20% влаги. Курага содержит витамины: около 3,5мг% каротина (провитамина А), причем в наиболее активной р-форме, примерно 4 мг% витамина С и 3 мг% витамина РР, а также витаминов В, и В2. Богата она и микроэлементами — фосфором, кальцием. Но особенно много в ней калия. 100 грамм кураги содержат 1,72 грамма этого элемента. Недаром врачи, прописывая больным диуретики, то есть мочегонные препараты, рекомендуют в период приема лекарства съедать в день по 100—150 г кураги. Это помогает поддерживать в организме нормальное количество калия. И наконец, курага, кайса и урюк — это настоящие концентраты усвояемого железа: 12 мг иа 100 г сухофруктов! Теперь о сернистом газе. Нередко можно услышать такой вопрос: не вредно ли давать ребенку окуренную курагу? Нет, ие вредно. И в кураге, и в других фруктах, .обработанных сернистым ангидридом, его содержание ие превышает 0,01%. Медики считают это количество безопасным. Кстати, иа этикетках фасованных сухофруктов обычно пишут «Окурено серой». С точки зрения химика, это неправильно: на самом деле обработка ведется сернистым ангидридом, который образуется при сжигании серы. В заключение придется упомянуть еще одну разновидность кураги, которую курагой-то и назвать нельзя. Речь идет о сушеных персиках без косточек. Видно, тот, кто присваивал этому продукту название, ие заглядывал ии в энциклопедии, ни в толковые словари. И получилась нелепица. «Персиковая курага» — это то же самое, что чернослив из вишен. Впрочем, читателей подобная неточность не должна сильно беспокоить: отличить настоящую курагу легко — по виду, аромату и, главное, по вкусу. Была бы курага... Г. АНДРЕЕВА 57
Приглашение к столу В предыдущей статье уже говорилось о том, что жители северных и центральных районов России включили в свой рацион сушеные абрикосы только в XX веке. Потому тщетно стали бы мы искать хоть одно блюдо с курагой или урюком в знаменитом русском кулинарном руководстве Елены Мо- лоховец «Подарок молодым хозяйкам», которое выдержало 32 издания. А ведь в книге около 4000 рецептов! Впрочем, и сырым абрикосам Молоховец почти не уделяет внимания, в своем руководстве она дает всего несколько рецептов, в три раза меньше, чем для блюд с ананасами. Восполняя этот пробел, приводим несколько рецептов из современных кулинарных книг. САЛАТ С КУРАГОЙ Вымойте курагу, размягчите в теплой воде, а затем нарежьте, не очень мелко. К кураге следует добавить мелко нарезанные грецкие орехи и заправить сметаной. Салат очень хорош к мясу. Однако если добавить в салат немного сахара, то его можно подать на сладкое. СУП ИЗ КУРАГИ Курагу следует перебрать, промыть в теплой воде и залить кипятком. Туда же необходимо добавить сахар. Посуду закрывают крышкой, содержимое ее доводят до кипения, а затем охлаждают. Отдельно варят рис. Его нужно промыть и сварить в большом ^количестве воды, чтобы получился рассыпчатым. Готовый рис нужно положить в тарелку и добавить к нему сметану или сливки. Затем в тарелку наливают отвар из кураги вместе с фруктами. Их можно оставить целыми, а можно и протереть через сито. Для одной порции супа понадобится 70 г кураги, 20 г риса, 40 г сахара, 375 г воды и 25 г сметаны или сливок. ТЫКВА С КУРАГОЙ В МОЛОЧНОМ СОУСЕ Тыкву следует почистить и нарезать мелкими кубиками. Кубики обжаривают в масле. Курагу нужно нашинковать и потом смешать с тыквой. Выложите смесь горкой на горячей сковороде, предварительно смазанной маслом, затем залейте молочным соусом. Сверху посыпьте горку сахаром и белыми толчеными сухарями, сбрызните маслом и запеките. Количество продуктов для одной порции: 150 г тыквы, 75 г кураги, 15 г сливочного масла, 5 г сахара, 50 г молока, 5 г пшеничной муки и 5 г толченых сухарей. БЛИНЧИКИ С КУРАГОЙ. МОРКОВЬЮ И ИЗЮМОМ Смешайте муку, молоко и сахар. Получившееся тесто вымесите и выпеките из него два блина. Фарш готовится следующим образом. Нашинкуйте морковь и потушите ее с небольшим количеством масла — до готовности. Затем добавьте к моркови изюм, нашинкованную курагу и часть масла. Готовый фарш нужно положить на блины, завернуть и
обжарить с двух сторон. К столу подавайте со сметаной. На одну порцию необходимо: 50 г муки, 100 г молока, пол-яйца, 10 г сахару, 20 г сливочного масла, 30 г изюма, 30 г кураги, 30 г сметаны, 50 г моркови. СУФЛЕ ТВОРОЖНОЕ С КУРАГОЙ И ОРЕХАМИ Сварите кашу из манной крупы и молока. Охладите. Свежий, не слишком влажный творог протрите через сито, а затем смешайте с манной кашей. Туда же нужно добавить желток, сахар и часть масла. Все это надо хорошо перемешать, растереть, а потом смешать со взбитым белком. К творожной массе добавляют еще орехи, предварительно истолченные до состояния теста, и мелко нарезанную курагу. Вымешайте как следует эту массу, а затем выложите ее в форму, смазанную маслом, и запеките. К столу подавайте со сметаной. Для приготовления одной порции берут 100 г творога, 10 г манной крупы, половину яйца, 15 г сахара, 20 г молока, 30 г кураги, 25 г очищенных орехов, 10 г сливочного масла, 30 г сметаны. курагу следует протереть через частое волосяное сито и снова положить в кастрюлю. Добавьте туда же сахар и полстакана горячей воды, размешайте как следует и прокипятите в течение пяти минут. После этого соус нужно снять с огня, добавить в него вино и размешать. Продукты для одной порции: 100 г кураги, полстакана сахару, четверть стакана вина, муската или мускателя. КАИСА С «КОСТОЧКОЙ» Переберите кайсу и промойте теплой водой. Если фрукты очень сухие, дайте им немного .размокнуть. Потом плоды необходимо слегка обсушить. Через надрез в мякоть внутрь плода кладут четвертушку очищенного грецкого ореха. Кайсу с орехами разложите на блюдце и перед подачей на стол украсьте небольшим количеством густой сметаны. нее насыпать сахарный песок и сварить сироп. В кипящий сироп бросьте нарезанную курагу и варите 9— 10 минут. Цедру лимона или мандарина нарежьте очень тонкой соломкой, положите тоже в кипящий сироп и варите еще 10 минут. На 500 г кураги следует взять килограмм сахара, 3,5—4 стакана вол с одного апельсина14 лимонов.
Масло из косточек В сказке Олеши «Три толстяка» Суок рассказывает наследнику Тутти, как она играет вальс на абрикосовых косточках. «Разве ты не видел свистка, сделанного из абрикосовой косточки? Это очень просто. Я собрала двенадцать косточек и сделала из них свистки. Ну, терла, терла о камень, пока не получилась дырочка... Можно свистеть вальс и не только на двенадцати косточках». А мы можем добавить, что абрикосовые косточки можно использовать и не только для того, чтобы свистеть на них вальс. Косточки абрикосов, персиков, вишен, семена винограда, помидор, дынь, тыквы содержат до 55% масел — ценнейшего сырья для пищевой, фармацевтической, химической и других отраслей промышленности. Недавно при Кокандском масложировом комбинате построен завод по извлечению масел из косточек и семян, который в первый же год работы получил из отходов консервных и винодельческих предприятий 134 тонны абрикосового масла, 61 тонну виноградного и более тонны томатного. Технология извлечения масел, которую разработали сотрудники Ташкентского политехнического института и Научно-исследовательского института химии и технологии Целлюлозы МХП СССР, позволяет добиться высокого выхода масел: после прессования-экстракции в жмыхе остается не больше 1 % масла. А для косточек, содержащих горький гликозид амигдалин, предложен способ его выделения — благодаря этому жмых, который раньше оставалось только сжигать, теперь можно использовать на корм скоту. Масла, извлекаемые из косточек, идут на приготовление инъекционных растворов н медикаментов, косметических кремов; их используют как смазку при расфасовке пищевых продуктов и как добавку в различные кондитерские изделия. Сотрудники завода создали и новое высококалорийное пищевое масло на основе хлопкового с добавлением масел из косточек абрикоса и винограда; его можно использовать для приготовления плова и Других блюд. Сейчас на это масло разрабатывается государственный стандарт, после чего начнется его выпуск в больших количествах. Масла из, косточек могут также служить сырьем для получения органических кислот. Например, в составе абрикосового масла до 5,3% миристиновой и до 14,3% стеариновой кислот, а а составе персикового — 15,6% смеси пальмитиновой и стеариновой кислот. Кроме того, в косточковых маслах содержится до 20% линолевой кислоты. Хотя кокандский завод работает на отходах, сам он отходов ие дает. Скорлупа косточек размалывается и превращается в муку: часть ее используется как добавка в производстве кондитерских изделий, а часть идет на приготовление комбикорма для скота. Крошками той же скорлупы можно быстро счищать с металла нагар или накипь (например, при ремонте двигателей внутреннего сгорания), шлифовать металлические поверхности. Недавно завод освоил еще одну технологическую линию; на ней извлекается масло из косточек облепили — такое масло представляет большую ценность для медицины. В его составе много биологически активных органических кислот — пальмолеиновой D1,1-%), пальмитиновой B8,1%), олеиновой A1%), линолевой F,1%), стеариновой D,2%.); этим н объясняются его целебные свойства. Раньше облепиховое масло получали лишь на некоторых витаминных заводах, трудным и непроизводительным путем. К концу пятилетки завод должен удвоить выпуск продукции. Для этого ему понадобятся все отходы винодельческих, консервных и плодоперерабатывающих заводов не только Узбекистана, но и Таджикистана и Киргизии. К сожалению, свои отходы передают ему пока еще далеко не все предприятия, и заводу нередко -приходится простаивать из-за нехватки сырья. В решении этой проблемы, по-видимому, должно принять участие Министерство пищевой промышленности СССР. Кандидат химических наук К. АХМЕРОВ. Ташкент 60
Желтые ягоды софоры В старинных наставлениях по красильному делу говорилось, что самая стойкая желтая краска для самых дорогих шелков добывается из «китайских желтых ягод». И доставляли эти «ягоды» караваны с далекого Востока в Европу вместе с шелками и заморскими пряностями. Только одну неточность содержали наставления: на самом деле это были не ягоды, а сухие бутоны софоры японской — высокого, пышнокронного дерева из семейства бобовых, растущего в лесах Китая, Японии и Кореи. В роду софор около 20 видов, шость из них живут в Советском Союзе. Встречаются среди них и листопадные, и вечнозеленые виды; и большие деревья вроде софоры японской или софоры родственной, живущей в Сухуми, и кустарники— такие, как рано цветущая софора викол истая. А есть и софоры-травы: лисохвостая и желтоцвет- ная. Софора японская в нашей стране появилась в 1814 г., в Никитском ботаническом саду, откуда вскоре распространилась по всему Крыму, Херсонской и Одесской областям, по Молдавии и Краснодарскому краю и вошла в культуру как ценное растение для озеленения. Софора очень напоминает европейскую акацию, особенно листьями, только на ней нет острых шипов, а кора зеленоватая, гладкая, с темными точечками. Цветет софора раз в два года, в июле-августе, желто-белыми цветами, собранными в ветвистые метельчатые соцветия длиной до 35 см. Нежный, тонкий их аромат приманивает пчел, и софора считается одним из лучших медоносов. После цветения на месте метелок появляются связки зеленовато-бурых бобов с одним— тремя черными семечками, похожими на чечевичные зерна. В опавших венчиках цветов, в нераспустившихся бутонах и содержится знаменитая желтая краска, давшая название и самому дереву, и всему роду растений, к которому оно принадлежит: по-арабски «со- фара» означает попросту «желтое растение». Своими редкими красящими свойствами софора обязана высокому содержанию сложных кислородсодержащих соединений — флавонои- дов, которые, как правило, накапливаются в надземных органах растений, особенно в период цветения. Вот почему именно цветки и нераспустившиеся бутоны софоры служили сырьем для получения краски. Среди всех растений софора, пожалуй, самый вместительный склад флавоноидов: в ее цветках их бывает до 30%! Пора использования софоры для крашения тканей давно прошла: теперь большинство красителей имеет синтетическое происхождение. Однако цветки софоры по-прежнему высоко ценятся, и спрос на них все растет. Сейчас это незаменимый источник для промышленного получения рутина (витамина Р). Содержание рутина в цветках и нераспустившихся бутонах софоры японской может достигать 30%, много его и в листьях — до 17%, и в молодых побегах. Рутин — тоже один из флавоноидов, обладающий высокой биологической активностью. Основное свое действие рутин оказывает на капилляры: уменьшает их ломкость, регулирует проницаемость. Кроме того, рутин ускоряет свертывание крови, усиливает действие аскорбиновой кислоты — витамина С. Эти свойства и определяют широкий диапазон применения рутина в медицине. Народная медицина давно обратила внимание на целебные свойства софоры. Ее настойками на воде или спирте лечили ожоги, ушибы, боли в суставах, фурункулы. Утверждали даже, что если водную настойку плодов софоры регулярно втирать в кожу головы, будто бы уменьшается выпадение волос... Насчет волос — это, конечно, дело темное, но спиртовую настойку плодов софоры японской — софо- рин — современная медицина, действительно, использует: эта красно-коричневая жидкость помогает быстрому очищению гнойных ран, дает хорошие результаты при обморожениях, различных грибковых заболеваниях, экземах и тромбофлебитах, излечивает «ячмени», воспаления десен, гаймориты. Все лекарственные препараты из софоры японской содержат кроме рутина еще и сапонины, дубильные вещества, флавоноидные гли- козиды, различные смолы. Больше всего полезных соединений, как показал анализ, содержится в плодах, собранных в октябре-ноябре. К сожалению, возросшая в последнее время популярность софоры японской обернулась ей же во вред. Доступность насаждений, кажущееся их обилие, плюс (что греха таить 1) побуждения, весьма далекие от желания принести пользу людям, часто приводят к плачевным для этого ценного растения результатам. В парках южных городов нередко можно встретить покалеченные деревья софоры — плоды «самодеятельности» безответственных заготовителей. Такое хищническое отношение к природе, бессистемность заготовок, их бесконтрольность могут стать причиной сокращения запасов ценного лекарственного растения, а то и полного его истребления. Задуматься над этим следовало бы не только Министерству медицинской промышленности, но и всем нам... Б. Е. СИМКИН 61
Наблюдения Мир, сотканный светом Кандидат физико-математических наук Ю. В. НЕМЧИНОВ Почти всю информацию об окружающем мире наш мозг получает при помощи зрения. Глаз представляет собой одно из совершеннейших творений природы: с его помощью в нашем сознании формируются образы реальных предметов, отражающие их важнейшие свойства: яркость, цвет, форму, объем и взаимное расположение в пространстве. Но как именно работает этот" великолепный инструмент, во многом еще остается загадкой. Световую волну, несущую оптическую информацию, можно охарактеризовать амплитудой, с которой связана интенсивность (яркость) излучения. Вместе с тем существенную часть оптической информации несет и фаза световой волны. В основе общепринятой теории зрительного восприятия лежит представление о том, что глаз реагирует только на амплитуду световой волны, то есть на распределение энергии светового поля. Грубо говоря, считается, что глаз — это фотоаппарат, а сетчатка реагирует на свет подобно фотографической пластинке, так как в ее светочувствительных клетках (палочках и колбочках) происходят специфические фотохимические реакции. Развитие голографии — техники записи оптической информации, при которой регистрируются не только амплитуды, но и фазы световых волн, подготовило почву для воз-
никновения новых представлений о механизме зрительного восприятия. Можно предположить, что в структуре сетчатки имеется функциональный аппарат, чувствительный не только к энергетическому действию света, но и к фазовым соотношениям световых волн *. Суть голографии заключается в том, что на отраженное объектом излучение накладывается так называемая опорная волна, источником которой служит лазер, дающий монохроматический свет. Это позволяет создать в пространстве вокруг объекта неподвижную трехмерную картину, образованную системой стоячих волн. В таком волновом поле суммируются не освещенности, а амплитуды световых колебаний с учетом фазовых соотношений между ними. Подобную интерференционную картину можно зарегистрировать в объеме, наполненном прозрачной светочувствительной эмульсией, и получить объемную фотокопию волнового фронта, голограмму, которая при соответствующем освещении создаст точно такой же волновой фронт, который существовал при записи. В результате возникнет объемная светокопия объекта, создающая поразительный эффект реальности. А нельзя ли использовать голо- графическую запись и в том случае, когда источник света дает немонохроматическое излучение? Оказывается, можно — при условии, что регистрация производится узкополосным приемником, то есть приемником, выделяющим из всего спектра только узкий интервал длин волн, в пределах которого заведомо обеспечивается неизменная разность фаз (когерентность). Так не представляет ли собой глаз именно такой приемник, способный выделять спектральные интервалы, которые необходимы для образования опорной волны и формирования устойчивой интерференционной картины? Если это так, то голографическая гипотеза зрения получит солидное подкрепление. * См. «Химию и жизнь», 1976. № 11.
I На »ляктроннык микрофотография к фоторяцялторной клетки различаются ллоскня слонстыя структуры, слособкыя выполнять роль ннтерфяренцноннык светофильтров На электронных микрофотографиях фоторецепторнои клетки видны плоские мембранные структуры, упакованные слой за слоем; эти структуры содержат зрительный пигмент — родопсин. Мембраны попарно соединены в диски; иногда насчитывается несколько десятков и даже сотеи дисков, заполняющих наиболее чувствительную к свету часть клетки (рис. 1). Подобные плоские слоистые структуры могут служить вполне подходящим местом для интерференции света в сетчатке, поскольку явно напоминают хорошо известные в оптике интерференционные светофильтры, способные выделять узкие спектральные полосы с минимальными потерями на поглощение. Теперь представим себе, что каждая фоторецепторная клетка как бы настроена иа свой интервал пропускания АХ, что позволяет создавать опорную монохроматическую волну; эта волна, интерферируя с нефильтрованной частью света, образует в слоистых структурах палочек и колбочек систему стоячих волн (рис 2). Сканируя световое поле, глаз воспринимает полный спектр излучения, из которого параллельно действующие светофильтры выделяют свои спектральные интервалы и производят с помощью головного мозга полный анализ волнового фронта. Это напоминает работу спектрального прибора со встроенным в него анализатором-ЭВМ. Таким образом, имеется достаточно оснований для того, чтобы утверждать: глаз в полной мере отвечает всем требованиям, предъявляемым к спектральным приемникам' волнового фронта. О правомерности такой гипотезы свидетельствуют некоторые несложные опыты. Если поставить перед глазом обыкновенную собирающую линзу и, перемещая ее вдоль, оптической оси, рассматривать удаленную светящуюся точку (яркую звезду, уличный фонарь), то сначала такая точка видна отчетливо; однако при постепенном приближении линзы к глазу изображение точки приобретает лучистую структуру, а затем принимает очертания круглого светового диска с довольно сложным узором (рис. 3). В результате многократного наблюдения этого явления удается 64
1 Фоторецелторные клетки, выполняющие роль фильтров, выделяют монохроматическую опорную волну, которав. интерферируя с проходящим волновым фронтом, образует своеобразную гологрвмму, анализируемую головным мозгом заметить некоторые его особенности. На фоне светового диска отчетливо просматриваются два структурных плана: подвижный и неподвижный. На переднем плане обычно появляется несколько образований в виде систем концентрических колец с чередующимися светлыми и темными зонами, которые как бы наплывают на более сложный узор второго плана; число, величина и расположение этих кольцеобразных структур не меняется только в том случае, если смотреть, не моргая. Эти подвижные структуры скорее всего связаны с дифракцией света на поверхности роговицы и поэтому не представляют интереса для обсуждаемой проблемы. Что же касается более сложных узоров, составляющих неподвижный фон светового диска, то они могут быть связаны именно с интерференцией света в сетчатке глаза, и прежде всего в слоистых структурах фоторецепторов. Прямым доказательством существования механизма зрения, связанного с интерференцией света в сетчатке, могут служить опыты с визуальным наблюдением структуры волнового фронта излучения лазера. В своих опытах я использовал гелий- неоновый лазер, излучающий красный свет (>.=632,8 им-), яркость которого была ослаблена светофильтром во избежание лучевого поражения глаз. Если смотреть на выходное отверстие лазера с расстояния нескольких метров, то сетчатка воспринимает одно сплошное яркое пятно, без разрешения структуры волнового фронта луча. Однако если поставить между глазом и лазером собирающую линзу, то при определенном ее положении на оптической оси наблюдается контрастная голограмма светящейся точки — система концентрических колец с чередованием светлых и темных зон, так называемая зонная решетка Френеля (рис. 4). По сути дела это оптический код светящейся точки. Если направить лазерный луч на экран, то на нем образуется яркое световое пятно, волновая структура которого не разрешается. Однако если, как и в предыдущем опыте, поместить между этим пятном и глазом собирающую линзу, то структура волнового поля разре- 3 «Химия и жизнь» № 10 65
Еслм рвссмвтриввть через собирающую линзу удаленный источник света, то можно наблюдать сложную карлику, в которой неподвижный фон создается в результата интерференции света в сетчатке При наблюдении через собирающую линзу выходного отверстие лаэвра видна зомивя решвтке Френвлв — оптический код светящейся точки шается вновь. Эта структура представляется -в виде сложного зернистого узора, рисунок которого определяется характером отражающей поверхности (рис. 5). Иначе говоря, сетчатка глаза действительно способна регистрировать сложную интерференционную картину, создаваемую теми смежными элементами светящегося объекта, для которых выполняется условие неизменной разности фаз. Светящееся пятно, образованное на мерам* лазерным лучом, при рвэглядыввннк чвреэ собирающую линзу представляется пятком со сложным интерференционным узором, отражающим структуру ловержмости мрвна Мир, сотканный светом, таит в себе еще немало неизвестного. И правильно кто-то заметил: самое очевидное мы начинаем понимать позже всего... О модели воображения В чем состоит механизм явления, которое заключается в том, что человек «по памяти», не имея перед собой объекта реального мира, способен его внимательно и всесторонне изучить и даже заметить в нем детали, которых вроде бы сначала не разглядел? Иначе говоря, в чем заключается механизм замечательной способности человеческого мозга — способности к воображению? Ответ на этот вопрос может в принципе дать голография. В самом деле, на голограмме запечатлевается вся зрительная информация об объекте, которая затем в любой момент может быть восстановлена, как бы вызвана из памяти. Причем при желании мы можем даже поворачивать голографи- ческое изображение и рассматривать его с тех сторон, с каких ранее не успели разглядеть. Теперь представим себе, что вся информация, поступающая от органов чувств, фиксируется в нашем мозге по голографиче- скому принципу. Видимо, объем этой информации гораздо больше того, что мы способны проанализировать в момент, когда ведем непосредственное наблюдение. Но в свободное время благодаря воображению мы имеем возможность вспомнить все виденное, слышанное и пережитое в виде одного цельного образа и затем сколь угодно долго изучать его со всех сторон, открывая для себя новые грани, которые могут оказаться Даже неожиданными для нас самих. В. В. ЛАУФЕР, Тула 66
Болезни и лекарства Когда витамины не помогают Кандидат биологических наук В. Б. СПИРИЧЕВ Открытие витаминов вписало немало блестящих страниц в историю медицинской науки. Она не только помогло раскрыть природу многих болезней, но и дало в руки врачей надежное средство их предупреждения. 0,002 г тиамина в день предохраняют человека от бери-бери, 0,000001 г цианкобаламина (витамина В12) достаточно, чтобы не возникла злокачественная анемия, 0,00001 г кальциферола (витамина D) защищают ребенка от рахита. Казалось бы, проблема решена: теперь человеку никогда не будут угрожать болезни, вызываемые витаминной недостаточностью! Однако время от времени на страницах медицинских журналов появляются описания загадочных болезней, по своей клинической картине в точности похожих на тот или иной авитаминоз и тем не менее не поддающихся лечению соответствующими витаминами. Витамины оказываются неэффективными там, где они просто обязаны проявить свои чудодейственные свойства... ВСЕ ДЕЛО В ФЕРМЕНТЕ В одну из больниц американского города Нью-Хейвена положили годовалую девочку. Некоторые симптомы ее заболевания напоминали Bi-авитаминоз. Однако даже огромные дозы витамина В] (тиамина) не давали лечебного эффекта. Болезнь прогрессировала, и четыре месяца спустя девочка скончалась. При вскрытии у нее были обнаружены изменения головного мозга, характерные для острого дефицита тиамина (такие изменения бывают, например, у хронических алкоголиков при недостаточном потреблении ими этого витамина). Диагноз был ясен: подострая нек- ротизирующая эицефаломиелопа- тия (ПНЭ), или болезнь Лея, названная так по имени врача, впервые описавшего подобное заболевание еще в 1953 г. Именно Лей первым заметил сходство ПНЭ с витаминной недостаточностью у алкоголиков и столь же безуспешно пытался лечить больных дeteй большими дозами витамина В\. Может быть, при этом заболевании как-то нарушается использование витамина организмом? К делу были привлечены специалисты, много лет упорно занимавшиеся изучением функций тиамина,— американец Дж. Купер и японец И. Итокава. Ткаии погибшей девочки из Нью-Хейвена были заморожены, и начался поиск неведомого биохимического дефекта. Лишь два года спустя удалось раскрыть механизм заболевания. Основная роль витамина В] в обмене веществ состоит в том, что образующееся из него в организме фосфорилированиое производное — тиаминдифосфат (ТДФ) входит в состав активных центров важнейших ферментов углеводного обмена. Сначала подозрение пало на сами эти ферменты; их активность в тканях погибшей девочки была подвергнута всесторонней проверке, однако никаких отклонений от нормы обнаружить ие удалось. Первая надежда на успех появилась тогда, когда Купер и Итокава решили посмотреть, какие фосфорилированные формы тиамина присутствуют в больных тканях. Дело в том, что кроме самой важной из них — тиамиидифосфата, который необходим для работы ферментов и составляет 80—90% всего тиамина в тканях, там обычно присутствуют свободный тиамин и два других его фосфорных эфира — тиаминмонофосфат (ТМФ) и тиа- минтрифосфат (ТТФ). Незадолго 3* 67
(л ТДФ-эависимые ферменты углеводного обмена. ЛАнЦС-с'н.°" ХГТХ** / 1 га*. 2 w .? /Г л- трахскетвлаэа памиифосфа! (ТДФ) -мфернекткал форма т найма iейрои иромдеииын блок при болеэм Лея [ПНЕ) \ Р-Р "руиатдегкдрогекаэа ОДи^ ^<Л^ кх^<)-р-р~ ткаммфосфат (ТТФ) о сг о Образование и роль фосформык »фнров тиамина ■ организм* до описываемых событий Купер и Итокава высказали предположение, что тиаминтрифосфат, содержание которого в тканях обычно не превышает 5%, по-видимому, тоже необходим организму: он как- то участвует в проведении нервиого импульса. А в мозгу девочки, погибшей от ПНЭ, тиамиитрифосфа- та, как выяснилось, не было совсем. Очевидно, несмотря на то что девочка получала вполне достаточное количество тиамина, ее нервная ткаиь была лишена необходимого ей ТТФ — это и вызвало патологические изменения, характерные для Bi-авитаминоза. Почему же нервной ткани девочки не хватало ТТФ? Тиаминтрифосфат синтезируется из тиаминдифосфата в митохондриях клеток (этот биохимический процесс Купер и Итокава изучили еще раньше). Катализирует это превращение фермент с длинным, «С кетоглутаратдегкдрогеиаза но вполне рациональным названием — АТФ : ТДФ-фосфотрансфера- за, то есть фермент, переносящий фосфат от АТФ на ТДФ.' В мозговой ткани погибшего ребенка этот фермент не обнаруживался. Больше того, экстракт из этой ткани полностью подавлял активность фермента и в здоровых тканях. Вывод мог быть только один: в организме больной присутствовал какой-то аномальный фактор, блокирующий * активность АТФ:ТДФ- фосфотрансферазы. А первопричиной всего был некий генетический дефект, из-за которого накапливалось это вещество... Это лишь один из примеров целого класса заболеваний, при которых нарушается обмен витаминов. Почему же в подобных случаях витамины оказываются не в состоянии выполнять свои функции в организме? НАСОСЫ-РЕГУЛЯТОРЫ Витамины — это жизненно необходимые низкомолекулярные органические соединения, которые сам 68
алофериеит тИ>9 ± иофврмеит, \ мтаммм Щф аитниал насьиаиие i кишечимие аппаратом. Крестами поиамиы ■ рожденные нарушения обмана и функции витаминов организм не синтезирует или синтезирует в недостаточном количестве и поэтому должен получать их в готовом виде извне. Впрочем, ни один витамин не работает в организме в том первозданном виде, в каком он поступает с пищей. Для этого каждый витамин должен пройти определенные этапы обмена (см. схему). Первый этап — всасывание витаминов в кишечнике. Как правило, для этого необходимы специальные белки-переносчики, играющие роль активного насоса,— они выуживают из огромной массы пищи редкие молекулы витамина. Всасывание кобаламина (витамина Bi2), например, невозможно без .так называемого внутреннего фактора Кастла — вещества, вырабатываемого клетками желудка. Если его не хватает, развивается анемия— только ^отому, что, по образному выражению Кастла, без него организм не в состоянии «перетащить всего 0,000001 г кобал- амина на расстояние в долю миллиметра — через слизистую оболочку кишки в кровяное русло». Назначение таких избирательных систем активного транспорта витаминов состоит не только в том, чтобы помочь организму полностью использовать ничтожные количества витаминов, содержащиеся в пище. Они еще и регулируют процесс всасывания, защищают организм от излишка этих высокоактивных соединений при их избыточном потреблении. Например, система всасывания тиамина не пропускает более 3—5 мг этого вещества в день, что приблизительно соответствует максимальной физиологической потребности. Этот факт наводит на интересные размышления. Эволюция создала специальный механизм защиты от избытка витаминов. Однако этот механизм легко обойти с помощью шприца и иголки, вводя в один прием любые дозы этих далеко не безразличных для организма соедине- 69
ний. Безусловно, во многих случаях внутримышечные введения витаминов необходимы — например, когда их всасывание в кишечнике по той или иной причине нарушено. Но разве само существование естественных защитных барьеров не указывает на необходимость особой осторожности при назначении таких инъекций, особенно в дозах, которые в десятки, сотни, а иногда и в тысячи раз превышают физиологическую потребность организма в том или ином витамине? К сожалению, регулируется всасывание далеко не всех витаминов. Нет барьера, против поступления в организм избытка витамина D, в чрезмерных дозах крайне токсичного и способного вызвать тяжелейшее поражение — D-гипервитами- ноз, более грозное, чем рахит. В чем здесь причина? Можно предположить, что в процессе эволюции живым оргайизмам редко доставалась такая пища, в которой этих витаминов было бы чересчур много. Но положение в корне изменилось сейчас, когда для каждого человека легкодоступны практически любые количества любых витаминов. В этих условиях такое благо, как витамины, может обернуться злом, и только надлежащая информация, строгий контроль и соблюдение врачебных предписаний могут это предотвратить... ДАЛЬНЕЙШИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ Но вот витамин, миновав стенку кишечника, попал в кровь. Здесь тоже существуют специальные транспортные системы. К органам- мишеням витамины переносятся, как правило, с помощью специфических белков. Например, у кур- несушек вырабатывается рибофла- винсвязывающий белок, единственное назначение которого — переносить витамин В2 из организма матери в созревающее яйцо; в отсутствие такого белка зародыши оказываются нежизнеспособными. Всасывание и . перенос — лишь первые стадии обмена витаминов. Дальше они должны превратиться в свои активные формы — это, как правило, коферменты или простети- ческие группы, входящие в состав важнейших ферментных систем. Только в этом виде витамины могут выполнять свои многообразные функции. Активной формой тиамина, например, является уже знакомый нам тиаминдифосфат (ТДФ), витамина В6 — пиридоксальфос- фат; из рибофлавина (витамина В2) образуется флавинадениндинукле- отид, входящий в состав окислительных ферментов, и так далее. Почему же природа, освободив человека и многих высших животных от весьма большой биохимической работы по синтезу витаминов, тем не менее сохранила несколько заключительных " химических стадий, которые витамин должен пройти в самом организме, чтобы получить возможность выполнять свои функции? По-видимому, в процессе эволюции оказалось полезным оставить эти заключительные стадии под контролем организма. Это еще один дополнительный механизм, с помощью которого организм может регулировать включение в обмен таких высокоактивных соединений, как витамины. ДЕФИЦИТ ПРИ ИЗОБИЛИИ Сложные системы превращений, которым подвергаются в организме витамины, являются, как мы видели, весьма целесообразными — они предохраняют нас от последствий избытка витаминов. Но эти же хорошо задуманные механизмы могут стать и источни1 ком бед. Любое нарушение в сложной цепи всасывания, переноса и активации витамина приводит к тому, что он оказывается не в состоянии выполнять свои функции. А так как непременными участниками всех этих процессов являются белки — например, белки-пере- досчики или упоминавшийся выше фермент АТФ:ТДФ-фосфотрансфе- раза,— то утрата или извращение генетической информации, кодирующей синтез этих белков, становятся причиной врожденного заболевания, похожего на авитаминоз, но не поддающегося лечению витамином. Возможность таких заболеваний 70
шестерм. некоторые яяряые кислоты и амномгеяеты иеплпалокош инедота соон н.с -сн боои ММИ-мутаи мм тр«нарбооо1ых кислот Генетически обусловленные нарушение обмена витамина В12 и метилмалоновой икс лоты |ММК|: 1 — дефект синтеза даВ|2 при витамин В^-зависимой форме врожденной метилмвпонатацидемии; 2 — дефеит синтеза белковой части |апофермента| фермента ММК-мутазы при витамин В12- резистентной форме болезии; 3 — биокимичесиий блои обмена ММК. обусловленный нарушениями 1 или 2 возрастает еще и потому, что даже в активной форме витамины не выполняют, по-видимому, ни одну из своих функций сами по себе, а лишь во взаимодействии опять-таки с белками. Ни один кофермент не обладает каталитической активностью, которая свойственна его сочетанию с белком-апоферментом. (Поэтому, между прочим, обменные процессы можно регулировать витаминами лишь в отрицательном смысле: если уменьшить поступление в организм витамина, замедлятся связанные с ним биохимические реакции. Увеличить же активность биохимических реакций сверх нормы путем введения дополнительных количеств витамина, превышающих физиологическую потребность, как правило, невозможно, потому что синтез белков-апо- ферментов находится под строгим контролем организма.) В том случае, если синтез того или иного белка-апофермента в организме нарушен, витамин также не может выполнить своих функций. Все эти обстоятельства и создают возможность врожденных нарушений обмена и функции витаминов — заболеваний, когда в силу генетических причин оказывается поврежденным синтез или структура какого-то белка, необходимого для всасывания, транспорта и активации того или иного витамина или же для реализации его функций в обмене веществ. Особенно часто такие заболевания наблюдаются у детей. Это не удивительно: если не принимать мер, большинство подобных нарушений уже в раннем возрасте приводит к тяжелым нарушениям развития, я иногда и к смерти. Именно в этом и заключается их опасность — по мнению канадского педиатра Скрайвера, такие генети- 71
чески обусловленные нарушения обмена и функции витаминов сейчас представляют более важную проблему, чем классические и хорошо контролируемые авитаминозы. Кроме болезни Лея, с которой мы начали статью, сейчас описано много подобных заболеваний. Вот лишь несколько примеров. Врожденная метил малонатаци- демия — тяжелая болезнь, выражающаяся в задержке физического и умственного развития детей, частых и тяжелых рвотах. Основное биохимическое проявление ее — резкое увеличение содержания в крови и моче метил малоновой кислоты. Обычно метилмалоновая кислота накапливается при недостаточности витамина Bi2, производное которого — дезоксиаденозилкобаламин (дАВ^) — входит в состав фермента, превращающего метил малоновую кислоту в другие соединения. При недостатке витамина Bi2 эта реакция блокируется. Однако при врожденной метилмалонатаци- демии метилмалоновая кислота накапливается не из-за недостатка витамина, а из-за того, что нарушено его превращение в дАВ^. Иногда это нарушение бывает неполным — в этих случаях больному можно помочь назначением больших доз витамина Bi2 (до 1 мг в день вместо обычно достаточных 2—4 мкг). Это так называемая ви- таминзависимая форма заболевания. Есть и другая — витаминрези- стентная фор^ма: при ней нарушен синтез белкового апофермента, с которым должен соединяться дАВ^. В этом случае витамин В^ совершенно неэффективен. Несколько врожденных заболеваний связано с нарушениями обмена и функции витамина Вб. Например, иногда нарушается взаимодействие коферментной формы этого витамина — пиридоксальфосфата с белковой частью соответствующего фермента или сам такой фермент оказывается неактивным. Весьма распространены врожденные детские заболевания, при которых нарушено образование активных форм витамина D или их взаимодействие с белковыми компонентами системы всасывания кальция. И это еще далеко не все подобные болезни... ИЗЛЕЧЕНИЕ ВОЗМОЖНО! Врожденные нарушения обмена витаминов, как и вообще врожденные «ошибки» обмена веществ, стали в последние годы объектом пристального внимания со стороны многочисленных специалистов — медиков, биохимиков, генетиков. Этот интерес вполне обоснован. Изучение биохимических механизмов врожденных нарушений вносит много нового в общую картину обмена веществ, выявляет новые закономерности, новые ферментативные процессы, новые функции уже известных соединений. Например, изучение болезни Лея привело к открытию особых функций тиаминтри- фосфата в деятельности нервной ткани, а исследование врожденных метилмалонатацидемий внесло много нового в наши знания о роли и путях биосинтеза коферментных форм витамина Bi2 в организме человека. Еще важнее такие исследования для медицинской практики. Врожденные нарушения обмена веществ — не редкость. Они были (а вернее, казались) редкостью, пока мы ничего о них не знали. Количество выявляемых случаев этих нарушений растет с увеличением наших знаний, с усовершенствованием диагностических методов. Своевременная диагностика позволяет и своевременно начать лечение. Казалось -бы, что можно сделать, если нарушение — наследственное? Можно ли лечить, например, врожденную умственную неполноценность? Можно, если ясен механизм заболевания. И чем больше мы узнаем о врожденных дефектах, тем чаше на смену прежнему пессимизму приходит уверенность, основанная на знаниях и опыте. Прежде всего, очень часто биохимические реакции, нарушение которых ведет к заболеванию, блокируются не полностью. Фермент, необходимый для превращения того или иного витамина в его активную форму, иногда просто образуется в 72
недостаточном количестве; тогда положение можно исправить, резко повысив концентрацию витамина в тканях: это ведет к большему насыщению имеющегося фермента, большей его загрузке, заставляет его работать интенсивнее и производительнее. Именно так лечат, например, витаминзависимую форму ме- тилмалонатацидемии. Это один из немногих случаев, когда назначение высоких доз витаминов в самом деле полезно. Можно найти выход из положения и тогда, когда биосинтез активной формы витамина полностью заблокирован. В этом случае больному можно давать готовые синтетические коферменты и активные формы. Например, одну из форм врожденного рахита, а также некоторые другие заболевания, вызванные нарушением образования активной формы витамина D, можно лечить синтетическим 1,25-диокси- холекальциферолом или его аналогом — Г-оксихолекальциферолом (синтез этого аналога осуществлен в нашей стране сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского витаминного института). Однако на этом пути стоит еще много трудностей. Некоторые готовые коферменты плохо проникают через гидрофобные клеточные мембраны или подвергаются расщеплению ферментами крови; это ставит перед нами задачу создания модифицированных коферментов, устойчивых к действию ферментов и легко проникающих в клетку. Самая трудная ситуация возникает, когда белок, с которым должен взаимодействовать данный ко- фермент, отсутствует в организме полностью. Такой биохимический дефект не могут устранить ни повышенные дозы витамина, ни введение готового кофермента. Однако и в этом случае дело не безнадежно. Когда блокируется та или иная биохимическая реакция, главная опасность состоит в том, что в организме возникает нехватка вещества, являющегося ее продуктом, и одновременно накапливаются исходное соединение и его предшественники, которые оказывают токсическое действие. Но такие нарушения можно предотвратить назначением специальной диеты. О том, как это делается, уже не раз рассказывалось в научно-популярной печати, в том числе и в «Химии и жизни». Достаточно напомнить, например, об успешном применении диеты для лечения врожденной умственной отсталости при фенилкетонурии. Если бы еще лет двадцать назад кто-нибудь сказал, что нарушения умственного развития, к тому же врожденные, можно лечить диетой, его, пожалуй, сочли бы шарлатаном...' Но и диета, и готовые коферменты, и повышенные дозы витаминов — все эти средства лишь устраняют симптомы заболевания, не исправляя самого врожденного дефекта. Радикальное излечение возможно только в результате замены дефектного гена методами генной инженерии. К этой цели и стремятся сейчас многочисленные исследователи, изучающие врожденные нарушения обмена веществ, в том числе витаминов. 73
Животные и грипп Доктор биологических наук С. П. ЧУНИХИН ...Высказано предположение, что первоначально азиатский грипп поражал какое-то азиатское животное, служившее для него резервуаром, а адаптация к человеку произошла в восьмидесятых годах прошлого века или, возможно, раньше, а затем еще раз в 1957 г. К сожалению, это всего лишь гипотеза, поскольку более определенных данных у нас нет. К. ЭНДРЮС. Естественная история вирусов Вирусологи убедились, что виновники многих недугов человека близки или даже одинаковы с возбудителями болезней животных. Ничего странного в этом нет, ибо человек не что иное, как конечное звено в развитии одной из линий обезьян. Последний, поистине стремительный этап эволюции человека занял мизерный отрезок времени — один миллион лет. Такие темпы эволюции — редкость. Паразиты же человека, в том числе и возбудители инфекционных болезней, эволюционировали медленнее и в своем большинстве еще не успели четко обособиться. Поэтому они с равным успехом поражают людей и животных. Именно так ведут себя вирусы гриппа А. Имеется еще и вирус гриппа Б, но он, видимо, строго . «человеческий». Однако нет худа без добра — вызываемые им гриппозные вспышки локальны, не гуляют по всему миру. Зато эпидемии, порожденные вирусами гриппа А, порой становятся глобальными. Это дорого обходится человечеству. Например, печально знаменитая «испанка» — пандемия гриппа 1918—1919 гг.— унесла около 20 миллионов человеческих жизней, вдвое больше, чем погибло в первую мировую войну. Грипп, несмотря на всю свою банальность, — болезнь таинственная. Например, пока необъяснима быстрая и почти полная замена во всем мире одних штаммов вируса гриппа А другими. Новая эпидемия вызывается штаммом вируса, который если н циркулировал в прошлом, то давно, при жизни другого поколения людей. Это означает, что иммунитет, приобретенный при какой-то эпидемической вспышке гриппа А, ие будет служить защитой от новых пандемий. Так оно и есть на самом деле — многие из нас болеют гриппом ежегодно. Повторная же встреча с тем же штаммом вируса гриппа А, вероятно, удел редких долгожителей... Теперь настало время перейти к основной теме статьи. Повинны ли животные в возникновении гриппозных пандемий? По этому поводу есть две точки зрения: первая — подтипы вируса гриппа А — это ие что иное, как измененные «человеческие штаммы»; и вторая — новые подтипы ведут свою родословную от вируса гриппа, поражающего млекопитающих и птиц. При современном уровне знаний отдать предпочтение какой-то из этих двух гипотез весьма затруднительно. К тому же могут переплестись и оба процесса, то есть изменение вируса человеческого гриппа и внедрение в тела людей вируса гриппа животных. В 1963 г., за пять лет до пандемии гриппа, который был назван «гонконгским», в США от лошадей и в СССР от уток были выделены вирусы гриппа А, весьма сходные с вирусом, названным «Гонконг». Это немаловажное обстоятельство позволило предположить, что штаммы вируса гриппа уток и лошадей могли быть предками штамма «Гонконг». И еще один факт. В 1970 г. во время вспышки гриппа иа Тайване доктор В. Куидин выделил штаммы вируса гриппа типа «Гонконг* и от людей, и от свиней. Значит, свиньи могут заразить человека гриппом. ГРИПП СВИНЕЙ Свиньи от гриппа страдают, почти как люди — температурят, кашляют, недомогают, капает из пятачка... Десять лет — с 1955 по 1964 г. — американец Р. Шоуп занимался исследованиями вспышек гриппа на свинофермах Среднего Запада. Он нашел резервуар, где вирус хранится между эпизоотиями: вирус пребывает в личинках легочных нематод свиней, оставаясь жизнеспособным не менее 35 месяцев. Легочные нематоды, о которых идет речь, — это крошечные паразитические черви. Часть своей жизии они проводят в свиньях, а часть — в дождевых червях. В свиньях паразитируют взрослые нематоды. Здесь нематоды обзаводятся вирусом гриппа и откладывают яйца, содержащие его. Эти яйца по кровяному руслу попадают в кишечник, а оттуда во внешнюю среду, где их могут проглотить дождевые черви. В организме дождевых червей из яиц нематод появляются личинки, которые проходят три стадии развития. Роясь в земле, свиньи заглатывают дождевых червей, пораженных личинками нематод. В объемистом теле свиней личинки третьей стадии развития превращаются во взрослых нематод и из кишечника пробираются в легкие. Так свиньи становятся носителями вируса гриппа. Од- 74
ПО «С«МУ Пути CBOHI С«ЮННЫ1 П*р#Л*ТМ лояярны* крачки могут расммАть вирус иако этот вирус довольно долго никак себя не проявляет. Для того чтобы хавронья заболела гриппом, нужен какой-либо стресс, например холодная и сырая погода. Именно при плохой погоде на многих свинофермах Среднего Запада США начинается эпизоотия гриппа. Ибо одна свинья заражает множество других — при чихании и кашле гриппующая свинья выбрасывает во внешнюю среду громадные количества вируса. Первым ученым, предположившим роковую роль «свиного» гриппа для людей, был Р. Шоуп. После того как ои в 1930 г. от больных свиней выделил вирус гриппа, а в 1933 и узнал, что аналогичный вирус изолирован от человека, больного гриппом, ШоуП отважился иа эту очень смелую для того времени гипотезу. Когда же стало известно, что у людей, переживших страшную пандемию гриппа 1918—1919 гг., в крови есть антитела к вирусу «свиного» гриппа, Р. Шоуп и независимо от него П. Лейдлоу высказали мысль, что в печально знаменитой «испанке» повинен вирус гриппа, циркулировавший среди свиней. Необычная гипотеза иа первых порах привлекла внимание специалистов, ио с годами число ее приверженцев становилось все меньше, пока о ней не забыли. Увы, забвение — обычный удел прозрений, опережающих время. Вспомнили об этой гипотезе только в 1976 г., когда в Форт-Диксе (США) разразилась эпидемия гриппа среди военнослужащих. Сопоставив характеристики штаммов вируса гриппа, выделенных в Форт- Диксе, с «анкетой* штаммов «свиного* гриппа, вирусолог А. Кендал убедился в их идентичности. Это дало право приписать «свиную» родословную вирусу гриппа, вызвавшему эпидемию в Форт-Диксе. После открытия А. Кендала специалисты начали опасаться повторения «испанки», ио, к счастью, опасения пока ие оправдались. Однако угроза ие миновала. Ситуация такова, что очередной серьезной эпидемии следует ждать зимой 1978— 1979 или 1979—1980 гг., ибо цикличность крупных эпидемий гриппа 10—12-летняя, а последняя пандемия («гонконгский» грипп) бушевала в 1968—1969 гг. ГРИПП ПТИЦ Около ста штаммов вируса гриппа А выделено от птиц, домашних и диких. Среди этих штаммов оказались и такие, какие прежде считали «лошадиными», «свиными», «человеческими»... Хотя полной идентичности между штаммами нет, лабораторные опыты доказали возможность перехода одного штамма в другой. На этом и была основана гипотеза Г. Шилда о том, что птицы — самый древний хозяин вируса гриппа А. И этот хозяин разносит вирус по всему белому свету. Дальние сезонные перелеты пернатых как бы объединяют очаги вируса гриппа в разных местах Земли и создают условия для обмена штаммами. Некоторые 75
из пернатых могут занести вирус гриппа чуть ли ие в любой уголок Земли. Так, полярная крачка гнездится в тундрах северного полушария, а на зимовку улетает в Африку, Южиую Америку и Австралию. Идет обмен вирусом гриппа и между дикими и домашними птицами. Вот факты. Недавно Л. Я. Закстельская выделила от крачки, обитающей на севере Европейской части СССР, штамм вируса, оказавшийся очень близким штамму, взятому от домашней индейки. То же произошло и с вирусом, выделенным от кулика-песочника. Но это еще не все. Идет взаимный обмен вирусом гриппа, циркулирующим среди диких и домашних птиц и среди людей. Так, во время эпидемий гриппа у кур были найдены антитела к штаммам вируса, циркулирующим в человеческих коллективах. Иными словами, человек может заразить гриппом курицу. Грипп кур, долгое время именуемый куриной чумой, в конце XIX и начале XX столетия опустошил птичьи фермы сначала в Италии, а затем в других странах. Потом долгие годы куры болели гриппом только в Северной Африке. В двадцатые годы эпизоотии «куриной чумы» бушевали в Юго- Восточной Азии. После 1949 года, несмотря на самые тщательные поиски, вирус «куриного гриппа» нигде ие удавалось найти Затишье длилось 20 лет; и вот в 1968 г вирус, очень близкий вирусу «куриной чумы», был получен от уток, а в 1969— 1970 гг. — от индеек. Это наводит на мысль, что распространение и периодичность циркуляции вирусов птичьего гриппа А подпадает под те же закономерности, что и циклические нашествия вирусов человеческого гриппа. Целенаправленные поиски вирусов гриппа А среди диких птиц выявили большое количество его пернатых носителей. Создается впечатление о глобальном «перемешивании» вирусов гриппа А, подобном перетасовыванию игральных карт. Адская кухия, в которой изготавливаются эпидемические и пандемические подтипы вируса гриппа А, функционирует пока по неведомым законам. Ясно только то, что каждый из пандемических вариантов вируса повторяет свое нашествие через 60 лет. Эта цикличность пандемий и эпидемий гриппа, это появление старых знакомых — подтипов вируса гриппа А, считавшихся «палеонтологическими древностями», породила концепцию об «эволюции по кругу». НЕСКОЛЬКО ВАЖНЫХ УТОЧНЕНИЙ Несмотря на близость вирусов гриппа птиц и вирусов человеческого гриппа, полной идентичности никто не наблюдал. Более того, имеется предостаточно доказательств заражения птиц человеческим гриппом, но нет пока ни одного случая заражения людей птицами. И еще одно немаловажное уточнение: разнообразие «птичьих* штаммов вируса гриппа А превосходит таковое среди штаммов, полученных от млекопитающих и человека. Может показаться, что первые два уточнения свидетельствуют против причастности птиц к эпидемиям гриппа А. Может, и вправду прямой причастности нет, но ие следует забывать, что добыты доказательства заражения людей вирусом «свиного» гриппа. Подобное открытие в отношении «птичьего» гриппа отнюдь ие исключено. Но, вероятно, для человека куда опаснее не сами «птичьи* варианты вируса гриппа, а содержащаяся в них генетическая информация и способность штаммов обмениваться этой информацией. Такой обмен называют рекомбинацией, а участников обмена — рекомбинантами. Сравнив совокупность штаммов вируса гриппа А с колодой игральных карт, заметим, что игра крайне необычна: карты приходится рвать, а из обрывков составлять новые, которых в колоде не было. Чем больше карт, тем больше новых вариантов можно составить. Поскольку разнообразие штаммов вируса, циркулирующих среди пернатых, наиболее велико, то и вероятность появления новых рекомбннантов здесь также очень высока. А так как птицы болеют «человеческим» гриппом, то это благоприятствует появлению рекомбннантов между «птичьими» и «человеческими» подтипами вируса гриппа А. Недавно доктор Р. Уэбстер, получивший в своей лаборатории несколько «гибридов» между вирусами гриппа А млекопитающих и птиц, пришел к выводу, что некоторые рекомбинанты могли породить пандемии. Если это так, то грипп останется вечной болезнью людей, поскольку «человеческий» грипп всегда будет' черпать новые силы из природных источников. Нам же остается уповать на то, что в недалеком будущем мы сможем заранее предугадывать свойства очередных эпидемических вариантов вируса гриппа и заранее готовить вакцину. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОБСЮм^ ЦЕМЕНТ В КОРМЕ Три американских фермера из штата Джорджия, зная, что цемент богат кальцием, решили проверить, что произойдет, если его добавлять в корм домашнему скоту. Оказалось, что скот, подкармливаемый цементом, не только не погиб, но и дал почти двукратные привесы по сравнению с такими же животными, получавшими обычный рацион. А впоследствии мясо «зацементированных» животных оказалось более нежным и сочным, чем у контрольной группы. Этот неожиданный опыт был по настоянию Министерства сельского хозяйства США повторен иа 14 бычках, которым добавляли в корм цемент в течение трех месяцев. Результаты подтвердились, и теперь остается выяснить, не вредно ли для людей такое «цементированное» мясо. 76
Жизнь, возникающая из праха «Ты сам ведь из глины меня изваял! — Что же делать мне?» — взывал к творцу всего сущего Омар Хайям. Впрочем, если судить по священным преданиям многих народов, отнюдь не один только Аллах пользовался для сотворения живого самым доступным из подручных материалов — глиной. А последние эксперименты сотрудников Эймс- ского -исследовательского центра НАСА во главе с Дж. Лоулессом и Н. Леви («Science News», 1977, т. 112, № 18) свидетельствуют о том, что глииа и в самом деле могла сыграть весьма важную роль в зарождении жизни на Земле. Опыты по моделированию первичного синтеза живого вещества проводятся уже давно. Воспроизводя в своих установках природные условия, существовавшие на нашей планете многие миллионы лет назад, биохимики не раз получали разнообразные органические соединения, в том числе аминокислоты и нуклеотиды. Но от разрозненных молекул аминокислот, равномерно распределенных в реакционной среде в крайне низкой концентрации, до огромной, сложно организованной белковой молекулы — дистанция огромного размера. Каким путем природа преодолела эту дистанцию, не совсем понятно. И вот недавно американские исследователи высказали предположение, согласно которому естественными концентраторами аминокислот и нуклеотидов могли быть глины — природные водные силикаты. Эксперименты показали, что они обладают уникальными свойствами, которые делают их как нельзя более подходящими для этой цели. Дело в том, что кристаллическая решетка глинистых минералов имеет слоистое строение. Сетки кремнекислородных тетраэдров чередуются в ней с сетками гидро- ксильных октаэдров, в которых заключены атомы металлов — в основном алюминия, а также железа или магния. А в промежутках между слоями обычно «сидят» в небольшом количестве ионы других металлов — калия, никеля, цинка; они нейтрализуют отрицательный заряд силикатной решетки. Именно благодаря присутствию этих катионов на такой структуре, оказывается, могут адсорбироваться простые органические молекулы, в том числе аминокислоты. Адсорбция происходит с высокой избирательностью: например, глины, содержащие никель, предпочитают именно те аминокислоты, которые входят в состав белков; сродство к ним у таких глин вдвое выше, чем к прочим аминокислотам. Попеременно смачивая глины растворами аминокислот, высушивая и подогревая их, экспериментаторам удалось добиться того, что аминокислоты, адсорбированные глиной, соединялись в пептидные цепочки. Правда, самая длинная такая цепочка насчитывала всего 8 аминокислотных остатков, а не тысячи, как в молекуле белка. Но и это уже кое-что! А подбирая комбинации глнн разного состава, экспериментаторы получали таким путем цепочки из разных аминокислот. Например, глины, содержащие медь, активнее соединяют между собой остатки глицина, а содержащие цинк — остатки аланина. «Цинковые» глины оказались способными извлекать из раствора еще и нуклеотиды — составные части нуклеиновых кислот, которые служат хранителями и переносчиками генетической информации в живых организмах. Это особенно многозначительное свойство: ведь цинк играет важнейшую роль и в синтезе нуклеиновых кислот, происходящем в живой клетке — он входит в состав фермента ДНК-полимеразы, соединяющего между собой отдельные нуклеотиды в молекулу ДНК. Как считают авторы этого интересного исследования, не исключено, что биологическая активность многих металлов, которая сейчас усиленно изучается, уходит своими корнями в ■ добиологическую эпоху и связана именно с особой ролью глин, содержащих ионы этих металлов, в «сотворении» жизни на Земле. А может быть, обнаруженным только что свойством этих же глин — избирательностью адсорбции ими аминокислот — можно объяснить и тот факт, что все известные нам жнвые белки почему-то построены лишь из 20 аминокислот, хотя в природе аминокислот может существовать больше тысячи... Новые данные представляют большой простор для гипотез о механизмах зарождения жизни на нашей планете. II если ю енх пор в центре внимания исследователей этой проблемы находился «первичный бульон» — воды первобытного океана, насыщенные органическими веществами, то теперь, пожалуй; надо задуматься над тем, не понадобилась ли для сотворения первых живых молекул еще и «заправка» — самая обычная глина? Д. АЛЕКСЕЕВ 77
Научный фольклор Похвала глине к вопросу о происхождении ЧЕЛОВЕКА Общеизвестен процесс дегидратации слоистых алюмосиликатов, входящих в состав глин. Этот процесс используется при обжиге глиняных изделий в керамическом производстве В литературе описан положительный опыт использования данного процесса при создании биологической системы A), однако достоверность этого эксперимента неоднократно ставилась под сомнение, особенно в последнее столетие. Первым и непревзойденным материалом, использованным при изготовлении указанной системы, была глина — широко распространенная в природе горная порода, которая образуется при разрушении алю- мосилнкатных минералов согласно уравнению: K2AI2Si6016+C02+2H,0 = = K2C03+H^AI2Si209 + 4Si02. Не будет преувеличением утверждать, что первым достоверным завоеванием цивилизации была разработка технологии изготовления из глины вместилища различных жидкостей достаточно примитивной конструкции, ныне известного под названием горшок B). Исключительное значение горшка в развитии цивилизации подчеркивается популярным теоретическим положением, использующим это устройство в качестве начала координат или нуль-отсчета. Речь идет об известном постулате: «От горшка — два вершка», который, очевидно, послужил основой для последующего развития вычислительной техники. Утверждают также, что лишь с изобретением горшка был изобретен суп, в результате чего был сделан шаг в изменении пищевого рациона древнего человека от полусырого первобытного шашлыка к европейской кухне C). Это ие могло ие сказаться на социальных и экономических отношениях древних человеческих сообществ: сырье для шашлыка, особенно для хорошего шашлыка, и тогда было дефицитным D), суп же можно варить в практически любом потребном количестве, имея мизерные запасы мяса и неограниченные — воды E). Другим следствием появления горшка, по-видимому, стало образование семьи, что нашло свое отражение в известной поговорке: «Семейный горшок веселей кипит». Для преодоления хрупкости горшка был придуман котелок, изготовление которого потребовало умения выплавлять и обрабатывать черные и цветные металлы и тем самым дало мощный импульс для развития металлургического производства и возникновения монетной системы. Общеизвестен также мужской головной убор под названием котелок F и др.). Обнаружив, что «пустой горшок звонче звенит», человечество приобрело возможность осуществлять строительство концертных залов и театров, где вмазаииые в стены горшки в качестве резонаторов звука создавали необходимые акустические характеристики помещения. Усовершенствованной модификацией горшка стал кувшин или, по-старииному, кукшин, с появлением которого стало возможным воз-
ннкновение письменностн: «Приготовить сосуд кукшнн... впусти сусло чернильное н сосуд заткнув поставить в сокровенное место на двенадцать дней. То есть скорее оное н книжное чернило» G). Дальнейшее развитие изобретательской. мыслн привело к созданию графина (caraf- fina), штофа (stoff), бутылн (bouteille), стакана (stackan) н развитию соответствующей отрасли товарного производства, продукция которой стала играть в жизни человечеству не менее значительную роль, чем гончарные изделия, используясь в качестве биологического стимулятора: «Уж подкрепив себя стаканом, Пнкар кряхтит над чемоданом» (А. С. Пушкин). Для удовлетворения возросших потребностей человечества в горшках и горшечных изделиях был изобретен гончарный круг. Очевидно, забота древних люден о совершенствовании технологии изготовления горшков была более насущной, нежели охота к перемене мест. Поэтому модификации гончарного круга, известные под общим названием «колесо», появились позднее. Идея использования крутящего момента, впервые примененная в конструкции гончарного круга, во всех других моделях колес осталась без изменений. В некоторых конструкциях даже был сохранен принцип использования мускульной снлы для получения угловой скорости (велосипед, телега, дилижанс, карета). Дальнейшая модернизация привела к созданию колесного транспорта на фнзнко-хнмнческой тяге (паровоз, пароход, автомобиль) (8).. Особо надо сказать про кирпич. Изобретение кирпича дало толчок развитию архитектурных форм жнлнща, сооружению отопительных устройств (печей) и дымовых труб. На фоне развития крупноблочного строительства непревзойденные тепло- н звукоизоляционные качества кирпича обеспечили ему свойства дефицитного товара, о чем свидетельствует всеобщее стремление к проживанию в кирпичных домах (9). Значение глины в жизни человека не осталось незамеченным благодарной памятью человечества и нашло свое отражение в пословице «Бородка Минина, а совесть глиняна», в фамилиях Гончар, Гончаров, Гончаренко, Горшков, Кувшинов, Котельников, Черепанов, Кирпичев, Гли-нка и целого княжеского рода Глинских, ведущих свою родословную от потомков золотоордынского хана Мамая, а также в таких словах, как дувал, такыр, карас, мазар. Напомним, что долгое время в русской химической литературе алюминий называли глинием, а его окись и сейчас называют глиноземом A0). И что статья «Глина» в словаре Ф. А. Брокгауза и И. А. Ефрона принадлежит перу Д. И. Менделеева. Таким образом, по своему Значению в развитии человеческого общества глина не имеет аналогов среди других природных материалов. Соответственно заключаем, что глниа — необходимый элемент цивилизации и что выбор глнны для уэкспернмен- та, упомянутого в начале нашего обзора, был, по-вндимому, оправдан. Кир ПИЧЁВ ЛИТЕРАТУРА 1. Ветхий завет. Бытие, I, 27. 2. Г.-Х. Андерсен. Свинопас. М„ 1955. 3. Книга о вкусной и здоровой пище. М. — Л., 1955. 4. Д'Э р в и л ь и. Приключения доисторического мальчика. М., 1949. 5. Судебные речи русских адвокатов. СПб., 1895. 6. Оскар Уайльд. Сочинения в 2 томах. М., 1962. 7. Ипатьевская летопись. СПб., 1871. 8. Encyclopaedia Britannlca. 9. Бюллетень по обмену жилплощади. М., 1965—1978. 10. Н. Л. Глника. Общая химия. М., 1965, изд. 12-е.
Земля и ее обитатели Заколдованный лес Эта статья — об одном из опасных вредителей лесных и садовых культур, о златогузке, и о тех особенностях, которыми отличается борьба с иею в лесу. ...При въезде в лес лошадь заволновалась, стала прядать ушами, словно почуяла опасность. И в самом деле зрелище было мрачным. Дубы стояли голые, от их листвы остались лишь огрызки. Пустыми были кроны кленов, березы, терна. Жалко выглядела и трава. Дышалось трудно, в горле першило. Сделав нужные записи, мы поспешили выбраться из этого проклятого места. У рекн вытряхнули рубахи, искупались, но тело все равно горело и чесалось. Особенно досталось леснику: кожа воспалилась и опухла, словно его исхлестали крапивой. Лошадь тоже покрылась буграми с половину грецкого ореха... Так товарищ по работе рассказывал мне о своей первой встрече с златогузкой В 1970 году мы обследовали леса Днепропетровской области, и вот по дороге ему припомнился этот страшный эпизод. Ситуация — драматичная, но краски явно сгущены. Поистине: у страха глаза велики. Например, неправдоподобными мне показались желваки под кожей лошади, они наверное были и раньше, просто никто внимания не обращал. И все-таки иметь дело с златогузкой довольно неприятно, особенно если насекомых много. Набрести на обработанные златогузкой заросли можно на Украине и на Кавказе, в Средней Азии, в Поволжье и на Южном Урале. А вообще насекомые освоили огромные пространства: Среднюю и Южную Европу, Северную Африку, Малую Азию и Северную Америку. КРАТКОЕ ЖИЗНЕОПИСАНИЕ Златогузка (Euproctis chrysorrhoea) относится к семейству волнянок. Свое название она получила за яркий золотнсто-ры- жнй пушок, покрывающий кончик брюшка бабочки (самки). На общем фоне ее снежно-белой окраски пятна выглядят очень эффектно. Но нужны они не только для красоты... Размах крыльев бабочки достигает 30— 40 мм, но со сложенными крылышками она совсем маленькая. В нюне н июле бабочки начинают обзаводиться потомством. Яйца насекомые откладывают на нижнюю сторону листьев, кучками по 200—500 штук. Потом кладку покрывают рыжим пушком с брюшка для защиты. Через 15—20 дней из яиц вылупляются крошечные волосистые гусеницы. Онн-то и причиняют неприятности деревьям и людям. Волосики, которыми покрыто тело гусеницы, ядовиты. Но опасно не только прикосновение к насекомому. По мере роста каждая гусеница несколько раз лнняет, сбрасывая шкуру целиком вместе с волосками, не теряюшнми при этом своей ядовитости. Если насекомых много, шкурки скапливаются на деревьях и под ними. От прикосновения листьев и даже просто от ветра волоски легко ломаются. Поэтому в жаркий день воздух под пологом леса буквально насыщен этой ядовитой взвесью. Секрет ядовитости златогузки в конце 20-х годов пытался расшифровать академик Е. Н. Павловский. Он и установил, что жгучими свойствами наделены волоскн гусениц, по виду напоминающие зазубренные стрелы с внутренней полостью, наполненной ядом. Однако состав яда так и ие расшифрован. От яда златогузки страдают все, хотя восприимчивы к нему людн по-разному: у некоторых яд вызывает острую аллергическую реакцию, другие отделываются легким зудом. Поэтому при постоянном контакте с насекомыми в лесу или в лаборатории необходимо иосить защитную одежду, а на лице — респиратор или марлевую повязку. Воспаленную кожу лучше всего обмыть водой с мылом. Одеколон и спирт не помогут, а лишь усилят жжение. Молодые гусеницы, только что вылупившиеся из яиц, выбирают несколько листьев и тут же приступают к трапезе. Они объедают все. кроме жилок, затем скелеты листьев насекомые стягивают паутиной н приматывают их к побегу. Получается очень плотное гнездо серебристого цвета. Размеры гнезда зависят от того, где поселились гусеницы. На дубах, яблонях, грушах и других деревьях с короткими побегами и густой листвой возводятся крупные гусеничные дома. В одном таком жилище может с комфортом разместиться потомство нескольких самок, .то есть около двух тысяч гусениц. А на березе или иве листьев меньше, они расположены далеко друг от друга; там молодежи из одной кладки яиц приходится делиться на маленькие группы, чтобы построить себе жилище всего из одного листа. Об удобствах не может быть и речи: в гнезде холодно и не безопасно. Зима не всегда благоприятна для насекомых. Но после снегопадов и метелей многие гнезда уцелевают. Весной, когда на рано распускающихся видах дуба только-только раскрываются почкн, гусеницы выбираются из гнезд и снова начинают есть. Взрослая гусеница — серовато-черная с красными бороздками и белыми пятнами вдоль спины, которые образуют две красные н две белые 80
'*4 <*v Гусеница щатогуэкм продолговатые полоски. Все тело ее покрыто желто-бурым пушком, что придает гусенице довольно грозный вид. В нюне гусеницы окукливаются. Через 15—20 дней из куколки появляется бабочка. Она откладывает яйца на обратной стороне листа и... Цикл развития златогузки завершается через год. Златогузка родственница непарного шелкопряда. Но уступает ему по универсальности: она, скажем, поражает меньше древесных пород, чем шелкопряд, и ареал у нее меньше. Но зато зимовка в фазе гусеницы дает ей и определенные преимущества, делает ее весной серьезным пищевым конкурентом среди других листогрызущнх насекомых, зимующих в яйцах. КОГДА ВЫСТУПАТЬ Одну из самых крупных вспышек массового размножения златогузки специалисты наблюдали с 1948 по 1955 год. Началась она в Южной Англии, а на следующий год стремительно охватила все европейские страны, в том числе лесостепную и степную зоны Советского Союза. В последующие годы вспышки в этих районах повторялись неоднократно н достигли апогея в семидесятых годах. Сейчас очаги златогузки как будто затухли. Но надо готовиться к будущим битвам. В саду избавиться от златогузки намного проще, чем от многих других нахлебников. Достаточно после листопада осмотреть оголенные кроны деревьев. Все замеченные гнезда следует срезать и тут же сжечь. Надо иметь лишь в виду, что в густых насаждениях гнезда сосредоточены на вершинах деревьев, а в редких распределены равномерно по всей кроне. Чнстнть сад можно не только осенью, ио н зимой и даже ранней весной. В лесу тоже не пренебрегают ручным трудом. Но собирать гнезда удобно лишь в молодых посадках, где деревца не выше человеческого роста. А во взрослом лесу за насекомыми ведется специальный надзор. Цель его — не просто обнаружить гнезда, а еще оценить их опасность, определить какой части листвы онн угрожают в следующем году. Для этого на нескольких деревьях разного возраста в различных участках леса подсчитывают все гнезда. Затем вычисляют, сколько их в среднем приходится на каждое дерево. После чего по специальной шкале определяют, каким будет ущерб. 81
Сама шкала предельно проста, в ней всего два показателя: возраст деревьев и число гнезд, угрожающих дереву полным, стопроцентным лишением листвы. В частности, там указано, что для уничтожения зеленого покрова тридцатилетнего дуба достаточно всего трех гнезд с гусеницами. Пятидесятилетнее дерево, естественно, крепче, н с ннм могут справиться лишь обитатели десяти гнезд. А столетнее сдастся, только если на ием не менее 33 гусеничных домнков. Результаты учета наносят иа план лесонасаждений. Теперь план — тактический документ, им руководствуются при выборе средств н методов борьбы против иасеко- мых. Беспощадно уничтожать златогузку необходимо в лесах рекреационного назначения, а также на лесных участках, которые были ранее ослаблены засухой нли хозяйственной деятельностью человека. Борьба с насекомыми обязательна в лесных хозяйствах, заготавливающих семена, и в особо ценных насаждениях. В прочих лесах к борьбе приступают лншь тогда, когда есть опасность, что насекомые способны уничтожить более половины всей лнствы. Меньшие потерн лесоводов не страшат. Дело в том, что природа наделила деревья некоторым избытком листьев (он как бы специально предназначен для фитофагов). На состоянии здорового дерева не отразится лишение трети зеленого покрова. А, скажем, в засушливой степн такая потеря даже полезна. Ведь лн- стья испаряют много влаги, а если часть из них опадет нли будет съедена, то влага в дереве сохранится. Бабочка златогузки. Отложив яйца, ома покрывает нк золотистым пушком со своего брюшка 82 АРСЕНАЛ Для химической борьбы со златогузкой пригодны любые препараты, предназначенные вообще против листогрызущих насекомых. Каждый год Государственная комиссия по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорня- камн, созданная Министерством сельского хозяйства СССР, утверждает список ядов. В 1976 году, например, он включал бензо- фосфат, карбофос, метатион, фосфамид, фталофос, хлорофос. Когда была возможность выбора, то предпочитали, конечно, наиболее дешевые веществу. Вспомните о размерах лесных массивов... Из биологических препаратов лучшим против златогузки признан дендробациллнн (живые споры бациллы из группы Bacillus thuringiensis и кристаллы ее токсина). Точная тактика применения этого вещества еще не отработана, ее продолжают совершенствовать. Испытания последних лет, проводившиеся несколькими научно-иссле- довательскнми институтами и лабораториями, показали, что наибольший эффект достигается, если обработку проводят в период, когда площадь листа достигает половины нормального размера. С этого момента рост листовой пластины замедляется и нет опасности, что капли препарата будут слишком растянутыми и каждой гусенице достается меньшая доза. Через пять дней после первой обработки опрыскивание хорошо повторить. Препарат оказывается еще более действенным, если к нему добавляют немного фосфамида нли хлорофоса. Однако биопрепараты notfa еще, к сожа- Молодыа гусеницы строят гноэдо мэ листьев и лаутимы
Дуб, объеденный златогузкой; на фотографии хорошо видны гнезда, в которых насекомые перезимовали Съев листву, гусеницы принимаются обычно за плоды. На втой фотографии насекомые лакомвтся зелеными абрикосами лению, слишком дороги. Поэтому нх в первую -очередь применяют там, где использование ядов нежелательно: в лесах, примыкающих к населенным пунктам, водоемам и в некоторых других случаях. Хорошими защитниками деревьев могут быть некоторые растения. Например, дубы от златогузки успешно защищают кусты скумпии. В их листьях есть довольно много танидов и эфирных масел. Если растереть лист скумпии, он начинает издавать запах, напоминающий запах чернил. Так же пахнет и в зарослях кустарника, может быть, он этим отпугивает насекомых? Следует иметь в виду еще одно обстоятельство. Все, что мы сейчас можем применить против златогузки, дает продолжительный эффект только в так называемых устойчивых насаждениях. Что это значнт? Не вдаваясь в детали этой большой и сложной проблемы, замечу лншь, что, скажем, дубравы могут быть устойчивыми лншь на особых, дубравных почвах. Тем не менее по разным причинам люди нередко перемещают деревья в несвойственные им условия. Переселенцам приходится нелегко, и онн нуждаются в постоянной опеке: почти ежегодно нх приходится защищать от вредных насекомых. Во время поездки по днепровским лесам в 1970 году мы тоже побывали в очаге златогузки. Было время окукливания. Найти куколки просто, достаточно* повнимательнее осмотреть деревья. На стволах, тонких ветках и их развилках были хорошо видны выпуклости, затянутые паутиной. Но что это? Через паутину просматривались посветлевшие, мертвые гусеницы; мертвые особи встречались и за пределами мест окукливания. Что нх погубило? Во-первых, энтомофтороз, грибная болезнь. Во-вторых, насекомые, паразитирующие на златогузке: например, наездники метеорусы; тут же на паутннах внсели нх продолговатые коричневые коконы. Хотя еще долго, вплоть до затяжных дождей, лес будет мрачным, голым и даже опасным местом, златогузке в нем пришел конец. Болезни и энтомофагн выполнили свое дело. Произошло это естественным путем. Но все чаще, чтобы справиться с вредными насекомыми, к помощи их природных врагов прибегает и человек. А. А. РОЖКОВ 83
Полезна 1НМЧ t» *. Как показать аудитории опыт в колбе Когда преподаватель рассказывает о какой-либо реакции и поясняет слова опытом, то происходящее в колбе или пробирке видят лишь те, кто сидит в первых рядах. Учащиеся Ленинградского речного училища сделали для химического кабинета установку, с помощью которой преподаватель может показывать всему классу тексты и таблицы небольшого формата, мелкие препараты и реакции в пробирках. Эта установка несложна по конструкции, и ее изготовление по силам любой школьной мастерской. На доске, которая служит основанием всему сооружению, укреплена неподвижная втулка, в которой на оси может вращаться доска меньшего размера. Кроме того, имеются три винта, которые регулируют наклон верхней доски (как у лабораторных весов). Установку можно повернуть вправо и влево, чтобы все ученики видели демонстрируемый предмет. С одной стороны верхней доски помещена линза от старого телевизора, например 1-2; концы ее металлических креплений проходят через отверстия в деревянном бруске на другой стороне доски. Между линзой и бруском установлен демонстрационный столик, высоту которого изменяют с помощью винта. Крепления линзы позволяют придвигать или отодвигать ее от столика. Колбу или препарат освещает 15-ваттная лампочка, спрятанная позади линзы в алюминиевой трубке с прорезью. Под трубку надо положить кусок теплоизоляционного материала. В линзу наливают смесь равных частей глицерина и Лабораторная пружинная мешалка В лабораторных условиях для перемешивания систем жидкость — жидкость, жидкость — газ, жидкость — порошкообразное вещество (вязкостью до 5-Ю4 санти- пуаз) в бутылях, колбах и пробирках емкостью от нескольких миллилитров до 20 литров целесообразно использовать пружинную мешалку. Собственно, перемешивающим устройством служит в ней пружина, навитая из стальной или бронзовой проволоки. Проволока может быть защищена антикоррозионным покрытием (если мешалка предназначена для работы в агрессивных средах). Примерные размеры пружины: наружный диаметр витков равен их шагу и составляет от 5 до 25 мм в зависимости от размеров емкости, в которой мешал- дистиллированнои воды — тогда можно достичь шестикратного увеличения предмета. Если же налить в линзу одну воду, то увеличение будет несколько меньшим. Л. В. ГУРЕВИЧ. Ленинград ка будет работать. Длина же соответствует, высоте сосуда. Интенсивность перемешивания зависит от размеров спирали и ее скорости вращения. В нерабочем состоянии вращающаяся пружина не должна касаться стенок сосуда. Чтобы смягчить случайные соприкосновения пружины со стенками сосуда, на ее конец следует надеть кусочек резинового или пластмассового шланга. К валу привода пружина крепится с помощью двух полуцилиндрических накладок (через которые пропускается болт, прижимаемый гайкой), или же спираль плотно навинчивается на вал привода. Заметим, что при скорости вращения свыше 500 об/мин происходит центрирование пружины, что вообще исключает соприкосновение ее со стенками сосуда. Пружинная мешалка отличается от стандартных (плосколопастных, пропеллерных, турбинных и т. д. и т. п.) прежде всего тем, что делает процесс перемеши- 84
вания более интенсивным. Этому способствуют планетарное вращение пружины и жидкости, движение жидкости вдоль оси мешалки и вибрационные течения, возникающие вокруг пружины. (При перемешивании жидкостей стандартными мешалками вибрация мешалок и валов почти не оказывает воздействия.) Пружинная мешалка, как нам кажется, имеет также и конструктивные преимущества: простоту устройства, отсутствие подшипниковых узлов и опорных валов, легкость. Кроме того, ее можно ввести в сосуд через очень узкое горлышко и даже через боковые отверстия. Лабораторные испыта- КАК ОТБЕЛИТЬ САХАР Мне нужно было выполнить скульптуры из обыкновенного пищевого сахара; я заливал густой раствор в формы, но отливки, к сожалению, не получались той же белизны, что и сахар. Почему! Как избавиться от желтизны! А. В. Ахунов, Баку Даже в рафинаде помимо дисахарида, сахарозы есть небольшое количество (до 0J %) примесей моносахаридов — глюкозы и фруктозы. Во влажной атмосфере и особенно при повышенной температуре сахар дополнительно выделяет еще немного моносахаридов. Это явление называют инверсией. Инвертный сахар в свою очередь разлагается с образованием окрашенных веществ, оттого продукт и желтеет. Чтобы сахар не пожелтел, прежде всего следует его растворять не в горячей воде. В домашних условиях, конечно, трудно применять те способы отбеливания сахара, которые используются на сахарорафинадных заводах. Однако попытаться можно. В рафинадном производстве для придания сахару подчеркнутой белизны прибегают к подсиниванию ультрамарином. Синеватый тон маскирует желтые и серые оттенки. Если в доме есть синяя краска, можно воспользоваться ею. (ВНИМАНИЕ: ДЛЯ ОТБЕЛКИ ПИЩЕВОГО САХАРА ПРИГОДНЫ ЛИШЬ ИНДИГО И УЛЬТРАМАРИН В ОЧЕНЬ НЕБОЛЬШИХ КОЛИЧЕСТВАХ.) Количество краски, которое нужно добавить в раствор, подберите опытным путем. В заводских условиях для обесцвечивания примесей сахара применяют еще гидросульфит натрия (Na2S204). Его вносят в раствор в очень небольших количествах. Причем реакция среды должна быть нейтральной (рН 7). Кислая среда резко ускоряет инверсию, а в щелочной активнее образуются окрашенные вещества. НАДПИСЬ НА ПОЛИВИНИЛХЛОРИДЕ Электромонтажникам для маркировки проводов часто удобнее использовать не традиционные бирки, а отрезки хлорвиниловых трубочек. Как правило, надписи на них делают чернилами, которые довольно быстро стираются. Нет ли рецепта бо- Лабораторная пружинная машапка: 1 — вал привода, 2 — пружина (спираль); J — резиновый (пластмассовый) наконечник; 4 — сосуд ния пружинных мешалок дали хорошие результаты. Все зто свидетельствует о целесообразности использования пружинных мешалок в лабораторной практике. Они могут найти применение и в производственных условиях, но для этого еще нужно разработать методы расчета их основных технологических и механических характеристик. Б. Ю. ЛАНГЕ, С. Б. ЛАНГЕ, ВНИИиодобром лее долговечных чернил для надписей на хлорвиниле! А. Трушин, Воркута Вообще говоря, на хлорвиниле, а правильнее — на поливини л хлорид ном пластике можно делать довольно четкие и стойкие надписи обычной шариковой ручкой. К сожалению, школьники и студенты давно до этого додумались и вовсю расписывают парты и лабораторные столы, которые нередко покрыты поливи- нилхлоридом. А нянечки и уборщицы хорошо знают, как трудно вывести подобные художества. Шариковые ручки оставляют прочный след на школьных столах вот почему. Пластифицированный (мягкий) поливинилхлорид содержит жидкие вещества — пластификаторы; в них хорошо растворяются жиро- и спирторастворимые красители. А именно такие красители входят в состав шариковых паст. Жидкая фракция пластика как бы впитывает в себя пасту. По той же причине буквы и цифры на пластике могут немного расплываться и утолщаться. Наиболее надежный и удобный способ сделать надпись на поливинилхло- ридной трубке (но не на столах и партах!) заключается в следующем. Необхо- 85
димо приготовить специальную краску на перхлорви- ниловой смоле. Для этого следует взять один из продающихся в магазинах бытовой химии перхлорвини- ловых клеев («Марс», «МЦ-1», «ПВХ», «Ц-1», «Виникс») и смешать его с каким-либо растворителем: ацетоном, этилацетатом, бу- тилацетатом, циклогексаном или дихлорэтаном. Желаемый цвет раствору можно придать, подмешав к нему либо шариковую пасту, либо спирто- и жирорастворимые красители; среди них есть сейчас очень яркие и даже флуоресцирующие. КАК СДЕЛАТЬ ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНУЮ ГРУНТОВКУ Можно ли в домашних условиях приготовить водоэмульсионную грунтовку и грунтовать ею стены, ранее покрытые меловой побелкой! И. А. Киселев, Батуми Если под руками есть пластифицированная поливинил- ацетатная дисперсия (раньте она называлась по- ливинилацетатной эмульсией), то на основе этого материала достаточно просто приготовить водоэмульсионную грунтовку. Поливинил- ацетатную дисперсию можно заменить препаратами, которые продаются в хозяйственных магазинах: «ПВА- клей» или «Клей обойный ПВА, марки М»; дисперсия входит в их состав. Для приготовления грунта составляют смесь из 700—800 частей (по массе) мела, 200—300 частей воды, 70—80 частей поливинил- ацетатной дисперсии и 2— 5 частей любого синтетического жидкого или пастообразного моющего средства. Все это необходимо хорошенько растереть. Но грунтовать этой композицией стену поверх меловой побелки можно лишь после предварительной проверки на каком-либо малозаметном участке стены. Не исключено, что наложенная ранее побелка будет отслаиваться под действием поливинилацетатной грунтовки. В таком случае старый грунт необходимо удалить. ДЖИНСОВАЯ ТКАНЬ В одиом из номеров «Химии и жизни» говорилось о краске, нестойкой к истиранию; ее будто бы используют при окраске ткани для джинсов. А как вообще делают эту ткань! Д. Н. Петров, Кинешма Настоящую джинсовую ткань не красят целиком, а делают из заранее покрашенных нитей; и ткут ее по- особому — из двух различных нитей. Основа, то есть продольные нити, — чисто белая, а уток (поперечные нити) окрашен в синий цвет. Неодинаковы толщина и прочность нитей — основа прочней утка. Да и сам способ переплетения нитей — «с фокусом». Это не простая решетка, когда при одном пролете челнока поднимаются только четные нити, а при следующем пролете — только нечетные. Для того чтобы пояснить, как делается эта ткань, проследим за положением 10 ниток основы. Во время первого пролета челнока поднимаются первая, пятая и девятая нити. Окрашенный уток ложится поверх второй, третьей и четвертой нитей основы, а затем поверх шестой, седьмой, восьмой и десятой. При втором пролете поднимаются вторая, шестая и десятая нити основы. При третьем— третья и седьмая; при четвертом — четвертая и восьмая. Затем весь цикл из четырех пролетов повторяется. Благодаря тому что из каждых четырех нитей основы сверху оказывается только одна, а три остальные закрыты утком, лицевая сторона ткани получается синей. А изнанка — белая с синими косыми полосками. Так как лежащие сверху нити утка менее прочные и покрашены индиго, действительно нестойкого к истиранию, уток достаточно быстро протирается и сквозь него начинает проглядывать белая основа. Так образуются белесые пятна, без которых, по мнению некоторых модников, джинсы—и не джинсы. вид сбоку 86
06 ананасной корке и морковных семенах В шестом номере «Химии и жизни» за этот год, в рубрике «Переписка», было напечатано, что данными о токсичности ананасной корки редакция не располагает. А между тем корка незрелых плодов ананаса, действительно, обладает некоторыми токсическими свойствами. В книге Ф. К. Бах- теева «Важнейшие плодовые растения» A970) можно прочитать: «Незрелое соплодие ананаса обладает едкими свойствами, обжигает губы, влияет на желудок как сильнодействующее слабительное. На консервных заводах, перерабатывающих не вполне зрелые плоды ананаса, рабочим приходится работать в резиновых перчатках в целях предохранения от ожогов. Зрелый плод теряет едкие свойства». И еще один малоизвестный факт. В том же разделе «Переписка» (№ 12 за прошлый год) говорилось, что редакция не знает никаких подробностей о противозачаточном действии семян моркови. В 1965 г. три индийских автора — Р. Н. Чопра (R. N. Chopra), Р. Л. Бадхвар (R. L. Badh- war) и С. Гхош (S. Chosh) выпустили книгу «Ядовитые растения Индии», где они пишут, что в Индии семена моркови (а также, кстати говоря, и те же незрелые соплодия ананаса) считаются в народе сильным абортивным средством. Это же подтверждают и южноафриканские токсикологи Уотт и Брейер-Брандвейк в своей книге об африканских растениях. Только речь идет не о посевной моркови (Daucus sativus), которую мы едим, а о моркови дикой (Daucus carota L.) с тонким корнем. И. М. СУВОРОВ, пос. Ново-Завидово Калининской обл. Мрамор можно обрабатывать и химически В одном из ответов читателям (в разделе «Переписка») утверждалось, будто мрамор нельзя обрабатывать химически, поскольку этот материал неоднороден. Это не так! Не только можно, но и порою нужно: химическая обработка с давних времен .используется для граверных и скульптурных работ по мрамору. Поверхность покрывают сначала лаком (в тех местах, где травить не надо), а затем обрабатывают травильной жидкостью, состоящей из равных частей спирта, соляной кислоты и чистого уксуса. Такой способ употребителен для надписей, барельефов, при подготовке к выкладке углублений золотом или серебром. Можно травить мрамор на любую глубину, но, конечно, для большой глубины удобнее и быстрее пользоваться скульптурным резцом. Сам я пользовался этим методом, и успешно. Попутно могу заметить, что толстые мраморные плиты я просверливал ручной дрелью быстро, словно картон. Для этого надо сделать из воска конус с кратером, налить в углубление травильную жидкость и сверлить. Г. И. ГАЛЕВИ, Новотроицк Оренбургской обл. ...И еще одно письмо Мужчины — моложе женщин Прочитал в пятом номере журнала статью «Усы, они же вибриссы» и понял, что нахожусь на пороге открытия. Судите сами: если усы являются органом осязания, то они нужны в равной мере самцам и самкам. Так оно, как будто, и есть: у кошки — усы и у кота — усы; но почему же у человека иначе? Отчего усы только у мужчины? Согласно моим подсчетам, дл я того чтобы поте- рять какой-либо орган, ставший бесполезным в процессе эволюции, требуется полтора миллиона лет (вывод формулы опускаю, чтобы излишне не затягивать письмо). Отсюда вывод: мужчина на полтора миллиона лет моложе женщины! Если рассматривать с такой точки зрения историю человечества, многое становится понятным. Например, почему у мужчин проявляются до сих пор воинственные инстинкты, давно уже атрофировавшиеся у женщин. Или почему преимущественно мужчины преда- ютс я столь нелепым забавам, как курение и пьянство. Да, нам еще жить и жить, пока мы не достигнем наконец уровня нынешних женщин... М. М. КРАВЦОВ, Харьков 87
Салфетки — на смену флаконам С давних пор человек стремился навести в своем жилище чистоту. Троглодит с этим делом, надо полагать, управлялся просто: хозяйство у него было незатейливым—очаг, шкуры да какая-нибудь нехитрая посуда. А вот современной хозяйке можно посочувствовать: привести в порядок десятки предметов — шкафы, книжные полки, телевизор, кастрюли, холодильник, ванну, раковину — да мало ли еще вещей в нынешних квартирах — дело хлопотное. Нередко хозяйка посвящает ему добрую половину выходного дня. Отдадим, правда, должное бытовой химии: сейчас в каждом доме есть препараты — чистящие, моющие, полирующие. Эти препараты, как и большинство продуктов цивилизации, на протяжении своего существования не раз меняли обличье. Сначала появились жестяные банки с мастиками и ластами, картонные коробки со стиральными порошками, затем препараты стали упаковывать в полиэтилен и полистирол, чуть позже стали выпускать аэрозоли. Тут возникла новая забота: куда девать все эти флаконы, банки, пузырьки, баллоны из-под аэрозолей? Может быть, стоит попытаться использовать упаковку еще раз? Наверное, можно, да не слишком ли это будет накладно? Надо организовать специальные i приемные пункты, перевезти тару к месту сбора, от- > сортировать ее, промыть. Не исключено, что дешевле будет сделать новый пластмассовый флакон, нежели еще раз использовать старый. Специалисты бытовой химии нашли простой выход — придумали новые чистящие и полирующие средства: салфетки из ткани, бумаги, полимерного или какого- нибудь другого материала, пропитанного специальными составами. Чем же салфетки лучше товаров в обычной упаковке? Преимуществ много, и самое важное то, что производство салфеток не требует больших материальных и сырьевых затрат, на их упаковку идет в 10—20 раз меньше материала (например, полиэтилена), чем на обычные препараты. Салфетки удобно хранить на складах и доставлять в магазины. Да и хозяйке быстрее почистить мебель полирующим кусочком ткани или бумаги, чем мазать шкафы и полки специальной жидкостью (например, «Полироль»), ждать, пока она высохнет, а потом натирать поверхность фланелью до зеркального блеска. Салфетки нужны в домашнем обиходе. И уж вовсе они незаменимы в командировках, туристических походах, в геологических экспедициях. Представьте, что вы гуляете по лесу, а вокруг вас вьются тучи комаров, отравляя прелесть прогулки. Стоит только протереть лицо и руки репел- лентной салфеткой «Репи- дэт», как в течение нескольких часов вас не тронет ни один комар. А если вам стало жарко, хочется вымыть лицо и поблизости нет воды, то достаточно протереть лицо и руки кусочком бумаги, пропитанным специальным освежающим составом — кожа станет чистой и свежей. Салфетки бывают двух видов —сухие и влажные. Влажные салфетки разового пользования — освежающие, дезинфицирующие, репеллентные, пятно- выводные — изготовляют, впрыскивая пропитывающий состав непосредственно в герметичный пакет из полиэтилена, куда заранее вкладывают кусок бумаги или ткани. Края пакета тщательно заваривают. Упаковочным материалом может быть и специальный дублированный материал (полиэтилен — алюминиевая фольга — бумага). Такая упаковка надежнее, она дольше сохраняет летучие компоненты пропитывающего состава (спирты, сложные эфиры и т. д.). Для каждого вида влажной салфетки готовят определенный раствор. Вот примеры некоторых составов: салфетка освежающая: этиловый спирт — 45%, глицерин — 3,6%, ментол — 0,41 %, остальное — вода; салфетка для протирания оптики: глицерин — 3,5%, натрий алкилсуль- фат — 5%г остальное — изо- пропиловый спирт; салфетка для удаления с ткани пятен от жира и масла: метилхлороформ — 40%, метиленхлорид — 28% ■ бензин — 32%- В жидкость, которой пропитывают влажные салфетки для ухода за обувью, добавляют композицию на основе полимерных латексов. Такая пропитка не только очищает туфли, но и придает им лаковый блеск. У влажных салфеток есть один недостаток: их нельзя долго хранить, так как растворитель проникает через упаковку пакета и испаряется. Сколько угодно можно хранить сухие салфетки — пылесвязующие, полирующие, чистящие и антистатические. Сухие салфетки делают, пропитывая бумагу, ткань, полимерный или какой-либо другой материал растворами, эмульсиями, суспензиями или расплавами. Вот как, например, изготовляют полирующие салфетки для мебели на Куйбышевском заводе бытовой химии. Горячий расплав (церезин, парафин, медицинский вазелин и вазелиновое масло) наливают в подогреваемую ванну, через которую пропускают полотно. Намокшую ткань каландрируют и охлаждают воздухом. Затем ткань поступает на специ- I 88
альные машины, где ее разрезают на кусочки и упаковывают в полиэтиленовые пакеты. Пропитывающие составы готовят также из водных эмульсий восков, масел и разных других добавок. Например, для полирующих салфеток эмульгируют пчелиный воск и нефтяное масло. Для салфеток по уходу за линолеумными и паркетными полами используют более твердую систему восков (смесь модифицированных буроугольных восков с церезинами). Если кусочком такого материала протереть пол, . мебель или обувь, то поверхность предмета станет чистой и покроется блестящей эластичной водостойкой пленкой. В пропитку салфеток для ухода за мебелью иногда добавляют абразив, например белую сажу. Эта добавка хорошо шлифует поверхность мебели, мелкие царапины и матовые пятна на полках и шкафах исчезают почти бесследно. Салфетки хороши, что и говорить, — но хорошо, если их создатели последят не только за содержимым упаковки, но и за названием, которое на ней красуется: все-таки салфетки — не «по уходу», а для ухода за мебелью... Автолюбителям придумали специальные салфетки для полировки автомобилей. Пропиточный состав таких салфеток состоит из особой водной эмульсии твердых восков; ее получают с помощью анионо-активной системы: олеиновая кислота — диэтиламиноэтанол. Добавка полиметилсилоксановои жидкости придает смеси водоотталкивающие свойства. Салфетки — сухие и влажные — появились сравнительно недавно, всего В—10 лет назад, и выпуск этих товаров бытовой химии непрерывно растет. Достаточно сказать, что зарубежные фирмы выпускают в год свыше 450 миллионов салфеток около пятидесяти наименований. В нашей стране салфеток выпускают пока еще мало: всего 5,В млн. штук в год (около пятнадцати наименований). Специалисты бытовой химии сейчас разрабатывают новые виды салфеток. Например, Ужгородский завод бытовой химии собирается выпускать абразивные салфетки для чистки кухонной посуды, изделий из алюминия и нержавеющей стали и даже для чистки молодого картофеля. Салфетки для чистки овощей будут сделаны из куска махровой ткани, пропитанной техническими смолами в смеси с абразивом (электрокорундом). Скоро появятся в продаже: новые салфетки для грязных рук (они будут пропитаны раствором поверхностно-активных веществ и этилового спирта); салфетки для чистки утюга (в пропитывающий состав добавлены специальные соли, придающие куску ткани тонкие абразивные свойства); салфетки для чистки изделий из драгоценных металлов (в пропитывающий состав введены абразивы и силиконы). Пока это только планы. Но они позволяют надеяться, что в скором времени пузырькам, банкам и флаконам в наших квартирах придется потесниться; рядом с ними хозяйка положит стопку удобных, дешевых, практичных и компактных салфеток — самого разного назначения. Г. И. КАЛЯЕВ, С. Э. СОНИН 89
Фотолаборатория Еще о фотоконцентратах В «Химии и жизни» № 9 за 1977 год в статье «Консервы для фотолюбителей» были приведены рецепты приготовления концентрированных растворов для фоторабот. Составленные заранее, онн потом позволяют существенно упростить н ускорить работу. В упомянутой статье речь шла о полносоставных фотоконцентратах, то есть таких, которые, чтобы пустить в дело, нужно лишь разбавить водой. Однако не нз всех реактивов их можно приготовить. Во- первых, потому что отдельные компоненты обладают ограниченной растворимостью, а во-вторых, потому что некоторые многокомпонентные системы плохо сохраняются: составные части оказываются несовместимыми. В таких случаях концентраты нужно готовить в виде нескольких заготовок, исключая из смеси неудобные компоненты. Смешивать заготовки следует непосредственно перед использованием. Объединяя часть реактивов в запасные концентрированные растворы, можно упростить большинство многокомпонентных систем. Приведу два примера. Проявитель Бейтлера для цветных негативных пленок Вода A8-^20 С) Трилон Б Бензотриазол, 1%-ный раствор Гндроксиламин сернокислый Мета-бисульфит натрия Бромистый калий ЦПВ-1 Поташ Вода A8—20СС) 400 мл 2 г !0 мл 2 г 3 г 2 г 8 г 100 г до 125 мл Все компоненты следует растворять в том порядке, в каком они перечислены в рецепте. Метабисульфит натрия можно заменить таким же количеством сульфитЭ( но раствор с сульфитом сохраняется хуже. Готовый раствор А выдерживают 1— 2 суток в плотно закупоренной склянке. За это время на дне сосуда осаждается тонкий кристаллический осадок. Отстоявшийся раствор нужно осторожно слнть с осадка. Удобно разделить раствор на порции и разлить в пробнркн. Если вы обрабатываете пленки в бачке на 250 мл, то объем каждой порции концентрата должен быть 10 мл. Для бачков на 330 мл нужно заготовить по 13 мл концентрированного раствора. Пробирки с концентратом следует закрыть пробками. Если в пробирке осталось свободное пространство, его необходимо заполнить дистиллированной или кипяченой водой. Хранят пробнркн в коробках. Срок хранения — неограниченный. Для приготовления рабочего раствора концентраты следует разбавить водой: на 75 объемных частей воды необходимо взять 3 части раствора А и 1 часть раствора Б. Обрабатывать фотопленку в такой смеси нужно в два раза дольше, чем указано на упаковке пленки. После проявления негатив 20 минут промывают в проточной воде, потом- отбеливают и фиксируют (в режиме, предназначенном для данной пленки). Концентрат для цветных позитивных проявителей Вода E0—60°С) 700 .мл Трилон Б 80 г Гидроксиламин сернокислый 50 г Сульфит натрия безводный 160 г Бромистый калий 10 г Вода холодная до 1 л В концентрат входит только часть компонентов, остальные (сода безводная и ЦПВ-1) добавляют непосредственно перед проявлением. Приведенная заготовка делается для позитивного проявителя «Форте- колор>. Но при желании аналогичный полуфабрикат можно приготовить на основе любого цветного позитивного проявителя. В плотно закупоренной склянке темного стекла такой концентрат сохраняется сколь угодно долго. Для приготовления рабочего раствора берут 25 мл концентрата, добавляют 3 г ЦПВ-1, 50 г соды безводной и доливают все до литра водой. Температура воды 18—20°С. 90
Проявитель пригоден не только для фотобумаги «Фортёколор>, но и для цветных фотобумаг «Фомаколор» и «Фотоцвет». Проявлять с его помощью нужно по правилам, предписанным для каждого типа этих бумаг. Концентрирование многокомпонентных смесей, конечно, упрощает работу фотолюбителя. Но такие смеси годятся обычно для определенных фотоматериалов. Наиболее же универсальны однокомпонентные концентраты, то есть запасные растворы отдельных химикатов. Прийожу рецепты двух таких растворов. Онн окажутся полезными тем фотолюбителям, которые сами составляют фотосмесн. Запасной раствор фенидона. Для растворения фенндона обычно приходится брать горячую воду, тогда как остальные компоненты, входящие вместе с ннм в раствор, сравнительно легко растворяются прн комнатной температуре. Чтобы обойтись .без нагрева, необходимо заранее запастись 5%-ным раствором фенидона в спирте или ацетоне. Его готовят, растворяя требуемое количество фенндона в двадцатн- кратном количестве растворителя. Сосуд со смесью нужно некоторое время взбалтывать — пока порошок не растворится. Раствор пригоден для приготовления всех проявителей, содержащих фенидон, кроме проявителей для цветных обратимых пленок. Запасной раствор беизотрназола. В фотографин используют разбавленные 0,1—1%- ные растворы бензотриазола в воде. Но это вещество плохо растворяется в воде. Для приготовления концентрата необходимо воспользоваться его легкой растворимостью в спиртах: этиловом, пропнловом или изо- пропнловом. 4 г бензотриазола смешивают с 10 мл спирта. Хранить раствор следует в капельнице и дозировать по каплям. Для того чтобы, знать, сколько в каждой капле реактива, измеряют объем 100 капель. Если окажется, что в капле больше бензотриазола, чем нужно для приготовления рабочего раствора, концентрат разбавляют. Можно поступить н по-другому: приготовить промежуточный раствор и уже из него отбирать порцин нужного объема. В заключение еще один совет. Фотоконцентраты хорошо сохраняются, если сосуды заполнены имн, как говорят, под пробку. Тогда сведена к минимуму возможность соприкосновения жидкости с воздухом. Выполнить это условие очень трудно, особенно если имеешь дело с маленькими сосудами, например с пробирками: воздух, сжатый резиновой пробкой, тут же выталкивает ее. Причем, чем меньше воздушный пузырек, тем труднее закупорить пробирку. А поскольку объем жидкости в ней мал, то даже небольшое количество кислорода вредно. Выручит вас простой прием. Между стенкой пробирки н резиновой пробкой проложите капроновую леску толщиной 0,6— 0,8 мм. Там, где она соприкасается с резиной, остаются каналы, по которым лишний воздух свободно выходит, поэтому пробка его легко вытеснит. Когда пробка достигнет поверхности жидкости, леску следует выдернуть. Вместо лески можно взять тонкий многожильный провод в пластиковой нзоляцнн. Н. П. НЕСТЕРЕЦ ПОБЕДИТЕЛИ СМОТРА В восьмом номере журнала были названы победители III Всесоюзного смотра коллективов юных химиков, в том числе некоторые школьные коллективы, награжденные дипломами первой степени. Вот окончание этого перечня. Дилломвми первой степени иагрвждеиы коллективы юных химиков: Сокольницкой средней школы Львовской обл. (учитель химии' Е. А. ТКАЧЕНКО), средней школы № 66, Харьков (Н. И. ЧИСТЯКОВА), Василевичской средней школы Гомельской обл. (В. Л. ЕРШОВ), средней школы № 75, Минск (К. В. ЦИ- БУЛЬКО), средней школы № 7, Молодечио Минской обл. (Г. И. КОРСАК), Сеницкой средней школы Минской обл. (В. П. МЫТЬКО), средней школы № 22, Вильнюс (Э. ПАМЕР- НАЦКЕНЕ), средней школы № 5, Каунас (Д. БАЦЯВИ- ЧИЕНЕ), Казлу-Рудекой средней школы Литовской ССР (В. МАТЮКАС), Шедувскои средней школы Литовской ССР (Э. ВИЛЮНЕНЕ), средней школы № 11, Караганда (В. Ф. ЕР- МАНЕНКО), Ивановской средней школы № 1 Киргизской ССР (А. В. КРАСОВА), средней школы № 17 Ашхабадского района) Туркменской ССР (Р. ТАМСЫЕВА), Базалганлинской средней школы Азербайджанской ССР (М. КУЛИЕВ), средней школы № 3, Тарту (X. СУЛУСТЕ). 91
Опыт, опыт, повторись! Ю. П. АДЛЕР, Ю. В. ГРАНОВСКИЙ Без опыта ничего нельзя познать с уверенностью. Опытная наука необходима исследователю, подобно тому как корабельному плотнику необходимо знать искусство судовождения, чтобы построенные им корабли могли плавать, а оружейнику — владеть оружием, чтобы выкованные им мечи годились в дело и стрелы попадали в цель. Роджер БЭКОН БЫЛОЕ Давным-давно, когда над миром тянулись еще средние века, никакой химии не было. Зато была алхимия. Ею занимались очень подозрительные люди. Правоверные христиане, равно как и правоверные мусульмане, побаивались их и считали безбожниками. Сами же алхимики, напротив, провозглашали свою исключительную приверженность вере и даже некоторую избранность. Они трудились денно и нощно над разгадкой проблемы бессмертия, а попутно не гнушались и поисками желтого дьявола — ключа ко всем грешным земным благам. Грандиозность задачи требовала не только обширных и систематических знаний, но и специально организованных наблюдений за превращениями различных веществ. Если алхимики и не создали экспериментальный метод науки (он возник все-таки намного раньше), то во всяком случае они были его ревностными адептами. Необходимым условием успеха опыта они провозглашали чистоту. То, что получилось однажды, должно получиться и во второй, и в третий раз. Если опыт не воспроизводится, он нечист. До нас дошло порядочное число алхимических рецептов. Разные исследователи пытались их реконструировать. После реконструкции они выглядят тривиальными голыми схемами, в которых утрачено что-то очень существенное. Может быть, это существенное утрачено навсегда; нам не залезть в шкуру алхимика и не увидеть мир сквозь призму его знаний и его предрассудков. Но если ограничить наш интерес только проблемой чистоты опыта, то можно высказать правдоподобные предположения, интересные, надеемся, не только для историка. Главным условием чистоты опыта почиталась чистота помыслов экспериментатора, его приверженность идее, которую предстояло доказать опытом. Речь могла идти, скажем, об идее философского камня. Разве может получить его тот, .кто не верит в саму возможность его существования? Конечно, нет! Но этого мало. Чтобы опыт был чистым, уже в те времена требовался профессионализм. Эти люди поняли, что всякая наука способна защитить себя от профанов, прикрываясь своей, особой терминологией. Так был найден простой и эффективный метод исключения чужаков. Так возникла каста. Непонимание смысла терминов рождало замысловатые легенды, имеющие хождение еще и теперь. Наконец, требовался рецепт, освященный налетом древности. Имея чистые намерения и глубокие знания, отгородившись от профанов, можно было попытаться воспроизвести рецепт и, кто знает, добиться успеха. Для поиска подходящей прописи приходилось заниматься тщательной проработкой, которую сегодня назвали бы патентной. И вот — везенье: рецепт найден. Можно приступать к делу. Венец дела — опыт. Главное не в том, чтобы он удался однажды, а чтобы повторился, воспроизвелся точь-в-точь... Много воды утекло с тех пор, но мы снова и снова задумываемся над тем, что же такое чистота и воспро- 93
изводимость эксперимента с Или — в противоположность этому — что такое ошибка опыта. НЕДАВНЕЕ Алхимические представления о чистоте и воспроизводимости сегодня выглядят излишне категоричными. Абсолют недостижим, и поэтому говорят не о чистоте, а о степени чистоты, не о воспроизводимости, а о степени воспроизводимости... И то и другое понятие связано, конечно, с ошибками эксперимента. Между тем само слово «ошибка», даже произнесенное нейтрально, несет негативную окраску. Наверное, поэтому один известный нам начальник лаборатории уверенно утверждал: «В моей лаборатории ошибок не делают!» Увы, делают. И в этой лаборатории, и в любой другой. Ошибки в опытах могут быть самыми разными. Они неизбежны. Есть сотни их классификаций. Казалось бы, стоит всем экспериментаторам договориться один раз, что есть что, и тогда легко можно будет отличить «хороший» (чистый) эксперимент от «плохого» (грязного). Ну а что же на самом деле? Приведем пример. В двадцати наугад выбранных номерах «Журнала аналитической химии» за десять лет для обозначения одного и того же понятия «ошибка» экспериментаторы использовали тридцать вариантов термина! Приведем эти варианты — для любопытных: ошибка, относительная ошибка, средняя ошибка, средняя квадратичная ошибка, средняя арифметическая ошибка, систематическая ошибка, средняя относительная ошибка, ошибка однократного определения, максимальная ошибка (отн. %), квадратичная ошибка, вероятная ошибка, максимальная ошибка (абс.%), относительная средняя квадратичная ошибка, случайная ошибка, относительная ошибка однократного определения, статистическая ошибка, средняя квадратичная ошибка единичного определения, ошибка воспроизводимости, средняя статистическая ошибка, ошибка для доверительного интервала, экспериментальная ошибка, средняя квадратичная ошибка воспроизводимости, суммарная ошибка, относительная статистическая ошибка каждого измерения, вероятная ошибка однократного определения, вероятная ошибка единичного отклонения, средняя квадратичная ошибка, вероятная случайная ошибка, вероятная относительная ошибка, стандартная ошибка. Порядок, в котором приведены термины, соответствует частоте, с которой они встречаются в журнале. Не надо думать, будто мы выбрали какое-то исключительное издание. В «Заводской лаборатории» обнаружено 26 вариантов «ошибки», в «Analytical Chemistry»— 17... Видимо, без универсальной терминологии не обойтись даже на первых порах. Тут нужен язык, понятный всем химикам-экспериментаторам,— математический язык. В той же аналитической химии для характеристики ошибок используют два основных понятия: правильность и точность анализа. Предположим, нам надо определить, сколько серы содержится в выплавляемой стали. У нас есть несколько образцов (эталонов), содержание серы в которых установлено достаточно надежно. Тогда по готовой методике и на аналогичном оборудовании определим содержание серы в тех же образцах. Среднее отклонение полученных результатов от «истинных», ранее надежно установленных, и покажет нам правильность анализа. Если ошибка постоянна, то она называется систематической. А точность — это просто рассеяние результатов около среднего значения. Теперь представим себе, что химик-аналитик разрабатывает методику нового анализа. В стремлении к высокой точности он тщательно готовит исходный раствор, берет кислоту только из одной бутылки, использует один и тот же вакуумный насос, прибегает к услугам самого опытного лаборанта. Успех не заставляет себя ждать: расхождение в результатах параллельных опытов наблюдается лишь в третьем 94
знаке после запятой. Видимо, и у любого другого аккуратного экспериментатора должно получаться так же. Но что это? При использовании на практике столь удачная и тщательно разработанная методика не оправдывает былых надежд. То #и дело отмечаются расхождения уже в первом знаке после запятой. А это на целых два порядка хуже, чем записано в методике! Может быть, разработчик был недостаточно добросовестным? Нет, он сделал все по правилам, которым его учили. Более того, он поставил рекорд воспроизводимости: создал такие условия, при которых данный анализ впервые показал расхождения только в третьем знаке... . Этот рекорд сомнителен. Условия, которые искусственно создал экспериментатор, невозможны в практике. Реальные исходные растворы загрязнены компонентами, мешающими анализу, причем их концентрации непостоянны. Свойства кислоты меняются от бутылки к бутылке. Характеристики вакуумных насосов, даже одной марки, даже выпущенных на одном заводе, несколько варьируют. Ну а про лаборантов и говорить нечего: они обязательно разные. Все перечисленное, да еще что-то неучтенное влияет, конечно, на результаты анализа: воспроизводимость ухудшается. А это в свою очередь мешает отличить годную продукцию от брака. Значит, в разработке методики что-то было не так. И в самом деле, воспроизводимость понималась как нечто абсолютное, прямо-таки в алхимическом смысле: -так получилось однажды, точно так должно получаться и потом. Такой подход оправдан, когда решается вопрос, быть или не быть какому-то эффекту. Либо можно получить философский камень, либо нельзя, либо алмаз получается из графита, либо не получается. Но когда создают, как в нашем примере, методику анализа, вопрос стоит иначе. Анализ возможен — это всем ясно. Задача заключается в том, чтобы повторять его регулярно. И тут не обойтись без учета внешних условий. Чтобы охарактеризовать точность анали'за, к уже подсчитанной ошибке воспроизводимости надо добавить и другие ошибки. Одни возникают из-за того, что за длительный период времени неизбежно рассеяние результатов. Другие появляются просто потому, что готовую методику используют то в одной, то в другой лаборатории. Их так и называют: временная и межлабораторная составляющие общей ошибки анализа. Выходит, что воспроизводимость — понятие относительное. Опыт, чистый для теоретического исследования, становится не только грязным, но и просто бессмысленным для исследования прикладного. Впрочем, и в теоретических изысканиях слишком большая чистота опыта не всегда полезна. Достаточно вспомнить историю универсальных газовых законов. Сегодня мы знаем, что на самом деле > никаких универсальных газовых законов нет. Каждый газ требует своих поправочных коэффициентов. Шарль, Бойль, Мариотт, Гей-Люссак пришли к своим очень простым законам только потому, что их эксперименты были не слишком точными, не очень воспроизводимыми. Есть, конечно, и совершенно противоположные примеры. Скажем, история открытия аргона. Все началось с того, что было обнаружено расхождение: удельные веса азота из воздуха и азотной кислоты различались. Хотя расхождение было небольшим, оно все же превышало ошибку воспроизводимости измерения... НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ Воспроизводимость опыта надо как- то характеризовать количественно. С давних пор химики использовали для этого универсальные методы математической статистики. Пусть мы изучаем, к примеру, экстракцию какого-либо металла органическим растворителем из водного раствора. Нас интересует степень извлечения — та доля металла, которая перешла в органическую фазу. Чтобы оценить ошибку наше- 95
го опыта, естественно будет поставить целую серию «одинаковых» экспериментов и посмотреть,<каким же окажется разброс результатов. Однако, как мы знаем, совершенно одинаковых опытов нет и быть не может; когда древние говорили о том, что в одну реку нельзя войти дважды, они имели в виду нечто подобное. Правильнее говорить о параллельных опытах. Впрочем, незначительными различиями в параллельных опытах нередко пренебрегают, когда это, конечно, существенно не влияет на результат. Так вот, распространенная схема вычислений предполагает, что параллельные опыты независимы друг от друга. А независимые — это такие опыты, результат которых обусловлен только их условиями, а не тем, в каком порядке или в какое время эксперименты поставлены. Что это значит применительно к нашей экстракции? Мы настроили наш аппарат на работу в определенном режиме (задали температуру, число оборотов турбинки и проч.). Тогда опыты, выполненные подряд, без переналадки экстрактора, дадут скорее всего зависимые результаты: ведь задавая температуру, число оборотов и т. д., мы не в состоянии установить эти значения абсолютно точно. Значит, надо учесть ту погрешность, которая возникла из-за нашей неспособности точно фиксировать значения переменных. А для этого между параллельными опытами.нужно переналаживать экстрактор. Тогда будет больше шансов на то, что результаты окажутся независимыми — они меньше зависят от тех случайных отклонений, которые имели место в данном конкретном эксперименте. Существует технический прием, который позволяет сделать опыты независимыми. Он называется рандомизацией (от английского random— случайный). Заключается он в том, что параллельные, а заодно и непараллельные опыты ставят в случайном порядке или через случайные промежутки времени. Конечно, рандомизация не гарантирует еще независимость опытов; но поскольку часто иного выбора просто нет, то результаты рандомизированных опытов считают статистически независимыми. Тогда для характеристики ошибки можно применять простые формулы, которые в остальных случаях могут оказаться негодными: мало иметь формулу, надо знать, годится ли она для расчета. Пусть в трех рандомизированных параллельных опытах степень извлечения металла у оказалась такой: у, = 34%, У2=30%, у3=32%. Как оценить ошибку? Найдем_ сначала среднее арифметическое у. Оно равно C4+30+32) :3=32. Чем сильнее отдельные значения отличаются от среднего, то есть чем больше разброс результатов, тем больше и ошибка. А самая распространенная мера, которая характеризует ошибку, — это дисперсия воспроизводимости [Si]. Ее вычисляют по несложной формуле: т 2 (ui-~yJ где i — номер опыта, a m — число опытов. В нашем случае « C4—32J+C0—32J+C2—32J Sl= 2 = 4- (Часто наряду с дисперсией используют и корень квадратный из нее — это хорошо известная квадратичная ошибка. В нашем примере она равна двум.) Хорош или плох этот результат? Трудно сказать: это зависит от наших требований и от конкретных обстоятельств. Много лет существует физико-химический метод эмиссионного спектрального анализа. Поначалу, еще в прошлом веке, считалось, что он отличается высокой точностью. Аппаратура со временем становилась все совершеннее, методика улучшалась, а то, что принимали за ошибку, как ни странно, все возрастало. Иными словами, метод по мере совершенствования казался все менее точным. Дело в том, что в расчет постепенно включались ошибки, не учтенные на предыдущих этапах, в том числе 96
упомянутые выше временные и межлабораторные. Вот еще одно подтверждение тому, что понятие воспроизводимости не абсолютно... В наше время на помощь химии (и не только химии) пришел новый раздел математической статистики, постепенно переросший ее рамки, — математическая теория планирования эксперимента. Она вырабатывает строгие правила проведения опытов и обработки полученных результатов. Предположим, мы градуируем термопару и нам надо построить график зависимости показаний гальванометра от температуры. Зная диапазон температур, в котором предстоит работать, и приняв во внимание, что в этом диапазоне зависимость между термо-ЭДС и температурой линейна, мы должны выбрать конкретные условия, скажем, шести опытов. Планирование эксперимента, на тонкостях которого мы здесь не имеем возможности остановиться, предлагает нам проводить по три рандомизированных параллельных опыта на каждом краю рабочего диапазона температур. При этом оказывается, что у построенного граду- ировочного графика — наименьшая для шести точек ошибка предсказания (если, разумеется, зависимость действительно линейна). Этот пример прост — в нем только одна переменная. Планирование эксперимента вполне возможно и даже весьма эффективно, когда переменных значительно больше — вплоть до нескольких десятков. Вот еще приемы планирования эксперимента, связанные с темой нашей статьи. Пусть, например, анализы делают разные лаборанты. А мы хотим узнать, зависит ли точность анализа от температуры. Но тогда ошибка, которую вносит «человеческий фактор», будет, конечно, мешать выяснению роли температуры. Естественное стремление — избавиться от нескольких лаборантов и оставить только одного. Но если это невозможно или нецелесообразно, то нет лучшего решения, чем случайное распределение разных температур между лаборантами. А это частный случай уже знакомой нам рандомизации. Ее вообще полезно применять во всех случаях, когда нужно защитить результат от воздействия известных (или даже неизвестных) переменных, влияние которых на результат, может быть, и существенно, но не оно интересует исследователя. Бывают, однако, и такие переменные, влияние которых мы хотели бы именно оценить. Скажем, эффект старения катализатора. Он мешает разобраться в действии других переменных, но в то же время интересен и сам по себе. В этом случае, говорят об эффекте дрейфа (обычно во времени). Дрейф может носить и случайный характер — например, свойства сырья меняются от одной партии к другой. Ну а если какие-то факторы мы не сумели или просто забыли учесть? Как отличить от их воздействия собственно ошибку опыта? Увы, это невозможно. Нам остается только выдвигать гипотезы о том или ином возможном факторе и проверять их на опыте. К счастью, важные факторы обычно легко узнаются. Если это, например, температура, то надо сделать ее постоянной, и тогда при прочих равных условиях точность эксперимента существенно повысится. Конечно, для этого надо настолько знать объект исследования, чтобы управлять всеми интересными факторами "и задавать их по своему усмотрению. Впрочем, на этом требовании вообще стоит здание планирования эксперимента. Планирование эксперимента возможно всегда. А если объект исследования управляем, если экспериментатор может выбирать условия каждого опыта, то можно пойти и дальше — оптимизировать работу объекта. Скажем, поискать оптимальный выход реакции или чистоту готового продукта. Так возникает задача планирования экстремального эксперимента. Оптимизация и чистота опыта тесно связаны, поскольку нечистый опыт вряд ли приведет к желанному оптимуму. Однако это тема особого разговора. 4 «Химия и жизнь» № 10 97
Вопрос о чистоте и воспроизводимости опытов стоял перед наукой всегда, но каждая эпоха отвечала на него по-своему. Видимо, настало время говорить о появлении новой парадигмы в науке, в рамках которой эксперимент следует считать чистым, если он решает поставленную задачу с помощью методов планирования эксперимента. Это означает, что обязательно используются математически обоснованные правила проведения эксперимента и обработки его результатов. Закончим цитатой из монографии В. В. Налимова «Теория эксперимента»: «Теперь можно задать вопрос— почему же математическая теория эксперимента не получила всеобщего признания у экспериментаторов? Почему все же так мало встречается экспериментальных работ, написанных на языке математической статистики? Почему так Разные мнения О плаваниях Колумба и Хейердала Экспериментальные факты, в какой бы научной дисциплине они ни были получены, достоверны лишь при достаточно высокой степени чистоты эксперимента. Хотя и раздавались голоса о невозможности моделирования в исторической науке, жизнь показала иное. Экспериментально воссозданы многие приемы древнейшей техники (изготовление каменных орудий, испытание их эффективности и к. п. д., опыты получения огня и пр.). Построены и старинные боевые машины: катапульты, баллисты, тараны... Весьма поучительно и моделирование плаваний прошлых эпох. Иные модели гипотетических плаваний далекого прошлого, по замыслу их участников, должны были решить проблемы этногенеза и происхождения культуры некоторых стран, решить спор диффузиони- стов и изоляционистов. К таким плаваниям следует отнести известные всему миру экспедиции Тура Хейердала. 98 часто язык статистики используется столь вульгарно? Ответить на эти вопросы легко. Все дело в том, что язык математической статистики не стал еще родным языком эксперт ментатора...». ЧТО ЧИТАТЬ О ПЛАНИРОВАНИИ ЭКСПЕРИМЕНТА: 1. В. В. Налимов. Теория эксперимента. М., «Наука*, 1971. 2. В. В. Налимов, Т. И. Голикова. Логические основания планирования эксперимента. М.. «Металлургия», 1976. 3. Ю. П. Адлер. Введение в планирование эксперимента. М., «Металлургия», 1969. 4. Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Изд. 2-е. М., «Наука», 1976. 5. Е. В. Маркова, А. Е. Рохвар- г е р. Математическое планирование химического эксперимента. М., «Зианне», 1971. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА ПРОТИВ «КОН-ТИКИ» Плавание Хейердала на плоту «Кон-Тики» в 1947 г. было призвано доказать, что заселение островов Тихого океана шло со стороны Америки. Редкое мужество норвежского ученого и его помощников снискало им симпатии всего мира, но гипотеза осталась недоказанной. В научной литературе уже высказывали сомнения по поводу соблюдения Хейер- далом требований чистоты эксперимента (такелаж «Кон-Тики» был из современных материалов, плот к месту' старта прибуксировали, питание путешественников было высококалорийным, «европейским» и т. д.). А недавно плавание «Кон-Тики» было подвергнуто «критике» вычислительной машины. Имитационная модель целеустремленных, направленных плаваний по океану и дрейфа потребовала очень сложной программы. В нее были включены схемы ветров и течений Тихого океана, координаты островов, методы навигации, транспортные качества лодок и плотов, здоровье мореходов, вероятность контактов между архипелагами, островами и материком. Исходя из этих вероятностей, и оценивали правдоподобие вариантов древнего расселения. Вычислительная машина анализировала расстояния, на которых можно увидеть с
моря сушу и реальность попытки на нес высадиться; вероятность того или иного направления и силы ветров и течений в каждый из месяцев года; скорость плота или лодки при различном состоянии стихии; риск внезапных штормов и многое, многое другое. Кого интересуют технические подробности — загляните в журнал «Советская этнография» A977, № 4), где напечатана статья американских специалистов, выполнивших эти расчеты. Здесь же укажем, что машина выдала около миллиона битов информации, что рассчитаны 732 варианта. Плот «Кон-Тики», снабженный современными медикаментами и продуктами питания, благополучно плыл 101 день. Модель же выживаемости поведала, что у древних мореходов шансы на сохранение жизни были скромнее — до пятой недели плавания доживет только 8В% экипажа, на 15-й неделе живы только 12%; максимальное время жизни — 26 недель. Расчеты показали, что успешный древний дрейф от американского побережья до Полинезии между 11 и 15° ю. ш. имел нулевую вероятность. Спешим оговорить: мы отнюдь не собираемся зачеркивать все результаты плавания «Кон-Тики» и тем более — экспедиции его руководителя на остров Пасхи. Усилиями норвежского исследователя были организованы крупные археологические работы, вышло в свет великолепное издание памятников острова, изучены многие стороны мореходства древних перуанцев. ЧТО ДОКАЗАЛИ ПЛАВАНИЯ НА «РА»? Тур Хейердал отнюдь не однозначно высказывался о географической и исторической идее трансатлантических плаваний «Ра». В 1969 г. он заявил: «Я вовсе не предполагаю, что египтяне перенесли свою культуру на далекие острова и континенты. Я такой гипотезы не выдвигаю, у меня нет свидетельств ни за, ни против...». Но в том же 1969 г. он писал иначе: «Многочисленные свидетельства сходности культур (Африки и Америки) могли бы подтвердить теорию о том. что однажды или неоднократно суда с берегов Средиземного моря пересекали Атлантический океан и принесли основы цивилизации аборигенам Мексики». Это теория диффузиониз- ма, она утверждает, что цивилизация Мексики — средиземноморского происхождения. Далее у Хейердала говорится: «Нигде — ни в Мексике, ни в других частях Америки археологи не обнаружили определенных признаков эволюционного развития культуры. Везде, как показали раскопки, цивилизация расцвела сразу, будто принесенная со стороны. Везде мы находили следы эмигрантов, откуда-то пришедших и принесших с собою зрелую и утонченную цивилизацию в районы, где жили довольно примитивные народы». Увы, тезис о внезапном взрыве цивилизации, занесенной с берегов Средиземного моря, пребывает в противоречии с фактами, накопленными американской археологией за многие годы. И все же экспедиция на «Ра» пыталась доказать средиземноморское происхождение культуры Мезоамери- ки. Тур Хейердал не говорит о Египте, предпочитает упоминать анонимных аборигенов внутренних районов Средиземноморья (кто мог ими быть: критяне, карфагеняне, эллины?). Однако «Ра» скопирован с древнеегипетского корабля, наречен именем египетского бога Солнца, а черты сходства, которые Хейердал увидел в культуре Африки и Америки, говорят, конечно, об Египте (культ Солнца, пирамиды, цари женятся на своих сестрах, замечательное искусство каменотесов, суда из тростника, астрономические познания...). О Египте свидетельствует и ссылка Хейердала на библию, в которой упоминаются папирусные суда египтян. Вот это место из Книги пророка Исайи: «Горе земле, осеняющей крыльями по ту сторону рек Ефиопских, посылающей послов по морю и в папировых судах по водам!» Речения ветхозаветных пророков далеко не всегда ясны. Но если вдумчиво отнестись к этому тексту, станет понятным, что здесь противопоставляются плавания в папировых (текст по синодальному переводу библии) судах по водам, то есть по озерам и рекам, и плавания на обычных для Египта деревянных судах по морю. Строки из Исайи не могут служить доказательством плаваний египтян в папирусных судах по Средиземному морю и уж никак не подтверждают выхода папирусных лодок за Геракловы столбы. Но даже если мы примем, что задуманное плавание не несло египетского отпечатка, все же непонятно, почему «Ра» дважды стартовал не из внутренних районов Средиземного моря, а из марокканского порта Сафи, лежащего на побережье Атлантики примерно в 4000 км от 4* 99
•-'***fc «P* I In • пути устья Нила и в 2100 км от Карфагена. Путь из центральной части Средиземного моря до Нового Света оказался искусственно сокращенным не на одну тысячу километров! Само собой разумеется, эксперимент, в котором моделируется древнее плавание, должен быть максимально приближен к тогдашней технологии. При бесспорно серьезном подходе Хейердала (изучение судов древнего Египта, консультации с виднейшими знатоками флота фараонов, сложные инженерные расчеты двух «Ра») мы с недоумением узнаем, что пучки папируса связывали манильским шпагатом, чего в древности, конечно, не могло быть. И еще несколько слов о чистоте эксперимента. «Ра» располагал современными картами, лоцией, компасом и секстантом, хронометром, радиостанцией с генератором электроэнергии (работающим на бензине), керосиновыми лампами, газовой плитой с баллонами, кинокамерой, пластмассовыми канистрами для питьевой воды (часть воды взяли в амфорах с гипсовыми пробками, причем сосуды были погружены в воду под судном, а добывали воду из амфор, засасывая ее резиновым шлангом). Разумеется, все эти атрибуты современной цивилизации не вяжутся с моделированием древней экспедиции. Весьма далеко от обстановки древних плаваний было и питание членов экспедиции. Тур Хейердал отказался от консер- 100
bob, неведомых древним, но на борт были взяты томаты, приготовленные в оливковом масле, то есть те же консервы. (К тому же, Старый Свет узнал томаты лишь после Колумба.) Не мог быть известен древним и суп из риса с томатами. Не будем упрекать членов экспедиции за то, что они получили от встречного парохода свежие фрукты и газеты, но это еще более отдаляет рейс «Ра» от модели древнего плавания. На последнем отрезке пути «Ра» страховала яхта «Шенандоа», которая и приняла на борт потерпевший крушение экипаж папирусного судна. Плавание «Ра II» прошло удачно. Необходимо выделить еще одну важную черту экспедиции на «Ра». Древние, если они и брали курс на запад, в просторы Атлантики, не знали и не могли знать того, что известно европейцам нашего века. Древние не знали, что Земля — шар, не знали протяженности океана, не могли ориентироваться в открытом море, не знали карты, не ведали, какие острова и земли-лежат впереди, и что встретят они завтра или послезавтра. Они были во власти примитивных космогонических представлений, видели в шторме, молниях и громе гнев могучих и грозных богов. И трудно согласиться с утверждением Хейердала о том, что океан был древней дорогой человечества, соединявшей народы и культуры. Многие тысячи лет люди страшились океана и плавали только вблизи берегов. Пожалуй, океан сблизил континенты и страны лишь после Колумба и Магеллана. Разумеется, экипаж обоих «Ра» проявил незаурядное мужество. Неудача первого плавания не сломила энергии Тура Хейердала и его товарищей. Плавания двух «Ра» показали, что мореходные качества папирусного судна довольно высоки. Многонациональный экипаж «Ра» явил собою пример интернационального братства народов. Но вопроса о том, плавали ли древние обитатели средиземноморских берегов в Америку, экспедиции «Ра» не решили. Ответ может быть только один: могли плавать. Но нет никаких данных о том, что плавали. Доводы Хейердала, а вслед за ним и Ю. Сенкевича о сходстве культур Африки и Америки, на наш взгляд, не выдерживают критики. Пирамиды Центральной Америки воздвигнуты в конце I тысячелетия до н. э. и позднее, они на тысячи Ладья викингов (900 г.|, найденная в 1880 г. при раскопках лет моложе египетских пирамид. И если допустить, что цивилизация тропической Америки средиземноморского происхождения, то почему же безымянные выходцы из внутренних районов Средиземного моря не принесли с собой в Новый Свет домашних животных (коров, ослов, коз, свиней, собак, кошек), не принесли ни колеса, ни культуры пшеницы, ржи, ячменя, проса, льна, плодовых деревьев, ягодников? Почему они перенесли через Атлантику лишь некоторые элементы культа мертвых, и то эти элементы загадочным образом пробудились лишь через тысячелетия? ...В 1974 г. болгарские граждане, супруги Папазовы, в обычной простой шлюпке под парусом отплыли из Гибралтара к берегам Вест-Индии. Оставив берег Европы в апреле, -Папазовы в августе достигли Кубы. Отважные путешественники хотели доказать возможность питания планктоном и проверить на себе психофизиологические ощущения и поведение одиночек в открытом море. И у нас, признаться, появилась Египетское дерев винов судно времен древнего цврствв, 2550 год до н. >. Рисунок иэ гробницы фараона Сахорв, Мемфис 101
коварная мысль: а что если из этого плавания сделать вывод о том, что древние болгары за восемь веков до Колумба плавали к островам Вест-Индии? Строго говоря, логической основой выводов Тура Хеиердала и его сторонников является именно подобное построение. Ну, а теперь следует поговорить о моделировании реальных, а не предположительных плаваний и о научных результатах таких экспедиций. «Санта-Мария» — судно Колумба, 1492 г. Рисунок мз книги О. Курти ПО ПУТИ КОЛУМБА Немногим более десяти лет осталось до 500-й годовщины открытия Америки. За полтысячи лет о Колумбе накопилось множество публикаций: научных книг, статей и очерков, романов и повестей, поэм и стихотворений. Но не утихают дискуссии вокруг неясных черт биографии открывателя Америки, замысла его первой экспедиции, точного места высадки в Новом Свете, гробниц Колумба (их три — в Сан- Доминго, Гаване, Севилье), причем неизвестно, где в действительности покоятся 102 у
останки адмирала! Даже портреты Колумба — сфера многих неясностей. Из четырех плаваний Колумба в Новый Свет наиболее успешно повторено первое A492—1494 гг.). До нас не дошли ни чертежи, ни достоверные (современные Колумбу) изображения, ни точные размеры трех кораблей его первой экспедиции. Поэтому приходится довольствоваться изображениями судов на старинных картах. На карте Хуана де ла Косы (так звали шкипера флагманского судна Колумба. €<Санта-Мария», однако он ли был автором карты 1500 года или же его однофамилец— не ясно) изображены девять парусников, но из них только два несут флаги Кастилии, остальные — португальские. Вот от этих нарисованных корабликов и исходят построения историков экспедиций Колумба. Давно кипят споры о том, к какому классу кораблей принадлежали суда адмирала — каравеллы они или нао. Каравеллы были небольшими быстроходными судами для каботажной перевозки пассажиров и почты, а нао — трехмачтовыми кораблями с широким и массивным корпусом и высокими надстройками на . носу и корме. Флагман Колумбд — «Санта-Мария», видимо, был нао, два других судна — каравеллы. Старинных рисунков, конечно же, недостаточно для сооружения точных моделей судов Колумба. Поэтому модели будут лишь подобиями, а не копиями. Такие подобия принято называть новоделами. В 1В93 году на всемирной выставке в Чикаго экспонировались тщательно изготовленные новоделы трех Колумбовых судов. Их размеры и оснастка и стали каноном. (Новая «Санта-Мария» пришла из Испании своим ходом.) В 1929 году в Кадисе построили второй новодел «Санта-Мария». Эта €<Санта-Мария» пробыла на плаву 16 лет. Третья «Санта-Мария» появилась в 1951 году в Валенсии, она предназначалась для съемок фильма «Зори Америки». Постройка новодела отнюдь не решает всех проблем моделирования экспедиций Так, весьма трудно воспроизвести быт матросов и офицеров эскадры конца XV века: режим питания, приготовление пищи, медицинскую помощь, состав лекарственных снадобий... Наши знания здесь в лучшем случае не очень точны. Кают на судах Колумба не было, лишь на флагмане в двухэтажной надстройке имелось подобие рубки для адмирала. Матросы спали вповалку в трюме или на палубе, на досках и ящиках. (Подвесные койки появились в XVI веке.) Вместо камбуза — открытый очаг из кирпичей и песка на палубе. Поэтому в шторм моряки не получали горячей еды. В трюмах застаивалась вода, царила невообразимая грязь, сновали крысы. Меню было скудным — солонина, соленые овощи, сухари, дешевое сухое вино. Пресная вода быстро портилась, несмотря на то, что в нее добавляли уксус. Напомним, что во времена Колумба Европа не знала ни картофеля, ни томатов, ни табака. Да и сахар был редкостью. Спор о том, какой именно остров Багамского архипелага был открыт Колумбом на рассвете 12 октября 1492 года, могло решить лишь моделирование плавания, пусть даже на приблизительном подобии каравеллы. В 1932 году в такую экспедицию отправился морской деятель США, адмирал С. Э. Морисон. Отплыв из испанского порта Палое (на два дня позднее Колумба, 5 августа), Морисон на паруснике типа каравеллы, следуя точно в соответствии с «Дневником первого путешествия Колумба», в середине октября подошел к острову Уотлинг (Сан-Сальвадор по Колумбу). Кстати, неугомонный 84-летний Морисон в 1971 году отправился в труднейшую экспедицию — предпринял успешную реконструкцию кругосветного плавания Магеллана! Но вернемся к Колумбу. В «Дневнике первого путешествия» говорится о таинственном свете, увиденном Колумбом с палубы «Санта-Мария» в ночь на 12 октября, всего за несколько часов до высадки на Сан-Сальвадоре. Впечатление было такое, будто на горизонте пылал костер. Свет видели и офицеры корабля. Однако расчеты показывали, что «Санта-Мария» находилась еще далеко от Сан-Сальвадора — свет с берега никак нельзя было увидеть. Прижизненный биограф Колумба писал о духовном свете, озарившем душу адмирала. Нет недостатка и в новейших гипотезах: галлюцинация, яркая звезда на горизонте, свечение моря... Недавно все эти гипотезы отпали. Их опровергло плавание в 1959 году Рут Дж. Уолпер и Дж. Роджерса. Они повторили маршрут экспедиции Колумба, следуя на мотоботе точно по «Дневнику первого путешествия», миля за милей. В ночь на 12 октября Уолпер и Роджерс, через 103
451 год после Колумба, увидели на горизонте, за 20 миль, яркий огонь! Оказалось, что жители острова Уотлинг именно в октябре жгут большие костры для борьбы с докучливыми земляными блохами — те сами ползут в пламя. Такой огонь, разведенный на холме, вероятно, видел и Колумб. Флора и фауна Уотлинга совпали с описанием «Дневника». Правда, ярко окрашенных попугаев, поразивших матросов Колумба, ныне здесь нет, но кости этих птиц — частая находка. Маис, кассава и бататы возделывали здесь, как и 450 лет тому назад; нашли и особо отмеченный в «Дневнике» хлопчатник. Экспедиция Уол- пер — Роджерса сделала археологическую разведку там, где Колумб, судя по «Дневнику», видел поселения аборигенов. И снова удача — следы поселений были обнаружены. Наконец, в 1962 году очередную реконструкцию первого плавания Христофора Колумба предпринял Христофор Колумб! Мистики здесь нет — речь идет о потомке Колумба — Кристобале Колоне. Кстати, сам Колумб Колумбом никогда и не назывался: генуэзца Христофоро Коломбо в Испании именовали Кристобаль Колон. Потомок Колумба, 17-й герцог де Берегу а, Кристобаль Колон отплыл из порта Палое, как и его великий предок, 3 августа на каравелле «Нинья II» — подобии самого малого судна адмирала. (Водоизмещение около 30 тонн — размеры нынешнего катера.) Из навигационных приборов на «Ни- нье II» был только компас; столь любимый всеми радиопередатчик отсутствовал. В середине октября «Нинья II» с экипажем из 12 человек, как и ее знаменитая тезка, приплыла к Уотлингу. Единственным путеводителем герцога и его спутников был «Дневник первого плавания». Итак, несколько моделей первой экспедиции Колумба привели к обоснованному выводу — на рассвете 12 октября 1492 г. испанцы, открыв Новый Свет, высадились на острове Уотлинг. Скандинавы еще за пять веков до Колумба добрались до Северной Америки. Неправда ли, заманчиво пройти их маршрутом на копии древнего судна? Таких экспедиций было несколько. Но увы, в статье всего не опишешь. К тому же следует оставить место и для нового путешествия Хейердала — плавания на «Ти- грисе». ЧТО ПРИНЕСЛО ПЛАВАНИЕ НА «ТИГРИСЕ»? Путешественники 23 ноября 1977 года отбыли из Ирака на тростниковом подобии судна древних шумеров. От места слияния Тигра и Евфрата судно спустилось в Персидский залив, где чуть не потерпело крушение, было взято на буксир и после ремонта вышло в Индийский океан. Ю. Сенкевич, приглашенный Хейерда- лом в состав интернационального экипажа, перед отъездом из СССР говорил: «Цель экспедиции — доказать, что океанские просторы никогда не были препятствием для контактов между цивилизациями и что народы, обитавшие в Древней Месопотамии, могли поддерживать постоянные связи с жителями культурных центров на других континентах». Если Тур Хейердал действительно имел в виду другие континенты, то «Тигрису» следовало плыть каботажем в Африку или через океан в Австралию, ибо Ирак и Индия находятся на одном Азиатском континенте. Контакты же Древнего Двуречья и Индостана (культура Мохенджо-Даро, в нынешнем Пакистане) давно известны и, вероятнее всего, осуществлялись не морем, а древней дорогой купцов и завоевателей — по оазисам Средней Азии и через Гинду- куш. Доказывать взаимные контакты государств древнего Востока незачем — даже в школьных учебниках немало места отведено завоеванию Египта ассирийскими царями, борьбе фараонов за Палестину... И на этот раз заметны несоответствие цели и методов ее достижения. На модель старинного судна было погружено новейшее портативное оборудование. В интервью «Советскому спорту» Ю. Сенкевич сказал, что увозит и несколько «гастрономических сюрпризов», изготовленных нашей консервной промышленностью. И далее: «Мне, Хейердалу и ветеранам, плававшим с нами на «Ра», выданы штормовые костюмы, непромокаемые куртки, словом все, что нужно для плавания через океан». Вряд ли у древних шумеров могло быть хоть что-нибудь подобное. Много прекрасного в жизни. Наш знаменитый соотечественник Н. М. Пржевальский как-то сказал, что жизнь прекрасна еще и потому, что можно путешествовать. В науке же самое прекрасное — истина. Доктор исторических наук М. А. КОГАН 104
If MIH I Htmtl Информация НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ II Всесоюзная научная конференция «Пены, их получение и применение». Шебекнно. I квартал 1979 г. Научный совет АН СССР по физико-химической механике и коллоидной химии, Министерство нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР, Белгородское областное правление ВХО. МГУ. ВНИИПАВ C09250 Шебекино Белгородской обл.). Национальный комитет по ПАВ СССР. Конференция рассмотрит современные представления об устойчивости пен и пенных пленок, научные и научно-технические основы образования и разрушения пен, свойства пен и методы их изучения, основные области применения пен в народном хозяйстве. XIII съезд Всесоюзного физиологического общества мм. И. П. Павлове. Алма-Ата. Сентябрь 1979 г. Всесоюзное физиологическое общество. Институт физиологии им И П. Павлова АН СССР A99164 Ленинград, наб, Макарова, 6). Съезд обсудит вопросы общей физиологии нервной системы, генетики нервной деятельности и сложных форм поведения, механизмов памяти, экологической физиологии и проблем адаптации, биоэнергетики и другие ИЮПАК Вышел из печати «IUPAC Inlorma- tion Bulletin», № 2, 197В, содержащий: 1. Рекомендации по представлению спектров Рамана в публикациях (Комиссия по молекулярной структуре и спектроскопии); 2. Номенклатуру гидридов азота и родственных катионов, анионов и лигандов (Комиссия по номенклатуре неорганической химии). КНИГИ В издательстве «Наука» выходят из печати: Зайцев Г. Н. Фенология травянистых многолетников. Юл. 1 р. 50 к. Интродукция к селекция цветочно- декоративных растении. 9 л. 1 р. 30 к. Ионно-молекулйриые реакции а газах. 40 л 4 р. 60 к Казанский Б. А. Избранные труды. Исследования в области химии углеводородов. 25 л. 4 р. 30 к. Каргии В. А. Избранные труды. Коллоидные системы и растворы полимеров. 30 л. 2 р 45 к Карнаухов В. Н. Люминесцентный спектральный анализ клетки. 15 л. 2 р. 30 и. Качественный газокроматографнче- сиий анализ. 15 л. I р. 05 к. Китайгородский А. И., Зоркий П. М., Вельский В. К. Строение органического вещества (данные полных структурных исследований 1929—1970 гг.|. 60 л. 9 р. 'Кочетков Н. К., Кудряшов Л. И., Членов М. А. Радиационная химия углеводов. 20 л 3 р. 40 к Кочетов Г. А. Тиамимовые ферменты. 10 л. 1 р. 50 к. Кретович В. Л., Токарева Р. Р. Проблема пищевой полноценности хлеба 20 л. 2 р. 50 к. Кришталии Л. И. Электродные реакции. Механизм элементарного акта. 15 л. 2 р. 25 к. Кругляков П. М., Ровин Ю. Г. Фи- зино-химия черных углеводородных пленок (бимолекулярные ли- пидиые мембраны). 12 л. В4 к. Крылов О. В., Киселев В. Ф. Хе- мосорбция и электронные процессы на поверхности твердого тепа. 20 л. 2 р. 60 к. Кюппнк Э. А., Ка лью ранд М. Р., Коэпъ М. Н. Применение ЭВМ для обработки хроматографичесной информации. 6 л. 60 к. Лазарев В. Б., Шевченко В. Я., Гринберг Я. X., Соболев В. В. Полупроводниковые соединения группы АПВЛ. 20 г. 1 р. 75 к. Левин Я. А., Воркунова Е. И. Гемолитическая химия фосфора. 15 л I р. 50 к. Леонидов В. Я., Медведев В. А. Фторная калориметрия. 18 л. I р. 60 к. Лобышев В. И., Калиииченко Л. П. Изотопные эффекты D>0 в биологических системах. 1В л. 2 р. 70 к. Маров И. Н., Костромина Н. А. Электронный парамагнитный и ядерный магнитный резонанс в химии координационных соединений. 15 л. 1 р. 5 к. Методы анализа природных и сточных вод. (Проблемы еиапити- ческой хнмии). 20 л. 1 р. 75 к. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ СБОРНИК Институт теоретической физики АН УССР выпускает два раза в год сборник «Физика молекулы В сборнике публикуются обзорные и обобщающие работы по теоретическому и экспериментальному исследованию молекул и их взаимодействий с атомами. молекулами, поверхностями в газовой, жидкой и твердой фазах, по всем направлениям квантовой химии, квантовой биологии и квантовой фармакологии, молекулярной спектроскопии, по тем задачам физики твердого тела, в которых существенную роль играют молекулярные образования, по математическим вопросам теории многоэлектронных систем. Сборник публикует работы объемом до 3 п. л. Журнальные статьи не рассматриваются. Для выступления в сборнике необходимо предварительно представить в редакцию B52130 Киев, Метрологическая, 14-6, ИТФ АН УССР| краткую аннотацию работы, указав предполагаемый объем и срок представления В этом году выходят из печати два выпуска сборника. В выпуске 6 помещены обзорные работы по квантовой химии, посвященные классификеции нормальных колебаний в молекулах С внутренним вращением, теории электрооптических параметров молекул, природе связи иона лития с молекулой азота, расчетам крем- ми йсодержа щих соединений. В выпуске 7 рассматриваются структура и классификация фер- мионных матриц плотности, расчеты поверхностей потенциальной энергии малых молекул методом двухатомных фрагментов. новые методы исследования фосфоресценции молекул, метод рассеянных волн и его применение к расчетам молекул. Цена выпуска I р. 50 к. Заказы на сборники «Физика молекул» принимает книжный магазин издательства «Наукова думкам B52001 Киев, ул. Кирова, 4| и магазины — опорные пункты издательства C40048 Донецк, ул. Артема, 147-е, ««Дом книги»; 310003 Харьков, пл. Советской Украины, 2/2, «Мир ннигия; 290006 Львов, лл. Рынок, 10, магазин научно-технической книги), которые высылают книги иногородним заказчикам наложенным платежом, а также конторы «Академкнига», «Книга — почтой» и магазины книготоргов. 105
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК Отпечатки на стекле Адсорбция ПАВ на силикагеле Еще одна химическая грелка Если электроды медные... Отчего растворилась медь? СВОИМИ ГЛАЗАМИ Отпечатки на стекле Если вы читали журнал и в прошлом году, то, возможно, помните опыт, в котором твердые частицы, взвешенные в жидкости, осаждались на заряженную поверхность (опыт был описан в шестом номере). А тот, кто ставил этот эксперимент, знает, что источником электрического поля служила наэлектризованная палочка, помещенная в клетку Фарадея. На этот раз попробуем обойтись без сложных приспособлений. Понадобятся только две пластинки: одна — с гладкой поверхностью, другая — с рельефной. Гладкой пластинкой может служить хотя бы зеркальце; подойдет и пластинка слюды. А рельефную можно приготовить, обрабатывая напильником или надфилем металлическую пластинку. Если вы сумеете процарапать какой- нибудь рисунок, опыт будет выглядеть еще привлекательнее. Мы попробуем получить на стекле или слюде отпечаток рельефной поверхности. Но вначале—некоторые пояснения. Как ставят печати на деловые бумаги? Как криминалисты снимают отпечатки пальцев? Как, наконец, напечатаны на бумаге те слова, которые вы сейчас читаете? Во всех этих случаях предмет, изображение которого надо получить, умышленно мажут, «загрязняют» краской. Мы же воспользуемся тем, что на любом предмете достаточно и своей грязи; она появляется и при адсорбции различных молекул из воздуха, и при непосредственном контакте поверхности с твердыми телами и жидкостями. Так, если вы подержали в руках пластинку, то можете быть уверены, что на ней остались следы жира (даже и в том случае, если вы хорошо вымыли руки). А теперь — к делу. Протрем поверхность зеркала чистой сухой тряпкой и положим на нее металлическую пластинку рельефной стороной. Спустя минуту- другую осторожно поднимем металлическую пластинку. Естественно, никаких следов на стекле глы не увидим—ведь мы не закрашивали специально наш «штемпель»... А теперь сделаем совсем простую вещь: дыхнем на зеркальце. Вот тут и появится пусть слабое, но вполне различимое изображение рельефа. Правда, капельки влаги будут испаряться, и рисунок быстро исчезнет; картинку можно проявлять несколько раз, но с каждым разом она будет становиться все более тусклой. Как же возникло изображение? Молекулы вещества-загрязнителя переходят, или, как принято говорить в физической химии, диффундируют на стекло. И активнее всего — в тех местах, где зеркальная поверхность вступает в прямой контакт со сталью. Однако таких молекул мало, невооружен- 106 Клуб Юный химии
ным глазом ничего не обнаружить, да и оптический микроскоп тут не поможет. Сделать картинку видимой помогают капельки влаги. Они по-разному осаждаются на чистом и загрязненном стекле. Чистое стекло вода смачивает и осаждается на нем активнее, чем на загрязненных местах. Так что мы видим по сути дела картину, нарисованную водой. Но проходит время, на зеркале мало-помалу осаждаются посторонние молекулы, пыль из воздуха, и картина становится все менее различимой... О подобных опытах сообщал еще в 1842 г. немецкий ученый Л. Моэер; он изучал таким образом диффузию различных веществ. При желании вы тоже сможете наблюдать переход на поверхность тонких слоев, осажденных из газовой фазы. Для этого надо сначала обезжирить обе пластины чистым бензином или ацетоном и просушить их. Затем поместим любую из пластин на несколько минут в банку с хлорной известью (она выделяет свободный хлор). И, наконец, приведем в соприкосновение стеклянную и металлическую поверхности — как и прежде. Что надо делать дальше, вы, наверное, уже догадываетесь: надо подышать на стекло. И опять получится изображение рельефа. Если в банку с хлорной известью клали металлическую пластинку, то с нее на стекло переходит хлор; если же в контакте с хлором была стеклянная пластинка, то хлор, напротив, перейдет на металл. А отпечатки получатся и в том и в другом случае, только их характер окажется разным — из-за избирательного осаждения влаги. Вы можете поэкспериментировать и с другими веществами. И еще одно: нетрудно убедиться, что электризация стекла (скажем, при натирании сухой или слегка смоченной в бензине тряпкой) усиливает изображение. Значит, электрические силы заставляют загрязнитель более интенсивно переходить на поверхность. Эти же силы помогают капелькам влаги осаждаться при проявлении отпечатка. Н. КРАСИКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ Адсорбция ПАВ на силикагеле Эту работу я провела, когда училась в девятом классе. Опыты ставила в химическом кружке Одесской областной станции юных техников под руководством Б. Г. Железняк. Я выбрала очистку сточных вод. потому что это насущная проблема современности. Здесь я расскажу об экспериментальной работе, посвященной очистке сточных вод от токсичных аминов. Клуб Юный химик 107
В последние годы резко возросло потребление поверхностно-активных веществ (ПАВ), их используют и в промышленности, и в быту — как моющие вещества, смачиватели, эмульгаторы, флотационные реагенты. Использованные ПАВ попадают в сточные воды, загрязняют источники водоснабжения. Одни из возможных вариантов — сорбцнонная очистка. В этой работе сделана попытка выяснить закономерности адсорбции некоторых ка- тнонных ПАВ — солянокислых солей первичных алифатических аминов — на поверхности силикагеля. В качестве адсорбента нспытывались также оксиды кремния и алюминия. Чтобы выяснить, какое из трех веществ лучше адсорбирует амины, я воспользовалась титрованием и определила, какой объем реактива (в данном случае амнна) требуется для взаимодействия с анализируемым веществом. Результаты для окснда кремния, оксида алюминия н силикагеля получились соответственно 8,2; 5,0; 3,6 мл. Таким образом, лучшим адсорбентом оказался снликагель — при его использовании в растворе остается наименьшее количество ПАВ. Адсорбатамн, то есть поглощаемыми веществами, служили додециламнн C12H25NH2, октадециламнн CieH37NH2 и АНП-2, смесь солянокислых солей первичных алифатических аминов, содержащих от 8 до 18 атомов углерода (средняя молекулярная масса 261,5). Растворы солей аминов готовила, растворяя навески в дистиллированной воде. Растворы заметно опалесцнровали, что указывает на коллоидное состояние частн соединений. В стеклянную колбу емкостью 100 мл, содержащую 50 мл свежеприготовленного раствора, добавляла 1 г силикагеля. Колбу закрывала хорошо притертой стеклянной пробкой и встряхивала в течение 15 минут. Результаты эксперимента на примере додецнламнна показаны на рисунках. Из проделанной работы можно сделать следующие выводы: 1. Кннетнка адсорбции показывает, что 1 Кии Зависимость адсорбции доде Влияние добавок влемтролитов на извлечение додецнламине. Экспериментальные точки обозначены: треугольниками — для сульфата алюминия, кружками — для жлорида кальция и крестиками — для жлорида натрия. Буквой С у горизонтальной оси обозначена концентраций влемтролита, ммоп/п 108
пятнадцати минут встряхивания достаточно адсорбция отмечается в пределах рН от для установления адсорбционного равно- 4,5 до 7,5 (рис. 2). весня (рис. 1). 2. При изменении рН растворов от 1 до 10 адсорбция сначала уменьшается, а затем увеличивается, причем минимальная 3. Введение в растворы небольших добавок электролитов — NaCi, СаСЬ, Ai2(SC>4K — оказывает положительное влияние иа процесс адсорбции (рис. 3). Людмила РОПАЦКАЯ, Одесса, 10-й класс школы № 32 ЛОВКОСТЬ РУК.. Еще одна химическая грелка Есть множество самых разных химических грелок, выделяющих тепло благодаря химическим реакциям. Если вы интересуетесь их принципом и устройством, то загляните во второй номер «Химии и жизии> за прошлый год. Однако там вы ие найдете практических советов — как же изготовить простую, но в то же время долго и надежно действующую грелку. А здесь как раз -*- чисто практические сведения, основанные, конечно, на химической теории... Как показывает опыт, хорошие результаты дает активная масса из хлорида меди, алюминиевых стружек и древесных опилок. Однако изготовить грелку по такому рецепту дома ие всем удастся: хлорида меди может не оказаться под рукой. Так что мы заменим его смесью поваренной соли и медного купороса, купив их соответственно в продовольственном' магазине и в магазине хозяйственном. При взаимодействии этих двух веществ идет обратимая реакция, один из продуктов которой, а именно CuCI2, реагирует с алюминием: 2Al+3CuCfe=3Cu + 2A!C!3. Эта реакция идет с выделением большого количества тепла, что нам и требуется. Итак, приготовим заранее небольшую стеклянную банку, скажем, емкостью 0,2 л, кусок алюминиевой проволоки диаметром 2—3 мм? 40 г (три чайных ложки) медного купороса, 20 г (две чайных ложки) поваренной соли и 30 г (пять столовых ложек) древесных опилок. Если кристаллы поваренной соли и купороса велики, их нужно измельчить, чтобы размер крупинок не превышал 1 мм. Согните проволоку плоскогубцами, чтобы получилась «змейка>, как на рисунке {размеры даны приблизительные). Сверните «змейку» в кольцо и вставьте в байку, чтобы она прилегала к стенкам. Остальное пространство заполните хорошо перемешанной смесью соли, купороса и опилок. Смесь ие должна доходить до верха баикп на полтора-два сантиметра. Чтобы привести грелку в действие, нужно влить в нее 50 мл (четверть стакана) воды. Если часть воды не впитается в смесь, излишек надо слить. Спустя три-четыре минуты температура грелки поднимается до 50—60СС, и грелка останется теплой по меньшей мере два часа. Иногда, особенно когда время жизни грелки подходит к концу, на поверхности смеси появляются пузырьки газа. Это водород. Откуда же он берется? Алюминий — активный металл, но проявить активность ему мешает плотная окис- ная пленка. Вот если ее удалить, то металл реагирует даже с водой, как с кислотой. И в нашей грелке алюминии, вступая в реакцию с хлоридом меди, тоже освобождается от защитной пленки. Тогда начинается реакция: 2А1+6Н20 = 2А1 (ОН) 3+ЗН2. Таким образом, в грелке идут одновременно три реакции: из хлорида натрия и сульфата меди образуется хлорид меди; медь вытесняется из соли более активным алюминием; при действии воды на алюминий выделяется водород. А в результате грелка, как ей и положе- hoj греет. В. С. ДОРОШЕВ Клуб Юный химик 109
Если электроды медные... Я проделал такой опыт: в пластмассовую ванночку налил воды, вставил по краям медные пластинки и соединил их проводами с батарейкой, включив в цепь и лампочку. Лампочка, конечно, не горела, но постепенно я добавлял в воду поваренную соль, чтобы увеличить электропроводность раствора. Лампочка загорелась, но не это привлекло мое внимание, а то, что происходило в ванночке. Сначала около пластинок появились очень мелкие пузыри, они выделялись с шипением. Минут через пять — десять в воде образовались зеленые хлопья. Не размыкая цепь, я оставил ванночку в покое на несколько часов, и когда вернулся к ней, то обнаружил, что раствор принял желтый цвет, а на дно осел желтый осадок. Спустя еще два часа этот осадок занимал только половину дна ванночки, а на другой половине был ярко- красный осадок. При этом на одной пластинке появился черный налет, вероятно, оксид меди СиО, а другая пластинка покрылась голубовато-зеленым слоем, напоминающим малахит. Я оставил раствор еще на двенадцать часов. Тогда осадок стал темно-коричневым, с красноватым оттенком; а вынув пластинки и смыв с них налет, я обнаружил, что они как бы разъедены кислотой. Алексей КАРТАШЕВ, Москва, 7 класс От редакции. Опыт, описанный А. Карташевым, действительно выглядит красиво и не совсем обычно, и поэтому мы советуем юным химикам повторить его н проверить точность наблюдений. Но этого мало: надо постараться объяснить происходящие явления. Чтобы облегчить вам эту работу, отметим некоторые реакции, которые могут идти в ходе опыта. При электролизе хлорида натрия с инертными (скажем, платиновыми) электродамп образуются, как вы, наверное, знаете, водород и хлор, а в растворе накапливается щелочь — такой процесс широко используют в промышленности. Но когда электроды медные, процесс идет по- другому: если на катоде по- прежнему выделяется водород II накапливается гид- рокснд натрия, то на аноде начинается реакция с электродом: Cu + NaCl + H20 = = CuGI + NaOH+l/2H2. Эта реакция описана еще в 1905 г. Хлорид одновалентной меди — белое, не растворимое в воде вещество. Но в растворе соли оно частично все же растворяется, образуя комплексное соединение Na[CuCi2]. На воздухе такой раствор постепенно окрашивается в зеленый цвет в результате окисления и образования хлорида двухвалентной меди. А что же за осадки — красный и желтый — появляются на дне ванны? Вспомним, что у катода в растворе накапливается щелочь; она вступает в реакцию с комплексной солью меди A): 2NaOH + 2Na[CuCl2]= =Cu20-HNaCl + H20. Так образуется тонкодисперсный осадок закиси меди желтого цвета. При нагревании его частицы становятся более крупными и осадок приобретает красный цвет (а нагревание электролита при длительном электролизе вполне возможно). Кстати, чистую закись меди в технике и получают как раз электролизом поваренной соли с помощью медного анода. Ну а коричневый цвет получается, видимо, просто при смешении цветов. 110 Клуб Юный химии
Отчего растворилась медь? Я сумел провести реакцию между насыщенным раствором поваренной солн н медного купороса в воде и медью, причем медь растворилась в этой смеси. Реакция протекает тем быстрее, чем выше температура. Хотелось бы знать, что при этом происходит... Илья ТЮРИН, гор. Мелеики Владимирской обл. Реакция растворения меди в растворе ее соли науке известна. Однако подробно она описана лишь в специальной литературе, и многие из тех, кто изучает химию в школе (и не только в школе), ничего о ней не знают. Чтобы экспериментально обнаружить эту реакцию, нужна хорошая наблюдательность; видимо, она есть у автора письма, и мы с удовольствием отвечаем на его вопрос. Итак, что же происходит в растворе? Вообще-то медь довольно устойчива к большинству кислот и щелочей, а уж к нейтральным растворам — тем более. Но в то же время медь, как и железо, может подвергаться коррозии. Как это ни странно, один из злейших врагов меди — раствор ее же собственной соли, а именно хлорида меди (II). Реакция между этими веществами была подробно изучена еще в двадцатых годах нашего века американскими и канадскими химиками. Они установили, что медь реагирует с растворами CuCi2 в широком диапазоне концентраций и что нагревание сильно ускоряет процесс: реакция горячего раствора с избытком медного порошка или фольги заканчивается через какой-то час. Реакция эта — окислительно-восстановительная: металлическая медь окисляется, а ее соль восстанавливается, и при этом образуется белый порошок нерастворимого в воде хлорида меди (I): Cu+CuC!2 = 2CuCI. В концентрированном растворе хлорида натрия это вещество растворяется (особенно при нагревании) благодаря тому, что образуется комплексное соединение Na[CuCl2]; поэтому в условиях опыта осадок может и не выпасть. В присутствии кислорода хлорид меди (I) переходит в оксихлорид меди (II), состав которого можно записать формулой Си4(ОН)бС12-Н20. Реакция идет по уравнению: 12СиС1+302+8Н20 = = 2Сщ(ОНNС12-Н20+4СиС12. Некоторые авторы считают, что раство ренис меди в растворе ее соли в присутствии кислорода сопровождается выделением кислоты: 2Cu+2CuC!2 + 5H20 + 02 = = Сщ(ОНNС!2Н20 + 2НС1. Во всяком случае, в опыте П. Тюрина произошло вот что: из медного купороса и поваренной соли образовался хлорид меди (II), который н растворил металлическую медь. Клуб Юный химик 111
Сл£ * i if _. Первые труды по минералогии, оригинальные и переводные, появились в России в середине XVIII века. Читать их нелегко: за прошедшие двести лет изменилась и наука, и ее язык. Привычные для нас термины появились не сразу... Многим минералам свойственна характерная кристаллическая форма, и поэтому сразу же возникла необходимость ввести в научный обиход термин со значением кристалл. М. В. Ломоносов и его современники, говоря о кристаллах поваренной соли, кварца, медного купороса, употребляли слово хрусталь: «купорос в хрусталики ссядется>, «осажденные хрустали вторично распустить в воде». Несколько позже, в шестидесятых-семидесятых годах, наряду со словом хрусталь в научной литературе появились слова кристаль, кристалл. Как они пришли в русский язык? Существительное хрусталь отмечается уже в памятниках древнерусского языка; так называли, разумеется, не стекло, а горный хрусталь, разновидность кварца, чистый прозрачный камень. Слово заимствовано непосредственно из греческого языка, где крюсталлос имеет то же значение. Первоначально же крюсталлос значило «лед» (оио того же корня, что и крюое «холод, мороз»). Греки считали, что горный хрусталь — это необратимо замерзший лед. Заимствованное в древнерусский период, слово хрусталь существует и поныне, означая и горный хрусталь, и стекло, имитирующее свойства горного хрусталя. В эпоху так называемого второго южнославянского влияния (после захвата Константинополя турками, когда жившая на Балканах славянская и греческая интеллигенция иашла убежище на Руси) греческое слово крюсталлос было заимствовано вторично, по теперь уже в форме кристаль. Так. в Великих Четьях-Минеях (XVI век) высказывается такая гипотеза относительно небесной тверди: «...небо ...убо кристаль ли смерзшееся, убо облак ли сгущен». Это слово не удержалось в русском языке (его вытеснило уже освоенное слово хрусталь), но оставило по себе след в виде прилагательного кристальный (чистый, прозрачный). Так что кристальный — отнюдь не производное от минералогического термина... Термин же кристалл восходит в конечном счете к тому же греческому источнику, что и хрусталь, только в Россию он попал не из Византии, а кружным путем, через Западную Европу. Причем скорее всего не из немецкого или французского языка, а из ученой латыни. В первой половине XVIII века ученые трактаты в Европе по-прежнему писали нередко на латинском языке; многие труды Ломоносова написаны латынью. Этот междуиарод-
ныи язык науки отличался от классической латыни в основном своею лексикой: по мере надобности старым латинским Словам приписывали новые значения. Так возникали интернациональные научные термины, которые затем проникали в живые языки — немецкий, французский, русский. В ученую латынь включались и многие латинизированные греческие слова. В их числе было и crystallus, от греческого крюсталлос. Для Ломоносова и его ученых современников, свободно владевших и латыиью, и греческим языком, тождество латинского crystallus, греческого крюсталлос и русского хрусталь было очевидным. Поэтому само собой напрашивалось употребление не латинизированного кристалл, а давно знакомого хрусталь, но в новом значении — минералогического термина. Несколько десятилетий русский и заимствованный термины употреблялись параллельно. Впрочем, это вообще характерно для иаучиой лексики XVIII века. Тогда в научной литературе можно было встретить реторту и кривогорл, колбу и прямогорл, друзу и щетку, сублимацию и возгонку, фокус и очаг, меридиан и полуденник. Интересующие нас термины сосуществовали вплоть до начала XIX в., причем на стороне хрусталя было, если можно так сказать, право первородства, а на стороне кристалла — интериациональность. Оба термина обрастали производными: кристаллический — хруст аллический; кристаллизация — хрусталение, хрусталование; кристаллизоваться — хрусталиться, хрустализоваться. Но рано или поздно одни из терминов должен был победить. Победителем, как известно, вышел кристалл. Известный русский минералог В. М. Севергии так пишет об этом слове в своем «Подробном словаре минералогическом> A807 г.): «Ныие слово сие принято минералогами на всех языках и означает существо соляное, каменное и металлическое в определенном многогранном виде, с гладкими либо кривыми поверхностями. Российски в сем отношении может переложено быть на слово граниик>. Однако слово гранник ие вошло в русскую терминологию. Причина, видимо, в том, что к началу XIX века термин кристалл был уже усвоен русским языком, и решающую роль тут сыграл его интернациональный характер. Да и хрусталь в значении «кристалл> иыие воспринимается как забавный архаизм. И не верится даже, что почти сто лет он существовал с кристаллом иа равных правах. Н. С. АРАПОВА 113
JL-, •H -~t Ч ■f & I Может быть, точка зрения.. Нинель ТРЕЙГЕР :4 Весело или не весело (Как уж кому везение), Точка опоры — профессия. Может быть, точка зрения. Дело отнюдь не лишнее. Что предстает профессия Столько же формой мышления. Как и системой действия. В ней застываем, отлитые Обликом даже — с иею, В буднях работы, быта С возрастом костенея... Что же века грядущие Нам панацеей предложат Вместо беды этой сущей, Вместо Прокрустова ложа? Если покуда на роботов Мы еще не похожи, *% Что-то в успехе работы К—%^ Все -таки нас тревожит... У Нииели Даииловиы Трейгер немалый поэтический стаж: первая книга ее стихов «Живая спираль» вышла в свет в 1966 году. А кроме того, Нинель Даниловна еще и химик-органик, кандидат химических наук, автор многих научных работ и нескольких популярных статей в «Химии и жизни»... «Chemicai Abstracts>! Воспеть ие в силе я Его алфавитные указатели: Знакомые имена и фамилии Встречаешь как добрых старых приятелей. Коль работают — значит, живы-здоровы... Если ж долго не видишь их публикаций — ** Через все расстояния шара земного Начинаешь невольно за них волноваться. И еще, над журнальной склонившись страницей — Будто имя полно очертании тайных, — Представляешь люден незнакомых лица И житье-бытье их в далеких странах. И связуешь однажды, готовясь к докладу: В этой области химии долго корпели В Калифорнии Свен, в Претории Радлов, Англичане Трютер, Тьедт и Уэлли... А какой он, Тьедт, — худой и высокий? Ну, а Свен — седоватый, в белом халате? А у Трютера — есть ли дети, и сколько? Тот ли Радлов иынче живет в Канаде? Маргарет Уэллп — старая дева? И промозглым лондонским вечером поздним,. Безупречно-тончайший опыт проделав, Своп халат устало повесит на гвоздик И поедет сквозь центр, где реклам но красотки Улыбаются с каждой второй афиши; Это рядом — и так далеко — и все-таки Я. далекая, может, гораздо ближе. ...Маргарет Уэлли «Abstracts» читает, Произносит фамилии русские трудно, Маргарет Уэлли меня не знает И не знает, что столько о ней иапридумаио Как бы ни было — столько на свете общего И такая у сердца тонкая кожица, — Чувство близости мыслей и локтя рабочего,— Остальное когда-нибудь — верю — приложится.,. (#k и^т№Щ% О'
» Международные конгрессы По разным отраслям наук! А я — участник или «пресса>, Но ощутишь однажды вдруг (Среди бесстрастных, в желтых тогах, Коричневоголовых лам", В холстинковом, на босу ногу Американских старых дам;- Бород и бритых щек до глянца, И пиджаков, и свитеров, Среди поджарых иностранцев И наших тучных докторов) — Как глаз огромный стрекозиный, Наук фасеточны глаза, И потому — как глаз единый — Их разделить никак нельзя; И — в сетке пограничных линий — Фасеточна моя Земля, Но шар земной, как глаз единый, И расщеплять его нельзя! # Читайте"фантастику, люди! Дивитесь ее мастерам, Взлетая от суетных буден \р± К причудливым дерзким мирам; Чтоб будущим невзаправдашним Она за собой увлекла — Мерцаньем таинственно-радужным, Как врубелевы крыла... Там небо синее синего, А зори еще алей, Там люди чуть-чуть красивее, Свободнее и смелей; И в небо ажурно-легчайшие Конструкции устремлены. (Насколько фантазии наши Штампованы и бедны!) И что впереди — неведомо, И люди слабы и сильны: Полночны крыла у Демона С обратной их стороны.. Но все же зачем-то надо — На помощь приди, фантаст!» — Нам всем бескорыстно угадывать, Какой будет жизнь без йас: — Синеют ли в будущем реки? Белеют ли облака? И как там — в грядущем веке - Качается венчик цветка? И мы — будто миру судьи За книгой по вечерам... Читайте фантастику, люди! Дивитесь ее мастерам! Творить надо что-то вещиое: Дом или табуретку, Дерево или картину, В крайнем случае — формулу. А лучше всего — ребенка. Потому что ребенок тоже, Выросши, сделать сможет Дом или табуретку, Дерево или картину, А, может, еще такое, Что вряд ли иам и приснится. ~г' ЯЛ /*d /$Ч V 3<® ^Ф
В числе 193 участников хождения в народ, осужденных зимой 1878 г. на «Большом процессе» в Петербурге, был студент физико-математического факультета, будущий знаменитый физиолог Николай Евгеньевич Введенский. В то время ему шел 22-й год. Впоследствии, вернувшись в университет, он стал учеником и преемником И. М. Сеченова. Маленькая лаборатория Сеченова превратилась в крупный экспериментальный центр. Здесь Введенский выполнил свои исследования по электрофизиологии нервной системы, сделавшие его мировой знаменитостью. Перед смертью он сказал: «Вся моя жизнь прошла, можно сказать, в обществе нервномышечного препарата лягушки...». Мы приглашаем читателей познакомиться с работой Н. Е. Введенского «Условия продуктивности умственной работы» [в сокращенном виде). Это глава из фундаментального курса физиологии животных и человека, выпущенного в 1913 году, но она представляет и самостоятельный интерес. Если угодно, это образец прикладной физиологии, а лучше сказать — урок, преподанный тружеником науки, который умел работать так, как работает художник, — не замечая усталости. Классика науки Условия продуктивности умственной работы Н. Е. ВВЕДЕНСКИЙ <:...;> Множество данных говорит нам за то, что при умелом распределении умствен- ного труда можно ие только развить громадную по своей продуктивности работу, но притом сохранить на долгие годы, быть может, на всю жизиь умственную работоспособность н общий тонус своей жизнедеятельности. Устают и изнемогают не столько от того, что много работают, а от того, что плохо работают! <...> Первое условие, необходимое для обеспечения духовной работоспособности, заключается в том, что во всякий труд надо входить постепенно. Это общее и в высшей степени важное правило при всевозможных видах работы и физической, и нервно-психической. В области мышечной работы значение его сказывается в очень выразительной форме. Человек, который в течение долгого времени не занимался тяжелым физическим трудом, принявшись сразу за работу, очень скоро теряет силы, утомляется и истощается; это испытывает на себе всякий работник, возвращающийся с зимних городских заработков домой в деревню, на лет* ние полевые работы; то же испытывает волжский крючник в первые дни своего труда весною, когда он только что пришел на караван после относительно бездеятельной зимы в деревне. Первые дни труда от- ш зываются очень болезненно: во всем теле развивается своеобразное, неприятное ощущение утомления, появляется дрожание мышц, иногда нарушается заметным образом обшее питание организма, дело доходит до явно патологических явлений. В последующие дни человек постепенно втягивается в труд, он становится для него уже ие таким утомительным, и в то же время ежедневная производительность труда возрастает. Точно так же и в сфере умственного труда успех обеспечивается только в том случае, если работник входит в дело, не налегая слишком сильно сразу, а развивая свои силы постепенно. Второе условие плодотворности умственного труда заключается в мерности и ритме работы. Значение этих момеитов уясняется тоже нагляднее всего иа мышечной работе. Известно, что она оказывается наиболее продуктивной при вполне определенном ритме мускульных возбуждений: слишком быстро идущий человек быстро утомляется; с другой стороны, и слишком медленное движение, например когда взрослый, гуляя с детьми, приспособляется к детскому шагу, также вызывает сравнительно быстрое утомление. Порывистость в работе, внезапные усиления ее оказываются неблагоприятным признаком для ее производительности: период форсированного напряжения сменяется по необходимости продолжительным периодом бездеятельности. Для мышечной работы это превосходно демонстрируется в опытах с эргографом. <...> Но то же правило остается и для высших видов нервно-психической и умственной деятельности. Поэтому-то еше в сознании древних труд, терпение в деле и дисциплинированная мерность работы почитались за добродетели почти тождественные, как единственно надежное основание здравого мышления. «Дело — якорь для мысли, и только оно дает мысли надежное направле-
иие>, ибо «покой тела дает мысли свободу кружиться», т. е. делать ее рассеянной и разбросанной; всякое же дело красится своим темпом и мерою: «всякую вещь красит мера, а без меры обращается во вред и то, что почитается прекрасным». По-видимому, разным людям присущ более или менее различный темп работы. С этим приходится считаться в войсках иа походе: когда переход длинен и труден, солдатам предоставляется идти вольным шагом, так что один может шагать чаще, другой — реже, так как маршировка в йогу и строгое подчинение общему темпу движений утомляет отдельных индивидуумов скорее. Подобно тому непривычно быстрое чтение быстро утомляет внимание слушателей и притом в различной степени, так что и для умственной работы следует допустить некоторый, более или менее определенный для каждого индивидуума темп нормальной деятельности. Третьим условием успешности работы является привычная последовательность и систематичность деятельности. Зависит это от объективных условий работы и от степени приспособленности работника к данному делу. При ходьбе по песку, по снежным сугробам, по обледенелой дороге мы скоро утомляемся, потому что при этом мышцы сокращаются необычным порядком: становясь иа зыбкую или скользкую почву, наши ноги постоянно должны приспособлять-. ся к неожиданным положениям, чтобы поддерживать тело в равновесии, и, следовательно, в деятельность аппарата, координирующего локомоцию, вносятся внезапные и разнообразные моменты, путающие и затрудняющие простой и привычный, сложившийся в центрах акт ходьбы. В умственном труде, равным образом, играет огромную роль последовательность и систематичность работы. При чтении несистематично изложенной книги, где мысли разбросаны, недостаточно связаны между собою или же где они связаны логически правильно, но неясно выражены, приходится делать большие усилия мысли для того, чтобы следить за смыслом, — и это действует очень утомительно на читающего. Неожиданные толчки и препятствия, которые испытывает при этом мысль читателя, доверчиво идущего по следам автора, сильно затрудняют ее течение и оказывают иа нее действие, подобное тому, как шатающаяся походка идущего впереди пьяного человека влияет иа наш шаг, требуя постоянного внимания, заставляя делать неожиданные уклоны в стороны или не менее неожиданные остановки и «оборонительные движения». Четвертое условие, весьма важное для плодотворности умственной работы, заключается в правильном чередовании труда и отдыха. Из мышечной физиологии известно, что для сохранения большей работоспособности полезно прерыва/гь физическую работу на известное время уже в первые стадии утомления. При несоблюдении этого условия, т. е. когда человек, чувствуя утомление, не обращает на это никакого внимания и продолжает работать по-прежнему, впоследствии уже и очень продолжительный отдых не будет способен восстановить, нормальную мускульную работоспособность. То же наблюдается и в умственной сфере. По мере утомления мысли вяжутся в нашем сознании все вялее и вялее, внимание не удерживается с прежним напряжением на идеях, которые нас занимали, дело доходит до болезненного ощущения. Необходимо в самом начале такого состояния дать себе отдых — в начале будет достаточно совсем незначительного отдыха для полного восстановления умственных сил, тогда как, если вовремя не будут приняты соответствующие меры, потом придется оставить работу надолго. Говоря вообще, в нормальных условиях работоспособность человека в каждый последующий день не ниже, чем в предыдущий. Если этого нет, это значит, что либо есть посторонние патологические условия, либо человек переработал и не дал себе вовремя отдыха, не обратив внимания на начальные стадии утомления. Люди, привыкшие к правильной регулярной умственной работе, сознательным или бессознательным путем всегда улавливают этот момент. Лица же, работающие под влиянием аффекта или увлечения, легко могут не заметить первых фаз утомления, что не замедлит отразиться затем на их умственной работоспособности. Среди нашей учащейся молодежи часто приходится наблюдать нервное переутомление после экзаменов, так как обыкновенно, мало работая в течение года, наши студенты сосредоточивают всю громадную работу перед самыми сроками экзаменов. ■<..:> Нет ничего удивительного, если и в ученом мире встречаются лица, очень рано прекратившие свою деятельность, ограничившись защитой магистерской или докторской диссертации В большинстве случаев это объясняется тем, что человек в продолжение небольшого срока, чрезмерно напрягая свои силы, трудился над подготов- 117
кой диссертации, не обращая внимания на необходимость в своевременном отдыхе, и, таким образом, довел себя до умственного переутомления. Можно привести немало примеров того. как выдающиеся работники мысли умеют распределять свою умственную работу. Известна поразительная работоспособность Наполеона i в пору его наиболее кипучей деятельности. Он начинал рабочий день с обзора ближайших дел момента, например с обдумывания военных вопросов; затем ом переходил к вопросам международной по литики; потом к вопросам финансовым, экономическим, юридическим и т д. Обладая выносливой организацией, Наполеон, кроме того, экономизировал свои силы, ме тодически чередуя предметы внимания в течение целого дня; благодаря этому он не испытывал утомления и развивал громадную и поразительно плодовитую деятельность. По его собственным словам, занимаясь поочередно всеми этими вопросами, он как бы выдвигал последовательно один за другим ящики своего стола и, наконец, за двинув последний ящик, спокойно засыпал. Отдых, таким образом, не предполагает обязательно полного бездействия со стороны человека, он может быть достигнут простою переменою дела — переносом внимания в новую сферу деятельности. Образцом педантического распределения рабочего времени и огромной умственной трудоспособности по праву считается знаменитый философ Иммануил Кант: еще 70-летним старцем он был способен творить гениальные образцы мысли. Насколько точно распределен был его день, можно судить по тому, что кенигсбергские жители опре деляли время по его возвращению домой или по выходу его из дома: «Семи часов еще нет, — говорили он, — потому что профессор Кант еще не проходил домой». Он вставал всегда в 5 часов утра и никогда не отступал от этого правила, ложась также всегда в 10 часов вечера. До 7 часов утра он работал в своем кабинете, а затем отправлялся на лекции в университет. После лекций — снова работа в кабинете до трех четвертей первого. Затем обед, являющийся в то же время временем беседы с гостями. После обеда прогулка, большею частью уединенная, во время которой обдумывались текущие работы; в эти Ж'.- часы — иногда — посещение знакомых. С 7 часов вечера опять работа дома. Лев Толстой сохранял свою трудоспособность также почти до последних дней жизни и enie на смертном одре составлял планы новых работ. Из его биографии видно, с какою правильностью и систематичностью он распределял свое время и как умело чередовал труд с отдыхом. То же можно сказать про Сеченова, Менделеева, Пфлюгера, Вундта и других крупных ученых, которые, достигнув преклонного возраста, сохранили ясность мысли, духовную трудоспособность и фи- зическое здоровье. По-видимому, правильная деятельность нервных центров отражается благотворно и на общем здоровье организма, на общем тонусе жизненного процесса. Наоборот, у таких типов, как Обломов, умственная работа которых прекращается рано, очень скоро развивается общая расслабленность организма, апатичность, тупое безразличие. Конечно, к старости общая пластичность мозговых процессов во всяком случае ослабевает: тем не менее у людей, не прекращающих правильного и систематического духовного труда, работоспособность сохраняется прекрасно, у людей же, работающих беспорядочно, нервные центры начинают дряхлеть значительно раньше и умственный аппарат как бы изнашивается преждевременно. У нас в России, к сожалению, очень распространено мнение, будто это особенность собственно тупиц — усидчиво и методически работать над делом, людям же, действительно способным, приличествует работать только экспромтом, по вдохновению. Это. без сомнения, в высшей степени вредный и ложный взгляд. Только по первому впечатлению может казаться, будто бы то или другое решение вопроса приходит внезапно, как бы невзначай, по наитию, независимо от усилий мыслящего человека; на самом деле и то решение вопроса, которое возникает «по вдохновению», есть результат, может быть,, скрытой в прошлом, но все же упорной и систематической работы; и гениям мысль никогда не приходит без предварительной подготовки, ибо «из ничего ничего не бывает». Отсюда понятно то определение, которое дал Ньютон, когда его спросили, что такое, по его мнению, гений: «Гений — это труд». Гений — это прежде всего гениальный труженик, затем — это человек, обладающий в высшей мере способностью произвольного внимания. И если для того же Ньютона, — как говорит предание, — принцип тяготения открылся вдруг, когда он сидел в саду и увидал падающее с дерева яблоко, а закон образо 118
вания коэффициентов в ряде, в который развертываются степени двучлена, предстал его умственному взору неожиданно, когда он сидел на званом обеде, — то и тот и другой случай был во всяком случае только завершением упорной скрытой работы, происходившей в уме Ньютона в предшествующее время в области проблем, намеченных Галилеем, Кеплером и Паскалем. О том, как упорно и настойчиво работал Ньютон, сохранились достоверные сведения: отдаваясь идеям, которые его захватывали, он изолировался от людей иа целые недели. О громадном труде, который развивал Л. Н. Толстой в процессе творчества, говорят многочисленные живые свидетели его деятельности. Некоторые свои работы он вынашивал в себе по нескольку лёт, как бы подготовляя для них благоприятную почву. Например, трактат «Что такое искусство?» был начат еще в 70-х годах. «Но взявшись тогда за работу, Л. Н. увидал, что многие краеугольные вопросы искусства еще недостаточно укреплены в нем. И только по истечении 17 лет, когда все перебродило в его сознании и улеглось, он взялся, наконец, за начатую работу». Л. Н. постоянно и много писал, пускал же в печать далеко ие большую часть из написанного*. В 1896 г. ои закончил «Воскресение» и уже читдл его тогда некоторым знакомым, но затем совершенно отложил эту работу. Потом он вернулся к ней из филантропических побуждений, в голодный год, и теперь всю ее переработал заново — изучал для нее тюремный вопрос, юридическую практику. «Своею манерою работать Лев Ник. напоминает прежних живописцев. Установив план работы и собрав большое количество этюдов, он сначала как бы набрасывает эскиз углем и пишет быстро, не думая о частностях. Написанное таким образом он отдает переписать начисто... Пишет Л. Н. обыкновенно иа четвертушках простой бумаги..., исписывая иногда в день по 20 страниц, что составляет более половины печатного листа... Работает он преимущественно утром, между 9 и 3 часами, считая этот промежуток времени наилучшим для работы... Когда новое произведение. Л. Н-ча, начисто переписанное, появляется на его рабочем столе, оио подвергается немедленной переработке. Но это опять все же нечто в роде эскиза углем. Рукопись быстро испещряется помарками и вставками между строками, сбоку, снизу и с переносом на другую страницу. Целые фразы заменяются другими, которые, как молнией, освещают иногда выводимый образ с новой стороны... Второй .раз переписанная начисто работа подвергается той же участи. В третий раз то же самое. Некоторые главы переписываются Л. Н-чем более 10 раз. Между тем он почти вовсе ие заботится о внешней отделке и питает даже некоторого рода отвращение ко всему подстриженному в искусстве. Все более и более вооружаясь по мере писания своими воспоминаниями и новыми сведениями по вопросу, который он затрагивает, Л. Н. упорно, пытливо и настойчиво работает над каждой главой, делая лишь небольшие перерывы для отдыха и прибегая обыкновенно с раскладыванию пасьянса в затруднительные минуты... Напряженное доискивание рельефа и ясности в каждом изображаемом им лице составляет в это время самую главную заботу для Л. Н-ча, и он любит говорить по этому поводу, что золото добывается усиленным просеиванием и промыванием...». Новый и тоже громадный труд для Л. Н-ча наступал тогда, когда работа появлялась набранной в корректурах. «Л. Н. превращал корректурные листы в сплошную сеть поправок. Со второю корректурою происходило то же самое. И можно сказать, не преувеличивая, что если бы Л. Н-чу пришлось держать девяносто девять корректур какого-нибудь из своих произведений, то и девяносто девятая корректура была бы испещрена поправками. В корректуре умственная зоркость его еще более изощряется, и иные главы выходят до неузнаваемости изменившимися...» (П. Сергеенко) *. Вот, стало быть, каким огромным и методическим трудом Льва Толстого рождались его творения! Может показаться, что по крайней мере вдохновение поэта дается ему даром, как внезапное осенение, и не предполагает в нем труда над собой и над своими идеями. Можно подумать, что так и понимал творчество поэта Пушкин, когда он писал: «Пока не требует поэта К священной жертве Аполлон. В заботах суетного света Он малодушно погружен; Молчит его святая лира. Душа вкушает хладный сон. И меж детей ничтожных мира. Быть может, всех ничтожней он. Но лишь божественный глагол До слуха чуткого коснется. - Душа поэта встрепенется. Как пробудившийся орел...» * Автор цитирует мемуары П. Сергеенко «Толстой и его современники» (Москва. 1911). — Р9д. 119
Но Пушкин, может быть, лучше, чем кто- либо другой, различал творческое вдохновение, опирающееся иа глубокий труд мысли, и минутную, более или менее случайную вспыш-ку поэтической восторженности... «Критика смешивает, — писал он, — вдохновение с восторгом... Вдохновение нужно в .геометрии, как и в поэзии». И мы узнаем из биографических данных о Пушкине, как ои глубоко и настойчиво работал над изучением эпох, исторических материалов, русской речи и письменности. Достаточно посмотреть оставшиеся после него записки, заметки, исторические отрывки, чтобы понять, какой сильный и бодрый работник был ои. <...> В русском обществе найдется очень немного людей, работающих систематически, правильно. У нас глубоко укоренился обычай работать отдельными приступами труда с большими и подчас очень большими перерывами. По мнению такого тонкого наблюдателя и знатока русской жизни, каким был проф. Ключевский, в этой склонности работать отдельными энергическими порывами сказывается, быть может, то обстоятельство, что самый коренной труд русского человека искони был труд земледельческий с необходимостью развить необыкновенную энергию работы наспех в короткое лето и с продолжительным, вынужденным полубездействием в долгую суровую зиму. Но если и можно иайти историческое извинение тому, что мы мало работаем методически, то это не изменяет того, что в современных условиях жизни интеллигентного общества мы непроизводительно и рано переутомляемся, не выполнив далеко того, что должны были выполнить, и чрезвычайно много теряем главным- образом из-за отсутствия правильного и систематического труда: и, стало быть, выработка и воспитание привычки к нему в наших новых поколениях есть дело необходимости. К рассмотренным нами четырем условиям производительности умственной работы следует прибавить еще пятое условие, именно: более или менее благоприятное отношение общества к данной форме умственного труда. <...> Очевидно, что общественная среда, окружавшая Ломоносова, хотя и чувствовала смутно, что перед иею очень большой человек, слишком далека была от того, чтобы понять и оценить его значение. Может быть, из современников понимал его по достоинству один только знаменитый Эйлер! Остальное русское общество не имело иика- 120 ких данных, чтобы оценить его как следует Ведь даже такой передовой человек XVIII столетия, как Радищев, полагал о Ломоносове, что ои «ие достиг великости в испытаниях природы, но действия ее великолепные описал иам слогом чистым и внятным... Ои скитался путями проложенными и в нечисленном богатстве природы не нашел он ни малейшия былинки, которой бы не зрели лучшие его очи...». Огромное же большинство нашего общества еще и в XIX столетии видело в Ломоносове оригинального мужика с похвальной склонностью к просвещению, который писал стихи, по случаю чего и был ради примера сделай генералом. При жизни Ломоносову приходилось тратить очень много сил непроизводительно, чтобы добиться возможности работать иад теми проблемами, которые занимали его мысль. С лишком 7 лет хлопотал он о том, чтобы дали ему какое-либо подобие лаборатории для химических опытов, и после 7 лет он добился лишь жалкой комнаты со слишком незначительным научным инвентарем. При таких условиях он не мог довести до конца многих своих великих планов. Много энергии приходилось ему расходовать и на борьбу с враждебными ему силами. Когда-то Шувалов, в общем покровительствовавший ему, пригрозил ему за строптивость против враждебной немецкой партии в академии: «Мы отставим тебя от академии», — сказал он ему. «Нет, — отвечал Ломоносов. — разве академию отставите от меня». Он понимал свои силы и то, что ои смог сделать. Но русское обществе было виновато в том, что при жизни Ломоносов сделал значительно меньше, чем мог ои сделать по силе своих дарований. Оно виновато и в. томт что пос ле смерти его имя не стоит на той высоте,— в первом ряду признанных творцов европейской наукн, — где по праву ему подобает быть. Необходимо, чтобы общественная среда обеспечивала достаточно проторенные пути существования и экономического применения сил для научных работников; только при этом условии способности" и внимание работника могут всецело отдаться задачам, стоящим на очереди, и развитие знания пойдет успешно. В настоящее время в культурных странах сложились своего рода шаблоны, руководясь которыми научный работник может пойти по избранной им дороге с наименьшей затратой своего внимания на посторонние и чисто житейские дела. Именно потому, что таких шаблонов у нас
почти еще ие выработалось, мы, русские, так сильно разбрасываемся в своей деятельности и, вследствие разбрасывания, делаем в общем гораздо меньше, чем могли бы сделать, несмотря на природную одаренность нашего народа и очень разностороннюю образованность интеллигенции, отмечаемые иностранцами При отсутствии спокойного, хорошо иаправлеииого систематического труда высокоодаренный иаш соотечественник делает подчас меньше, чем довольно ограниченный иностранец, спокойно идущий тою колеею, которая проторена ему доброй традицией и школой. Громадное, совершенно исключительное значение для успешности умственного труда и для воспитания производительного работника мысли имеет школа в широком смысле слова, т. е. вся та духовно-культур- иая атмосфера, которая окружает человека, и совокупность приемов и правил деятельности, которые даются ему по преданию от прежних поколений работников. Культурные страны сильны именно школами и преданиями работы. Совершенно ложен тот взгляд, по которому едва ли ие каждое поколение «детей» должно создавать все сначала по сравнению с тем, что делали «отцы». Условия действительного прогресса работы, в -конце концов, те же самые, что и условия для преемственности добрых преданий работы. Там, где все непрестанно переделывается заново и все непрестанно меняется, прогресс может быть только эфемерный. В действительно передовых странах прогресс и традиции связаны неразрывно, происходит из поколения в поколение накопление духовных сокровищ, все новое в жизни прикладывается к старому накопившемуся опыту, и предания прежних поколений работников ставят сразу иа на- - дежный и эконрмический путь новые рабочие силы. С другой стороны, общественная среда не должна, конечно, стеснять и подавлять личную инициативу работника. Там, где люди слишком полагаются на школу, иа общественную помощь, на внешнюю организацию деятельности, это может повлечь за собою ослабление самодеятельности и личной инициативы в работе. Справедливо говорят, что большое преимущество англосаксонской культуры Британии и Америки по сравнению с континентальными культурами Европы заключается в том, что там открыто более широкое поле личной деятельности человека, личная инициатива всячески поощряется, человеку внушается с детства, что он должен работать сам за себя, не полагаясь на поддержку — родовую или социальную. Все воспитание молодых поколений ведется в этом направле нии: ребенку предоставляется путем личного опыта узнать опасности и научиться собственными силами предотвращать их. Слишком большое рвение к общественному опеканию личного труда и инициативы может быть, без сомнения, так же вредно, как и намеренное препятствование работе. Это относится одинаково и к промышленной деятельности человека, и к его умственному труду. Каждый молодой организм в нормальных условиях носит в себе громадный запас сил и задатков. Обыкновенно лишь часть этих сил и задатков действительно осуществляется и утилизируется в дальнейшей жизни человека, и в большинстве случаев — лишь часть незначительная. Насущный вопрос заключается в том, как использовать по возможности полнее тот богатый запас сил, который заложен в. нашу организацию. В практическом разрешении этого вопроса и лежит задача школы. Путем упражнения оиа должна воспитать в организме определенные привычки и приемы деятельности, чтобы помочь развитию и осуществлению в нем его природных задатков. Школа — это прежде всего правильная дисциплина деятельности. Исходные склонности и свойства человека как деятеля слагаются еще в то время, когда нервно-психическая организация обладает наибольшей пластичностью, — в детстве и юности; личная же самодеятельность человека начинается в сущности тогда, когда пластичность нервно-психических процессов уже ослабела и дальнейшие приспособления и сознательная работа отправляются от более или менее определившихся уже особенностей личности. Но и в период сознательной личной работы направление н общий характер иервно-психической деятельности могут быть в значительной степени изменены сознательным формированием в себе путем упражнения определенных навыков и привычек. То, что приобретается путем сознательно-намеренного упражнения и труда, опускается затем ниже порога сознания и становится бессозна- тельньш, укрепившимся навыком, который действует затем без участия сознания и подчас даже еще лучше, чем при вмешательствах со стороны сознания. Мы видим это на примере человека, обучающегося ездить иа велосипеде. Но то, что опустилось 121
ниже порога сознания н укрепилось как повое свойство организма, в свою очередь влияет определяющим образом на дальнейшую деятельность сознания, на то, как и куда направится затем сознательная работа, обогащенная новым навыком. Это справедливо как для более элементарных форм деятельности, так и для высших форм умственного труда. Ведь и в умственной, и в высшей эмоциональной своей деятельности мы продолжаем теснейшим образом зависеть от тех навыков, привычек н склонностей, которые оказываются заложенными в нашей организации под влиянием то более или менее случайных условий прошедшей жизни, то сознательного упражнения и самовоспитания в прошлом периоде нашей деятельности. <...> И в эмоциональной, и в интеллектуальной, и в волевой сфере человек зависит от своей организации, от навыков, от приобретений и упущений в прошлой своей деятельности Свобода из-под этой зависимости не может быть создана вдруг из ничего. Если человек хочет освободиться из-под ига прошлых навыков и влияний, он должен идти путем трудной постепенной и методической выработки новых навыкав и обычаев, которые, сделавшись привычными свойствами его организации, смогут потом вытеснить про тивоположные влияния. Постепенное и систематическое упражнение и как его результат укрепляющийся навык — вот, вообще говоря, самый надежный способ успешной и производительной работы. В самых высших сферах умственной ,ieflTe\ibHocYH человек также не является каким-нибудь свободно парящим орлом, и там его деятельность, общий характер и направление идей определяются непроизвольно его организацией и содержанием подсознательной сферы. Сознательная работа мысли и заключается подчас в том, чтобы уловить и выяснить то, что зародилось и бродит в подсознательном. И мы знаем из жизнеописания наиболее гениальных мыслителей, что они были способны впадать в особое состояние глубокой сосредоточенности, при котором воля их не участвовала и в котором они как бы рассуждали мысленно сами с собою, оставаясь многими часами в этом погружении внимания в самих себя, — своего рода самогипнозе. Сократ однажды впал в такое состояние на городской площади, не заметив, как разошлись его ученики и как наступила ночь; проходила ночная стража — первая, вторая, третья, а Сократ все стоял; и только тогда, когда настало утро и солнце озарило его первым лучом, он очнулся от задумчивости и пошел домой. Трудно сказать с определенностью, в чем заключалось подобное состояние, по вероятно, что лишь вначале Сократ сознательно работал над определенной идеей, затем по мере углуб ления ума в интенсивную деятельность внимание все более и более изолировалось от внешних впечатлений и работа мысли складывалась затем уже непроизвольно. Великий афинский мудрец говорил, что он беседует в таких состояниях со своим «демоном», руководителем и советником, — и черпал из них темы для бесед с учениками. Важно отметить следующую особенность в нашей организации Высшие духовные приобретения человека оказываются обыкновенно, в истории его развития, и поз1- нейшими; это понятно, так как они оказываются результатом наибольшего труда со стороны человека, значит — требуют наиболее богатого предварительного развития сил и способностей. Оказывается, что эти позднейшие и наиболее дорогие приобретения сознательной деятельности человека в то же время наименее прочны, наименее закрепляются навыком и привычкою и по этому наиболее легко утрачиваются при отсутствии упражнения. Что приобретения сознательной деятельности менее прочно и глубоко лежат в нашей организации, чем инстинктивно и бессознательно приобретавшиеся навыки детского возраста, это происходит от того, что пластичность пашей нервно-психической организации имеет свой предел и, как мы сказали выше, именно там, где кончается детская и юношеская пластичность организма, начинается сфера собственно-сознательного и намеренного труда. II вот оказывается, что для поддержания на определенной высоте какой-нибудь высшей формы духовной аеятельности, например музыкальной, даже первоклассный талант нуждается в постоянной тренировке и упражнении. Рубинштейн считал нужным играть на рояле ежедневно по 8 часов. То же самое правило остается п силе и для высших форм умственной дея тслыюстн: в сфере высших и наиболее дорогих для пас навыков требуется постоянное поддержание известного напряжения, постоянное упражнение. 122
Учитесь переводить Японский — для химиков О тэ 12 5 , —' >5 1)с другой стороны, другая сторона 2) с одной стороны, одна сторона, одна из сторон 3) в противоположность этому, в отличие от этого — ybi^Ht^-fcJ <и>с одной [с другой] стороны ~~ QCJ <тэки> односторонний, пристрастный ^ ~~ J£ односторонне ~~ J£ 1) с другой стороны 2) с одной стороны . - - " S ~ "С? #> & только и делать что О ^ ^?* ') теперь, сейчас 2) пусть ~ U* £> отныне, впредь; теперь, сейчас ~ '— Ш 1^ <ато> в дальнейшем, в будущем ^ -g <гата> только что ^ fig <горо> (примерно) в это (же) время IP <capa> теперь уже (поздно); опять, снова , щ <** <су> сейчас же ^ /jN 1 <суко> еще немного <-*- J3f "^ J^ <токоро> в настоящее [данное] время, в данный момент ^ \j£_ скоро, рано или поздно; все еще, вот-вот, в любой момент ~~ (р) теперешний, нынешний • *fc <сакки> только что ~ —'  <хито> еще один О *&- , Ж Рч смысл, значение •—■ ^ ^ § интерпретировать —- ■£" § о(бо)зиачать <£> <5 -^ "С? в известном смысле Л(£) — . • -Й}£>"С#э<5 это объясняется тем, что... £ fl 13 • • -^ — " S это означает, что... ^С (Ъ —Т5 в этом смысле; поэтому О ЯЭ "ЗГ , M £> *3* не говорить ~ £ не говоря уже о • . - t и Й В • • • t — <и>как..., так и... О £) & , if *Э Й не говорить ■и- ^ г^ ^^ {^) как бы желая сказать t^ tD 15 Ш ^Э U так сказать. можно сказать, одним словом, если можно так выразиться, если говорить о ... £ ~ . • • £ Ш tD 1Г<и> как..., так и... ^ ;^_ _Ь 1) верх, на, над 2) сверх [помимо] (того, что), кроме того 3) после глагола поскольку, раз (см. также L5 J; 5 ) <— Й* 6 сверху ~^ j£ вверх, наверху, выше ^ ^т) верхний, высший, лучший; вышеупомянутый, вышеуказанный ~ •ч вверх, наверх Ю ~** после; с точки зрения, в отношении 5 13 , F*3 О внутри 2) среди 3) в то время как, пока (см. также —■ Й* 5 изнутри ^63 — в том числе 5 § ^§ возможно, мочь (см. также %_ 45 ) •Ч в (направлении), по отношению к, на ^Ш ^ ~ Л£ ® <токусэй... эйкё:> влияние иа свойства ^ ^ -щ, ^ 1) получать, приобретать 2) возможно, мочь ^ образует винительный падеж Продолжение. Начало — в № 9. из
^ » Y" в качестве, как *** JK£ *C <хэ> через, спустя -** IM -^ *£ <мо> посредством $3$3 Ж большой, крупный (см. также tC\^ ) ~~ § ^ величина, размер, габарит — S ч tt 5 увеличиваться, возрастать ~ § ^ Й 5 ^ с увеличением, если увеличивать ~ ;ЗС «э tef 1С приближенно J3 Й О j ^^ О миого» иметься в большом количестве 2) часто (см. также tC ) ( 1С )$6 О *С , ( JC ) //> *С О (находиться) в, на И ~ <дзу> иа рисунке 2) в отношении, что касается, согласно ^* ^ il/ ^ 3 ЧУ 7 oil shock «нефтяной удар», топливный кризис Зо *Э <fc 5 , /С Ш применение, прикладной . . • Зб <С ий ^ суффикс совершенного вида да ^ Т Jo О fc <сона> установлен, снабжен Г (С )*3 & S , ( СС ) jfc tf S !> в (случае), по, при ?ш й£ -^, <оидо> при температуре 2) быть, существовать ;}о fe / 5 Шь / 5 П думать, полагать, считать 2) хотеть, намереваться j~ £ ~w -5 как только л* „^ л думать [полагать, считать], что i> ^ jv-v *-» ^ в конце фразы 1) думают [полагают, считают], что 2) по-видимому, кажется Зо fe 3&/<5»3i|liy££( § Улавиый, основной 33 & 1С 3i 1С главным образом, в основном ^ 1) образует вопросительную форму 2) или, ли ((D) ~ *£} О tl J& Ь^ возможно, может быть _л /i^ изменение, превращение, образование чего-либо, иногда пере- водится окончанием -ация >f£ ^ -w <кагаку> химизация jgfc gg ~~ <дзики> образование керамики Й5 1) выделяет слово-тему, не переводится 2) после сказуемого в сложном предложении однако, но; и; что (показывает), откуда (следует), поэтому ~ . • . ЗЬ S иметь... . • . ~JL Ъ tl S <ми> наблюдаться Й^ О , [Ш раз, разовый ^* ~ <сан> три раза, трехразовый Й5 Ьл 9 ^г вне, наружный (см. также Й Й^) Й) О С 5 , §§П 1) пробой, прокол 2) открытие, раскрытие, раскрывание, вскрытый, апертуриый 3) срез [выход] канала feO<E?0«£f^ffi ^включение, примесь Й> О ^ О D О ^ЙШвклад Й5 О «к 5 , Wii §с U краткое изложение, аннотация, понятие, общие положения 2) (принципиальная) схема Й^ ^- S , 32 ^- <5 I) изменять 2) различный, при различном, для различного 3) пересматривать tfU fie 'S' ~ <оидо> изменять температуру, при различной температуре 1С ) Й* Й^ 45 О требовать(ся) 2) приходиться (иа) 3) висеть, быть при- ( \iC ) ffifc S слоиениым 4) попасть(ся). 5) приниматься (за), приступать (к) 6) зависеть 7) (по)падать, касаться 8) действовать, работать Й^ с? "£* ^. (*С § ) , обратимый, реверсивный, реверсируемый чГЙ» Ш) Продолжение следует
Короткие заметки Деревья у дороги Все знают, что растения удаляют из воздуха углекислоту и взамен ее поставляют кислород. Растения способны очищать воздух и от различных вредных веществ, загрязняющих атмосферу, — в том числе и тех, что содержатся в ^автомобильных выхлопах. Поэтому если спросить кого-нибудь, следует ли сажать деревья вдоль автострады, ответ, скорее всего, будет однозначным: да, стоит. Но вот что показали опыты, выполненные сотрудниками Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены. Они выбрали несколько участков дороги шириной 9 метров, по которой в час проходило в среднем 1000 автомобилен, и проверили зависимость загазованности возду\а над полотном от характера" насаждений (во . всех случаях поперек дороги дул ветер со скоростью 2— 3 м/сек). Там, где дорога проходила среди полей или была окаймлена "редко посаженными деревьями, без кустарника, содержание окиси углерода составляло 22,5—24,3 мг/м3 (напомним, что предельно допустимая концентрация этого вещества при длительном воздействии равна 20 мг/м3, а при воздействии не более часа — 50 мг/м3). Когда деревья были посажены плотно, в шесть рядов, вместе с кустарником, содержание окиси углерода повышалось, .причем. тем больше, чем ближе к дороге находилась зеленая полоса: до 28,1 мг/м3, если насаждения отстояли и а 35—40 м от проезжей полосы; до 43,4 мг/м3, еслп деревья стояли вплотную к дороге. Объяснение этого эффекта очевидно: плотная стена деревьев сильно задерживает ветер, и дорога ие проветривается. Поэтому к озеленению дорог следут подходить с разбором. Там где шоссе лежит вдали от населенных пунктов, плотные зеленые насаждения -приносят вред тем, кто находится в машинах. Но когда дорога пересекает город или поселок, ее лучше отгородить зеленым заслоном: автомобилисты на этом участке ие успеют надышаться вредными выхлопами, а жители будут от них защищены. Г. БАЛУЕВА Как спят крокодилы? Долгое время человечеству не. давала покоя проблема крокодиловых слез. Ответ оказался весьма необычным, хотя и лишенным какой бы то «ни было сентиментальности: вместо того чтобы плакать, эти кровожадные звери глазами потеют. Недавно группа американских ученых из университета в Хьюстоне заинтересовалась еще одной стороной крокодильей жизни — сиом. Выяснилось, что и здесь — все не как у людей. У нас, равно как у прочих млекопитающих и у птиц, сон делится иа две чередующиеся по нескольку раз за ночь (или — в зависимости от привычек — за день) фазы. Во время медленного сна мы спнм по-настоящему глубоко, снижается наша физиологическая активность, замедляются дыхание и ритмы сердца. В фазе же быстрого, или парадоксального, сна мы вертимся, крутимся, храпим, быстро шевелим глазами и главное — смотрим яркие, увлекательные, порой фантастические сиы. У крокодилов — опыты, которые описывает журнал «Comparative Biochemistry and Physiology» (т. 50A, с. 139), ставились иа южноамериканских кайманах, — стоило их убаюкать в теплой ваиие, как и полагается, наступал медленный сои. Однако сколько бы животные ни спали, до быстрого сна дело так и ие доходило. В течение всего «тихого часа» глаза их оставались в .покое, ие было признаков и поса- пываиия. Судя -по электроэнцефалограммам, ие похоже также, чтобы крокодилам снились сиы. Но то, что крокодилы спят без сновидений, далеко ие самый интересный вывод из экспериментов. Важно другое: если эти «живые ископаемые», просуществовавшие практически без изменений 180 миллионов лет с юрокого периода, бесхитростно спят в одну фазу, то можно предположить, что наша современная модель сна сформировалась на более позднем этапе эволюции. Хорошо бы еще только узнать: зачем нам потребовалась эта перестройка? Б. Б. 125
Когда начнется XXI век? Можно смело держать пари, что из ста человек, которым будет задан такой вопрос, все сто единодушно ответят: в 2000 году. Точно так же все уверены в том, что XX век начался в 1900 году, а нынешнее десятилетие— в 1970-м. В этом нет ничего- удивительного. Мы знаем, что в XX веке все годы начинаются с цифр 19..., в XIX веке — с 18... и так далее. Порядковый номер столетия — на единицу больше. Привыкнув к этой игре чисел, мы и 1800 год относим к XIX веку, 1900 год — к XX, а 2000 год — к XXI веку. Кроме того, люди склонны отдавать предпочтение круглым цифрам. Предложите достаточно большому числу ваших знакомых назвать наугад любое число; процент чисел, оканчивающихся на нуль, будет выше среднестатистического. Демографам хорошо известен и такой факт: при переписи населения граждан, которым исполнилось 70, 80 или 90 лет (если возраст определяется по памяти), всегда оказывается больше, чем тех, кому 69 или 71, 79 или 81. А ведь вряд ли рождаемость в предполагаемые годы рождения «круглых» старцев была выше, чем в соседние годы. Однако вспомним: исчисление времени начинается с первого дня первого года, принятого за точку отсчета. Значит, первое десятилетне заканчивается последним днем десятого года, а второе начинается I января 11 года. Соответственно I век заканчивается 31 декабря 100 года, а II век начнется 1 января 101 года. Нынешнее десятилетие началось 1 января 1971 года, а наступление XXI века следует праздновать в ночь с 31 декабря 2000 года иа I января 2001 года. Тем не менее можно не сомневаться, что весь мир будет отмечать эту дату ровно на год раньше... И. ЭНГЕЛЬГАРДТ Пиш> I, ЧТО. ...реголит, доставленный межпланетной космической станцией «Луна-24» из Моря Кризисов, содержит 0,1 вес. % воды («Геохимия», 1978, № 2, с. 285)... ...с помощью лазера можно обнаруживать отпечатки пальцев, неразличимые обычными методами («New Scientist», 1978, т. 78, № 1098, с. 88)... ...с 1955 года в США число курящих врачей уменьшилось на 15% («Medical Tribune and Medical News», 1978, т. 19, № 10, с 1)... ...при дополнительном освещении в зимние дни коровы дают больше молока («Science News», 1978, т. 113, № 10, с. 152)... ...создано электронное устройство, определяющее по голосу человека, говорит ли он правду пли лжет («Newsweek», 1 мая 1978 г., с. 4)... ...солома озимой пшеницы может служить удобрением для сахарной свеклы («Агрохимия», 1978, № 1, с. 99)... ...заболеваемость раком кожи связана с пятнообразо- вательнон деятельностью Солнца («New Scientist», 1978, т. 78, № 1098, с. 71)... ...продолжительность жи.*- ни всех известных элементарных частиц кратна 2-10-23 с («New Scientist», 1978, т. 78, № 1101, с. 291)...
Пишут, что. ...биологическая обработка фекалий, накапливающихся в туалетах кораблей, предотвращает загрязнение моря («Science et Vie», 1978, т. 129, № 725, с. 96)... ...в атомных ядрах нуклоны образуют сгустки («New Scientist», 1978, т. 78, № 1100, с. 231). ...подземные пожары превышают половину общего числа всех аварий, происходящих иа угольных шахтах («Физико-техиические проблемы разработки полезных ископаемых», 1978, № 1, с. 67)... ...накопление строиция-90 в зернах пшеницы и риса зависит от содержания в почве обменного кальция, а накопление цезия-137 — от содержания обменного калия («Почвоведение», 1978, №2, с. 25)... ...диета с повышенным содержанием волокон не только улучшает работу кишечника у лиц пожилого и старческого возраста, но и улучшает деятельность сердца («Medical Tribune and Medical News», 1978, т. 19, № 10, с. 3)... ...с водами рек в Белое море ежегодно вносится 1,25 млн. тонн связанного азота («Океанология», 1978, № 1, с. 62)... Ожидает ли Землю судьба Марса? Как бы холодно ни было зимой в Антарктиде, как бы ип было жарко летом в Сахаре, среднегодовая температура Земли остается постоянной — плюс 14,8°С. Это значит, что в среднем наша планета отдает в космическое пространство столько же тепла, сколько получает его от Солнца и внутренних источников энергии. Но насколько точен этот баланс? Всегда ли средняя температура нашей планеты была такой же, как и ныие, или же она неприметно меняется? Пользуясь изотопными методами, ученые установили, что 230 миллионов лет назад среднегодовая температура Земли составляла плюс 20°С; 1,8 миллиарда лет назад — плюс 35°С; 3 миллиарда лет назад — плюс 70°С. Значит, именно три миллиарда лет назад на Земле могли возникнуть первые живые организмы, не переносящие более высокую температуру; и действительно, эта дата подтверждается палеонтологами. А что было раньше? Если допустить, что Земля всегда остывала теми же темпами, то первые горячие дожди могли пролиться на ее поверхность около четырех миллиардов лет назад, положив начало рекам, озерам и океанам. Но нас, естественно, больше интересует ие прошлое, а будущее нашей планеты. Увы, прогноз получается малоутешительным: если Земля будет продолжать остывать прежними темпами, то спустя 665 миллионов лет ее скует марсианский холод, так как средняя температура снизится до 0°С. В ходе земной температуры есть, однако, одна странная особенность. Примерно 200 миллионов лет назад она вдруг быстро и по непонятным причинам возросла с 20 до 35—40°С, а затем начала снижаться особенно быстрыми темпами — если эти темпы сохранятся и в дальнейшем, то судьба Марса ожидает Землю всего спустя 125 миллионов лет. Но не надо забывать, что сейчас на тепловой баланс планеты все более существенное влияние начинает оказывать деятельность человека. Так, может быть, в конце концов естественное остывание Земли будет компенсировано ее искусственным подогревом? В. ДОБРЯКОВ
Редакционная коллегия: Л. М. ГАНЕНКОВУ, Ровеньки Ворошиловградской обл.; Металлический nafpuu рекомендуют получать, восстанавливая порошком циркония молибдат или вольфра- мат натрия, при температуре 550 или 450°С соответственно, в кварцевой трубке под вакуумом. Б. СЛУЦКОМУ, Черкассы: Хорошее пособие по профессиональной цветной фотографии — книга В. Горбатова и Э.Та- мицкого «Цветная фотография», М., «Легкая индустрия», 1972. Ю. А. НОВИКОВУ, Москва: Вот один из рецептов сургуча — шеллак C весовых части), терпентин B части), скипидар @,5 части), магнезия @,5 части) и киноварь B,25 части). И. И. УЛЬЧЕНКО, Полтавская обл.: Нет, клеи типа БФ никак не годятся для грунтовки металла под эмаль, надо взять какой-либо специально для этой цели предназначенный грунт — они бывают в магазинах. А. М. КАНДАКЧЯНУ. Тбилиси: Металлические колпачки на бутылках с коньяком и другими аналогичными напитками не гарантируют полной герметичности, так что если содержимое бутылки не будет употреблено в ближайшем будущем, лучше бы залить горлышко воском или парафином. И. И. ЮРЧИШИНУ, гор. Львов: Отвердитель польского лака для паркета (и, кстати, отечественного алкидного «Лака для паркета») — 10%-ный раствор соляной кислоты в бутиловом спирте. И. U. КОЖЕМЯКИНОЙ, Ленинград: Как бы ни были красивы комнатные фиалки, не надо все же ради них подвергать опасности свое здоровье, пользуясь средствами защиты растений, не разрешенными для индивидуального употребления, в том числе и «бенлатом». СПЕХОВЫМ, Арзамас: Крепость спирта выражают в градусах только применительно к этанолу, во всех других случаях указывают, как это обычно принято, процентную или мольную концентрацию. С. С. ШВЕД, Закарпатская обл.: Железо не только вступает в реакцию с аскорбиновой кислотой, образуя аскорбинат железа, но еще — и это давно доказано — катализирует окисление аскорбиновой кислоты; так что лучше впредь, как и раньше, не пропускать все же ягоды через мясорубку. А. РАХМАНУ, Ленинград: И все-таки раствор Люголя упомянут в Краткой химической энциклопедии, а именно в т. 4 на с. 289, что нетрудно узнать из алфавитно-предметного указателя; на всякий случай сообщим, что этот медицинский препарат состоит из 1 части иода, 2 частей иодида калия и 17 частей воды. С. В-ВУ, Волгоград: Что уж греха таить, и нам хотелось бы узнать что-нибудь этакое о внеземных цивилизациях, да что- то они больно неконтактные... И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, В. Е. Жвирблис (зав. отделом хим. наук), М. Н. Колосов, Л. А. Костандов, В. С. Любаров (главный художник), Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, В. М. Соболев, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Б. Багаряцкий, Ю. И. Зварич, М. М. Златковский (художественный редактор), A. Д. Иорданский, О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева i (зав. редакцией), Г. М. Файбусович, B. К. Черникова Номер оформили художники: Л. К. Ажаева, А. В. Астрин, Г. Ш. Басыров, Е. П. Суматохин, C. П. Тюнин Корректоры H. А. Горелова, Л. С Зенович Сдано • набор 24.07.78 г. Подписано в печать 11.09.78 г. Т 14073. Бумага 70X fOS'/ie- Печать офсетная Усл. печ. л. 11,2. Уч.-иэд. л. 13,5. Бум. л. 4. Тираж 325 000 жэ. Цена 45 коп. Заказ 1763 АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333 Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок: 135-90-20, 135-52-29 Чеховский полиграфический комбинат Союзполиграфпрома прн Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, г. Чехов Московской обл. F) Издательство «Hayкон, «Химия и жизнь», 1978 г. 128
Как путешествуют птицы? У пернатых суматоха: перед дальней дорогой вместо букашек и таракашек многие начинают истово глотать плоды, ягоды, семена. Причины весьма уважительны — жучка поймаешь разве лишь в одиночку, в стае же легче прокормиться дарами осени. К тому же даже невзрачные семена куда питательнее самых шикарных насекомых: 4—6 ккал и 1—2 ккал на грамм веса соответственно. Поэтому-то путешественникам и удается быстро растолстеть, быстро запастись горючим на дальнюю дорогу. Непоседливая пернатая молодежь обычно лезет в пекло раньше батьки и раньше мамки — отправляется на юг прежде родителей. Затем в путь пускаются мамки и только потом — батьки. Правда, как из всякого правила, здесь тоже немало исключений. И еще одна подробность. Возьмем для примера зябпика, который к концу сентября покидает Карелию. В начале октября карельские зяблики прибывают на знаменитую - Куршскую косу, на побережье Балтики, откуда местные зяблики уже откочевали, радушно предоставив свой стол и кров северным родственникам. Зяблики путешествуют по утрам. Пролетев километров пятьдесят, они останавливаются на кормежку, осматривают местные достопримечательности и ночуют. Среди пернатых немало и таких, кто не обращает внимания на чудные пейзажи или творения рук человеческих. С их точки зрения путешествовать надо в темноте. Например, мелкие воробьиные птахи стартуют ровно через 45 минут после захода Солнца, а водоплавающие снимаются с места за два-три часа до наступления темноты. Ну а как насчет летной погоды? Вот как: «Перелетные птицы — практически всепогодные летательные аппараты». Это слова знатока птичьих путешествий В. Р. Дольника. Как было бы хорошо, если бы и самолеты на погоду не обращали внимания.
Две передних Почему человек во время ходьбы размахввает руками? На этот вопрос принято отвечать так: чтобы лучше сохранять равновесие. Делаем шаг левой ногой вперед, отводим левую руку назад, и центр тяжести всего тела почти не смещается. Разве не так? Но есть и другая гипотеза. Некоторые исследователи считают, что размахивание руками представляет собой своеобразный двигательный атавизм, как бы напоминание о том, что наши далекие предки передвигались на четвереньках. Приглядитесь хотя бы к тому, как бежит лошадь. Делая шаг вперед левой задней ногой, она одновременно выставляет вперед правую переднюю ногу (иноходцы в счет не идут), а левая передняя нога в этот момент не отрывается от землн и как бы делает отмашку назад. Так что если вы хотите меньше походить на четвероногих (точнее четвероруких), то старайтесь не очень сильно размахивать руками. г—}