ISSN 0130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
научно-популярный журнал
академии наук ссср
ю
1981

Э. В. ЗАНЕОВСБОЙ.
.ЛОБЪДА"
въАНГЛИ
m Aojuik* ягаиутридиоП яысптЪ гъ г. Лондон! in
хрупиыюяъ дюрц*. премированы,
8А КАЧЕСТВА, ВЫСШЕЙ НАГРАДОЙ,
МШй ШТ.

химия и жизнь
Иядмкя с IMS года
Ежемесячный научно-попупярный журнал Академии наук СССР
№ 10 октябрь 1981
Экономика, производство
Банк отходов
Интервью
Проблемы и методы
современной науки
Вещи и вещества
Проблемы у методы
современной науки
Технология и природа
Проблемы и методы
современной науки
Живые лаборатории
М. Кривич. ЗОЛОТАЯ ЖИЛА
Л. М. Салтевская. КОНЦЕНТРАТЫ НАШЛИ ПРИМЕНЕНИЕ
А. В. Городыский. О ПРОБЛЕМАХ НАСУЩНЫХ И ХЛЕБЕ
НАУЧНОМ...
А. С. Назаров. ФТОР В ПЛЕНУ У УГЛЕРОДА: ФТОРСОДЕР-
ЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ ГРАФИТА
Н. Н. Красиков. АМОРФЕН ЛИ ВОСК?
К. В. Вендровский. ПРЕДЕЛЫ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Г. Е. Михайловский. КАК ПОСТАВИТЬ ГРАДУСНИК
ЭКОСИСТЕМЕ?
О. Ольгин. ЧТО КУШАЮТ АВТОМОБИЛИ?
В. В. Синицын. ЭНЕРГЕТИК И ЭКОЛОГ ПЕТР 1
В. И. Иванов. КАК ВОЗНИКЛИ ДИАЛЕКТЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО
ЯЗЫКА
О. Васильев. ВИНОГРАД С БЕРЕГОВ АМУРА
2
7
10
12
16
18
24
27
2В
32
40
Классика науки
Л. И. Пономарев. ЧИСЛА РАДУГИ
Элемент №...
НА ОБЛОЖКЕ - рисунок
художника Е. Суматохина
к статье «Синяки на
картошке».
НА ВТОРОЙ
СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ —
образцы рекламы
фотоматериалов начала
века. С той поры их
чувствительность
фотографи ческих
пленок резко возросла
и сейчас, как утверждается
в статье К. В. Вендровского
«Пределы
чувствительности», близка
к теоретическому пределу.
44
СЕРА, ЖИЗНЕННО ВАЖНАЯ И — ВРЕДНАЯ 52
I. Б. И. Казаков. СЕРА И МЕТАЛЛ 52
II. Ф. Я. Чудаков, М. А. Бахирева, И. В. Найданова. ЧАСТНАЯ
ВРОДЕ БЫ, ПРОБЛЕМА 55
III. Ю. Г. Печерская. СЕРА: САМОЕ ГЛАВНОЕ, САМОЕ
ИНТЕРЕСНОЕ, САМОЕ НЕОЖИДАННОЕ 57
Земля и ее обитатели
Гипотезы
Проблемы и методы
современной науки
Справочник
Литературные страницы
Вещи и вещества
Ю. Клюквина. СИНЯКИ НА КАРТОШКЕ
Д. Я. Беренбейм. РЫБЬЯ ШКОЛА
И. А. Зубченко. ПИТАНИЕ СКВОЗЬ КОЖУ?
О. А. Михалевич. ПЕРНАТЫЕ ВОДОВОЗЫ
С. Л. Левин. ЭТЮД О БАРАБАННОМ НЕРВЕ
И. А. Магидсон, И. П. Стрелец. СРЕДСТВА ДЛЯ БОРЬБЫ
С НАСЕКОМЫМИ
В. Рич. МОСТ МЕНДЕЛЕЕВА (окончание)
М. М. Тепляков. МЕНДЕЛЕЕВСКАЯ ТЕМА В ФИЛАТЕЛИИ
В. В. Тяхт. НЕ ПО ЗУБЦАМ
60
62
63
65
68
71
80
88
В9
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
ИНФОРМАЦИЯ
КОНСУЛЬТАЦИИ
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК
КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ
ПИШУТ, ЧТО...
ПЕРЕПИСКА
В
30
42
51
73
74
93
94
96

О РЖАВОМ ГВОЗДЕ
И ХОРОШЕМ ХОЗЯИНЕ
а
У хорошего хозяина ничего не пропадает
зря. Даже старый ржавый гвоздь
аккуратно извлекается клещами из доски,
тщательно выпрямляется молотком и
бережно укладывается в ящик.
Мы стремимся хорошо
хозяйствовать — экономно и бережливо. А в
огромном хозяйстве страны есть великое
множество «гвоздей», которые можно и
должно бережно извлечь, привести в
порядок и разумно, с выгодой для дела
использовать. Это металлолом и
макулатура, бедные руды и флотационные
хвосты, шлаки и отходы химических
производств. Но гигантское народное
хозяйство требует не только обычной
бережливости, но и сложных
экономических, организационных решений. Есть
в нем и такие «гвозди», для извлечения
которых мало простого здравого смысла
и хозяйского глаза, мало разумной
организации дела и строгого контроля.
Нужны фундаментальные научные
исследования, конструкторские и
технологические поиски. Об одном из таких
случаев и пойдет речь.
РАЗБАВЛЕННЫЕ РАСТВОРЫ
После промывок и осаждений, после
перекристаллизации и очисток — после
всех этих операций и многих других,
которые трудно перечислить, в десятках
отраслей промышленности остаются
разбавленные растворы: вода или какой-то
другой растворитель, содержащий доли
грамма того вещества, который был
объектом технологии. Как правило, это
вовсе не бесхозяйственность
руководителей предприятий, не небрежность
технологов, а чисто физико-химическая
неизбежность. В самой совершенной
технологии все до конца не осадишь, все
не выделишь. И остаются в растворе
десятые, сотые, тысячные доли грамма
нужных, а порою и дорогих веществ.
Десятые, сотые, тысячные грамма —

на литр раствора. Но в
промышленности счет идет не на литры, а на
тысячи и десятки тысяч кубометров. И
получается, что в промывных водах,
фильтратах и других разбавленных
растворах остаются десятки и сотни тонн
полезных веществ. Есть такая
ориентировочная оценка: гальванические цехи
выбрасывают ежегодно на полмиллиона
рублей никеля, хрома, цинка, меди,
олова. Это не только прямая потеря
металла, но и огромный экологический вред,
который далеко не всегда удается
оценить в рублях.
Извлечь из разбавленных растворов
полезное, как извлекают ржавый гвоздь
из доски, неимоверно трудно. И дорого.
Порою такое извлечение оказывается
дороже основного процесса, в котором
образовались эти самые разбавленные
растворы.
УДАЧА
Современное науковедение хотя и
скрепя сердце, но признает роль удачи в
науке. Мало быть талантливым и
упорным, эрудированным и трудолюбивым,
надо наткнуться на золотую жилу идей,
в которой только и может быть добыт
впечатляющий научный или
технический результат.
Похоже, что на исследовательском
пути лаборатории электрохимии
новосибирского Института химии твердого
тела и переработки минерального сырья
^€г
Сибирского отделения АН СССР такая
жила встретилась. И руководитель
лаборатории доктор химических наук
Р. Ю. Бек, а также научные сотрудники,
кандидаты химических наук В. К. Варен-
цов, А. И. Маслий и А. П. Замятин,
не замедлили воспользоваться этой
удачей. В последние годы в журналах
«Электрохимия», «Цветные металлы»,
«Известия Сибирского отделения АН
СССР» все чаще появляются статьи,
подписанные ими и другими
сотрудниками лаборатории и посвященные
электролитическому извлечению
металлов из крайне разбавленных растворов
гидрометаллургии. Полученные ими
результаты внедряются в
промышленность с большим экономическим
эффектом.
Лаборатория электрохимии напала на
золотую жилу — ив переносном,
и в прямом смысле. Почему — в прямом,
об этом читатель узнает дальше.
СУТЬ ДЕЛА
Более десяти лет назад И. Ф.
Барышников — в то время начальник отдела
обогащения объединения «Союззолото» —
поставил перед электрохимиками
казавшуюся не очень сложной задачу:
I

Углсграфиговый материал, разработанный
специально для объемно-пористых электродов.
Увеличение — 150 раз
извлечь золото из растворов, образую
щихся при сорбционном обогащении и
выщелачивании руд.
Эти растворы, как и растворы,
получаемые при регенерации
ионообменных смол, при промывке позолоченных
электронных микросхем и т. п., содержат
менее полуграмма драгоценного
металла на литр жидкости. Не нужно говорить
о том, что просто выливать их нельзя:
содержащиеся в этих растворах
многотонные (в масштабах отрасли) золотые
слитки — не ржавый гвоздь, который
можно выбросить вместе с бесполезной
доской. Не нужно говорить о том, что их
и прежде не выливали. Но химические
методы осаждения драгоценного
металла не устраивали технологов золотоиз-
влекающих фабрик — главным образом
из-за недостаточной полноты его
извлечения, низкой производительности
процесса, сложности аппаратурного
оформления. 'Были и другие причины.
Например, из отработанных
гальванических растворов золото извлекают
цементированием — осаждают его
цинковой пылью. Этот метод не идеален:
много золота все-таки остается в
растворе, выделенный металл надо еще
очищать, а загрязненный цинком
электролит нельзя вновь пускать в дело.
Электрохимическое же осаждение
золота хорошо известно гальваникам и
давно отлажено. И тем не менее
поставленная задача оказалась очень
сложной. Почему?
ТЕОРИЯ — В ИЗЛОЖЕНИИ «НА ПАЛЬЦАХ»
Физический смысл электрохимического
осаждения любого металла на катоде
кажется предельно простым и
понятным. Положительно заряженный ион
плавает в электролите, подобно щепке в
океане. Увлекаемый прибоем
электрического поля, он выбрасывается на
.берег — отрицательный электрод,
присоединяет положенное число
электронов, становится нейтральным атомом и
замирает в кристаллической решетке
металла.
На самом деле это запутанный физико-
химический процесс, осложняемый
множеством побочных явлений и
обстоятельств. Теория электроосаждения
металлов чрезвычайно сложна, в духе
современных теорий глубоко
формализована. Поэтому необходимые сведения из
нее здесь будут приведены в самом
упрощенном виде, что называется, «на
пальцах».
Скорость осаждения металла зависит
от величины электрического тока. А ток
будто пружиной связан с
электрохимическим потенциалом катода. С
увеличением тока растет поляризация —
отклонение от равновесного потенциала,
который, как мы знаем из школьной химии,
определяет место металла в
электрохимическом ряду напряжений.
Растет ток, быстрее осаждается металл
на катоде, потенциал становится
отрицательнее. Но так длится не бесконечно.
При определенной скорости осаждения
прибой уже не успевает приносить из
океана к берегу новые щепки, или,
говоря строже, лимитирующей стадией
становится диффузия ионов из раствора
к тончайшему прибрежному, простите,
приэлектродному слою. Пружина,
связывающая ток и' скорость осаждения,
рвется: ток растет, а осадок металла
строится отнюдь не быстрее. Что же
происходит? Потенциал электрода резко
сдвигается в отрицательную сторону и
приближается к потенциалу выделения
водорода. Начинается электролиз воды.
Все эти весьма и весьма
поверхностные рассуждения приведены здесь для
того, чтобы показать предел,
ограничивающий скорость строительства осадка.
Он называется предельным током
диффузии и имеет прямое отношение к
задаче извлечения золота из разбавленных
растворов. Извлечение идет настолько
медленно, что говорить о достаточно
4

производительном промышленном
процессе не поиходится.
ПЕРВЫЙ ШАГ
Электрохимики знают способы, с
помощью которых можно хотя бы немного
отодвинуть барьер предельного тока:
повышение температуры электролита,
повышение скорости прокачивания
раствора через электролизер. Эти
возможности были тщательно
проанализированы, и оказалось, что для извлечения
96—97% золота из 100 кубометров
раствора в сутки нужна катодная
поверхность ни много ни мало 1000
квадратных метров. А это нереально.
Но оставался еще один путь:
попытаться увеличить истинную поверхность
электрода, не увеличивая его
площади,— с тем, чтобы резко поднять
токовую нагрузку на катод, а значит, и
скорость осаждения драгоценного
металла, не выходя за запретные пределы
предельной плотности тока. По этому
пути и пошли электрохимики Института
химии твердого тела и переработки
минерального сырья. Они изготовили
электрод специальной конструкции —
набранный из тонких титановых
пластинок. Истинная поверхность такого
катода в десятки раз превышает видимую
геометрическую поверхность. И
скорость осаждения золота возросла более
чем в 15—20 раз.
Заметим сразу, что пластинчатый
титановый катод лег в основу
разработанного в институте электролизера с
проточными электродами. Этот
электролизер с успехом используется сейчас в
цветной металлургии; на титановых
пластинках осаждается равномерный
слой чистого золота, затем
позолоченные катоды переносят в другую ванну,
где они уже служат анодами, и золото
переосаждают, получая прочную
фольгу, содержащую 98% благородного
металла. Однако это был лишь первый шаг
в разработке золотой жилы. Решающим
оказался следующий шаг.
ШАГ ВТОРОЙ — РЕШАЮЩИЙ
После довольно долгих поисков
новосибирские электрохимики нашли,
наконец, идеальный электродный
материал — углеграфитовое волокно, или
углеграфитовый войлок. Получают его
путем термообработки, выжигания
вискозной основы и используют главным
образом в качестве теплоизоляции.
Материал не слишком дорогой, но
обладающий весьма ценными свойствами:
Те же углеграфитовые иити, ио уже покрытые
толстым слоем осажденного золота
он стоек в агрессивных средах и
электропроводе н. А самое главное — у него
чрезвычайно развитая поверхность:
войлок состоит из тончайших (около
10 мкм) переплетенных, беспорядочно
перепутанных угольных нитей.
Поверхность маленького кусочка этого материал
ла весом всего лишь один грамм
достигает 0,3 м2.
Объемно-пористые углеграфитовые
электроды были испытаны в
лаборатории, и результаты превзошли все
ожидания. Не увеличивая геометрических
размеров катода, его поверхность
удалось развить в 200—300 раз. Значит,
во столько же раз оказалось
возможным увеличить и катодный ток, а
значит, и скорость осаждения золота.
В принципе поставленная задача была
решена.
ПРАКТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
Чтобы перейти от принципиального
решения задачи к практическому,
потребовалось тщательно изучить кинетику
электроосаждения золота на пористом
углеграфитовом электроде, найти
оптимальные режимы электролиза, создать
конструкции промышленных электродов
5

и электролизера. На это ушло несколько
лет.
Подобрать оптимальные условия
электролиза и на гладком катоде бывает
достаточно трудно. При переходе же к
объемному пористому электроду
трудности, число неизвестных множатся. Для
достижения большей
производительности, большей скорости осаждения
важно, чтобы процесс шел на пределе
возможной плотности тока — на
предельном токе диффузии ионов. Но в
объемном электроде поляризация не
равномерна: в глубину электрода, в
недра его пор, ионы металла поступают с
трудом, значит, там раньше
достигается предельный ток. И если на фронте
катода до этого предела еще далеко,
то на тыльной стороне уже начинает
выделяться водород —
производительность процесса падает, газовые пузырьки
блокируют поверхность углеродных
нитей.
Для производительности аппарата
выгодно, чтобы электрод был толще:
больше войлока — больше поверхность.
Но толщину войлочной набивки, как уже
говорилось, приходится выбирать с
оглядкой на водородные пузырьки. Чтобы
уменьшить катодную поляризацию и
газовыделение, нужно увеличить приток
ионов туда, где их не хватает. Поэтому
целесообразно подавать электролит с
Катодный блок с пористым углеграфитовым
войлоком: 1 — штуцер для подачи электролита; 2 —
углеграфитовый электрод; 3 — сетка
тыльной стороны электрода. Так и
поступают. Но при уменьшении поляризации
металл осаждается менее равномерно,
хуже проникает в глубь пор. А это тоже
плохо.
Многочисленные параметры
процесса — мы упомянули лишь их часть —
оказались настолько противоречивы, что
их удалось примирить лишь с помощью
электронно-вычислительной техники.
Оптимальные значения плотности тока,
электродных потенциалов,
электропроводности войлока, концентрации
раствора, толщины электродов и т. д. и т. п.
были рассчитаны на ЭВМ.
Между прочим, в ходе
электрохимических исследований выяснилось, что
этот метод извлечения металлов больше
всего подходит именно для
разбавленных растворов. Дело в том, что при
низкой концентрации ионов извлекаемого
металла объемно-пористый электрод
поляризуется равномернее и
металлический осадок распределяется по всему
объему катода. Это обстоятельство
особенно важно. Золото, осаждаясь на
углеродных волокнах, постепенно забивает
поры. И осаждение идет до тех пор, пока,
через войлок можно прокачать
электролит. Чем равномернее укладывается
золото внутри катода, тем дольше он
служит, тем больше может накопить
золота.
Проблема объемно-пористого катода
была центральной в задаче, которую
решали новосибирские электрохимики.
Но не единственной. При малой
катодной плотности тока общая токовая
нагрузка на электролизер достигает 1500 А,
поэтому порою не выдерживали,
выходили из строя аноды. Их пришлось
изготовить из платины. Но тут возникла
еще одна проблема: помимо золота
подвергавшийся электролизу раствор
содержит и другие важные компоненты,
которые следует возвращать в
гидрометаллургические процессы, например
тиокарбамид. А тиокарбамид активно
окисляется на аноде. Пришлось
разделить анодное и катодное пространство
диафрагмой. Но это уже детали,
тонкости процесса, касаться которых мы не
будем.
А ЗОЛОТО ОСТАЕТСЯ
Но вот о чем еще надо сказать особо.
Пористый углеграфитовый электрод,
работая в оптимальном режиме,
способен накопить 50 килограммов золота на
килограмм войлока. Теперь
драгоценный металл надо освободить от
недорогой угольной оправы. Можно
поступить, как поступают с позолоченными
титановыми электродами — переосадить

золото в другом электролизере.
А можно поступить проще:
отработавший катод помещают в печь, углерод
выгорает, а золото плавится и остается в
виде чистых слитков.
Так и поступают. При этом,
разумеется, углеграфитовый электрод
безвозвратно теряется, улетает в трубу. Но,
согласитесь, три пуда золота —
недурная компенсация за килограмм угля.
Созданный в Новосибирске
электролизер с углеграфитовыми катодами в 60—
100 раз производительнее ванн с
плоскими электродами, в 5—6 раз быстрее
осаждает металл, чем аппараты с
пластинчатыми титановыми электродами.
Такие электролизеры (их разрабатывает
и выпускает Новосибирское СКВ
горнообогатительного оборудования) уже
работают на предприятиях ВПО «Союз-
золото». Каждый из них
перерабатывает за сутки 20—25 кубометров
«золотого» раствора, выдавая 10—12 кг
чистого благородного металла.
НЕ ТОЛЬКО ЗОЛОТО
И последнее. Золото — металл
драгоценный, дефицитный, незаменимый
во многих отраслях техники. Но не
единственный. Если вести дело по-хозяйски,
нужно извлекать из сотен тысяч
кубометров разбавленных растворов десятки
других металлов — и дорогих, и
подешевле. Методы их извлечения,
разработанные и разрабатываемые в
Институте химии твердого тела и переработки
минерального сырья, позволят создать
замкнутые технологические циклы в
гидрометаллургии и гальванотехнике, а эта
задача — не только технологическая,
но и экологическая — может быть, даже
важнее, чем утилизация нескольких тонн
драгоценного металла.
Разработка золотой жилы
продолжается.
М. КРИВИЧ,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
Концентраты
нашли
применение
Более трех лет назад в
«Химии и жизни» A978, № 3)
под рубрикой «Банк отходов»
было напечатано объявление
ГИРЕДМЕТа: предприятия
цветной металлургии
располагают большим количеством
отходов обогащения. В
результате исследований,
которые проведены в
Харьковском
инженерно-экономическом институте и
Харьковском политехническом
институте, эти отходы нашли
применение: нефелиновый
и эгириновый концентраты
уже используются в
производстве строительных
материалов.
В технологии строительных
материалов, в частности
керамических плиток (для
полов, для внешней и
внутренней отделки зданий), в
качестве исходного сырья
применяются различные
глинистые материалы и так
называемые интенсификато-
ры спекания, которые
способствуют снижению
температуры процесса (что
позволяет экономить топливо),
улучшают
физико-механические свойства изделий.
Широкое распространение
поточно - механизированных
конвейерных линий со
скоростным режимом обжига,
которые позволяют
сократить время производства
с 3—4 суток до' 3—4 часов,
предъявляет новые,
повышенные требования к составу
исходных композиций. Они
должны быть
низкотемпературными, малоусадочными,
быстроспекающимися и
термостойкими. А все эти
свойства зависят в первую
очередь от интенсификатора
спекания.
Сейчас наиболее
распространенные интенсификато-
ры — нефелиновый сиенит,
перлит и стеклянный бой.
Однако нефелиновый сиенит
и перлит приходится, как
правило, возить издалека,
а стекло дорого и при
большом содержании в
массе (более 20%) приводит
нередко к деформации
изделий. В общем, задача
изыскания новых, достаточно
эффективных интенсифика-
торов спекания остается
актуальной.
Исследование
нефелинового и эгиринового продуктов
обогащения, а также их
смеси — нефелин-эгирин-поле-
вошпатовых отходов —
показало, что эти вещества вполне
можно использовать в
качестве интенсификаторов
спекания в производстве плиток
самого различного
назначения. Причем оказалось, что
разделять нефелин-эгирин-
полевошпатные отходы на
нефелиновый и эгириновый
концентраты совсем не
нужно. В харьковских институтах
разработали составы масс с
этими отходами и убедились
в том, что по своим физико-
механическим свойствам
полученные изделия не
отличаются от обычных, которые
готовят на традиционных
интенсификаторах спекания.
А у фасадных плиток даже
обнаружилась повышенная
морозостойкость и
долговечность.
Полученные результаты
позволили применить
нефелин - эгирин - полевошпатные
отходы в производстве
керамических плиток на Мука-
чевском и Харьковском
керамических заводах с
экономическим эффектом более
150 тыс. рублей в год.
В настоящее время новые
интенсификаторы спекания
предполагают использовать
также на Ленинградском
и Славянском керамических
заводах.
Кандидат технических наук
Л. М. САЛТЕВСНАЯ
7

Технологи,
снимание!
Высокопробное
серебро
из низкопробных
сплавов
В различных областях
техники, в первую очередь в
электронике, в больших
количествах используется серебро
в виде серебряно-медных
сплавов. Отработавшие свой
Схема перерабшки
низкопробных серебряип-медных сплавов
h7so4
срок детали из таких сплавов
становятся в прямом смысле
слова драгоценным
вторичным сырьем. Однако до
недавнего времени
использовать его достаточно полно
не удавалось из-за отсутствия
надежного метода
извлечения серебра из так
называемых низкопробных сплавов,
содержащих 20—40%
драгоценного металла.
Применяемый в промышленности
метод переработки,
включающий плавление,
эффективен лишь для высокопробных
сплавов, при малом же
содержании серебра слишком
велики потери.
В Московском институте
стали и сплавов разработан
новый,
гидрометаллургический метод переработки,
заключающийся в
растворении мелко измельченного
низкопробного сплава в
растворе серной кислоты в
присутствии окислителя —
перекиси водорода. Медь,
окисляясь до двухвалентного
состояния, переходит в
раствор, а серебро остается
в нерастворимом осадке.
В лабораторных условиях
было исследовано влияние
^Г
Ф раство^В
г h2s<9
сырье
на ллаену
нутч-филы
1
* 1%
Ш вы п а [ив •
f аппарат ф
1.
раств^^Ъ
V реактор^^^м
V
I
ибо р ним
меднын нупорос
маточи
раство|
I
на разделение серебра и
меди концентрации кислоты
и пероксида, температуры
и продолжительности
выщелачивания, а также степени
предварительного
измельчения сплава. Оказалось, что
хотя растворение сплава при
повышении температуры
ускоряется, одновременно
ускоряется и побочная
реакция — распад перекиси
водорода. Поэтому
целесообразно подавать перекись в
реактор не сразу, а
постепенно. Лабораторные
исследования подтвердили реальную
возможность разделять
компоненты сплавов,
содержащих меньше 40% серебра.
После этого была
разработана технологическая схема
разделения.
Во вращающийся
наклонный реактор из
кислотоупорной хромоникелевой стали
загружается измельченный
серебряно-медный сплав и
подается водный раствор
серной кислоты и часть
необходимого раствора Н202.
Выщелачивание идет при
температуре 40—50°С, и, как
уже говорилось, по мере
окисления меди постепенно
добавляется раствор
пероксида. После растворения
сплава (растворение длится
3—3,5 часа) содержимое
реактора поступает на нутч-
фильтр, где осадок серебра
отделяется от фильтрата, в
котором концентрация меди
достигает 74,5—80,6 г/л.
Фильтрат упаривается в
выпарном аппарате и поступает
в кристаллизатор, где
кристаллизуется медный купорос.
Маточные растворы
собирают в отдельной емкости;
упаривая эти растворы,
можно получить еще какое-то
количество медного
купороса. После промывки осадок
серебра идет на плавку;
промывные воды собираются
в отдельный сборник и в
дальнейшем используются
для приготовления исходного
раствора серной кислоты.
В промышленных
испытаниях степень извлечения
серебра составл яла 99,8—
99,9%, при содержании
серебра в осадке 97,1—99,9%;
степень извлечения меди —
91,2—92,4%.
По материалам
журнала
«Цветные металлы»,
1981, № 4, с. 35—38

Транкалой —
тихая сталь
Японские металлурги
разработали новую марку стали.
Известно, что она содержит
12% хрома и подвергается
специальной
термообработке. А главное ее качество
заключается в том, что этот
малоуглеродистый сплав
значительно меньше, чем другие
легированные стали,
вибрирует под нагрузкой. Значит,
детали из транкалоя (так
названа марка) должны меньше
шуметь в работе и обладать
большим усталостным
сопротивлением.
«Newsweek»,
1981, т. 97, № 5, с. 3
Резина
в битумном
котле
Резиной, которую добавляют
в асфальтобетонную смесь
(для большей эластичности
и долговечности покрытия),
никого не удивишь. Если чем
и можно удивить, то
стоимостью: каучук, даже самый
дешевый, намного дороже
асфальта...
Вместо дорогого каучука
предложено вводить в
асфальтобетон дешевую
резиновую крошку, скажем,
дробленые изношенные
автопокрышки, отходы
резинового производства и т. п.
Но как это сделать?
Специалисты ГосдорНИИ
Министерства дорожного
строительства УССР разработали
оригинальную, простую и
доступную технологию. Они
предложили просто
растворять крошку в гудроне
при 200—240°С, на что
уходит от полутора до шести
часов. А гудрон в смеси
играет роль мягчителя.
Никакого дополнительного
оборудования при этом не
требуется: в обычный битумный
котел вводят оба компонента,
размешивают, добавляют
для вулканизации серу — и
в результате получают
эластичный битум, однородный,
с хорошей упругостью
(благодаря сетчатой структуре).
А его — опять же по
общепринятой технологии —
загружают в стандартный ас-
фальтосмеситель любой
конструкции.
Полученный материал, как
показали двухгодичные
испытания на автомобильных
дорогах, лучше обычного
сопротивляется старению,
меньше деформируется и
растрескивается. То есть он
экономичен в эксплуатации.
И естественно, в
производстве, поскольку не требует
ни дополнительных
процессов, ни новых установок.
«Автомобильные дороги»,
1981, № 4
Бетон
на тридцать
лет
Бетон с добавкой
полимерной смолы и химического от-
вердителя служит до 30 лет,
стоек к замерзанию и
оттаиванию, втрое прочнее на
сжатие и вчетверо — на
растяжение, чем обычный бетон.
Бетонно- полимерный
материал предполагают
использовать для строительства
аэродромов, космодромов,
мостов, а также в ремонте
обычных дорог — для заполнения
выбоин.
«Engineering News-Record»,
1980, т. 205, № 21, с. 25
Что можно
прочитать
в журналах
О новом огнестойком и
ударопрочном термопласте
(«Пластические массы», 1981,
№ 4, с. 13, 15).
О миграции вредных веществ
из полимерных строительных
материалов («Пластические
массы», 1981, № 4, с. 54, 55).
О совершенствовании
технологии переработки сырого
бензола («Кокс и химия»,
1981, № 4, с. 26, 27).
О жидкофазном окислении
тетралина в присутствии
гетерогенных катализаторов,
содержащих комплексы
кобальта (с<Нефтехимия», 1981,
№ 2, с. 254—258).
О пластиках из базальтовых
волокон («Строительные
материалы», 1981, № 5, с. 12).
Об использовании отходов
сланцедобывающей
промышленности в производстве
полимерных
стройматериалов («Строительные
материалы», 1981, № 5, с. 18, 19).
Об ускоренном глубоком
полировании стекла
(«Оптико-механическая
промышленность», 1981, № 2, с. 64,
65).
Об ультразвуковой
металлизации сверхтвердых
инструментальных материалов
(«Алмазы и сверхтвердые
материалы», 1981, № 5,
с 4, 5).
О повышении стойкости
полиэтиленовых покрытий в
атмосферных условиях
(«Лакокрасочные материалы и их
применение», 1981, № 2,
с. 29, 30).
О радиационных методах
очистки воды («Водные
ресурсы», 1981, № 2, с. 151 —
155).
О влиянии неисправностей
систем двигателя на его
токсичность и экономичность
(«Автомобильный транспорт»,
1981, № 4, с. 50, 51).
О крашении мехов в
органических растворителях («Ко-
жевенно-обувная
промышленность», 1981, № 4, с. 52—
54).
О киносъемке в невесомости
(«Техника кино и
телевидения», 1981, № 4, с. 21—29).
О клее для приклеивания
подошв из термоэластопластов
(«Кожевенно-обувная
промышленность», 1981. № 3.
с. 40—42).
О методах переработки
жидкого навоза («Farmers
Weekly», 1981, т. 95, № 1, с. 48).
9

О проблемах
насущных
и хлебе научном...
В октябре исполняется 50 пет Институту
общей и неорганической химии Академии наук
Украинской ССР. Этот юбилей и поспужип
поводом дпя интервью, которое наш
корреспондент М. Марфин взял у директора института
академика АН УССР А. В. ГОРОДЫСКОГО
Корр. Если в названии института есть такое
всеобъемлющее слово как «химия»» да еще, к тому же,
общая и неорганическая, то, естественно, на
вопрос о главном направлении в работе института
ответ, видимо, не может быть однозначным.
Поэтому мой первый вопрос — о соотношении общего
и частного, фундаментального и
конкретно-прикладного, о самых главных проблемах.
Как бы широка ни была тематика
исследований, в конечном счете она сводится к трем
группам проблем. Энергии — раз. Экологии
и сохранения среды обитания — два. И
хлеба насущного, продовольствия — три.
Проблематика любого большого института,
особенно химического, попадает в этот круг. Именно
эти проблемы насущные — и есть хлеб наш
научный...
В дни юбилеев принято вспоминать
предшественников. Очевидно, и украинский ИОНХ возник
ие на пустом месте?
Наш институт образован в 1931 году под
названием Институт химии АН УССР. В процессе
развития на базе секторов института были
организованы три новых института АН УССР
(органической химии, коллоидной химии и
химии яоды и физико-хи^ичесиий институт)
в Киеве и Одессе. Так что ИОНХом по сути
наш институт был с самого начала, ИОНХом
по названию стал после войны в 1945 г. А
начиналось все с Химической лаборатории
АН УССР, которую в 1919 г. организовал
и возглавил первый президент украинской
Академии — академик Владимир Иванович
Вернадский.
Научные интересы руководителя обычно в
значительной степени определяют профиль института,
лаборатории... Как было при Вернадском и как
сейчас, когда во главе института стоит
электрохимик?
Научные интересы Владимира Ивановича
Вернадского, естественно, отразились на
тематике первого вневузовского химического
центра Украины. Одной из главных задач
Химической лаборатории АН УССР стало
выяснение роли живых организмов в химии
планеты. И в космической химии, как ни стран-
ло это звучит в разговоре об исследованиях
шестидесятилетней давности... Что же
касается нынешних дел, то электрохимия, наряду
с общей и неорганической химией — одна из
трех главных составляющих нашего института.
И вцт тут-то начинается связь с проблемами
энергетики?
Не только. Проблема энергетики
многогранна. Сегодня она заключается и в том, откуда
взять энергию, и в том, как разумно
использовать ее, уже полученную. И трудно сказать,
что важнее. Дело в том, что многие крупные
энергоустановки попутно производят
бросовое, «низкосортное» тепло — до 300° С.
Однако есть возможность сделать это тепло
не бросовым, использовать его для
переработки руд и получения металлов. Нужно
лишь заставить реакции раскисления идти,
скажем, при температуре отработанного
пара. Предпосылки для этого есть. Чем больше
химических связей имеет металл, тем они,
эти связи, менее термопрочные. Надо
заставить сульфид или оксид металла,
содержащийся в руде, перейти (в жидкой или газовой
фазе при температурах от 50 до 150°С) в
комплексное соединение. Такой комплекс
можно будет разложить при столь же низкой
температуре и выделить из него металл. Или
другой пример, связанный с
высокотемпературным электролизом ионных расплавов.
Здесь также открылась возможность
экономить энергию. Вашим читателям известно,
конечно, как получают многие цветные
металлы. Сначала выплавляют «чушку» (и по
форме, и по загрязненности), потом ее
электролитически рафинируют. Ионы металла с анода
переходят на катод, и там откладывается
чистый металл. Примеси же остаются на аноде
и в околоанодном пространстве. Заметим,
что перенос с анода на катод 90—95% массы
металла требует существенных затрат
энергии. Открытие, сделанное в 1975 году
нашими сотрудниками академиком АН УССР
Ю. К. Делимарским, доктором технических
наук О. Г. Зарубицким и инженером В. Г. Буд-
ником «Явление переноса металла с катода
на анод при электролизе ионных расплавов»,
открыло возможность принципиально новых
процессов рафинирования.
Пер'енос металла не с анода на катод, а в обратном
направлении?
Именно так. Хотя, вроде бы, это противоречит
общеизвестному: ионы металла заряжены
положительно и в электролизере
направляются к катоду. Но «обратное» рафинирование
идет в расплавах щелочей, в которых такие
примеси, как свинец или висмут, образуют
интерметаллические соединения со щелоч-
10

ными металлами. В этих соединениях ионы
тяжелых металлов заряжены отрицательно.
Попав в анодное пространство, они
разряжаются и откладываются на положительно
заряженном аноде.
Что это дает? Потребление энергии
сокращается в 10—20 раз, и во столько же раз
сокращается время процесса. Примеси
растворяются в электролите и частично оседают
на катоде. При этом они извлекаются
избирательно — в зависимости от условий процесса.
Важно и то, что в одном и том же
электролите, в одном и том же электролизере
может происходить очистка металла как от
электроположительных, так и от
электроотрицательных примесей. Стоит только
переключить полюса электродов. Этот
необычный с точки зрения классической
электрохимии метод уже применяется на практике.
Получение электричества (любым
способом) есть преобразование энергии
(тепловой, механической, химической, солнечной).
Безмашинные способы преобразования
энергии выгоднее машинных. Преобразователи
солнечной энергии, уже работающие в
лабораториях нашего института, дают основания
думать о будущих фотоэлектрохимических
электростанциях.
А что касается собственно химических источников
тока? Ведь именно с гальванических элементов
и начиналась электрохимия.
Наш институт занимается и этой проблемой,
занимается активно и широко: начиная с
нового типа микробатареек для электронных
часов, выпуск которых организован на
опытном производстве, и кончая весьма
эффективными твердыми электролитами с протонной
проводимостью. Протон — идеальный
переносчик заряда. Найдены вещества —
неорганические полимеры с высокой концентрацией
свободных протонов. Созданы батарейки
разной мощности с такими твердыми
электролитами . Размеры их чрезвычайно малы, а
диапазон применения велик: от
кардиостимуляторов до электромобиля.
Вы считаете возможной на транспорте замену
большей части традиционных видов моторных
топлив3
В принципе, да, причем пути к этому могут
быть разными. Достаточно известный путь —
использовать в качестве топлива, в том числе
и моторного, водород, полученный в
электрохимических процессах. Но здесь — проблема
получения и хранения водорода. Лучше всего
его получать непосредственно перед
использованием.
Алюминий с водой не реагирует. Факт
известный, привычный и потому
непримечательный. Примечательно другое:
освобожденный от оксидной пленки алюминий бурно
реагирует с водой с образованием
водорода — высококалорийного и экологически
безвредного топлива. Такой алюминий может
быть великолепным энергоаккумулирующим
веществом, что и доказано в работе наших
сотрудников. Они нашли способ активации
алюминия (освобождения его от окисной
пленки), при котором водород из воды
можно получать непосредственно перед его
использованием. Для активации болванки из
алюминия величиной в кулак требуется всего
30 секунд.
Эта работа как бы перекидывает мостнк от проблем
энергетики к проблемам экологии?
Безусловно. У нас много подобных работ,
когда наряду с решением технических
вопросов решаются и вопросы экологи и, охраны
среды нашего обитания, природы. Перечислю
несколько. В институте созданы, например,
нецианистые электролиты для получения
высококачественных покрытий из серебра,
кадмия, меди, алюминия и других металлов.
Разработана технология получения из титансо-
держащих отходов фосфата титана —
уникального сорбента для очистки от кадмия
сточных вод химических производств.
Безотходна наша технология химического
фрезерования алюминиевых сплавов в щелочи,
когда в травильной ванне образуется не
алюминат натрия, а гидроксид алюминия,
пригодный для получения металла. Впрочем,
кому как не химикам академических
институтов прокладывать пути безотходной и
малоотходной технологии?
Пожалуйста, несколько слов о соотношении
фундаментальных и прикладных исследований в
практике института.
Общеизвестно, что практика — критерий
научной истины, но для академических
институтов главное — фундаментальные
исследования. Соотношение должно быть разумным,
и это главное. Для исследователя естественно
желание видеть результаты своих
исследований воплощенными в технологии, вещества
и материалы. Мы сотрудничаем, и достаточно
успешно, со многими предприятиями и
производственными объединениями, причем не
только на Украине и не только химическими.
Например, созданная в институте теория
кинетики электродных процессов сопряженных
кислотно-основных реакций в расплавах
позволила разработать целую серию процессов,
о возможности которых в принципе знали, но
провести их раньше не могли.
Непосредственным электролизом удалось, например,
получить очень чистый карбид вольфрама,
незаменимый при изготовлении
твердосплавного инструмента.
И, наконец, последний вопрос о проблемах хлеба
насущного. Пищевые продукты, за редким
исключением — продукты органические. Очевидно,
позиции неорганнков и электрохимиков здесь
послабее?
Естественно. Однако при участии химиков
нашего института созданы, например, новые
препараты для лечения растений от
известкового хлороза. Подобные же неорганические
соединения стимулируют образование
Сахаров в винограде. Наши сорбенты помогают
очищать от ненужных примесей не только
кровь (в клинических условиях), но и
виноградное вино, фруктовые соки... Но даже не
это главное: будет энергия, будет чистая вода
и чистая атмосфера, будет мир — будет и
хлеб.
и

Проблемы и методы
современной науки
Фтор в плену
у углерода:
фторсо держащие
соединения
графита
Кандидат химических наук
А. С. НАЗАРОВ
Реакционная способность соединений
фтора с хлором, бромом и иодом
сравнима с химической активностью этого
элемента в свободном состоянии: как
и свободный фтор, галогенфториды с
разрушительной силой реагируют с
большинством веществ. Поэтому мысль
о возможности синтеза термически и
гидролитически устойчивых твердых
соединений, содержащих в своем
составе молекулы галогенфторидов, еще
недавно могла показаться фантастической.
Тем не менее около десяти лет назад
такая задача была поставлена перед
сотрудниками Института неорганической
химии Сибирского отделения АН СССР.
И задача была успешно решена:
обнаружен целый класс твердых фтор со
держащих соединений, обладающих, с
одной стороны, высокой термической
стабильностью и устойчивостью к действию
воды, а с другой стороны, способных
при определенных условиях выделять
энергию включенных фторидов.
ПО ТИПУ СЛОЕНОГО ПИРОГА
Возможно ли, чтобы одно вещество
прореагировало с другим с
образованием нового химического соединения и
сохранило при этом свою
индивидуальность, то есть присущую ему структуру
и химические свойства? Ведь понятие
химического превращения
ассоциируется прежде всего с изменением
индивидуальности реагирующих веществ...
Но нет правил без исключений. Вот,
например, графит — природный
полимер с огромным молекулярным весом.
С точки зрения химика это простое
вещество, состоящее только из атомов
углерода. Говоря о достоинствах
изделий из графита, обычно подчеркивают
их высокую термическую и химическую
устойчивость. Однако в некоторых
случаях графит выступает в качестве
реагента с повышенной реакционной
способностью.
Об этом свидетельствует
существование соединений графита с
минеральными кислотами, щелочными металлами и
хлоридами металлов. Их состав не
отвечает каким-либо валентным
соотношениям — это именно соединения графита
как вещества, поскольку в них
структура последнего сохраняется.
Кристаллическая решетка графита
образована плоскими, параллельно
расположенными углеродными слоями, в
каждом из которых атомы углерода
находятся друг от друга на расстояниях
1,41 А и связаны прочной химической
связью. А вот параллельные слои отстоят
друг от друга на 3,35 А и связаны
слабыми межмолекулярными силами
(рис. 1). Отсутствие прочной химической
связи между параллельными
углеродными слоями и обеспечивает легкость
внедрения в межслойные пространства
графита молекул различных .веществ.
Таким образом, соединения графита
похожи на слоеный пйрог и по этой причине
получили название слоистых.
ПОД ЗАЩИТОЙ УГЛЕРОДНЫХ
ЭКРАНОВ
Впервые внедрение фтора в графит
наблюдал в 1934 году немецкий химик
О. Руфф: он обнаружил, что при
обработке графита газообразным фтором
образуется полимерный фторид графита
состава (CKF)r, где х близко к единице.
В 1947 году другой немецкий химик
В. Рюдорф получил еще один фторид
графита состава (C4F)n.
Долгие годы эти вещества оставались
практически единственными
представителями фторсо держащих производных
графита. Но в конце 60-х годов мы с
А. А. Уминеким под руководством
профессора А. А. Опаловского установили,
что способность графита давать
слоистые соединения распространяется и на
неорганические фториды.
А именно: исследуя реакции графита
с галогенфторидами, мы заметили, что
при определенных температурах
взаимодействие этих веществ протекает не
путем деструктивного фторирования с
выделением газообразных углеродсо-
держащих продуктов, а ограничивается
внедрением молекул галогенфторида в
12

Строение графита гексагональной
модификации
решетку графита с образованием
слоистых соединений. Были также получены
соединения графита с фтористым
водородом, пентафторидом сурьмы, гекса-
фторидом молибдена и другими
веществами.
Более того, оказалось, что в
системах «графит — неорганический фторид»
всегда следует ожидать образования
2
Схематическое строение различных
продуктов внедрения неорганических
производных фтора в кристаллическую
решетку графита
слоистых соединений, если фторид
обладает способностью притягивать к себе
электроны и находится в жидком или
парообразном состоянии. Это правило
было в дальнейшем подтверждено
работами химиков разных стран, и к
настоящему времени получены слоистые
соединения графита почти со всеми
летучими фторидами металлов, а также
фторидами многих неметаллов.
Во фторсодержащих соединениях
графита, как и во всех слоистых
соединениях, внедренные молекулы
располагаются между углеродными слоями; их
строение схематически показано на
рис. 2. В зависимости от условий можно
получать соединения, где молекулами
фторида заполнены либо все
промежутки между слоями углеродной решетки,
13

"J
Строение фторида графита состава (C4F)n:
в сочетании с атомами углерода ковалентно
соединенные с ними атомы фтора образуют
«клетки», из которых не могут вырваться
молекулы агрессивных фторидов
либо заполненным оказывается каждый
второй, третий и т. д. промежуток.
(Необходимо, впрочем, отметить, что
многие вопросы химии соединений графита
с неорганическими фторидами —
особенно их строения и структуры — до
сих пор остаются дискуссионными, и
высказываемые взгляды часто взаимно
исключают друг друга.)
Углеродные слои выполняют роль
своеобразных экранов, защищающих
молекулы фторидов от воздействия
внешней среды, что особенно сильно
сказывается на свойствах фторидов с
повышенной реакционной способностью.
Так, в соединении с графитом гало-
гёнфториды спокойно реагируют с
водой, в то время как исходные галоген-
фториды дают при контакте с водой
вспышку и взрыв. Такие соединения
можно применять в качестве более мягких,
а значит, и более избирательных в
сравнении с исходными фторидами
фторирующих агентов.
Внедрение посторонних молекул в
кристаллическую решетку графита — не
просто механический процесс,
определяемый лишь действием геометрических
факторов (увеличение расстояний
между углеродными слоями); в той или иной
мере это всегда и процесс химического
взаимодействия, приводящий к
изменению физических свойств исходного
материала. Например, электропроводность
слоистых соединений графита со SbF
и AsF5 превышает электропроводность
чистой меди. Такие продукты получили
название синтетических металлов и
служат в настоящее время объектами
самого усиленного внимания исследователей.
МОЛЕКУЛЫ В КЛЕТКАХ
В слоистых соединениях экраны из
углеродных слоев защищают молекулы
фторидов от внешней среды только с двух
сторон — «сверху» и «снизу»: вдоль
углеродных слоев внедренные в графит
молекулы способны диффундировать и
постепенно улетучиваться при
нагревании или длительном хранении слоистых
соединений в открытом сосуде даже при
низкой температуре.
А нельзя ли устранить эту утечку,
перегородив промежутки между
углеродными слоями какими-либо атомными
группировками, прочно связанными с
углеродным скелетом?
На рис. 3 изображено строение
соединения состава (C4F)n. В этом
соединении плоские углеродные слои и атомы
фтора, связанные с атомами углерода
ковалентными связями, образуют
своеобразные клетки. Остается только
заставить молекулы галогенфторидов в эти
клетки войти.
14

Условия синтеза инертных фторидов
графита, внутри которых безвыходно
заключены молекулы неорганических
фторидов, были найдены при исследовании
взаимодействия графита с растворами
так называемых фторокислителей —
фторидов, обладающих окислительным
действием. В таких растворах при
комнатной и даже пониженной температуре
происходит фторирование графита с
образованием связей С — F и
одновременным внедрением в кристаллическую
решетку фторидов графита молекул
растворителя и содержащихся в нем
веществ.
Если буквами Ф и Ф' обозначить фтор-
окислитель и соответственно его
восстановленную форму, а буквами Рр —
растворитель, то процесс можно-
условно записать таким образом:
(C)n + @) + Pp)-^[(CxF) -(уФ) -(zPp)]n+©/.
Например, в растворах трифторида
хлора (Ф) во фтористом водороде (Рр)
этот процесс протекает с выделением
восстановленной формы CIF3 —
монофторида хлора CIF (Ф'):
(C)n + CIF3 + HF^[(CXF) -(yCIF3) -^HF)]n+CIF
А в растворах фторидов щелочных
металлов (MeF) в галогенфторидах
образуются соединения, содержащие только
галогёнфторид:
MeF
(C)n+CIF3-^ [(CXF) .(yCIF3)]n+CIF.
Вот так и удается накрепко запирать
в кристаллических клетках агрессивные
молекулы.
ЖЕРТВА ПРИХОДИТ САМА
Соединения, образующиеся в
результате взаимодействия графита с
растворами фторокислителей, мы назвали
продуктами внедрения фторидов bjo фтор-
графитовые матрицы. Образование
таких соединений наблюдается по
изменению цвета графита: в зависимости
от содержания тех или иных молекул
он может быть коричневым, зеленым,
голубым, желтым или даже белым.
Соединения внедрения фторидов во
фторграфитовые матрицы обладают
свойствами диэлектриков и к тому же
гидрофобны: они не изменяются даже
при кипячении в воде. Но особенно
поражает их термическая устойчивость: лишь
при 300—400°С внедренный галоген-
фторид начинает реагировать с
углеродом матрицы, а сама матрица
разрушается лишь выше 400° С.
Иначе говоря, по термостойкости и
устойчивости к гидролизу продукты
внедрения фторидов во
фторграфитовые матрицы напоминают широко
известные фторопласты, которые, по
образному выражению Дж. Саймонса —
одного изосновоположников химии фторуг-
леродов,— обладают «алмазным
сердцем и шкурой носорога». Необычность
свойств этих соединений объясняется их
строением: молекулы фторидов
располагаются в клетках, образованных
углеродными слоями (CxF)n, а также атомами
фтора, химически связанными с
атомами углерода.
Если принять во внимание, что
химическая активность фторидов, подобных
трифториду хлора, сравнима с
агрессивностью самого свирепого хищника, то
соединения типа l(CxF) • (yCIF3)]n можно
уподобить тигру, запертому в клетку:
зверь не потерял своей агрессивности,
но прочная клетка (выдерживает нагрев
до 300° С) не позволяет ему достать
жертву. Жертва сама должна прийти
к нему в клетку.
И жертва действительно приходит
сама; исследование химических свойств
[(CxF)*(yCIF^)]n показало, что в реакциях
с некоторыми веществами реакционная
способность CIF.4f заключенного во фтор-
графитовую клетку, проявляется в
полной мере. Но такие вещества должны
обладать одним свойством: они сами
должны иметь возможность внедряться
между слоями матрицы, как бы
пролезать сквозь прутья в клетку, где
притаился тигр. Там, где такое внедрение
произошло, расстояние между
углеродными слоями увеличивается и молекула
вступает в контакте трифторидом хлора.
Таким образом, продукты внедрения
фторидов во фторграфитовые матрицы
могут служить удобными
аккумуляторами реакционноспособных фторидов. Эти
вещества в буквальном смысле слова
можно держать на ладони, но при
необходимости внедренный фторид
может быть введен в энергичные
химические реакции.
В заключение отметим еще один факт.
Оказалось, что в химических реакциях
способен принимать участие и фтор
самой матрицы: так, в 1979 году мы с
А. Ф. Антимоновым обнаружили, что при
взаимодействии [(CxF)-(yCIFJ]n с
аммиаком последний реагирует не только с
внедренным в графитовую матрицу
CIF3, но и с самой матрицей по схеме:
(CxF)n + NH<-4(CxFy) ■ (NH2J]n+HF,
приводящей к продуктам, содержащим
связи С — F и С — NH2, которые мы
называли аминофторидами графита.
Существование соединений такого
рода позволяет надеяться на то, что на
основе графита можно будет получать
материалы с самыми необычными
свойствами.
15

Вещи и вещества
Аморфен ли
воск?
Постарайтесь, уважаемые читатели,
ответить на этот вопрос прежде, чем
прочтете заметку. Осмелюсь предсказать
результат: большинство ответит — да,
аморфен. Именно так мне ответили
восемь из двенадцати опрошенных,
профессиональные интересы которых так
или иначе связаны с физикой и химией.
Двое высказались в пользу
кристаллического строения, и, наконец, еще двое
проявили наивысшую мудрость,
сославшись на незнание состава...
А каково мнение авторитетных
литературных источников? Краткая
химическая энциклопедия и вслед за ней
БСЭ A971 г.) утверждают, что «воски —
аморфные, пластичные, легко
размягчающиеся при нагревании вещества,
плавящиеся в интервале температур
40—90°С». Напротив, словарь Брокгауза
и Ефрона A892 г.) сообщает: «Пчелиный
воск имеет зернистый излом,
указывающий на кристаллоподобное состояние».
О дальнем порядке в расположении
молекул воска говорится и в литературе
по диэлектрическим материалам. Так
какое утверждение верное?
До того как искать ответ — несколько
слов о составе восков и их особенностях.
Воски различного происхождения
(животные, растительные, ископаемые)
состоят из сложных эфиров,
образованных жирными кислотами, из
высокомолекулярных спиртов, кислот
(пальмитиновой, церотиновой и др.)* из
парафинов и душистых веществ. Отметим сразу
же, что у некоторых составляющих
заведомо кристаллическое строение.
Все воски — пластичные,
гидрофобные, химически исключительно инертные
вещества. Пчелы и растения используют
именно эти их качества: первые строят
из воска сосуды для сбора и хранения
меда, вторые с помощью воска
регулируют водный обмен — через «наво-

щенную» поверхность почти не
проникают растительные соки. Те же свойства
восков оказались чрезвычайно
полезными и людям. Вот далеко не полный
перечень: технические смазки и
косметические мази, различные мастики,
пропитанные воском ткани и бумага,
свечи, восковые формы и фигуры...
А теперь вернемся к строению.
Можно рассуждать и гадать по этому поводу,
но верный ответ дает все же эксперимент.
Он и был проведен.
Чтобы обнаружить объекты с
анизотропными физическими свойствами (то
есть кристаллы), желательно взглянуть
на них через поляризационный
микроскоп. Один из сделанных таким образом
снимков с общим увеличением в 2300 раз
здесь и показан. На фото — тонкий,
менее 5 микрометров, слой обычного
пчелиного воска. Светлые объекты —
это кристаллы, самые крупные из
которых достигают 15—20 мкм; большинство
же кристаллических зерен на один-два
порядка мельче, то есть они
соизмеримы с длиной световой волны. Такие
зерна расположены хаотически, они
разделены аморфными прослойками
и в более толстых слоях почти
неразличимы; наверное, отсюда и берет начало
ходячее мнение об аморфности. Между
тем общая доля некристаллической
фазы, непрозрачной на микрофотографии,
составляет не более 20%.
Данные, полученные поляризационной
микроскопией, подтверждаются и рент-
геноструктурным анализом. Оказалось,
что у пчелиного и горного восков
сходное кристаллическое строение.
Итак, на вопрос об аморфности надо,
скорее всего, ответить отрицательно,
ибо в гетерогенной системе воска
преобладают мельчайшие кристаллы,
имеющие размеры мелкоколлоидных частиц.
Правда, у восков нет определенной
точки плавления (что служило одним из
доводов в пользу аморфности). Это, по-
видимому, связано с тем, что воски
состоят из гомологов с близкими, но все-
таки различными температурами
фазовых превращений, и при переходе воска
в жидкое состояние температура
возрастает плавно. Сомнительно и
утверждение о пластичности восков: обычно мы
имеем с ними дело при температурах,
близких к температуре плавления, а в
таких условиях даже металлам
свойственна пластичность.
Характерное рассеяние света и как
следствие известный всем восковой
блеск как раз и создаются коллоидными
кристаллическими частицами. В мазях
и смазках, наносимых на поверхность,
такие кристаллики образуют защитный
и почти всегда блестящий слой (вспом-
Сннмок, сделанный с помощью поляризационного
микроскопа, демонстрирует анизотропные
свойства пчелиного воска. Светлые объекты —
кристаллы, они разделены темными аморфными,
прослойками
ните вощеную бумагу или натертый
паркет). При трении частицы плавятся и
возникает эффект смазки.
В заключение — еще об этом
интересном явлении, связанном со Строением
воска. Если в электрическое поле
высокой напряженности поместить
расплавленный воск и постепенно снижать его
температуру, то при затвердении
образуется электрический аналог
постоянного магнита — электрет. Разность
потенциалов на краях застывшего воска
удерживается и после снятия внешнего поля,
причем в течение нескольких месяцев;
сильнее всего этот эффект выражен
у карнаубского воска, который получают
из листьев бразильской восковой
пальмы. Ни монокристаллы, ни однородные
аморфные вещества, как правило,
электретами не становятся.
Н. Н. КРАСИКОВ
17

Пределы
чувствительности
Доктор технических наук
К. В. ВЕНДРОВСКИЙ
Однажды в институт Госниихимфото-
проект, где работает автор этой статьи,
пожаловал необычный заказчик. Ему
нужна была фотопленка для
регистрации изображения, излучаемого
человеческим глазом. Научные сотрудники
вежливо объяснили, что такие
фотоматериалы не существуют. Заказчик
настаивал: снимают же невидимые
звезды, а если увеличить
светочувствительность пленки всего на один-два
порядка, задача будет решена. Посетителю
объяснили, почему задача все-таки
нереальна, а заодно деликатно
напомнили о ловкачах, которые еще на заре
фотодела получали нужные ему
снимки, а также фотографии привидений,
астрального тела и пр. Кажется, он ушел
все-таки неудовлетворенным и даже
несколько обиженным: «Ну что вам
стоит?» И впрямь — что нам стоит?..
Хорошо известно, что по мере
приближения к теоретическому пределу
характеристик любой системы, будь то
паровоз, электрический генератор или
фотопленка, темпы прогресса
замедляются, зато стремительно возрастают
расходы, связанные с улучшением
характеристик. В начале века на
примитивном оборудовании, с ограниченным
набором не очень чистых химикатов
создание нового фотоматериала
обходилось, вероятно, в несколько сотен
(редко — тысяч) рублей, фунтов,
марок или долларов. Сегодня известная
фирма «Поляроид» тратит на новые
разработки больше ста миллионов
долларов в год, а фирма «Кодак» —
полмиллиарда. И что знаменательно,
одновременно с ростом расходов
замедляется рост светочувствительности.
Причины такого характера кривой
расходы — чувствительность надо,
по-видимому, искать не в экономике, а в
физической химии, в самой сути
фотографического процесса.
МЕТОД, КОТОРОМУ НЕТ РАВНЫХ
Обычная черно-белая пленка
представляет собой основу, на которую нанесен
тонкий слой желатины с
микрокристаллами бромистого серебра. Во время
съемки поглощенный
микрокристаллом квант света освобождает один
электрон. Между узлами
кристаллической решетки микрокристалла всегда
IgS
И
2Н
1840
1870
1900
1930
годы
В 1839 г. был получен первый дагеротип.
С этого года ведет отсчет история
фотографии, этот год — исходная точка
графика, показывающего, как изменялась
чувствительность (S) фотоматериалов
(по зарубежным данным и по оценке
члена-корреспондента АН СССР
К. В. Чибисова — ступенчатая линия)
18

есть свободные ионы серебра.
Соединяясь с одним из них, фотоэлектрон
образует атом серебра.
Если за достаточно короткое время
микрокристалл поглотит несколько
фотонов, то образовавшиеся атомы
серебра составят центр скрытого
фотографического изображения. Такие
центры могут служить катализаторами
восстановления бромистого серебра.
Поэтому в проявителе микрокристаллы,
содержащие центры скрытого
изображения, будут восстановлены до
металлического серебра. Каждый
микрокристалл содержит 109—10 10 атомов
серебра, а чтобы получить скрытое
изображение, которое можно потом
проявить, достаточно поглотить всего
несколько фотонов. Выходит, что
проявление усиливает действие света
примерно в миллиард раз.
Обычный фотопроцесс — подлинное
чудо техники. Во-первых, каждый
микрокристалл служит полупроводниковым
элементом, в котором под действием
света освобождаются электроны. На
каждом квадратном миллиметре
фотопленки таких элементов около десяти
миллионов. О подобной плотности
упаковки современная микроэлектроника
может только мечтать. Во-вторых,
каждый из элементов меняет свое
состояние, превращаясь из непроявляемого
в проявляемый, под действием всего
нескольких фотонов — усиление
фантастическое. В-третьих, каждый элемент
действует одновременно со всеми
остальными и независимо от них. Иначе
говоря, фотопроцесс выполняет
параллельную обработку информации, в то
время как электронике приходится
довольствоваться гораздо более
медленной, последовательной, поэлементной
обработкой. В-четвертых,
зарегистрированная фотослоем информация
может быть выдана через секунды или
сохраняться долгие годы. В-пятых,
система может многие месяцы
находиться в состоянии полной готовности к
работе, она не требует внешних
источников энергии, имеет минимальный вес
и объем.
КРИСТАЛЛЫ И ФОТОНЫ
Если говорить о светочувствительности
и ее пределе, то здесь важнее всего,
что свет действует определенными
порциями, квантами на
микрокристаллы, которые выполняют функции
пороговых счетчиков: только отмечают,
что поглощено определенное число
фотонов. Уже из этого следует
невозможность безгранично увеличивать
светочувствительность.
В самом деле, светочувствительность
Фотоны распределяются по
микрокристаллам бромистого серебра
случайным образом. На рисунке —
58 микрокристаллов, которые поглотили
169 световых квантов. Если предположить,
что проявятся лишь те микрокристаллы,
которые получили 4 фотона или более,
то 89 фотонов пропали зря. Да и те кванты,
поглощение которых приводит к
образованию скрытого изображения,
используются лишь на четверть: по сути
дела «работает» лишь последний фотон
из каждой четверки
(S = const/H) это величина, обратная
экспозиции (Н), которая необходима для
перехода в проявляемое состояние
определенной доли микрокристаллов.
Понятно, что Н не может быть сколь
угодно малой: в любом мыслимом
фотографическом процессе
светочувствительный элемент, чтобы
прореагировать на свет, поглотит хотя бы один
фотон. Поэтому энергия Н должна быть
никак не меньше, чем произведение
энергии одного фотона на число
проявляемых микрокристаллов. А галогени-
досеребряным материалам требуется
раз в сто больше энергии. Почему?
Прежде всего потому, что одного
фотона на микрокристалл недостаточно.
Необходимой устойчивостью и
каталитическим действием обладают лишь
центры скрытого изображения,
состоящие по меньшей мере из четырех
атомов серебра. Следовательно, и
фотонов на микрокристалл надо не
меньше четырех. Значительной же части
микрокристаллов требуется еще
больше квантов света — до 6—8. При этом
надо помнить, что фотоны попадают
в свои мишени случайно, подчиняясь
вероятностным законам. И лишь
немногие микрокристаллы получат при
экспонировании необходимое число
19

Таблица — мира, которая используется
для определения разрешающей способности
фотоматериалов
Увеличенный участок миры. На этом снимке
разрешаемой считается 23-я группа
штрихов *
квантов, остальные — меньше или
больше, чем надо. Следовательно,
множество фотонов пропадает зря. Эти
потери нетрудно подсчитать, пользуясь
формулами математической статистики, или,
еще проще, взяв готовые таблицы
распределения Пуассона. Допустим, что
критическое число квантов света равно
шести, а проявиться должна треть
микрокристаллов. Оказывается, в таких
условиях фотонов надо в пять раз больше,
чем микрокристаллов в слое, или в
пятнадцать раз больше числа проявляемых
микрокристаллов. Иначе говоря,
коэффициент использования фотонов гало-
генидосеребряным слоем всего лишь
0,3:5=0,06.
Но это еще не все. Часть света
проходит фотослой, не поглощаясь; часть
света отражается, поскольку у
желатины и бромистого серебра разные
коэффициенты преломления. Отражение
и неполное поглощение растрачивают
еще половину света. Наконец, очень
трудно добиться равномерной
чувствительности слоя ко всему видимому
спектру. На этом теряется еще
половина энергии. В результате
коэффициент использования фотонов галоге-
нидосеребряным фотографическим
слоем составляет всего около 1%.
20

Серый квадрат на сером фоне. Чтобы он
был виден на снимке, участок фотопленки
площадью А должен получить на Aq фотонов
больше, чем фон. Разумеется, н \q и q
величины усредненные, статистические.
Тем ие менее поверхности квадрата и фона
кажутся нам абсолютно однородными.
Почему? Потому что шумы, связанные
с флуктуацнямн числа фотонов, ничтожны.
Если 1 мм2 серой поверхности, освещенной
обычной настольной лампой, отражает
в секунду 1012 квантов, то по законам
статистики отклонение составит
viOl2 = 10e. то есть 0,0001%. Увидеть такие
ничтожные колебания яркости мы не
в состоянии
РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
Еще одна замечательная особенность
фотографии: распределение
освещенности по поверхности слоя можно
зарегистрировать в мельчайших деталях.
(Фотоэлемент на это не способен: свет
он чувствует, но фототок не передает
структуры изображения.) Обычный
слайд содержит несколько миллиардов
фотоэлементов-микрокристаллов.
Каждый из них может быть только в одном
из двух состояний и действует только
один раз, но все вместе они могут
зарегистрировать изображение во всех
подробностях. Важнейшая
характеристика фотографического слоя —
разрешающая способность. Ее
определяют, фотографируя с большим
уменьшением специальную штриховую
таблицу — миру. Под микроскопом на
снимке миры находят группу штрихов,
в которой число черточек еще можно
сосчитать. Расстояние между осями
штрихов и определяет разрешающую
способность фотоматериала.
Разрешающая способность тесно
связана со светочувствительностью. Чтобы
эту связь понять, попробуем сначала
разобраться, как формировалось бы
изображение гипотетическим
идеальным слоем, полностью использующим
каждый фотон. Сфотографирован
маленький серый квадратик на ровном
фоне. Квадратик будет заметен на сним-
Яркость фотографируемого объекта
уменьшилась, и сразу же стали заметны
шумы, обусловленные флуктуациями
числа фотонов. Фотографируемый квадрат
по сути дела утонул в шуме
ке, если на соответствующий участок
пленки упадет несколько больше
фотонов (Aq), чем на такую же площадь
фона (q). По своей природе поток
световых квантов неравномерен: на
площадку фона только в среднем падает
q фотонов, в действительности их может
быть и больше и меньше. (В начале
дождя на какой-то участок асфальта могут
упасть и две капли, и десяток, и сотня,
хотя среднее число капель по всем
таким участкам — величина вполне
определенная.) Таким образом, идеальный
слой зарегистрирует картину,
состоящую из квадратика, фона и
наложенных на них флуктуации, которые часто
называют шумом.
Можно показать, что контраст изоб-
ражения С=— , площадь квадратика А
и число фотонов на единицу площади
фотослоя связаны соотношением:
К = ОЛНАе,
где К —отношение полезного сигнала
к шуму, при котором квадратик
достаточно хорошо различим, а е —
коэффициент использования фотонов.
Так как в это выражение входит
число фотонов на единицу поверхности
слоя Ни площадь минимального
различимого -элемента изображения А,
то оно характеризует связь между
светочувствительностью слоя и его
разрешающей способностью. Эту
формулу (в несколько иной форме)
предложил более 30 лет назад американский
исследователь А. Роуз. Обратите
внимание: при ее выводе никаких
предположений о природе
светочувствительного слоя не делалось. Поэтому она
в равной степени относится к любым
системам регистрации изображения,
будь то фотографический слой,
телевизионная трубка, человеческий глаз
или нечто пока еще не изобретенное.
21

КАК ОБМЕНЯТЬ ФОРМАТ
НА СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
Величины С и К связаны со свойствами
фотографируемого объекта и
возможностями наблюдателя, к фотослою
они отношения не имеют. Поэтому их
можно считать константами. Но тогда
произведение HAF тоже константа.
И это приводит к очень интересному
выводу: в принципе можно получить
сколь угодно большую
светочувствительность за счет разрешающей
способности — во сколько раз увеличивается
площадь наименьшего различаемого на
снимке элемента изображения А, во
столько же раз уменьшается Н.
В действительности этот сулящий
столь большие выгоды обмен не может
быть неограниченным. Тем не менее
всякий фотолюбитель знает, что чем
чувствительнее пленка, тем меньше ее
разрешающая способность, и наоборот.
То же самое можно сказать несколько
иначе: чувствительность
фотографической системы растет
пропорционально площади снимка. В самом деле,
увеличивая его формат, мы компенсируем
потерю разрешения, а следовательно,
можем использовать более
чувствительную пленку. Увы, для этого надо,
чтобы на крупноформатном
фотоаппарате стоял объектив такой же
светосилы и качества, как на
малоформатном. Но поставить на камеру формата,
например 18X24 см, объектив с
относительным отверстием f 2, обычным для
малоформатной камеры, довольно
трудно из-за непомерных габаритов и
стоимости. К тому же глубина резко
изображаемого пространства у такого
объектива будет невелика, что во
многих случаях сведет на нет выигрыш в
разрешающей способности.
СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
И РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
Вернемся, однако, от фотоаппарата к
фотоматериалу и попробуем с
помощью формулы Роуза определить
соотношение между его
светочувствительностью (S ед. ГОСТа) и
разрешающей способностью (R мм-1).
Несложные подстановки приводят к
простому соотношению: R= V2 • 107 • S .
Прежде чем сопоставлять
характеристики реальных фотоматериалов с тем,
что предсказывает эта формула, надо
учесть два обстоятельства. Во-первых,
большинство фотопленок обычно не
рекомендуется проявлять до
максимальной чувствительности, чтобы
избежать излишней контрастности и
зернистости изображения. При полном
проявлении они будут раз в пять
чувствительней, чем указано на упаковке,
но, увы, за счет качества изображения.
Еще более существенно второе
обстоятельство: мы полностью пренебрегли
таким важным явлением, как
рассеяние света в слое. Из-за него контуры
изображения теряют свою четкость,
разрешающая способность падает.
Более или менее подробный рассказ
о влиянии светорассеяния на
разрешающую способность увел бы нас слишком
далеко от основной темы.
Ограничимся тем, что опустим в формуле
двойку под корнем. Это равносильно
предположению, что светорассеяние
уменьшает разрешающую способность
примерно в полтора раза. Допущение
весьма грубое, но к действительности
довольно близкое. Итак, искомая
формула, связывающая светочувствительность
и разрешающую способность галоге-
нидосеребряных фотоматериалов, вы-
выглядит так: R = V107 • S .
А теперь сопоставим результаты
расчета по этой формуле с
действительной разрешающей способностью
обычных любительских пленок.
Светочувствительность пленок будем считать в пять
раз больше номинальной, ибо такой она
и будет при полном проявлении в
энергичном проявителе. В предпоследней
колонке таблицы приведена фактическая
разрешающая способность
любительских пленок «Фото» (R(^,kt.), а в
последней колонке расчетная величина
разрешающей способности (Rpac4.) для
фотослоя с такой же чувствительностью и
коэффициентом использования
фотонов, как у реальной пленки.
Пленка
Фото-32
Фото-65
Фото-130
Фото-250
S, ед.
гост
160
320
650
1300
^факт.»
мм
135
110
100
90
•^расч.'
мм
240
170
125
90
Расчетные величины не так уж
далеки от реальных, хотя наши расчеты и
не претендуют на особую точность. Да
она здесь и не требуется. И так
очевидно, что современные фотоматериалы
по своим характеристикам близки к
теоретическому пределу.
МОЛЕКУЛЫ ВМЕСТО КРИСТАЛЛОВ!
Хорошо, допустим, возможности
традиционной фотографии и впрямь близки
к пределу, но разве нет других спосо-
22

бов? Довольно регулярно появляются
сообщения о новых, несеребряных
материалах, которые вот-вот заменят
традиционные и даже в чем-то уже
превосходят их. Сообщения появляются,
а материалов, которые могли бы
конкурировать с галогенидосеребряными
по чувствительности, не видно.
Все новые фотоаматериалы
используются пока только для получения
копий. И дело вовсе не в том, что
бессеребряные элементы менее
чувствительны, то есть требуют большего числа
фотонов, чем микрокристаллы
бромистого серебра. Чаще всего дело обстоит
как раз наоборот. Если микрокристаллу
нужно несколько фотонов, то
светочувствительной молекуле
бессеребряного слоя чаще всего вполне
достаточно одного кванта. В чем же дело?
Для съемки на обычной фотопленке
достаточно 109 фотонов на 1 мм2. В
бессеребряном материале нет эффекта
усиления, и миллиард световых квантов
преобразует не более 109 молекул,
или 1,5 • 1СГ44 Моля. Увидеть столь
ничтожное количество вещества весьма
затруднительно. Тем более, что речь
идет о деталях изображения размером
в сотые доли миллиметра. Нетрудно
подсчитать, что на один штрих миры
при разрешающей способности
100 мм~' придется всего около
4*10 18 моля. Обычно принимаемый
порог различения между штрихом и
промежутком миры равен примерно
2%. Выходит, наблюдатель должен
на снимке оценить глазом 8 ■ 10~20
моля вещества.
Почти полвека для копирования
чертежей и микрофильмов применяются
диазобумаги и диазоп ленки. Их
чувствительность примерно в 10й раз
меньшем, чем у негативных фотопленок.
Отсутствие усиления приходится
восполнять соответствующим увеличением
экспозиции — в сто миллионов раз.
Среди множества бессеребряных
химических процессов, предложенных
для создания фотоматериалов, есть
процессы с усилением. Но и с ними
вряд ли стоит связывать особые
надежды. Дело в том, что, как и в диазосло-
ях, светочувствительными элементами
здесь служат молекулы. В галогенидо-
серебряном материале на квадратный
сантиметр приходится около \ О9
микрокристаллов, а в молекулярном слое
число светочувствительных молекул
достигает 1016 на 1 см2. Чем больше
элементов, тем больше требуется фотонов,
поэтому чувствительность
бессеребряных материалов оказывается в
миллионы раз- меньше, чем серебряных. И
никакое усиление здесь не помогает —
потому, что в любом слое есть
примеси, которые будут усиливаться вместе
с полезным изображением. Так что
усиленное изображение утонет в вуали.
Слои со светочувствительными
молекулами, естественно, могут обладать
очень большой разрешающей
способностью, но именно поэтому, как
подсказывает формула Роуза, они не могут
быть достаточно светочувствительными.
Надо упомянуть и о том, что почти все
бессеребряные материалы совсем не
чувствительны к видимому свету и
требуют ультрафиолетового облучения.
Это вовсе не недостаток, скорее
преимущество, когда речь идет о
копировальной технике, но для натурной
съемки такие материалы все-таки не годятся.
ЧТО ДАЛЬШЕ!
Мы пришли к неутешительному выводу,
что галогенидосеребряные материалы
в основном исчерпали свои
возможности, а замены им пока нет. Положение
осложняется тем, что серебро в наши
дни стало остродефицитным
материалом. Только с начала семидесятых годов
его цена на мировом рынке возросла
в десять раз.
Фотохимики ищут новые способы
регистрации изображения. Большие
надежды возлагаются, в частности, на
методы, сочетающие телевизионную
и микроэлектронную технику.
Проектируется, например, фотоаппарат, в
котором вместо пленки будет
использован ПЗС — прибор зарядовой связи.
ПЗС состоит из мозаики миниатюрных
фотоэлементов, которые поочередно
включаются, сканируя оптическое
изображение. Иными словами, ПЗС делает
то же, что передающая телевизионная
трубка. Сигнал с ПЗС будет
передаваться в миниатюрное запоминающее
устройство, которое после съемки
можно извлечь из аппарата так же, как
сегодня извлекают катушку с пленкой.
Подключенное к телевизору, оно
позволит просматривать снимки на
телеэкране. Если потребуется, можно будет
получить и отпечатки на специальном
печатающем устройстве.
В принципе такой процесс вполне мог
бы заменить традиционную
фотографию и даже превзойти ее в пределах,
допускаемых формулой Роуза. Но все
же думается, что химические методы
еще не исчерпаны. Трудно представить,
что в бескрайнем море химических
соединений и реакций не найдется
замены старому доброму процессу на
бромистом серебре.
*
23

Как
поставить
градусник
экосистеме?
Кандидат биологических наук
Г. Е. МИХАЙЛОВСКИЙ
Подавляющее большинство из нас,
почувствовав себя «не в своей тарелке»,
начинает с того, что сует под мышку
градусник. Это говорит об
эффективности температурного критерия как
первой инстанции врачебной, или даже
доврачебной, диагностики.
Но человеку приходится лечить не
только себя и себе подобных. \А*л
создана целая наука — ветеринария —
занимающаяся диагностикой и лечением
«меньших братьев». Здесь используются
в основном те же критерии, среди
которых температурный, коль скоро речь
идет о теплокровных животных, один
из главных. Однако, если в приемной
знакомого нам с детства Айболита
толпились пусть зачастую иноземные,
экзотические твари, то современным
айболитам приходится иметь дело и
с вовсе у ж' необычными пациентами —
сообществами организмов и
экосистемами.
Демографический взрыв в
человеческом обществе и бурное развитие
производительных сил привели к тому, что
экосистемы, то есть сообщества живых
существ вместе со связанными с ними
комплексами окружающей среды, порой
неспособны справиться с обрушившейся
на них волной загрязнений,
непосильной эксплуатацией и нарушением
естественно сложившихся в них связей. В
результате экосистемы «заболевают».
А как их лечить? Как в каждом
конкретном случае выяснить, заболели ли они,
переступив ту «красную черту», которая
отделяет норму от патологии?
На первый взгляд может показаться,
что понятие сложности условно: то, что
сложно для одного, может быть просто
для другого. Однако в оценке сложности
систем имеются объективные критерии.
Допустим, вы, вооружившись
терпением и паяльником, собрали
замысловатую радиосхему. Какой бы сложной
она вам ни казалась, как система она
проста, поскольку известна вся сово-
24

купность ее связей, и, зная параметры
всех ее элементов — резисторов,
конденсаторов, транзисторов и т. п., вы
в принципе можете предсказать, как
эта схема отреагирует на те или иные
воздействия.
Но в окружающем мире нам
приходится сталкиваться и с качественно
иными системами. Элементов и связей в них
так много, что учесть их все пока
невозможно. Кроме того, полная
совокупность их связей нередко вообще
неизвестна. Мало этого, локализация
отдельных связей в таких системах и даже
общее число связей могут меняться.
За примерами далеко ходить не надо.
Это и аквариум на вашем столе (с учетом
не только рыбок и крупных растений, *
но и всех микроорганизмов, в нем
обитающих), это и население района, в
котором вы живете, это, наконец, ваш
собственный организм.
Вот такие-то системы и называют
сложными. Их отличительная черта —
непредсказуемость поведения, в том
числе и непредсказуемость реакции на
то или иное внешнее воздействие.
Иногда говорят даже об
антиинтуитивной реакции сложных систем, имея в
виду, что они подчас реагируют прямо
противоположным образом по
сравнению с тем, который предсказывает
интуиция и «здравый Смысл».
Когда во время второй мировой войны
союзники готовили высадку войск в
Нормандии, английская разведка обратилась
к англичанам с просьбой прислать
имеющиеся у них открытки, буклеты,
любительские фотографии и зарисовки
побережья Франции. Был собран огромный
материал, из которого отобрали то, что
относилось к интересующему району.
Затем внимательно проанализировали
каждое изображение и по характеру
берегового рельефа, «погруженности»
людей, стоящих в воде на том или ином
расстоянии от берега, по особенностям
волнового наката и по другим мелким,
но характерным признакам установили
не только рельеф дна в
непосредственной близости от береговой линии, но и
вероятные места расположения
немецких береговых батарей и других
фортификационных сооружений.
Однако разведки используют не
только путь скрупулезной статистической
обработки огромной и доступной
информации. Они стремятся добыть и
недоступную информацию, используя для этого
агентов и суперагентов всех мастей
и калибров. Примером доведенного до
абсурда образа такого суперагента
может служить флеминговский Джеймс
Бонд — пресловутый «агент 007 с
правом на убийство». Не останавливаясь ни
перед чем, преодолевая любые
препятствия, этот не обремененный
моральными устоями любимец женщин и
предмет бессильной ярости контрразведок,
пробирается в святая святых генштаба
соседней, или даже не очень соседней,
державы и добывает сведения, ценность
которых не поддается описанию.
На деле же статистическая методика
сбора данных предпочтительнее, ибо
дает более надежные результаты. Ведь
агент 007 кроме права на убийство
сохраняет за собой (увы!) и право на ошибку.
Ошибки, что и говорить, возможны
везде. Но в статистическом методе они
тонут в море достоверной информации.
Сходство человеческих организмов и
экосистем прежде всего в том, что и те
и другие являются сложными системами,
а следовательно, вся совокупность их
связей в каждом конкретном случае
неизвестна. Поэтому нам, вообще
говоря, неизвестны и возможные роли того
или иного элемента системы. В медицине
это осознано уже давно, найдя свое
выражение в известной сентенции о
необходимости лечить больного, а не
болезнь. В практической же экологии еще
15—20 лет назад такой системный
подход игнорировали. Здесь лечили только
«болезни», уничтожая вредных (с
человеческой узко утилитарной точки зрения)
живых существ и расселяя
полезных, а о том, что при этом происходит
с «больным», т. е. с экосистемой, даже
не задумывались.
Делить входящие в экосистему виды
на полезные и вредные столь же нелепо,
как и оценивать полезность или
вредность органов человеческого организма.
Допустим, для гимнастов или фигуристов
мозжечок очень полезен, а кора
больших полушарий только отнимает
энергию и рассеивает внимание; для
кабинетного же ученого все наоборот. Но
такой подход игнорирует
полифункциональность сложных систем.
Чтобы уяснить смысл этого, возьмем
в качестве примера автомобиль, который
хотя и не является сложной системой
(если бы его поведение было
непредсказуемо, ездить на нем было бы
слишком опасно), но обладает некоторыми
элементами полифункциональности.
Нужны ли автомобилю щетки на
ветровом стекле? С точки зрения его
основной функции — превращать химическую
энергию бензина в кинетическую
энергию поступательного движения по
поверхности дороги — они, отбирая часть
мощности двигателя, не только
бесполезны, но и вредны. И в солнечную
погоду в это нетрудно поверить. Но стоит
25

заморосить дождю, то есть стоит
системе попасть в новые, качественно
отличные от прежних условия, как щетки
станут незаменимыми для выполнения
автомобилем своей основной функции.
Биологическим системам подобная
полифункциональность присуща в
неизмеримо большей степени. То, что в
одних условиях может показаться
ненужным, в других оказывается жизненно
необходимым. Это в равной степени
относится как к организмам, так и к
экосистемам. Хотя и те и другие, строго
говоря, относятся по характеру управления
к промежуточному типу: управление
в организме с его нервной и
эндокринной системами можно считать
централизованным, управление в экосистеме —
диффузным. Правда, некоторые
исследователи склонны рассматривать
хищников как бы управляющим центром
экосистемы. Но стоит ли доказывать, что
роль такого центра несравненно меньше
роли мозга или гипофиза в
человеческом организме.
Получается, что экосистемы по типу
управления близки к неорганизованной
толпе, а организмы скорее сродни
армейской роте, хотя и не слишком
вымуштрованной. Такое различие этих
систем диктует и различие в методах
их исследования. Организмам, где есть
некий штаб, больше подходит метод
Джеймса Бонда, экосистемам же —
статистический пфдход. И если врачи,
имея в своем арсенале такие «бондов-
ские» приемы, как взятие
спинномозговых пункций, рентгеноскопия или же
зондирование желудка, обычно
начинают все-таки с «статистического»
градусника, то экологам тут, как говорится,
и карты в руки.
Что такое градусник? Измеритель
температуры. А температура — эта средняя
кинетическая энергия молекул. И чем
больше средняя энергия, то есть чем
с большей силой молекулы барабанят
по градуснику, тем сильнее
расширяется залитая в него ртуть. При этом
усреднение кинетической энергии отдельных
молекул идет в самом процессе
измерения.
Иное дело экосистемы. Их
элементы — особи или даже популяции —
гораздо более конкретны и, если так
можно выразиться, осязаемы, чем сами эти
экосистемы. А потому индивидуальные
параметры в экосистемах измерять
гораздо проще, чем общие
характеристики.
Как бы мы измеряли температуру,
если бы сами были величиной с
молекулу? Да очень просто: измерили бы
кинетическую энергию одной, другой,
десятой, сотой молекулы, а потом все
усреднили бы. Вместо градусника у нас была
бы статистика.
А в экосистеме мы сами ее элементы,
что-то вроде ее «молекулы». Изучая
такие и прочие элементы, а затем
усредняя и статистически обрабатывая
полученные данные, можно определить
среднюю продукцию, среднюю биомассу,
среднюю силу связи и другие более
сложные интегральные характеристики
экосистемы. Градусник готов. Остается
только нанести на его шкалу то
магическое красное число, которое отделяет
норму от патологии. Но это уже, как
видно на примере медицины, вопрос
времени и опыта.
Однако градусник, к сожалению, не
лечит. Более того, устанавливая факт
заболевания, он из-за своей
ограниченной информативности не может помочь
в разработке стратегии лечения. Тут уж
не обойтись без проникновения в «святая
святых»! Применительно к экосистемам
это прежде всего их динамическое
моделирование, то есть выявление
«зачинщиков», и сведение реальных сложных
систем к простым моделям.
Информации для разработки любой стратегии,
в том числе и стратегии лечения, будет
более чем достаточно. Ведь модели
можно задавать любые осмысленные
вопросы, и она на них честно ответит.
Но вот как узнать — насколько простая
модель адекватна реальной сложной
экосистеме?
Вообще в анархических системах,
какими по своей сути являются
экосистемы, разведчикам работать легко, но
результаты их работы, увы,
малоэффективны. Ведь отсутствие централизации —
это и отсутствие секретности. И любой
суперагент без труда может узнать все,
что нужно,— единственное, чего он не
может толком узнать, так это то, что
именно ему нужно. С
централизованными системами, например воинскими
подразделениями, в этом отношении
проще: подключился к штабному
проводу — и вот она, информация, ценность
которой не вызывает сомнений. А в
неорганизованной толпе все орут, никто
ни от кого не таится. Но попробуйте
узнать, чей крик самый важный. Этого
не знает толком никто, включая и самих
кричащих.
Конечно, экосистема— не толпа.
Выявить в ней самые существенные связи
все-таки можно, так что модели
«шпионской» экологии отнюдь не высосаны из
пальца. И все же за количество
информации приходится расплачиваться ее
качеством. Никуда не денешься — если
больного надо лечить, то приходится
26

идти и на риск. Причем, когда «больна»
экосистема, риск достаточно велик.
А всегда ли надо ее лечить? Ведь из
того, что некоторая экосистема кому-то
кажется «больной», вовсе не следует,
что она хворает на самом деле.
Вспомните одного из действующих лиц джеро-
мовской повести «Трое в одной
лодке...», который, начитавшись
медицинских книг, пришел к выводу, что заболел
сразу всеми болезнями, за исключением
воспаления коленной чашечки. А о
«болезнях» экосистем известно несравнимо
меньше, чем о болезнях человека.
Стремясь вылечить больного, недолго
залечить и здорового. Значит, нужен
объективный критерий нормы и
патологии экосистемы, опять-таки нужен
градусник.
Итак, есть по меньшей мере два пути
изучения экосистемы. Один из них —
динамическое моделирование —
завоевал в последние десятилетия
популярность, другой—статистическое
выявление интегральных критериев — делает
первые шаги.
Но уже сейчас ясно, что легких побед
ждать не приходится. Необходима
долгая, кропотливая, на первых порах
неблагодарная работа по составлению
банков данных, характеризующих
экосистемы, программ их статистической
обработки, счета на ЭВМ, анализа
полученных результатов — и все это ради
того, чтобы получить несколько
интегральных характеристик, несколько
показаний экологического градусника.
А о чем они скажут? Заранее ответить
на этот вопрос нельзя, ведь
когда-впервые померили температуру
человеческого организма, она тоже ничего не
говорила о его состоянии. Надо было
мерить десять, сто, тысячу раз, прежде
чем выявилась грань, отделяющая норму
от патологии. Так же и в экологии, только
гораздо медленнее и труднее. Однако
и этот второй путь, приводя лишь к
оценке состояния экосистем, а не к
выработке стратегии управления ими,
обрывается в пропасть.
Один из самобытнейших наших
биологов А. А. Любищев как-то цитировал
древнее латинское изречение: «Одним
путем нельзя дойти до столь великой
тайны». В самом деле, не
противопоставляя, а дополняя оба пути, можно
достичь успеха. Выйдя к пропасти сразу
двумя дорогами, можно перекинуть
через нее мост, а затем и спуститься
с него в таинственную глубину.
Что кушают
автомобили?
То, что вчера еще казалось
очевиднейшей из истин,
сегодня вполне может
оказаться предметом удивления.
Например: лошади кушают
овес. Большинство горожан
(да и многие из сельских
жителей) знают об этом
факте только из литературных
источников. Не пора ли
заменить старый образец
тривиальности новым? Скажем,
«котельная кушает газ». Или
«автомобиль кушает
бензин»...
Впрочем, не исключено,
что пройдет еще десять-
двадцать лет, и последняя
сентенция тоже окажется
устаревшей. Запасы нефти
не бесконечны, а из
возобновляемых источников сырья,
из тех, что растут в поле или
в лесу, проще приготовить
другое горючее — хотя бы
этиловый или метиловый
спирт. И вот Бразилия, как
известно, уже стала первой
страной, в которой на
бензозаправочных станциях
продают смесь бензина со
спиртом, так называемый «газо-
хол». А Франция вслед за
Бразилией объявляет
публично, что намерена в
ближайшее десятилетие
форсировать работы по созданию
своей общенациональной
системы такого смешанного
топлива. То есть бензина с
добавкой от 10 до 50 (как
получится) процентов
метилового спирта.
Правда, эта программа
выдвинута правительством,
а нефтяные и автомобильные
компании пока не
высказались определенно за или
против. С одной стороны,
план сулит частичное
освобождение от импортной
зависимости (ведь у
Франции почти нет своей нефти).
Но с другой стороны,
потребуется переоборудовать всю
27

сеть заправочных станций
и, что еще сложнее,
существенно модифицировать
автомобильные двигатели.
Нынешние моторы в принципе
могут переварить и мета-
нольное топливо, но они
будут потреблять его в таком
коли честве, что вся затея
потеряет смысл. Значит, надо
выпускать двигатели нового
образца, а это требует
капитальных вложений...
Зато фермеры, похоже,
всецело за
правительственный проект: у них появляется
совершенно новый рынок
сбыта — в области
энергетики. Дело в том, что среди
возможных поставщиков
метилового спирта значатся
такие сугубо сельские
продукты, как солома, кукурузные
кочерыжки, сахарная свекла
и земляная груша. Особо
перспективным источником
энергии считают земляную
грушу (она же
топинамбур) — растение с крупными
клубнями, завезенное в
Европу из Америки еще в
XVII веке и культивируемое
во многих странах как
кормовая, техническая и
продовольственная культура. В
ближайшие два года во
Франции должны быть пущены
пилотные установки по
кислотному гидролизу
топинамбура. Кроме того, планируют
ввести в действие несколько
опытных установок по
ферментативному гидролизу
отходов древесины.
Уже в этом году, сообщает
журнал «New Scientist» A981,
т. 89, № 1237), в
исследования вложено более 100
миллионов франков — в
надежде, что уже в следующем
году хотя бы часть
автомобилей будет ездить на смеси
хотя бы с 10% метанола.
А дальше — как пойдет...
Итак, машины кушают
смесь бензина со спиртом?
Подождем с такого рода
утверждениями. Но что
касается аналогии с лошадьми и
овсом, то она вовсе не
случайна.
Вот что произошло.
Скептики, познакомившись с
программой, о которой здесь
шла речь, сразу же заметили,
что часть
сельскохозяйственных угодий придется занять
культурами, выращиваемыми
не для питания, а специально
на топливо. Не вызовет ли это
сложностей с
продовольствием?
Тогда сторонники
программы, люди, по всей видимости,
расчетливые, прикинули с
карандашом в руках, что
под сырье для спирта
придется отдать примерно 5
процентов всех возделываемых
во Франции земель — не так
уж и много, если принять
во внимание значимость
транспортной проблемы в
современных условиях.
В прошлом столетии эта же
проблема решалась
преимущественно с помощью
лошадей, которым, как мы
помним, требуется овес или,
на худой конец, сено. И вот
в те времена та же Франция
отдавала на прокорм
лошадям не пять, а целых
двадцать процентов своей
сельскохозяйственной
продукции!
Прогресс, как видите,
налицо...
О. ОЛЬГИИ
Энергетик
и эколог Петр I
Очередные ревизии невозобновимых
мировых запасов нефти и угля дают все более
неутешительные результаты, а до
термоядерных электростанций нужно еще дожить. Чем
же заполнить наметившийся энергетический
вакуум? Вполне возможно, что облегчение
принесут возобновляемые источники энергии
вроде солнца и ветра. Или растительные
ресурсы. Правда, жечь солому и сухие
водоросли не так удобно, как мазут или газ, но
нынешняя химия (а также биотехнология)
позволяют приготовить из опилок, шелухи,
ботвы и кочерыжек как жидкое, так и
газообразное горючее — например, спирт и метан.
Такое горючее удобно и, видимо,
перспективно. Однако главный источник энергии
растительного происхождения —
по-прежнему древесина. Первые костры на Земле
были зажжены более 400 тысяч лет тому
назад. С той поры утекло много воды и
сгорело изрядно поленьев. Энергию солнца,
собранную деревьями, использовали гончары,
стеклодувы и металлурги. Азиатские,
американские, европейские — и не в последнюю
очередь российские леса служили источником
28

тепла и энергии. Лес давал человеку избу и
сарай, телегу и сани, бочку и лапти.
Немудрено, что степь начала наступать на лес много
веков назад. Тем не менее многим лесные
просторы казались необозримыми. Но уже
в XVIII веке такой взгляд был ошибочным.
К счастью, и тогда были мыслители, думавшие
о будущем. Среди них и царь-реформатор
Петр I, весьма рачительно заботившийся
о энергетических и прочих ресурсах страны.
Вот два свидетельства.
В начале царствования Петра на свет
появился русский военный флот. Для фрегатов,
галер и шняв, строившихся в Кроншлоте,
Охотске, Архангельске и Воронеже,
требовался лес. Ничего не жалея для флота, царь
в то же время старался насколько возможно
сохранить дубовые леса и корабельные
сосняки. А. С. Пушкин в материалах к «Истории
Петра» отметил указ о штрафах за
самовольную порубку леса. Пеня была немалой: за
дуб — 15, за иное дерево 10 рублей (корова
в то время стоила 26 алтын 4 деньги, то есть
80 копеек). Кроме штрафа порубщику грозил
кнут, рваные ноздри и другие, типичные для
той эпохи, воспитательные меры.
Указ действовал повсеместно.
Народностям, отдаленным от центра империи,
разъясняли особо, что ждет нарушителей лесных
законов. Не был забыт и пряник: нашедшему
мачтовый лес казна выдавала два рубля
наградных. Получается, что надо было найти
пять лесов, чтобы возместить убытки за одно
срубленное дерево...
Было бы несправедливо, однако, считать,
будто Петр старался сохранить лес только из-
за ведомственных флотских интересов. Мысль
его проникала и глубже. Подтверждение
находим в любопытной новелле, помещенной в
третьей части старой книги «Подлинные
анекдоты о Петре Великом, собранные Яковом
Штелиным» (цитируется по изданию 1В30 г.):
Государь, по всегдашнему своему
обыкновению разъезжая по работам, заезжал и на
пивоварню сего Лапшина; и, увидя однажды
из устья печного выбивающий немалый огонь,
сказал ему: «Лапшин, вижу я, что ты и не
думал о бережении дров; и (указывая на
плаМень) смотри, сколько у тебя попусту
пропадает дров; ты видишь только под носом,
что около Петербурга ныне лесу много и дрова
дешевы; а не рассуждаешь, что без бережи
и самые большие леса истребиться могут
в краткое время; и так должно тебе переделать
печь и сделать оную так, чтобы траты таковой
дров отнюдь не было». Потом потребовал
бумаги, начертил ему план сей печи и, объясня
ему оной, сказал наконец: «Когда
переделаешь печь, то я приеду и посмотрю, нет ли
какой еще ошибки?»
В цитированном отрывке Петр выступил
как энергетик («сколько у тебя попусту
пропадает дров») и как эколог («без бережи и
самые большие леса истребиться могут»).
И если анекдот не вполне подтвержден
документально,— а за Штелином такие грехи
водятся,— то общий дух заботы о сохранении
богатств страны для будущего сохранен
вполне.
В. В. СИНИЦЫН

Элементы
старые —
изотопы
новые
Несколько лет назад профессор Ю. Ц. Оганесян
(ОИЯИ, Дубна) предложил использовать для синтеза
новых элементов ядерные реакции, протекающие при
бомбардировке тяжелыми ионами мишеней из свинца
(дважды магический изотоп 208РЬ) или его соседей по
таблице Менделеева. В этом случае составное ядро
оказывается нагретым незначительно и испарение двух
или даже одного нейтрона (а не четырех-пяти, как
обычно) полностью «охлаждает» продукт ядерной
реакции. Этот метод считается наиболее
плодотворным для синтеза изотопов элементов № 105—109.
Его и использовали физики лаборатории тяжелых ионов
в Дармштадте, применившие новую методику
улавливания синтезированных ядер.
Потоком ионов хрома облучали атомы висмута,
нанесенные на тонкую углеродную пленку: 2g§Bi+24Cr—►
—>-262107 +оп- Образующиеся ядра элемента № 107
отделялись от пучка ускоренных тяжелых ионов и
продуктов побочных реакций с помощью
электромагнитного сепаратора -т- фильтра скоростей. Затем
продукты слияния попадали на так называемые
поверхностно-барьерные детекторы, обладающие
позиционной чувствительностью. Они дают сведения не только
об энергии ядерного распада, но и о координатах
места события. Последовательные радиоактивные
превращения происходят в определенной точке детектора,
и, зная ее координаты, за этими превращениями
легко проследить. В итоге комбинация фильтра скоростей
с позиционно чувствительными детекторами позволяет
изучать альфа-распад и одновременно спонтанное
деление короткоживущих излучателей, надежно отделяя
новые ядра и от «старых», и от продуктов побочных
ядерных реакций.
В этих опытах все цепи распада на поверхности
детекторов начинались с изотопа открытого в 1977 г.
элемента № 107. Однако изотоп 262107 был
зарегистрирован впервые. Цепь последовательных
радиоактивных превращений его ядер выглядит, по-видимому,
так: Зб2107^ 2581054, 254103^ 250101£^ 250100. Она
включает в себя новые изотопы — 258105 и 254103.
Дополнительно тот же новый изотоп нильсбория (и
продукт его распада — изотоп 254103) удалось изучить
в ядерной реакции: ^Bi+j^Ti—*?oiNs + on- Кроме того,
при бомбардировке мишени из efPb ионами титана
на дармштадтской установке наблюдали изотопы кур-
чатовия с массовыми числами от 255 до 257, а также
изотоп 257105. Их характеристики совпали с
измеренными ранее. Таким образом физики из ФРГ
подтвердили плодотворность метода синтеза, разработанного
в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ, и результаты
нескольких дубненских синтезов. Кстати, и синтез
новых изотопов — 262Ю7 и 258105 косвенно
подтверждает полученные в Дубне результаты по элементам
№ 105 и 107.
30
В. И. КУЗНЕЦОВ
^

Онкогенный
вирус
производит
подлог
Представим себе, что одну из деталей часов, например
определенную шестеренку, подменили почти такой же,
но с иным числом зубцов. Последствия окажутся
плачевными: часы будут либо безудержно убегать, либо
безнадежно отставать, в зависимости от того, больше
или меньше зубчиков на замененной детали. Именно
такую замену проделывает в механизме,
контролирующем деление клетки, онкогенный вирус саркомы
Рауса. Об этом открытии одновременно сообщили в
одном и том же номере журнала «Nature» A981, т.
290, № 5806) две группы исследователей — М. Чинкерс
и С. Коэн из университета Вандербильда и Дж. Кудлоу,
Дж. Басе и Г. Гилл из Калифорнийского
университета (США).
Замененным оказывается фермент киназа,
расположенный на мембране нормальной клетки. Киназа дает
клетке команду делиться. Сама она, в свою очередь,
послушна сигналу извне; он поступает с
циркулирующими в крови небольшими белковыми молекулами,
называемыми фактором роста. Лишь недавно
выяснилось, как киназа передает этот сигнал дальше — для
этого она фосфорилирует остатки тирозинов в
некоторых белках клетки.
Именно в эту цепочку событий вмешивается вирус.
Его белок встраивается в мембрану клетки и начинает
на свой лад посылать команды.
Почему же удается замена? Авторы публикаций в
«Nature» сравнили специфичность действия вирусного
белка и клеточной киназы. Они получили антитела к
вирусному белку, эти антитела связываются с белком,
и тот фосфорилирует в них остатки тирозинов. Те же
самые антитела оказались вполне подходящим
субстратом для работы клеточной киназы, хотя
связывались с ферментом менее прочно. Когда же киназе и
ее вирусному двойнику предлагались для контроля
совсем другие антитела, то те не узнавались и не фосфори-
лировались. Отсюда последовал вывод, что оба
фермента — вирусный и клеточный — используют сходный
субстрат и обладают одинаковым действием: фосфо-
рилируя белки, управляют делением клетки.
Такой вывод вовсе нельзя назвать неожиданным.
Не так давно было показано, что вирусный ген,
кодирующий киназу, напоминает вполне определенный
клеточный ген. Полагают, что когда-то очень давно
вирус захватил ген клетки и тот в процессе эволюции
вируса изменился, не утратив, однако, своих функций.
Итак, казалось бы, все ясно: вирус саркомы Рауса
проникает в клетку, подменяет важную деталь в регу-
ляторном механизме, и клетка становится раковой —
начинает безудержно делиться.
К сожалению, сделанное наблюдение не
распространяется на многие другие онкогенные вирусы; о них
известно, что они не усиливают фосфорилирование
белков и, по всей видимости, нарушают деление
клетки в каком-то другом звене.
А. ЛУЧНИК
31

Проблемы и методы
современной науки
Как возникли
диалекты
генетического
языка
Доктор физико-математических наук
В. И. ИВАНОВ
32
СЮРПРИЗЫ МИТОХОНДРИЙ
Древнейший из языков на Земле
существует свыше трех миллиардов лет.
Это — язык, на котором гены сообщают
живой клетке, какие белки, когда и в
каком числе ей надо делать. Если узнать,
как возник этот язык, то, похоже, мы
ответим на вопрос, как произошла сама
жизнь.
Расшифровка словаря этого языка —
генетического кода, несомненно, одно
из самых замечательных научных
достижений человечества. Язык жизни един,
несмотря на поразительное
разнообразие земных организмов. Менее 20 лет
назад было экспериментально показано,
что генетический код одинаков у
вирусов, бактерий и высших организмов.
Так обстоит дело у нас на Земле. А
может быть, и во всей Вселенной? Это
зависит от ответа на другой вопрос:
какова природа генетического кода, то есть

порожден он случайными причинами
или в его основе лежит строгая
предопределенность?
Ученые не очень любят задавать столь
неконкретные вопросы. Вот и занимаются
они вроде бы чепухой. «Ботаники нашли
клеточку и в клеточках-то протоплазму,
и в протоплазме еще что-то, и в той
штучке еще что-то. Занятия эти,
очевидно, долго не кончатся, потому что им,
очевидно, и конца быть не может, и
потому ученым некогда заняться тем, что
нужно людям», — писал Лев.
Николаевич Толстой в 1892 г. в статье «О
назначении науки и искусства».
Цитата имеет прямое отношение к
нашей теме потому, что в протоплазме
клеток и в самом деле имеются
«штучки» — фабрики энергии, называемые
митохондриями, и потому, что именно
занятия с ними совсем недавно
опровергли, казалось бы, незыблемое
положение об абсолютной универсальности
генетического кода даже у нас на Земле.
В кодовом словаре митохондрий
выявились отклонения от всеобщего
генетического языка (См. «Химию и жизнь»,
1980, № 5).
Отметим сразу, что обнаруженные
отклонения от универсальности
невелики. Новооткрытые генетические коды —
это не столько новые языки, сколько
диалекты универсального языка жизни.
На них почему-то говорят гены в
митохондриях.
С митохондриями вообще не
соскучишься; например, неясно, зачем им
нужна собственная ДНК? Да, в ней
закодировано несколько белков, но она
слишком мала, чтобы кодировать все
МТчеловенаа
I
белки митохондрии. Подавляющее
большинство их, в том числе и те, что нужны
для воспроизведения самой митохонд-
риальной ДНК, записаны в ДНК
клеточного ядра. Явная бессмыслица! Почему
бы клетке не собрать все гены в ядре
и вообще освободить митохондрию от
ДНК — ведь для ее репликации
приходится содержать целое хозяйство?
Вопросов слишком много. И они
кажутся не связанными между собой.
Но мы увидим далее, что само
существование митохондриальной ДНК,
по-видимому, зависит от того, что ее гены
говорят немного по-другому.
Двадцать аминокислот, из которых строятся бельи
в клетке, связаны разнообразными реакциями
(они указаны стрелками): аминокислоты
превращаются друг в друга, служат исходным
материалом для синтеза других аминокислот или же
синтезируются из общего предшественника. Если
изобразить сеть превращений аминокислот, то
становится явным, что соседствующие
аминокислоты кодируются сходными триплетами. (На
схеме некоторые кодоиы обозначены только двумя
буквами. Это значит, что третья буква может быть
любой.)
Аминокислоты можно разбить иа пять семейств,
которые обозначены разными цветами. Середину
схемы занимают первичные аминокислоты — те,
что легко получаются абиогенным путем. Они
образуют Г-семейство, так как их кодоны большей
частью начинаются с гуанина. В пунктирные
рамки заключены кодоиы, которые по гипотезе
Цзе-Фей Уоига сначала принадлежали первичным
аминокислотам — аспарагииовой и глутаминовой,
а потом положили начало новым семействам — А
и Ц. В левом нижнем углу схемы собраны триплеты,
которые не кодируют никаких аминокислот и
служат стоп-сигналом, прекращающим син1ез
белковой цепи. На этой же схеме показаны изменения,
обнаруженные в коде митохондрий (мт). Видно,
что пять кодоиов поменяли смысл
МТчеловенг
~- -
-^- И61
"у"!
u i " 8Г
\
ЛИЗ
1 А Г V
Ц
АА р
| ДУГ
|аау
1 Ц
"^
дрожжей
/
2 «Химия и жизнь» № 10
33

ЕС'Ь ЛИ СИСТЕМА
С ГЕНЕТИЧЕСКОМ КОДЕ!
Иными словами, есть ли какие-нибудь
правила соответствия между кодонами
(тройками нуклеотидов) и
аминокислотами? Одно- из таких правил стало
явным в 1963 г., еще до полной
расшифровки кода: третья буква кодона почти
всегда играет меньшую роль в
определении аминокислоты, чем две первые.
(ллежду прочим, и в русском языке
окснчания слов часто произносятся
невнятно, что не мешает понимать смысл
слов.)
Доугая особенность кода была
выявлена з 1965 г. членом-корреспондентом
/>!J СССР М. В. Волькенштейном.
Оказалось, код «сконструирован» так, что
мутации (замены букв в кодонах) чаще
не '-осят кардинального характера: одна
аминокислота меняется на другую, но
близкую к ней по свойствам. Значит,
код обладает повышенной
помехоустойчивостью, в нем заложены препятствия
для резких изменений в составе
аминокислот, изменений, вредных для белка.
Эта важная особенность генетического
кода наводит на мысль, что код вряд ли
возчик сразу и что он постепенно
улучшался в ходе эволюции, еще на доклеточ-
ном уровне.
Американский биолог Цзе-Фей Уонг
полагает, что сначала небольшое число
первичных аминокислот, то есть таких,
которые легко возникают абиогенным
путем, кодировалось множеством
триплетов. Позднее часть из этих триплетов
была постепенно пожертвована
следующему поколению аминокислот.
Последними появились метионин и
триптофан — им досталось всего по одному
триплету.
Подтверждение этой концепции
можно найти в том, что" аминокислоты,
наиболее тесно связанные в процессах
биосинтеза Друг с другом, кодируются
сходными кодонами, то есть такими,
которые отличаются лишь одной буквой.
Можно предположить, что код
эволюционировал по мере усложнения
системы синтеза и обмена аминокислот.
Эта привлекательная гипотеза
позволяет по-новому взглянуть на кодовую
таблицу (рис. 1). Стрелки в ней
соединяют участников реакций, протекающих
в клетке: в этих реакциях одни
аминокислоты превращаются в другие или
служат предшественниками в синтезе
аминокислот следующих поколений.
В центральной части схемы
сгруппированы первичные аминокислоты и
показаны их превращения. Пришлось
допустить, что глутаминовая кислота (глу)
кодировалась когда-то не только
триплетами ГА, но еще и кодонами,
начинающимися с букв ЦА. А аспарагиновая
кислота (асп) — дополнительными
кодонами, начинающимися с АА. Потом их
унаследовали соответственно аспарагин
(асн) и глутамин (глн). От этих
перешедших триплетов и образовались
новые семейства.
Семейства, ведущие происхождение
от глутаминовой и аспарагиновой
аминокислот, можно назвать Ц- и А-семей-
ствами, потому что почти все
аминокислоты одного семейства кодируются
триплетами, начинающимися с Ц, а
второго — с А. Первичные аминокислоты
в центре таблицы образуют Г-семейст-
во. Серии, триптофан и цистеин
формируют У-семейство. Отметим, что серии
может быть получен в клетке двумя
разными путями — из аланина и
глицина. Оба способа возникли независимо
друг от друга, и поэтому серин
встречается сразу в двух семействах — Г и У.
Пятое семейство, включающее фенил-
аланин, тирозин, валин и лейцин,
по-видимому, не имеет общего прародителя
и получило довольно разнообразные
кодоны.
СКАНДАЛ В БЛАГОРОДНОМ СЕМЕЙСТВЕ
Отклонения в генетическом коде,
обнаруженные в митохондриях человека,
как уже говорилось, невелики. Внутри
А-семейства произошло изменение:
изолейциновый триплет .АУА перешел
к метионину, имевшему ранее только
один кодон АУГ. К триптофану (кодон
УГГ) добавился один из терминирующих
кодонов — УГА. (Напомним, что в
универсальном коде триплеты УГА, УАА
и УАГ не кодируют никаких аминокислот
и служат сигналом прекращения
синтеза белковой цепи.) И наконец, еще одно
изменение. Два из шести аргининовых
кодонов — АГА и АГГ — стали
терминаторами.
Мы видим, что изменения в коде
митохондрий человека не только
невелики, но и не меняют распределения
аминокислот и кодонов по семействам.
Можно, как говорится, спать спокойно.
Науке, как ни странно это звучит,
свойствен консерватизм. Исследователь,
столкнувшись с новыми строго
установленными фактами, прежде всего
старается включить их в существующую
систему представлений. И только тогда, когда
все попытки оказываются неудачными,
приходится пересматривать прежние
представления. Такой метод
предохраняет науку от скороспелых выводов.
После открытия генетического кода
в опытах было четко показано, что код
34

одинаков у вирусов, бактерий и высших
организмов, включая человека. Это
показалось совершенно естественным и
по-другому вроде и быть не могло.
Так сложилась концепция
универсальности кода. Неожиданное отклонение
в коде митохондрий человека
концепции всерьез не угрожало, можно было
успокоить себя не только тем, что
изменения несущественны, но и тем, что
митохондриальный код более
совершенен, так как в нем устранены три
«неправильности» универсального кода.
И в самом деле, в универсальном коде
все аминокислоты кодируются четным
числом кодонов, кроме триптофана,
изолейцина и метионина. У
митохондрий это правило не имеет исключений.
Но как это нередко бывает, не успеешь
свыкнуться с новыми фактами и
привести их в некую систему, как появляются
новые сюрпризы.
На этот раз сюрприз преподнесли
митохондрии дрожжей: к поправкам
в коде они добавили еще одну, но зато
какую! Посмотрите на схему, в ее правый
нижний угол. Отсюда, из шести лейци-
новых триплетов четыре, начинающиеся
с ЦУ, перешли к треонину (в правый
верхний угол) — к аминокислоте, совсем
не похожей по физико-химическим
свойствам на лейцин и вообще
принадлежащей другому, А-семейству.
Поистине скандал в благородном семействе!
Треонин из-за такой жертвы стал
рекордсменом — теперь его кодируют
целых восемь триплетов: четыре старых,
начинающихся с АЦ, и четыре новых,
начинающихся с ЦУ. Лейцин
довольствуется всего двумя: УУА и УУГ.
Но так ли важно это? Если уж код
неуниверсален, то не все ли нам равно,
какие изменения в нем случаются?
Нет, не все равно, потому что от того,
какими эти изменения могут быть,
зависит наше представление о коде
в целом.
Например, довольно широко
распространена точка зрения, что между
аминокислотой и кодирующими ее
триплетами должно быть физическое
соответствие. Иными словами, аминокислота
должна иметь повышенное сродство
к своим триплетам (или им
комплементарным). Такое же, какое есть в мире
нуклеиновых кислот, где тимин
комплементарен аденину, а гуанин — цитозину.
Столь четкое соответствие сразу бы
объяснило универсальность кода и
означало бы, что если где-то во Вселенной
есть белково-нуклеиновая жизнь, то
генетический код должен там быть
подобен земному.
Но лейцин и треонин столь сильно
отличаются друг от друга, что они никак
не могут взаимодействовать с одними
и теми же кодонами. Поэтому от идеи
физического соответствия между
аминокислотой и ее триплетом приходится
отказаться.
Итак, благодаря открытию
неуниверсальности кода мы возвращаемся к
общему вопросу о том, какие же
закономерности формируют генетический
словарь. Ответить на него мы пока не
можем. Но мы можем сформулировать
частный, зато более конкретный вопрос.
Что вызвало изменения в митохонд-
риальных кодах? Или еще конкретнее:
почему все-таки лейциновые к од он ы
ЦУ в митохондриях дрожжей
прочитываются как треониновые?
КЕМ ЧИТАЮТСЯ КОДОНЫ В КЛЕТКЕ!
Если мы хотим выяснить, как случилось,
что в митохондриях дрожжей часть
лейциновых кодонов стала треониновы-
ми, то сначала необходимо напомнить,
кто эти кодоны в клетке читает. Это
известно с 1957 г., когда американский
биохимик М. Хогланд выделил молекулы
транспортной РНК. Именно тРНК и есть
те переводчики, которые читают нуклео-
тидные тексты и переводят их на язык
аминокислот, из которых строятся белки.
Вот как это происходит. На одном
конце тРНК есть тройка нуклеотидов
(называемая антикодоном), которая по
принципу комплементарности узнает
определенный кодон в нуклеотидном
тексте. К другому концу молекулы
тРНК присоединяется аминокислота,
соответствующая данному кодону.
А подбирают Нужную аминокислоту
ферменты кодазы (или синтетазы).
Один фермент способен отобрать из
20 аминокислот только одну и
химически присоединить только к своей тРНК.
Значит, должно быть 20 к од аз и не
менее 20 типов тРНК. (На самом деле
разновидностей тРНК больше, например
из-за того, что число кодонов
превышает число аминокислот.) Сама сборка
белка идет в молекулярных машинах —
рибосомах (рис. 2).
Из сказанного следует очень важный
вывод: если мы хотим узнать, как в
клетке устанавливается соответствие между
аминокислотой и ее кодонами,
достаточно ограничиться лишь тремя
участниками событий. Это — тРНК, аминокислота
и кодаза. И больше ничего! (Ни сборка
белка на рибосомах, ни разнообразные
другие реакции аминокислот или
нуклеиновых кислот не имеют отношения к
кодовому соответствию.) И тут естественно
возникает предположение, что код в
митохондриях мог измениться тогда, когда
кодаза стала принимать чужую тРНК
Г
35

Так синтезируются белки в клетке. С ДНК снима
ется копия — матричная РНК (мРНК)- Она далее
попадает в рибосому, где к мРНК присоединяются
при помощи антикодоиов молекулы тРНК.
несущие аминокислоты. Аминокислоты соединяются
в белковую цепь. Так последовательно, триплет за
триплетом, прочитывается вся мРНК.
Аминокислоты соединяются со своими тРНК с помощью
ферментов кодаз
за свою и навешивать на нее
«неправильную» аминокислоту.
Значит, дело в том, как кодаза
узнает тРНК.
ЗАГАДКИ тРНК
Разобраться в том, как кодаза узнает
тРНК, можно, обратившись к структуре
этой нуклеиновой кислоты. За двадцать
четыре года, прошедшие со времени
открытия тРНК, расшифрованы
нуклеиновые последовательности более
двухсот ее разновидностей. Все тРНК
построены по общему плану: у них
примерно одинаковая длина и одинаковая
пространственная конфигурация
(трехмерная структура тРНК представлена на
рис. 3). У всех в петле внизу расположен
антикодон.
И вот первая загадка. У всех тРНК
сходная пространственная структура.
Но последовательность нуклеотидов
совсем непохожа. Сколько молекул —
столько последовательностей. К чему же
такое разнообразие?
Загадка вторая. В этом хаосе
проглядывает очень простая, исключительно
четкая и совершенно непонятная
закономерность. Во всех тРНК в спиральных
сегментах есть одинаковые места, где
никогда (или почти никогда) не ветре-
36
место
соединении
с аминокислотой
t
> антикодон
3
Пространственная структура тРНК- Ее главные
элементы — две двойные спирали,
расположенные под прямым углом друг к другу. На одном
конце находится антикодон, к другому
присоединяется аминокислота
чается гуанин. Эти места одинаковы для
всех тРНК, на рис. 4 они выделены
цветом.
Займемся арифметикой. Гуанин —
одно из четырех оснований. Значит,
вероятность найти его в данном месте
молекулы составляет в среднем 25%.
Это правило неплохо соблюдается.
Но в отдельных позици ях, пронумеро-
ванных на рис. 4, гуанин встречается
в 10—20 раз реже.
Ничего похожего на такое ограничение
ни для аденина, ни для цитозина, ни для
урацила нет. В чем же дело? Столь
четкая закономерность не . может быть
игрой случая. Пространственная
структура молекулы запрета на гуанин, в
общем, не налагает. Здесь кроется какой-
то смысл. Но какой? И почему именно
гуанин оказался в особом положении?
Ситуация заставляет вспомнить
рассказ Станислава Лема о Машине,
умевшей делать все на букву «Н»:
наперстки, незабудки, наличники, науку... Так и
хочется обогатить этот список
«негуанином» — словом странным, но
обозначающим место, занятое каким угодно
основанием, только не гуанином. Ясно,
что раз негуанины во всех тРНК
занимают строго одинаковое положение,
то мы столкнулись с каким-то зашиф-

рованным сообщением. Попытаемся
понять его смысл.
Прежде всего обратим внимание на
пространственную структуру
молекулы. Посмотрите еще раз на рис. 4.
Бросается в глаза высокая симметрия тРНК:
если повернуть ее вокруг указанной оси
на 180°, то общий вид структуры почти
не изменится. Замечательно, что для
восьми из одиннадцати негуанинов
характерна та же симметрия: при
повороте на 180° позиции 1, 7, 11 и 12
переходят в позиции 24, 18, 14 и 13
соответственно. Здесь мы видим самый
настоящий палиндром, или перевертыш.
Перевертыши то и дело встречаются
в нуклеиновых кислотах, они помогают
белкам опознавать нужные участки в
молекуле. Значит, и негуанины могут
служить той же цели. То есть они могут
быть теми универсальными точками,
по которым белки узнают тРНК.
Но почему бы узнаванию строиться
по принципу «гуанин — негуанин»?
Потому, что у гуанинов своя особая роль
в двойной спирали. У них выступают
наружу аминогруппы, которые мешают
нуклеиновой кислоте взаимодействовать
с белком (подробнее об этом см. в
«Химии и жизни», 1975, № 9). Поэтому
узнающие группы белка должны быть
расположены так, чтобы не натыкаться
на гуанины, иначе «ключ»-6елок не
подойдет к «замку»-тРНК.
Есть такие ключи, которые подходят
ко всем замкам — это белки,
взаимодействующие абсолютно со всеми тРНК.
Их задача — отличить транспортные
РНК от других специализированных
РНК в клетке. Все эти белки читают
общий, универсальный узор из
негуанинов.
Но нас интересуют как раз не такие
белки, а к од азы, которые служат
отмычками только к своим тРНК. Логично
предположить, что кодазы пользуются
тем же способом узнавания, но только
опознают они узор негуанинов, сугубо
индивидуальный для каждого типа
тРНК (рис. 5).
Так, может быть, именно поэтому
последовательности нуклеотидов в тРНК
столь разнообразны — в каждом случае
они несут сообщение, адресованное
только своей кодазе.
Итак, возможно, нам удалось
разгадать способ, с помощью которого
кодазы узнают свои тРНК. Теперь
попытаемся представить, как случаются ошибки
в узнавании, когда кодаза принимает
чужую тРНК за свою и меняет смысл
кодона. Результатом такой ошибки
становятся изменения в генетическом коде.
Симметрия в молекуле тРНК- Если посмотреть иа
тРНК вдоль оси симметрии, то можно увидеть
перевертыш, представляющий собой
универсальный узор негуанинов (они помечены цветом).
Цифрами обозначены позиции, которые в разных
тРНК очень редко бывают заняты гуанинами.
Здесь изображена последовательность пар
оснований в изолейцииовой тРНК кишечной палочки
Т
\iJ
аминокислота иле
•
г
ц
г
ц
г
и
7
не
Г
У
ц
г
г
и
А
У
Г1
не
Г
р
*4
Г
Г
1
1
\}\
|ан
13
J
К
14
ц
г
VM
т
*v
20 21
антннсдои
- А
37

Ксиаза готовится распознать свою тРНК-
Узнающие группы белка нацелены во впадины молекулы
г РНК. Узор впадин — это позиции, занятые
негуанинамн. Разные тРН К имеют разные «гуанин-
негу аниновые» узоры, так что каждая кодаза
может идеально состыковаться только со своей
тРНК
ОПАСНОЕ СХОДСТВО
Надо думать, что ошибки происходят
с теми тРНК, которые похожи одна на
другую. Одной мутации в таких тРНК
может оказаться достаточно, чтобы
кодаза начала их путать.
Есть мутанты кишечной палочки, у
которых кодон триптофана УГГ где-то в
одном месте превратился в УАГ,
выполняющий роль терминатора. Такая
мутация обрывает синтез белка. Дефект
удается ликвидировать с помощью второй
мутации в другом месте — в антикодоне
триптофановой тРНК. Теперь эта тРНК
принимает терминирующий кодон УАГ
за триптофановый. Синтез белка,
естественно, уже ничто не нарушает.
Самое же удивительное, что такая
измененная тРНК включает в белок не
только триптофан, но и совсем другую
аминокислоту — глутамин. Почему?
Вспомним наше предположение, что
кодазы работают по принципу «гуанин—
негуанин». Гуаниновые узоры в
спиральных частях триптофановой и глутамино-
вой тРНК очень похожи — в этом
убеждает нас рис. 6 — а на концах спиралей
они просто одинаковы. По-видимому,
мутация триптофановой тРНК была тем
Так расположены гуаиииы в двуспиральиых
участках триптофановой и глутамииовой тРНК бактерии
кишечной палочки. Места, доступные для
узнавания кодазой, одинаковы на концах этих тРНК
последним штрихом, которого оказалось
достаточно, чтобы произошла путаница.
Это тоже нарушение универсальности
генетического кода, его можно назвать
искусственным, так как оно получено
в лаборатории. И это нарочитое
нарушение могло бы помочь нам разобраться
в тех естественных отклонениях от кода,
которые обнаружены недавно в
природе.
Нам нужно объяснить, почему у
митохондрий дрожжей лейциновые к од он ы
читаются как треониновые. Для этого
посмотрим, похожи ли гуаниновые
узоры у соответствующих тРНК (рис. 7).
Нечто общее есть, но узоры слишком
бедны — очень уж мало гуанинов у этих
тРНК. Поэтому картина хоть и не
противоречит излагаемой идее, но ее и не
подтверждает. Когда элементов мало,
сходство может быть чисто случайным.
В таком случае стоит проверить, как
обстоит дело у леициновых и
треониновых тРНК в других организмах.
Обратимся снова к рис. 7. Если наложить
друг на друга узоры первых четырех
тРНК, то он совпадет с узором двух
последних. Гуаниновые портреты
различных леициновых и треониновых
тРНК выглядят как «осколки» или
фрагменты некогда целостного узора.
Молекулы этих тРНК из разных
организмов независимо менялись в ходе
эволюции. Но явные черты сходства
между ними сохранились, и это видно
на рисунке. По какой-то причине, а
может быть, и случайно гуаниновые узоры
у леициновых и треониновых тРНК
похожи. И вот в тРНК митохондрии дрожжей
возникла какая-то мутация, которой
оказалось достаточно, чтобы треонино-
вая кодаза стала узнавать лейци новую
тРНК и навешивать на нее треонин. Код
изменился!
ИЗМЕНЕННЫЙ КОД —
УДЕЛ МАЛЫХ ДНК
Но если все так просто, то кодовая
таблица должна постоянно меняться,
генетический код должен быть в высшей
степени неуниверсален. И значит,
разным видам организмов, а иногда и
разным особям одного вида следовало бы
иметь неодинаковые коды.
Что же мешает этому? Почему код
Три
Глн
^^■^^■т-
[ггг г|
~Т~
г г г г
_
А
Г^^^^^^И
Нгггг
г г
г г 1
1 г
Т]
[ г г
1
| г г
| г г
^^н
^^п
38

МТ дрожжей ТРЕ
МТ дрожжей ЛЕИ
МТ человена ЛЕИ
МТ пен рос поры ЛЕИ,
кишечная палочка
ЛЕИ R
МТ иейроспоры ТРЕ
\[
г
[т
ПП
г
г
г
[_£_
г
г
г
г
г|
[г
г
г
г
г
М
Гуаннновые узоры лейциновых и треоиииовых
тРНК. Взяты первые шесть пар оснований
двойной спирали. Обратите внимание, что если
наложить друг иа друга верхние четыре тРНК, то
получится узор, совпадающий с двумя последними
остается стабильным, хотя в
нуклеиновых кислотах непрерывно происходят
мутации, в том числе и такие, которые
меняют код?
Такие мутации, конечно же,
происходят, но они смертельны для потомков.
Даже единичная замена аминокислоты
в важном белке зачастую приводит к
катастрофе. А мутация, которая меняет
чтение кодона, оборачивается заменой
аминокислоты у всех белков. И только
в совершенно особых случаях — когда
геном очень мал и в нем кодируется
лишь несколько белков — измененный
код имеет шанс сохраниться. Именно
это мы и наблюдаем у митохондрий.
Но есть еще одна причина,
помогающая измененному коду выжить. Из
лейциновых кодонов в ДНК митохондрий
дрожжей оказались переключенными на
треонин только те, что встречаются
чрезвычайно редко (ЦУ). Тех же
кодонов (УУА и УУГ), в которых записано
подавляющее большинство лейцинов,
замена никак не коснулась.
Из всего сказанного следует, что
изменение генетического кода в
митохондриях — процесс вторичный, а
раньше у них был обычный код. Сейчас есть
много свидетельств того, что
митохондрии — это потомки древних
самостоятельных микроорганизмов, которые
некогда поселились в наших клетках.
Длительный симбиоз привел к тому, что
у митохондрий деградировали почти
все функции, не связанные с
выработкой энергии. Полагают, что когда-то
митохондриальная ДНК была гораздо
длиннее, но постепенно она
переселилась в ядро клетки-хозяйки. Почему
же она не перешла туда вся?
Препятствием, возможно, оказались
мутации, изменившие генетический
код,— митохондрии стали говорить на
языке, непонятном для клетки.
ИТАК, СЛУЧАЕН ЛИ КОД!
Мы познакомились, по существу, с
двумя кодами: с генетическим и с
«гуанин — негуаниновым», который
предположительно используется в узнавании
тРНК белками. Из этих двух кодов
второй более древний, так как еще на заре
биологической эволюции должны были
уже возникать комплексы между
нуклеиновыми кислотами и примитивными
белками. Это взаимодействие
строилось на достаточно простом принципе.
Давайте дадим волю фантазии и
попытаемся увидеть преемственность
между этими двумя кодами. Может быть,
генетический код произошел от белко-
во-нуклеинового? Эта связь могла бы
сохраниться и по сей день, и если
искать ее — то в соотношениях между
аминокислотами и нуклеотидами. Мы
пытались обосновать особую роль
гуанина в белково-нуклеиновом
взаимодействии. Но именно гуанином богаты
триплеты, кодирующие первичные
аминокислоты (Г-семейство, см. рис. 1).
Случайно ли это совпадение?
И если оно не случайно, то словарь
генетического языка и впрямь имеет
предшественника, древнейший код,
который как реликт присутствует в
современных белково-нуклеи новых комлек-
сах.
Отсюда следует ответ на вопрос,
сформулированный в начале этой статьи:
порожден нынешний код случайными
причинами или в его основе лежит
строгая предопределенность? Ответ таков: не
случаен, точнее, не вполне случаен.
И если где-нибудь во Вселенной есть еще
белково-нуклеиновая жизнь, то ее язык
скорее всего похож на земной. Но вот
насколько похож — этого мы пока не
знаем.
39

Живые лаборатории
Виноград
с берегов
Амура
Виноград любят все и
выращивают многие. Но культура
эта очень нежная — боится
вредителей, нуждается в
уходе и в весьма теплом
климате; в средней полосе России
она если и поддается
выращиванию, то с большим
трудом.
А знаете ли вы, что
существует растение, плоды
которого на вкус почти
неотличимы от винограда,
витаминов содержат в десятки раз
больше, которому не
страшны никакие болезни и
вредители и которое по своей
зимостойкости вполне
пригодно для разведения в
центральных районах России?
Это замечательное
растение — малоизвестная
садоводам лиана актинидия.
Актинидию нередко
называют «амурским виноградом»,
потому что только на
Дальнем Востоке она
распространена повсеместно.
«Можно с уверенностью
сказать, что в будущем
актинидия у нас займет одно из
первоклассных мест в числе
плодовых растений нашего
края, способных по качествам
своих плодов совершенно
вытеснить виноград, не
только заменяя его во всех
видах употребления его
ягод, но далеко превосходя
его качеством своих .плодов,
устойчивостью к различным
болезням и вредителям и
способностью поздним
цветением избегать
повреждений от поздних весенних
утренних морозов».
Слова эти принадлежат
Мичурину. В свое время он
внимательно изучил
актинидию и пришел к выводу о
целесообразности внедрения
ее в садоводческих
хозяйствах России. Более того,
он вывел из дикорастущих
видов несколько весьма
урожайных сортов с плодами
отменного вкуса и высоких
питательных качеств,
которые с успехом разводил у
себя дома...
Казалось бы, после всего
этого для актинидии должен
был бы зажечься зеленый
свет на пути в практику.
Но сейчас, к сожалению,
она считается у нас
малоизвестным и экзотическим
растением, которое можно
встретить лишь в очень
немногих хозяйствах.
Родина актинидии, по всей
вероятности, Индокитай;
отсюда она постепенно
распространилась как на
север — в Китай, Приамурье,
Корею и Японию, так и на
юг — в Индонезию и
Австралию. Большинство из почти
четырех десятков видов
этого рода имеет лишь
декоративное значение. Однако есть
несколько видов актинидии,
которые представляют
ценность и в других отношениях.
Из них наибольший интерес
представляет, пожалуй,
актинидия коломикта (Actinidia
kolomicta).
Коломикта — это довольно
40

внушительная на вид лиана
со стволом до 5 см в
диаметре, достигающим
семиметровой длины. С младенчества
побеги актинидии неодолимо
стремятся вокруг
чего-нибудь обвиться. Это удается
им, как правило, без труда,
благо и в тропическом лесу,
и в дальневосточной тайге
довольно тесно. Такое
свойство актинидии приносит
немало хлопот садоводам: чуть
зазеваешься — и эта весьма
агрессивная лиана обовьет и
яблони, и вишни, и все, что
попадется под руку. Может
быть, из-за этого актинидию
и не решаются пока
культивировать ни в колхозных
садах, ни в личных
хозяйствах?
В конце апреля лиана
одевается в зеленый наряд
из сравнительно крупных
темно-зеленых листьев.
Ближе к началу июня на побегах
в изобилии появляются белые
цветки, похожие на цветки
ландыша, а в конце августа
потихоньку начинают
созревать и плоды (по 3—5 кг
на одном побеге).
Потихоньку, потому что урожай
актинидии созревает очень
недружно. Для сбора ягод это
не слишком хорошо: одни
того и гляди с дерева
свалятся, а другие еще твердые.
Поэтому сбор ягод
затягивается порой недели на три, а
то и на целый месяц. Впрочем,
в домашнем хозяйстве этот
недостаток, пожалуй, может
обернуться на пользу:
актинидию можно собирать
спокойно, без всякой спешки.
Ягоды актинидии и по
форме напоминают крупные
виноградины. Окрашены они
в зеленый цвет и имеют
продольные светлые
полоски (за что актинидию иногда
называют еще и «амурским
крыжовником»). Под тонкой
кожицей ягоды скрывается
весьма сочное содержимое
со сладким или кисловато-
сладким вкусом. В нем
накапливаются фантастические
количества витамина С —
до 10 000 мг/кг (в пересчете
на сухой вес). Лишь
шиповник да облепиха могут по
содержанию витамина С
потягаться с актинидией.
Плоды актинидии — не
только концентрат витамина
С, но и прекрасное его
хранилище: содержание
витамина при хранении почти не
изменяется. Да и сами плоды,
к слову сказать, сохраняются
довольно хорошо, во всяком
случае, лучше винограда.
Однако если снять их с
дерева недозрелыми, они почти
не дозревают и не
приобретают того приятного нежно-
ананасного или
виноградного вкуса, который получается
при их естественном
дозревании на лиане.
Важное достоинство
актинидии — то, что она
практически не страдает от
грибковых заболеваний, не
нападают на нее и вредители.
По-видимому, в ее листьях
и коре содержатся какие-то
защитные вещества, но
какие — пока неизвестно.
Второй претендент на
массовое введение в культуру в
нашей стране — актинидия
китайская (Actinidia chinen-
sis). Она похожа на коломик-
ту — с той лишь разницей,
что цветки у нее значительно
крупнее и оранжево-желтые,
а плоды не удлиненной, а
полу шаровидной формы и
сочнее, чем у коломикты.
В диком состоянии этот вид
встречается в горах
Западного и Центрального Китая,
и, наверное, нет ничего
удивительного в том, что как
культурное растение он
широко культивируется в
долине Янцзы. Интересно, что,
пожалуй, не меньшее
распространение культура этого
вида получила за тысячи
километров от своей родины
— в Новой Зеландии.
По питательности плоды
актинидии китайской
несколько уступают плодам
коломикты — в них, в
частности, меньше и витамина С
(около 7000 мг/кг). Этот вид
к тому же менее зимостоек.
В свое время его пробовали
разводить на черноморском
побережье Кавказа, и
тамошние субтропики вроде бы
пришлись ему .по вкусу.
Барон Мюнхгаузен как-то
рассказывал, что видел
дерево, на котором росли огурцы.
Это не совсем досужая
выдумка: плоды, похожие
на огурцы, приносят
некоторые виды актинидии. Один
из них — актинидия
острозубчатая (Actinidia arguta)
тоже перспективен для
одомашнивания.
В отличие от коломикты
и актинидии китайской это
значительно более мощная
лиана — до 25—30 м в длину,
со стволом до 15—20 см в
диаметре. Правильнее было бы,
наверное, называть это
растение уже не лианой, а
лазающим деревом. Ягоды ее
имеют разнообразную форму —
от шаровидной до
цилиндрической — и внешне очень
смахивают на миниатюрные
огурчики размером до 6 см.
Они отличаются сочностью
и неплохим вкусом. По
урожайности эта актинидия
превосходит оба ранее
описанных вида — она дает до 15 кг
плодов с одного побега
(вместо 3—5 кг у коломикты
или актинидии китайской).
Однако в ее плодах гораздо
меньше как витамина С
(900—1000 мг/кг), так и
Сахаров.
Почему же актинидия в
средней полосе России так и
осталась на положении пасынка?
По-видимому, причина здесь
чисто психологическая: к
новому часто относятся с
недоверием и настороженностью.
Как бы ни были вкусны и
питательны плоды
неизвестного растения, садовод чаще
всего предпочитает иметь
дело с чем-нибудь пусть
похуже, но зато надежным и
испытанным. Тем не менее
не приходится сомневаться
в том, что актинидия —
растение очень ценное. И чем
скорее оно появится в наших
садах, тем лучше.
О. ВАСИЛЬЕВ
ПОПРАВКИ
В предыдущем номере
журнала, в статье «Первая
ступень биотехнологии*, 30-ю
строку левой кат он к и на стр. 4
следует читать: «и двух ос нов
ных карбонов ых кислот».
Первую строку подрису-
ночной подписи на стр. 33
следует читать: «Топоизоме-
разы-II меняют» и далее по
тексту.
41

НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
И НАЗВАЛИ ВОСКОЛОМ...
После суровых медицинских
испытаний разрешен для
употребления в косметике новый
препарат, разработанный ВНИИ
синтетических и натуральных
душистых веществ. По
консистенции, пластичности, цвету он
весьма напоминает воск;
собственно, для этого его и
синтезировали.
Косметических средств, в
соответствии с ростом
потребности, выпускают все больше,
в состав многих из них входит
воск (обычно пчелиный) — как
пластификатор и как вещество,
придающее, скажем, крему
надлежащую структуру. Не
мешало бы, по мнению
специалистов, иметь в резерве и
искусственное воскоподобное
вещество. Новое косметическое
сырье, сообщает журнал
«Масло-жировая промышленность»
A9В1, № 5), представляет собой
высокомолекулярный спирт с
разветвленной цепью из 32—36
атомов углерода. В честь
благородного прототипа вещество
назвали восколом.
ЗАПАХ
РЫБНЫХ КОНСЕРВОВ
Вам нравится, как пахнут
рыбные консервы? Независимо от
того, что вы ответите на этот
вопрос, сообщаем:
специфический аромат рыбных
консервов создают 11 фенольных и
5 карбонильных соединений,
3 амина и 10 кислот (данные
заимствованы иэ журнала
«Известия вузов. Пищевая
технология», 1981, № 2).
Но позвольте, а зачем это
изучать и анализировать, к чему
отгонять летучие фракции и
пропускать их через
масс-спектрограф? Да затем, что на самый
первый вопрос — нравится ли
запах — многие вполне
резонно скажут «нет» или «не очень».
А чтобы сделать консервы
вкуснее, надо сначала знать, чего
именно не хватает в
коптильной жидкости или дыме.
Конечно, предки доходили до этого
эмпирическим путем, но, коль
скоро у нас в распоряжении
есть масс-спектрометры, то
надо ли ждать сто или двести лет,
пока методом проб и ошибок
не будет найден лучший
вариант?..
СОЛНЕЧНАЯ СТАНЦИЯ"
РАБОТАЕТ
Вот уже почти год в
итальянском городе Адрано на
острове Сицилия работает
экспериментальная солнечная
электростанция мощностью 1000 кВт.
1В2 зеркала станции
фокусируют солнечные лучи на паровом
г
4 ^
котле, помещенном на высоте
55 метров. Далее — все
обычно. Вода превращается в пар,
который приводит в движение
турбогенератор.
Электроэнергия поступает в городскую
систему электроснабжения.
Станция оснащена системой
накопления тепла, которая
поддерживает работу генератора в
облачную погоду в течение
получаса.
ГОРМОН
В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Вот уже много лет врем я от
времени появляются
экспериментальные данные,
свидетельствующие о том, что
электрическое поле как-то влияет на
рост и развитие растений. Но до
сих пор неясно, в чем,
собственно, состоит такое влияние и
чем оно объясняется.
Недавно опубликовано
сообщение, как будто проливающее
свет на эту проблему («Plarrta»,
т. 150, с. 432): по-видимому,
электрическое поле может
регулировать передвижение по
растению гормонов роста, во
всяком случае, одного из них,
индолилуксусной кислоты
(ИУК). Этот гормон из группы
ауксинов стимулирует обмен
веществ в клетках, их рост в
«длину и дифференцировку.
Оказалось, что ток в 15—20
микроампер, идущий по
проводам, расположенным вдоль
стебля, полностью блокирует
передвижение ИУК из верхушки
побега, где гормон
синтезируете я, в остальные части расте-
ния; при этом эффект не зави-
• сит от полярности тока.
Молекулярный механизм
явления пока неясен;
высказывается лишь предположение, что
поле м эжет изменять
электрический потенциал клеточных
мембрс н или сказывается на
концен'рации протонов по
разные их :тороны, что приводит к
измене «ию их проницаемости.
ТЕРМОМЕТР
С ВОЛОКОННОЙ
ОПТИКОЙ
Переносной электронный
термометр для измерения
температур от 350 до 650°С
сконструирован в Англии.
Специальным щупом касаются,
например, разогревшейся при
токарной обработке детали.
Информация о степени разогрева
моментально передается по
световоду на кремниевый
детектор. Последний связан с
электронным
преобразователем и световым табло. Если
нажата кнопка «измерение»,
сведения о. температуре появятся
на табло через 20 микросекунд.
42

НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
цифры на нем будут светиться
ровно десять секунд. Точность
измерения ±5°С.
НЕ ТОЛЬКО
БОБОВЫЕ
Микроорганизмы, способные
фиксировать атмосферный азот,
известны давно. Колонии азот-
фиксирующих бактерий,
поселяясь на корнях растений,
образуют те самые клубеньки,
которые несведущий человек
может принять за часть самих
корней. Считается, что
привилегией такого полезного
сожительства обладают только
бобовые: в отличие от остальных
жителей поля они не только
уносят из почвы азот с урожаем,
но и — в еще большей
степени — обогащают ее этим
элементом. Канадские специалисты
установили, что такой же
особенностью обладают и
некоторые новые сорта пшеницы.
Правда, поселяющиеся на них
микроорганизмы — это не
знакомые нам, скажем, по фасоли,
Rhizobium, a Bacillus polymixa.
Установлено, что для высоких
урожаев самих «гостеприимных.
хозяев» все же нужно вносить
в почву достаточно азотных
удобрений: сожители
сожителями, а законный паек
надежнее...
ЗАЧЕМ НУЖЕН
ИСКУССТВЕННЫЙ
АЙСБЕРГ
Айсберги подсказали
норвежским инженерам конструкцию
новых буровых платформ для
нефтяных скважин в северных
морях. Платформа
представляет собой стальной или
железобетонный каркас, заполненный
льдом. Лед, не надеясь на
погоду, создают с помощью
мощных морозильных установок.
Диаметр платформы, с которой
бурят морскую скважину,
четверть километра. Ледяные
платформы дешевле обычных.
СКОЛЬКО •
КАРОТИНА
В СИНЕ-ЗЕЛЕНЫХ I
В сине-зеленых водорослях
каротина, если хотите знать, по
меньшей мере вдвое больше,
чем в морковке, классическом
поставщике названного весьма
полезного провитамина. А в
зеленой хлорелле больше
витамина В,, чем в достаточно
богатых этим витамином
помидорах. И как бы хорошо мы ни
относились к свекле, положа руку
на сердце, надо признать, что
фолиевой кислоты в ней раз в
десять меньше, чем р
одноклеточных водорослях...
Работы, в которых
сравнивался витаминный состав
водорослей и высших растений (редиса,
репы, огурца, пшеницы и т. д.),
были проведены в одном из
институтов Сибирского отделения
АН СССР. Уж если
микроводоросли рассматриваются сейчас
как перспективный источни к
белка, не мешало бы точно
ЗНаТЬ, СМОГуТ ЛИ ОНИ ПОМОЧЬ -iclM
и с витаминами. Журнал
«Прикладная биохимия и микосбис-
логия» A9В1, т. XVII i, г.ып 3)
сообщает: все исследованные
водоросли, а хлорелла v спиру-
лина в особенности,—
достойные поставщики вителлинов
группы В, аскорбиновой
кислоты и каротина.
НАЗАД
К ПАРОВОЗУ!
Журнал «Engineering News Re
cord» (т. 205, № 23) утеерждае-
с точки зрения экономики ~зх-
ники и даже охраны
окружающей среды было бы ^е^?<_<?.>6-
разно перевести тъг.г _? . г.ш с
нефтяного топлива не угольное.
Если бы 95% американских
локомотивов работали на угле,
их суммарные затраты на
горючее составили бы лишь
немного больше одного миллиарда
долларов. А поглощая
дизельное топливо, тепловозы за
прошлый год нажгли его на
3,6 млрд. долларов. Исходя из
этих расчетов, предлагают
программу перевода зе 2С лет
значительной части
железнодорожного транспорта на
угольную тягу. Вряд ли этой
программе суждено быть
реализованной: экономика экономикой, но
есть еще и экология. И у
электровозов к. п. д. все же выше
чем у любых тепловозов — на
угле ли, на мазуте ли...
НА ПЛАВУ...
Плоские плавучие резервуары
четырехугольной формы
решено использовать в качестве
нефтехранилищ в Японии. Стеи-
ки их сделаны из полиэфирной
пленки толщиной шесть
миллиметров. Снаружи оезерзуар
покроют стойким к действию
ультрафиолета полихлоропре-
ном, а изнутри — бутадиеь-
нитрильным каучуком. Такой
резервуар сможет выдержать
нагрузку свыше 250 кг/слл в
течение двадцати лет, то есть
столько же, сколько
выдерживает стальной.
Нефтехранилища-поплавки предполагают
разместить вдоль побереж.оя
страны. ИЗГОТОВИТЬ ИХ, К£К TBW.i-
дают, несложно. Весе j->c*b
повреждения во врел*я :м,|. -
трясения мала.
43

Классина науки
!Числа радуги
' Доктор физико-математических наук
Vi Л. И. ПОНОМАРЕВ
Радуга — явление древнее, но всегда
удивительное. Согласно библейской
легенде, она впервые явилась Ною как
знак! окончания потопа. Особое к ней
отношение закреплено в народных
приметах, легендах и в самом имени:
оно! произошло от древ неслав я некого
корня с<радъ», что означает «веселый».
(В Курской области и на Украине радугу
до сих пор называют «веселкой».)
Физическую причину радуги пытались
понять давно: более двух тысяч лет
назад Аристотель объяснял ее
необычным отражением солнечных лучей
облаками. Авиценна, родившийся тысячу
лет назад, посвятил изучению радуги
четверть века, и, без сомнения, о ней
размышляли сотни других ученых
древности, оставшихся безвестными.
В то время, однако, еще не стало
обычаем для описания явлений природы
использовать числа.
СРЕДНЕВЕКОВАЯ РАДУГА
В 1266 году Роджер Бэкон,
францисканский монах, преподававший в Оксфорде,
впервые измерил угол, под которым
видна радуга, и нашел, что он равен 42°.
В 1304 г. саксонский монах Теодорих
77/7
/ / / /
'1/п(ч ill * j 11111111
////// ///1! Hi HillII

■^г»»
«-Чащ!
/
пришел к выводу, что объяснение
свойств радуги следует искать в
особенностях преломления солнечных
лучей в каплях дождя. Он даже
моделировал ход лучей в капле с помощью
стеклянного шара, наполненного водой.
Труды Бэкона и Теодориха были
напечатаны лишь в 1733 и 1814 гг.
соответственно.
Через триста лет после Теодориха
итальянский монах ордена иезуитов
Марко Антонио де Доминис независимо
от него воспроизвел его основные
утверждения и в том числе повторил
его опыт со стеклянным шаром. Ему
повезло больше: в 16И Гу еще при
жизни, он напечатал а Венеции трактат
«О радуге зрения и свете»'. (Впрочем,
что называть удачей: Доминис умер
в тюрьме, как полагают, от яда, и даже
в могиле не нашел успокоения: братья
по ордену вырыли его труп и публично
сожгли, вместе с книгой.) В том же
1611 г. была напечатана посмертно
книга Франческо Мавролико, итальян-:
ского священника из города Мессии*)
в Сицилии, в которой также
исследовались свойства радуги. Еще ^апьц^ёг
в 1533 г., в Нюрнберге был издав
.написанный примерно в 1276 ггчитрактат
уроженца Польши Вителяия, в котором
он собрал известные к тому времени
\ л''
\ \ \\ \ \ \ \ \\\ \\ \ N

сведения по оптике; для многих ученых
вплоть до Кеплера этот трактат
послужил отправкой точкой исследований.
Вителлий был уверен, что для
объяснения свойств радуги необходимо учесть
не только отражение света, но и его
преломление в каплях облака (рис. 1).
Однако ни один из этих (и многих
других) исследователей не знал закона
преломления лучей на границе воды
и воздуха. Этот закон в современной
форме ^-!-=п стал известен лишь
т r sin r
в 1627 г. благодаря Рене Декарту, а
также трудам голландца Виллеброрда
Снеллиуса. До этого в течение
полутора тысяч лет, со времен Птолемея,
полагали, что показатель преломления
(п) связывает между собой углы падения
(i) и преломления (г), а не их синусы:
sin i и sin г.
воздух
1
Закон преломления на границе двух сред:
отношение синуса угла падения (i) луча
к синусу угла преломления (г)
равно показателю преломления (п):
sin i
Декарт, как и многие до него, был
убежден, что объяснение свойств
радуги следует искать в особенностях
преломления солнечных лучей в каждой
капельке облака. Опираясь на
сформулированный им же закон преломления,
он в 1637 г. построил траекторию луча
света: от солнца — через каплю — в глаз
Схема распространения одного из лучей
в капле воды, поясняющая образование
радуги: слева — основная радуга образуется
после двух преломлений и одного отражения
луча внутри капли; она видна
под углом 42 ; справа — дополнительная радуга
образуется в результате двух преломлений
и двух отражений луча, она видна
под углом 50°. Она слабее первой,
поскольку часть света всегда теряется
при отражении
наблюдателя (рис. 2). Его построение
стало теперь хрестоматийным.
Луч солнца, падая на поверхность
капли, преломляется, проходит внутрь
капли, отражается от ее внутренней
поверхности и, испытав еще одно
преломление при выходе из капли, попадает в
глаз наблюдателя. Легко видеть, что угол
падения i, а следовательно, и угол
преломления г, а также угол 60, на
который отклонится луч по отношению к
своему первоначальному направлению,
зависят от g — расстояния до падающего
луча от параллельной ему линии,
проходящей через центр капли. Это
расстояние принято измерять в радиусах
капли: при д=0 луч проходит через ее
центр, а при q = 1 касается ее
поверхности. Угол S—л—в0, под которым мы
видим выходящий из капли луч, зависит
от Q, то есть в=в(д).
Декарт хорошо это понимал и, чтобы
найти эту зависимость, разбил q на 10 000
равных интервалов и для каждого
значения qk (рис. 3) вычислил
соответствующее ему значение вк=в(дк). Он
обнаружил, что при монотонном
изменении q угол ©(g) изменяется не
монотонно: вначале он растет, при
значении Q, равном примерно /8 (что
соответствует 8600 лучам из выбранных
10 000), достигает максимума, после чего
вновь убывает. Иными словами, для
лучей, покидающих каплю, существует
некоторый предельный угол отклонения
©max (РИС 4).
В наше время зависимость ©(g)
может построить любой прилежный
школьник, знающий тригонометрию и законы
преломления и отражения света, но
300 лет назад для этого понадобился
гений и трудолюбие Декарта. Из
проделанных им многодневных вычислений
следовало не только существование
предельного угла ©тах ОТКЛОНвНИЯ луЧЭ
ВОДЯНОЙ каплей, но также и то, что вблизи
этого угла концентрируется
значительная часть выходящих из капли лучей.
А это означает, что капля, равномерно
освещенная солнцем, для нас выглядит
освещенной по-разному — в
зависимости от угла, под которым мы ее
наблюдаем. Поэтому, когда мы смотрим вслед
уходящему дождю, то вместо
равномерно освещенной тучи должны увидеть под
углом 0тах=42° светлый полукруг,
который выделяется на фоне более темной
пелены дождя.

радужных пуч
Схема вычислений Декарта: лучн, которые
равномерно освещают каплю, т. е. входят
в нее на равном расстоянии друг от друга,
на выходе из капли распределены
неравномерно н концентрируются вблизи
направления под углом Bmaj(
Вычисление предельного (радужного)
угла втах. При входе в каплю луч света
поворачивается на угол (i—г),
при отражении — на угол (л—2г)
и при выходе из капли — еще на угол (i r),
т. е. суммарный поворот луча
равен В,,^.-i-t-2i—4г, откуда
угол в-л~В0— 4г—2L Поскольку sini = y,
у
то 6 = 4 arcsin — — 2 arcsin у.
п
Максимальный угол отклонения втах
дв
определяется из условия — —О,
dy
4 2
т. е. при
и достигается при значении
Подставляя это значение q в формулу
для в при значениях показателей
преломления воды п = 1,33! и п —!,343
для красного и фиолетового цвета
соответственно, получим значения
-42°24' и В„
40° 17', весьма близкие
к вычисленным Ньютоном
i
у
\ —
{/ = 0.86 1
! к
ЦВЕТНАЯ РАДУГА
Широко распространено заблуждение,
что этим выводом исчерпывается
объяснение радуги. Из расчетов Декарта,
однако, еще не следовало, что светлый
полукруг на небе должен быть
цветным, — а это едва ли не самое главное
свойство радуги, так сильно
действующее на наше воображение. Оставались
необъясненными и другие, более тонкие
свойства радуги, которые стали
понятными лишь после детального изучения
волновой природы солнечных лучей. А
некоторые особенности радуги удалось
объяснить лишь в самые последние годы.
В сущности, что надо объяснять? Вот
прошел дождь, выглянуло солнце, и на
фоне уходящей тучи вспыхнула веселая
радуга. Чувство безотчетного
восхищения, невольно возникающее при этом,
мало способствует холодному анализу
ее свойств. И все же, когда вам
представится случай увидеть радугу,
вглядитесь в нее чуть внимательнее, чем
обычно.
Иногда она бывает двойной: вместо
одного цветного полукруга на небе бы
видите два. Обратите внимание: порядок
чередования цветов у обеих радуг
различный, они повернуты друг к другу
красными полосами, к которым
прилегают в соответствующем порядке все
остальные цвета спектра — оранжевый,
желтый, зеленый, голубой, синий и
фиолетовый. Красные полосы обеих радуг
разделены темной, так называемой елек-
сандровой полосой (по имени
греческого философа Александра, жившего во
tt веке и обратившего внимание на эту
особенность двойной радуги). Благодаря
ей внешняя часть основной радуги и
внутренняя часть дополнительной имеют
вполне четкие границы.
Противоположные (фиолетовые) части радуг отделены
от общего фона не так отчетливо,
причем ниже основной и выше
дополнительной радуги иногда можно различить
светлые полосы, которые заметно
выделяются на фоне неба. Наконец, если
вы запасетесь пластинкой, которея
пропускает только лучи, поляризованные
вдоль одной из ее сторон, то сможете
убедиться, что свет, идущий от радуги,
поляризован по касательной к
радужному полукругу.
Цветную радугу объяснил Исаак
Ньютон в 1666 году после своих
знаменитых опытов с призмой. «Я поместил в
очень темной комнате у круглого
отверстия, около трети дюйма шириною,
в ставне окна стеклянную призму, бла-
годяря чему пучок солнечного света,
входившего в это отверстие, мог
преломляться вверх к противоположной
47

5
Опыт Ньютона со стеклянным шаром,
наполненным водой: по мере подъема шара
наблюдатель вндит, как он последовательно
окрашивается во все цвета радуги
стене комнаты и образовывал там
цветное изображение солнца»,— так пишет
он сам несколько лет спустя о начале
своих исследований солнечного спектра.
До Ньютона все, начиная с
Аристотеля, считали, что цвета возникают при
соприкосновении света с поверхностью
тел либо являются результатом
смешения света с темнотою в различных
пропорциях. Ньютон же стоял на том,
что цвет — это изначальное свойство
света, которое призма лишь
позволяет нам увидеть. Более того, он
впервые показал, что цвета различаются
между собой не только качественно, но и
количественно, а именно своим
показателем преломления п. Для красных
лучей в стекле он равен 1,54, а для
фиолетовых — 1,56. (Именно с этого
различия чисел, всего лишь в третьем
знаке, началась вся современная наука
о цветах.)
Дальнейшее сравнительно просто:
капля облака — это своеобразная
призма в миниатюре, которая разлагает на
цвета падающий на нее белый
солнечный свет. И поскольку для разных
цветов спектра ее показатель
преломления различен, то ход цветовых
лучей в каплях различается, а вместе
с ним и предельные углы втая, под
которыми покидают каплю лучи
различных цветов спектра. Согласно
вычислениям Ньютона, для красного цвета
предельный угол будет наибольшим
@так=42°О2')/ для фиолетового —
наименьшим (втая=40°17')/
Чтобы продемонстрировать этот факт,
Ньютон (следуя Теодориху, Доминису
и Декарту) проводил эффектный опыт
со стеклянным шаром, наполненным
водой. Он садился спиной к солнцу,
подвешивал перед собой шар и
начинал медленно его поднимать. Вначале
48
шар выглядел бесцветным, однако когда
Ньютон поднимал его на такую
высоту, откуда его нижняя часть была видна
под углом около 40е, она вспыхивала
фиолетовым светом. При дальнейшем
подъеме шара она поочередно
окрашивалась в синий, голубой, зеленый,
желтый, оранжевый и, наконец, при
угле 42° — в красный цвет — точно
в том же порядке, в котором
расположены цвета в радуге.
Если продолжить подъем шара, то
вначале густо потемнеет его нижняя
часть: это означает, что
преломленные лучи ни одного из цветов
видимого спектра не могут выйти из шара
под углом, большим, чем втах для
красного цвета, и мы наблюдаем при
этом темную александрову полосу,
ограничивающую радугу сверху. При
дальнейшем подъеме шара темнота
переместится из нижней части шара в
верхнюю, которая затем при углах,
больших 50°, окрасится
последовательно в красный, оранжевый и т. д. —
до фиолетового цвета, в соответствии
с порядком * следования цветов во
второй, дополнительной радуге.
Если теперь вместо одного шара
взять семь шаров и разместить их друг
под другом так, чтобы нижний был виден
под углом 42°, то каждый из них будет
окрашен в свой цвет (рис. 5), и вся
гирлянда даст довольно точную модель
изучаемого нами явления — радуги.
При образовании реальной радуги
роль шаров играют капельки воды.
Конечно, они не подвешены
неподвижно в пространстве, подобно стеклянным
шарам, а довольно быстро падают:
например, капли дождя диаметром 1 мм
падают со скоростью около 30 м/с. Но
это не беда; в кинопроекторе каждую
секунду сменяются 24 кадра, однако на
экране мы можем видеть при этом
неподвижный дом. Точно так же падение
капель не мешает нам видеть на фоне
дождя неподвижную радугу: на место
каждой ушедшей капли приходит новая,
такая же. Размеры капель могут быть

ДО
Рисунок из «Лекций по оптике» Ньютона,
объясняющий его представление
о «гармонии цветов»
различными: от 0,1 мм для мороси до
нескольких миллиметров при грозовом
дожде. Вид радуги от них сильно зависит:
при моросящем дождике она
появляется в виде белесого полукруга, зато после
шумной летней грозы вспыхивает
особенно ярко и празднично.
Чтобы объяснить такое различие,
метод Декарта и представления Ньютона
уже недостаточны; необходимо
вспомнить, что свет имеет волновую
природу и «качество» радуги зависит от
соотношения между размером капель и
длиной волны падающего на них света,
которая меняется от 0,0007 мм для
красного цвета до 0,0004 мм для фиолетового.
Для этого необходимо решить
уравнения Максвелла, описывающие
распространение электромагнитных колебаний
светового луча в присутствии
проводящей сферы, которую с большой
точностью моделирует водяная капля.
Задача эта не из простых: лишь в 1908 г.
Густав Ми и Петер Дебай нашли ее
формальное решение в виде
бесконечных рядов. Однако просуммировать эти
ряды удалось только в наши дни после
изобретения вычислительных машин.
СОВРЕМЕННАЯ РАДУГА
Мы узнали здесь лишь малую, самую
доступную часть науки о радуге.
Можно вспомнить еще, что, изучая свойства
радуги, в 4838 г. англичанин Джордж
Семь цветов
радуги
А почему, собственно, семь?
И всегда ли их было семь?
Ведь между отдельными
цветами радуги нет резких
границ, а специальные опыты,
поставленные еще в начале
нашего века, определенно
показали, что только три
человека из 1В различают в
радуге семь цветов, а
остальные — только шесть.
Аристотель называл три
цвета радуги: красный,
зеленый и фиолетовый, Авиценна
и все последующие ученые
прилежно повторяли его
в этом вопросе. Сам Ньютон
вначале разделил спектр на
пять частей: красный,
желтый, зеленый, синий и
пурпуровый (так он иногда
называл фиолетовый цвет).
Позднее Ньютон насчитывал
десять цветов: алый,
киноварь, лимонный, шафранный
или солнечный, желтоватая
зелень, травянистый,
лазурный, голубой, индиго и
фиолетовый. А был период,
когда он различал только
четыре цвета: красный, желто-
зеленый, синий и
фиолетовый...
Так почему же' все-таки он
остановился на семи? Сам он
это объясняет следующими
словами: «Для более
изящного разделения
изображения на части,
пропорциональные между собою, удобно
добавить к числу пяти более
заметных цветов еще два
других, именно лимонный
между красным и желтым
и индиго между синим и
фиолетовым». Итак, число семь
выбрано исключительно из
соображений изящества и
удобства. Так ли это? Давайте
посмотрим, как Ньютон
разделил между собой
различные участки спектра, следуя
его собственному чертежу.
На нем изображена струна,
длина которой принята за
360 условных единиц.
Известно, что тон этой струны ровно
на октаву отличается от тона
струны половинной длины
A80 частей). Длины струн,
дающие полный набор всех
тонов октавы, обозначены
в скобках в долях полной
длины струны. Над ними
приведены, по Ньютону,
расстояния до участков спектра
от выбранной справа нулевой
точки. Легко убедиться, что
отношения этих отрезков
к 360 хорошо совпадают с
дробями, выражающими
длину струн, дающих минорную
гамму. Ньютон заключил
свое построение
следующими словами:
«Я считаю приведенное
распределение лучшим не
только потому, что оно лучше
всего соответствует
явлениям, но потому, что, может
быть, оно содержит нечто
от гармонии цветов, которая
не совсем неизвестна
художникам, но о которой я сам
не имею достаточно
определенного суждения (подобной,
может быть, созвучию тонов).
Посему правдоподобным
кажется сходство между край-
49

Эйри ввел в обиход хорошо известные
теперь математикам функции Эйри.
Через сто с лишним лет, в 1959 г.,
американские физики Кеннет Форд и Джон
Уилер предсказали явление,
аналогичное радуге, в атомной физике. Его суть
состоит в том, что при рассеянии
электронов на атомах наблюдается их
аномально большая концентрация в
некоторых избранных направлениях — точно
так же, как и при прохождении луча
через каплю. Только роль луча в этом
опыте выполняет пучок электронов, а
роль капли — атом. В начале века
Ватсон и Зоммерфельд, изучая явление
радуги, придумали математическое
преобразование (названное впоследствии их
именем), которое в 60-х годах стало
известно как теория полюсов Редже и
сыграло важную роль в развитии теории
элементарных частиц.
Изучение радуги привело в конечном
итоге к открытию спектрального
анализа, без которого сейчас трудно
представить науку об атомах и молекулах,
а следовательно, и всю современную
физику и химию.
Без особого преувеличения сейчас
можно было бы сказать: «Теперь мы о
радуге знаем практически всё». Если бы
не ощущение непонятного волнения,
которое мы каждый раз испытываем при ее
появлении. Похоже на то, что донаучные
легенды о радуге не столь наивны.
Радуга ведь строго индивидуальна: каждый
видит свою радугу, и даже два стоящих
рядом человека видят разные радуги,
точнее, радуги, образованные разными
капельками. Как отражение лица в
бегущей воде, радуга исчезает, если вы
уходите или, пытаясь догнать ее,
погружаетесь в облако. Хорошо понятная теперь
невозможность приблизиться к радуге
издавна была символом недостижимости
счастья. Вспомните: чтобы стать
счастливым до конца жизни, человеку хотя бы
однажды достаточно пройти под
радугой босиком...
ним пурпуром и краснотой,
концами цветов, и между
концами октавы, каковое
может почитаться унисоном».
Теперь становится ясно,
что способ разбиения
спектра — не вопрос удобства,
а результат волевого усилия
и некой предвзятой идеи,
и ссылка на музыкальную
гамму при определении
столь общего явления, как
спектр, не может быть
признана убедительной хотя бы
потому, что семь тонов в
октаве — тоже своего рода
условность. Корни
сделанного Ньютоном выбора
следует искать глубже, а
именно в общепринятых
традициях, настолько древних, что
даже в его время они уже
не обсуждались.
ЧИСЛО 7
Известно, что уже в
древности существовало 7 — и не
более — чудес света, что
в древней Греции жило
7 мудрецов и 7 ее городов
спорили за право называться
родиной Гомера. Что все
знаменитые города: Рим,
Константинополь, Москва,
Париж, Лондон, Прага и
т. д. — построены на 7
холмах, что у человека 7
смертных грехов, в аду — 7 кругов,
и было ровно 7 дней
творения. В средневековых
университетах изучали 7 своббдных
искусств, в алхимии было
7 основных металлов, а в
неделе всегда было 7 дней.
Сейчас принято считать,
что особое отношение к
числу 7 пришло из Вавилона.
Первобытные пастухи имели
время подолгу наблюдать
небо и видели на нем, как и
мы сейчас, около 2000 звезд.
Среди этих звезд было
несколько десятков ярких, а
пять из них, кроме того,
двигались подобно Солнцу
и Луне.
Великий Иоганн Кеплер
всю жизнь находился под
властью магии и гармонии
чисел. Движение планет он
представлял себе как
гармоническое и считал, — отнюдь
не в смысле
метафорическом, — что каждой из семи
планет (включая Солнце и
Луну) присущ свой
музыкальный тон и при движении они
все вместе дают
музыкальную гамму, причем Луна дает
самую высокую ноту, а
Сатурн — самую низкую.
Алхимики, которые в
средние века хранили и развивали
древнюю мистическую
традицию, составили даже
таблицу соответствий:
Солнце — золото —
воскресенье — надежда,
счастье, прибыль и наследство;
Луна — серебро —
понедельник — раны, сны и
грабежи ;
Марс — железо —
вторник — войны, тюрьмы,
браки и ненависть;
Меркурий — ртуть —
среда — болезни, долги,
торговля и страх;
Юпитер — медь —
четверг — честь, желания и
богатство;
Венера — олово —
пятница — дружба и любовь;
Сатурн — свинец —
суббота — наука и жизнь.
Ньютон, конечно, знал все
эти факты и, как человек
глубоко религиозный, вряд ли
мог остаться равнодушным
к этой древней традиции.
Известно также, что он
изучал сочинение Кеплера
«Гармонии Вселенной», и это
могло стать непосредственным
поводом к поискам
соотношений между спектром и
музыкальной гаммой.
И все же: когда в радуге
впервые стало семь цветов?
Древнеиндийская легенда
рассказывает о том, как бог
света Кришна пришел на
встречу к семи девам и
пожелал с ними танцевать. Но
они с грустью сказали, что
им недостает танцоров.
Тогда он разделился на семь
частей и каждая танцовщица
получила своего Кришну.
А бог Солнца Аполлон даже
на древних изображениях
уже украшен семицветной
диадемой...

p
r^n
n
' TT 1
и jHiH
t
rf
и
и
м
>~J
iiixiii]
Информация
НАУЧНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯ
И СОВЕТЫ
При Отделении биохимии,
биофизики и химии
физиологически активных соединений
АН СССР организован Научный
совет АН СССР по комплексной
проблеме «Микробиология».
Председателем совета
утвержден академик Г. К. СКРЯБИН.
В связи с организацией совета
упразднены Научный совет АН
СССР по проблемам
физиологии и биохимии
микроорганизмов и Научный совет АН СССР
«Научные основы
микробиологического синтеза белка и
Других продуктов».
В связи с организацией
Межведомственного научного
совета АН СССР и АМН СССР по
фундаментальным проблемам
медицины упразднены
Комиссия АН СССР по
биологическим испытаниям и отбору
биологически активных
химических соединений и Комиссия
АН СССР по научным основам
медицины:
Отдел химии неводных
растворов (г. Иваново)
преобразован в Институт химии
неводных растворов АН СССР.
Директором института назначен
доктор химических наук
Г. А. КРЕСТОВ.
На базе Отдела биофизики
Института физики им. Л. В. Ки-
ренского Сибирского
отделения АН СССР (Красноярск)
образован Институт биофизики
Сибирского отделения АН СССР.
Основные направления научной
деятельности института:
управление биосинтезом и
создание искусственных
экосистем, разработка методов
управления этими системами;
разработка биофизических
методов и аппаратуры для
анализа состояния природных
экосистем с целью рационального
использования и сохранения
природных ресурсов;
разработка люминесцентных
методов биохимического
анализа.
Отдел биологии Бурятского
филиала Сибирского отделения
АН СССР (Улан-Удэ)
преобразован в Институт биологии
Бурятского филиала Сибирского
отделения АН СССР. Основные
направления научной
деятельности института:
изучение биологических
ресурсов Западного Забайкалья и
разработка экологических основ
их рационального
использования и охраны;
разработка физиологических
и генетических основ селекции
высокопродуктивных животных
и растений для условий
Забайкалья;
исследование биологически
активных природных веществ
лекарственных средств индо-
тибетской медицины.
В Петропавловске-Камчатском
организован Камчатский отдел
Института биологии моря ДВНЦ
АН СССР.
НАГРАЖДЕНИЯ
Премия имени И. И. Мечникова
1981 года присуждена члену-
корреспонденту АН СССР
Ю. И. ПОЛЯНСКОМУ за цикл
работ на тему «Изменчивость и
эволюция (на примере
простейших)».
Золотая медаль имени
И. И. Мечникова 1981 года
присуждена члену-корреспонденту
АН СССР В. А. СТРУННИКОВУ
за цикл работ на тему
«Искусственная регуляция пола у
тутового шелкопряда».
Золотая медаль имени Е. Н.
Павловского 1981 года присуждена
доктору биологических наук
Ю. С. БАЛАШОВУ
(Зоологический институт АН СССР) за цикл
работ на тему «Кровососущие
клещи — переносчики болезней
человека и животных».
НАЗНАЧЕНИЯ
Директором Института
биологии Башкирского филиала АН
СССР назначен доктор
биологических наук Р. Р. АХМЕТОВ.
Директором Института химии
и технологии редких элементов
и минерального сырья
Кольского филиала им. С. М. Кирова
АН СССР назначен доктор
химических наук В. Т.
КАЛИННИКОВ.
Постановлением Президиума
АН СССР академик Н. П.
ДУБИНИН освобожден от
обязанностей директора Института
общей генетики АН СССР.
Исполняющим обязанности
директора назначен академик
ВАСХНИЛ А. А. СОЗИНОВ.
Председателем Объединенного
научного совета АН СССР
«Научные основы химизации
сельского хозяйства»
утвержден член-корреспондент АН
СССР Н. Н. МЕЛЬНИКОВ.
Председателем Научного
совета АН СССР по проблеме
«Интродукция и акклиматизация
растений» утвержден
член-корреспондент АН СССР П. И.
ЛАПИН.
ХАРЬКОВСКИЙ ЗАВОД
ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ
освоил выпуск
магнитной жидкости МЖ-1
по ТУ 6—09—06—946-79 на основе керосина.
Магнитная жидкость может найти применение для
измерения плотности, сепарации немагнитных материалов,
создания герметических уплотняющих устройств
(включая криогенные), систем пыле-, газоочистки и очистки
сточных вод от органических примесей и твердых частиц,
для извлечения ценных материалов из вторичного сырья.
Жидкость поставляется в фасованном виде (до I кг)
или в крупной таре (стеклянные баллоны - 20 л,
металлические бочки 200 л).
Цена 1 кг (ориентировочно) - 15-18 руб.
Заявки направлять по адресу: 310059 Харьков, просп.
Ленина, 25, Харьковский завод химических реактивов.
К СВЕДЕНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ
С 1 января 1982 г. цена одного экземпляра нашего
журнала будет 65 копеек. Стоимость годовой подписки — 7
рублей 80 копеек. Это связано с увеличением стоимости бумаги
для печати и затрат на полиграфические работы.
51

>3"
NT sr >T «X) U3
lO Lr> Lo ^O tO
ГО
to
\.,hm
I
Сера,
жизненно важная и
вредная
Элемент с атомным номером 16
действительно принадлежит к числу жизненно
важных и — в отличие от многих
других — не дефицитных. Сегодня важно
не только добыть, очистить, рационально
использовать серу, но и избавиться от
вреда, наносимого технике, материалам,
окружающей среде многими
соединениями этого элемента. Одним из
важнейших вопросов, обсуждавшихся в
Женеве на Совещании на высоком уровне
по охране окружающей среды (см.
«Химию и жизнь», 1980, № 4), был вопрос
о трансграничном переносе S02.
Публикуем две новых статьи о сере и
ее соединениях: о ее роли в металлургии
рассказывает кандидат химических наук
Б. И. КАЗАКОВ; о сере в шлаках и как
следствие в атмосфере — научные
сотрудники Уральского
научно-исследовательского института черных металлов
Ф. Я. ЧУДАКОВ, М. А. БАХИРЕВА и
И. В. НАЙДАНОВА. Заметки «Сера:
самое главное, самое интересное, самое
неожиданное» подготовлены Ю. Г. ПЕ-
ЧЕРСКОЙ (как и аналогичные подборки
о гелии, ртути, боре в предыдущих
номерах этого года).
I. Сера и металл
В черной металлургии, а особенно
в сталелитейной промышленности, сера
официально признана вредным
элементом. Ее допустимое содержание
в стали ограничено очень строгими
пределами — сотыми, а в большинстве
случаев тысячными долями процента.
В больших количествах эта примесь
может вызвать красноломкость стали —
при ковке, прокатке, горячем
прессовании в такой стали образуются
трещины.
Причина этого — образование в
стали сульфида FeS, практически
нерастворимого в железе при обычной
температуре. Само по себе это не
страшно, но при определенном
соотношении (85% FeS и 15% Fe) создается
так называемая эвтектическая система,
для расплавления которой требуется
температура всего лишь 985СС. К тому
же эта эвтектика легко окисляется
при нагреве. В результате образуется
другая сложная эвтектика с' закисью
железа FeO, у которой температура
плавления еще ниже — 940°С...
Нагретая до красного каления сталь,
воспринимая дополнительную энергию (удары
молота, нажим прессов и т. д.),
растрескивается.
Когда-то И. Ильф и Е. Петров едко
высмеяли литхалтурщика Никифора
52

Ляписа-Трубецкого с его ляпсусами
вроде «волны перекатывались через
мол и падали вниз стремительным
домкратом». Впрочем, иногда и в наши
дни иные корреспонденции далеких
от промышленности и науки
репортеров вызывают смех специалистов. Мне
довелось быть свидетелем
необузданного веселья в инструментальном цехе
одного из заводов после того, как
там прочли заметку о железном
руднике, автор которой с восторгом сообщал,
что сталь, полученная из этой руды,
будет отличаться превосходными
качествами, поскольку в ней содержится
много серы.
В том же цехе ученик токаря
жаловался наставнику, что металл у него
на станке режется с легкостью воска.
Мастер объяснил: это автоматная сталь
с повышенным содержанием серы; в
сталь некоторых сортов и марок нарочно
вводят этот вредный элемент, чтобы
облегчить обработку резанием. Стали
названы автоматными не потому, что
пригодны для изготовления автоматов
Рисунок конца XVI века — третий из «Двенадцати
ключей Василия Валентина». Огнедышащий
дракой на переднем плане олицетворяет одно из
алхимических начал — огненную серу
(оружия), а потому, что их удобно
обрабатывать на станках-автоматах.
Разумеется, диапазон применения таких
сталей ограничен. Но констатируем:
вредный в принципе для стали элемент
сера иногда может быть ей полезен.
Поскольку придает специфи ческие
свойства.
А теперь страничка истории.
Видный советский инженер член-
корреспондент Академии наук СССР
Василий Семенович Емельянов в
молодости, в 1929 году, был откомандирован
в Германию — научиться готовить
высококачественную сталь.
На одном из заводов Круппа старый
мастер слишком строго, по мнению
молодого специалиста, поддерживал
указанное в технических условиях
содержание серы в стали. Нижним
пределом было 0,012%, верхним —
0,018%. Емельянов поинтересовался,
а что он будет делать, если содержание
серы окажется меньше нижнего
предела, и был просто удивлен, услышав
ответ: «Добавлю серы». Создалось
впечатление, пишет Емельянов, что
мастер-служака загрязняет сталь, не
смея отступить от буквы инструкции.
Но оказалось, все не так просто:
соблюдения допусков по сере требовал
и заказчик — такая сталь лучше поли-
53

ров ал ас ь. Сталь предназначалась для
ружейных стволов, изготовляемых
фирмой «Маузер»... Вернемся, однако,
в наши дни.
Минский инженер С. В. Ломинский
задался вопросом: непьзя ли сделать
сталь более податливой для режущего
инструмента без утраты ее прочностных
качеств?
Характерен пример обработки резцом
близких по составу и прочности хромо-
марганцевобористых и хромомарганце-
вотитановых сталей. Такая же чистота
обработки, как у бористых, у титановых
сталей (при прочих равных условиях)
не получается. Более того, тупят,
изнашивают режущий инструмент они
значительно быстрее. Металловеды
объясняют такую разницу тем, что оба
эти элемента, присутствуя в стали,
активно соединяются с растворенным в ней
азотом, образуя нитриды. Нитриды
титана — твердые включения; при
обработке такой стали резцом на
ее поверхности получаются неровные
вырывы металла. А нитрид бора (см.
«Химию и жизнь», 1981, № 7) по
структуре подобен графиту. При обработке
стали он служит как бы смазкой,
получаются гладкие поверхности при
минимальном износе инструмента.
Поиски Ломинского долгое время не
приближали его к решению задачи.
Но вот как-то попалась ему зарубежная
публикация об эксперименте, в котором
в марганцовистую сталь добавляли
серу. Автор статьи утверждал, что
стойкость резцов при обработке таких
«осерненных» сталей возросла с 92 до
720 минут. Подсчитан был и
экономический эффект: серная присадка
удорожала каждую тонну стали на два
доллара, но обработку ее удешевляла
на 20 долларов. Опять вредный элемент
приносил ощутимую выгоду, а значит,
пользу.
Ломинский начал
экспериментировать. В жидкий металл, полученный
из вагранки, он стал вводить
содержащие серу присадки. От добавления
в сталь сернистого железа или просто
черенковой серы ничего путного не
вышло. Совсем иначе все получилось,
когда в сталь вводили сульфит и мета-
бисульфит натрия — Na2S03 и NaHS03.
Эти соли помещали на дно ковша перед
заливкой. Сталь немедленно вскипала,
сквозь нее пробивалось множество
газовых пузырьков. Через две-три
минуты она успокаивалась, и ее можно
было разливать в формы.
Потом при токарной обработке такой
стали расход резцов сокращался почти
вдвое. И главное, потери прочности
самого металла при этом не
наблюдалось.
В чем дело? Ошибочно само
представление о сере как о вредном для
стали элементе? Нет, все правильно.
Такой «фокус» получается не со всякой
сталью, а только с марганцовистой.
Марганец, как известно, связывает
серу, образуя тугоплавкий сульфид
MnS, и тем самым нивелирует вредное
влияние серы. Мельчайшие крупинки
MnS облегчают обработку полученного
металла. Это как при резке резины:
чистая, она режется скверно, а в смеси
с металлической дробью — хорошо:
лезвие ножа идет от одной крупинки
к другой.
Но не только в этом причина. Ведь
просто добавление серы или сульфида
железа в металл не облегчало его
обработку. В ковш нужно поместить
именно сульфит или метабисульфит.
Очевидно, бурное вскипание стали
помогает избавиться от поглощенных
до того газов.
Количество добавляемых присадок
далеко не безразлично: важно не
превысить установленное ГОСТом
содержание серы в металле. Лишь тогда
сталь и обрабатывается легче (без
особого труда достигается седьмой класс
чистоты), и прочность ее при этом
не падает.
Сельскохозяйственное
машиностроение оказалось особенно
заинтересованным во введении серы в сталь.
Самые ответственные детали тракторов
делают из такой стали, прочность их
соответствует самым современным
требованиям.
Двигателям свойственно изнашиваться,
и этот необратимый процесс начинается
еще до эксплуатации. Новый двигатель
нужно обкатать. Обкатка обычно дело
довольно долгое и непроизводительное.
Но если ею пренебречь или просто
сократить время обкатки, то, как
правило, не полностью прирабатываются
сопряженные узлы и детали, что в
дальнейшем приведет к усиленному
износу трущихся частей.
Профессор Саратовского института
механизации сельского хозяйства
Г. П. Шаронов впервые столкнулся
с проблемой рациональной обкатки
еще в годы войны. Тогда по лендлизу
в Советский Союз через южную
границу поставлялись автомобили марки
«Виллис». К месту назначения они
прибывали не одинаковым путем:
одни — быстро, железнодорожным
транспортом, другие — своим ходом по
Военно-Грузинской дороге и далее.
54

Потом начались неполадки. Не могли
нести необходимую нагрузку как раз
те «Виллисы», что были бережно
доставлены железной дорогой. А
преодолевшие трудный и долгий путь
своим ходом были в полной боевой
готовности. Не так-то просто было сразу
уразуметь, что все дело в обкатке:
«самоходные» машины прошли ее по
пути к фронту, «железнодорожные» —
нет...
Трактора наших колхозов и совхозов
ремонтируются в основном в зимнее
время. Таким образом, период их
обкатки совпадает с началом полевых
работ. При этом, конечно, не
исключено, что вместо ослабленного режима
обкатки двигатель сразу получит полную
нагрузку. Следствия — интенсивный
нагрев и изнашивание деталей.
Стремясь найти режимы рациональной
и быстрой обкатки двигателей, Г. П.
Шаронов обратил внимание на наш вредный
элемент. Еще в 1959 г. вместе с В. С. Ни-
кандровым Шаронов выяснил: с
помощью присадки, содержащей
растворенную коллоидную серу (РКС), можно
полностью приработать тракторный
двигатель за полтора-два часа. Прира-
боточный износ при этом почти в 1,5 раза
ниже,, чем обычно. Сущность
получаемого эффекта в том, что РКС
химически взаимодействует с
поверхностными слоями деталей. В них образуется
композиция сульфидов (уже
упоминавшийся MnS и другие), которая
играет роль твердой смазки. Это
препятствует металлическому сцеплению,
а следовательно, и задиру деталей.
Такое сульфидирование поверхностных
слоев уменьшает коэффициент трения
и, следовательно, износ.
Еще одно интересное и весьма
эффективное применение серы в
сельскохозяйственном машиностроении —
восстановление дисков трения,
работающих в коробке передач. Чаще всего
они выходят из строя (в тракторах
«Кировец», например) из-за того, что
коробятся. Вторая причина — задир
и износ поверхностей трения. Раньше
вышедшие из строя диски «Кировцев»
отправляли на Кировский завод в
Ленинград, где подвергали сульфоциани-
рованию. В расплавленной смеси солей
поверхность дисков насыщалась
углеродом, азотом и серой и вновь
приобретала работоспособность.
Но с цианидами можно работать
далеко не везде. Большие
транспортные расходы, высокая стоимость суль-
фоцианирования, наконец, перегрузка
цехов Кировского завода заставляли
искать другие способы восстановления
дисков, применимые в условиях
ремонтных мастерских и небольших заводов.
Уже упоминавшийся в этих заметках
профессор Г. П. Шаронов (вместе с
Н. А. Рабовецким) предложил
насыщать поверхности трения серой при
умеренно высоких температурах и без
участия таких высокотоксичных
продуктов как цианиды. В итоге только в
Саратовской области за год восстановлено
без малого 700 000 дисков трения.
Собирался рассказать в основном про
то, как сера вредит металлургии,
машиностроению, эксплуатации машин.
Выходит, однако, что именно в этих
областях вредный элемент способен
принести много пользы. И уже при^
носит ее.
II. Частная, вроде бы,
проблема
Наш рассказ — о сере в шлаке, но не
топливном, где ее тоже немало, а в
металлургическом, доменном, который
уже служит сырьем для производства
строительных материалов. При
охлаждении содержащего сульфиды
доменного шлака водой в атмосферу и в воду
попадают соединения серы, среди
которых особенно опасен сероводород.
Многие годы с этим мирились, сейчас
нельзя. Даже если доменный шлак не
перерабатывать, а просто сбрасывать в
отвалы, то эти отвалы под действием
атмосферных осадков станут
источником сернистых выбросов в воздух и в
почву.
Есть несколько способов борьбы с
сернистыми выбросами. Можно,
например, укрыть технологическую линию,
эвакуировать парогазовую смесь и
обезвредить ее, сохранив существующую
технологию и используя известные
методы санитарной очистки газов. Можно
поступить иначе — ввести в
технологическую воду или в зону реакции
вещества, подавляющие выделение из
шлака газов, содержащих серу. Или —
модифицировать шлак такими добавками,
которые связали бы серу в прочные
соединения, не разлагающиеся в
процессе дальнейшей переработки. Можно,
наконец, подвергнуть шлак
предварительной десульфурации (до начала его
переработки в материалы и изделия),
причем так, чтобы сера могла быть
экономично утилизирована.
Раньше был приемлем и такой
расточительный прием, как подача большого
избытка технологической воды, что
55

исключило бы и парообразование, и
выделение вредных газов. Но сейчас в
районах развитой металлургии избытка
воды нет и не предвидится. Этот способ
стал принципиально неприемлем
(исключая случаи замкнутых систем водо-
оборота). А из других перечисленных
способов каждый специфичен и, как
правило, требует немалых затрат. Одним
словом, здесь есть над чем
задуматься и технологу, и конструктору, и
проектировщику, и даже химику-теоретику.
Пока общепризнано лишь то
обстоятельство, что в шлаковом расплаве
сульфидная сера существует в ионной
форме и что в застывшем шлаке она
связана с железом, марганцем, а больше
всего с кальцием.
Исследователи спорят о том, как
сульфид кальция взаимодействует с парами
воды, откуда берется этот самый
сероводород. Казалось бы, о чем спор,
напиши уравнение реакции:
CaS + H20-*CaO* + H2Sf,
и все ясно. Но, нет, эта реакция —
формальная, она практически не идет,
преграды на ее пути ставят неумолимые
законы химической термодинамики.
Правильнее было бы писать совсем
наоборот: CaO + H2S->CaS+H20.
Другая реакция:
CaS + Н20 ^ Са(ОНJ + H2S,
правда, идет, но тоже
преимущественно в обратном направлении. Прямая
реакция возможна лишь при температуре
ниже 120° С. Температуры же шлако-
переработки обычно намного выше.
Выходит, образование сероводорода
из сульфида кальция маловероятно?
В химической литературе можно
встретить и такую двухступенчатую
схему: 2CaS+2H20 -к Ca(SHJ+Ca(OHJ
и далее Ca(SH)? + 2H20-*- Ca(OH)? +
+ 2H2S. Но и эта схема, как показывают
термодинамические расчеты, формальна.
Во многих книгах есть утверждение,
что взаимодействие CaS с водой в
присутствии углекислоты приводит к
образованию заметных количеств H2S. У себя
в институте мы проверили зто
утверждение и установили, что и с этой
реакцией как поставщиком сероводорода
следует считаться лишь при
сравнительно низких температурах, примерно
до 500° С.
И все же некоторые исследователи
обнаруживали заметное количество H2S
в газах над шлаками при температуре
намного выше 500° С, и даже отмечали,
что с ростом температуры (от 800 до
1400° С) при обработке шлака парами
воды количество выделяемого
сероводорода увеличивается. Как же так? Ведь
известно, что сероводород неустойчив
при высоких температурах, что уже при
400° С активно идет его разложение.
Следовательно, чем выше температура,
тем менее вероятно присутствие H2S в
газах?
Факты — упрямая вещь, но законы
термодинамики еще упрямее.
Сероводород, очевидно, образуется в
результате сложного взаимодействия смеси
горячих газов и паров в системе
газоотбора или в атмосфере.
Мы попытались разобрать по
косточкам такое взаимодействие. В отличие
от большинства коллег, учли, что на
раскаленные сульфиды одновременно с
паром действует кислород. В этом
случае термодинамически вероятны такие
реакции:
2CaS + 2H20 + 02 = 2Ca(OHJ + S2,
2CaS + H2O+0,5O2 = 2CaO+H2S+0,5S2,
CaS+H20+02 = CaO + S02+H2,
2CaS + H2O + 1,5O2 = 2CaO + SO2+0,5S2+H2,
2CaS + H20 +1,502 = 2CaO + H2 S + S02.
При температуре 800—1400° С пары'
серы двухатомны, поэтому в
приведенных реакциях и фигурируют
молекулы S2.
Обратите внимание: среди продуктов
приведенных реакций присутствует
молекулярная сера. А ведь она в этих
условиях охотно взаимодействует с парами
воды:
3S2+4H20-^4H2S+2S02.
Не в этом ли разгадка видимого
противоречия теории и практики?
Окислительный характер паров воды
относительно расплава шлака еще в
1968 г. отмечали советские
исследователи И. А. Новохатский, Ю. М. Борц и
И. А. Копырин. Значит, в реальных
условиях производства избежать
образования значительных количеств
сероводорода можно двояко: либо свести к
минимуму количество охлаждающей воды,
либо дать избыток кислорода. К такому
сугубо практическому выводу привела
теоретическая по сути работа из области
химической термодинамики.
Что же дальше?
Сухие способы шлакопереработки
только-только начали прокладывать
себе дорогу в практику. Известно, что в
этом случае вместо H2S в шлаках
образуется S02 — тоже газ и тоже вредный,
хотя и не в такой степени.
Чтобы существенно сократить
капитальные и эксплуатационные затраты на
газоочистку, более привлекательно
исключить попадание в выбросные газы
излишнего воздуха. Но сделать это
можно лишь сильно изменив сложившуюся
технологию шлакоматериалов.
56

а'-.;.*}. fat
u*V.
R
' - ■* **'
Декоративные шлаковые стекла и рядом, для
сравнения, кусок янтаря. Слева от янтаря —
зеленый синтетический шлак (без серы!). Основа
шлака — чистые окислы, идентичные по составу
натуральному доменному, шлаку с
металлургических заводов Урала. Внизу под янтарем —
стекло из натуральных доменных шлаков
Череповецкого металлургического завода после
удаления из них серы
Выходит, без коренного изменения
технологии дела не поправить?
Рациональнее всего, по-видимому, искать
экономичную технологию десульфурации
«свежеприготовленного» шлака до
переработки его в изделия — более
дорогие, чем нынешние, но и более
практичные, более красивые.
Известно: сульфиды железа и
марганца интенсивно окрашивают шлаковые
стекла в черный и коричневый цвет.
Удалив серу, из тех же шлаков получают
желтые, зеленые и голубые стекла.
Их оттенки зависят от соотношения
оставшихся в шлаке железа и марганца.
Из доменного шлака Череповецкого
металлургического завода мы у себя в
лаборатории получили шлаковое стекло
янтарного цвета. Подобные, чистые по
сере, шлаковые стекла могут быть
употреблены с пользой не только в
качестве облицовочной крошки. Оттенок
получился, как у золотистого цериевого
стекла. А как дороги и как красивы
цветные стекла с оксидами редкоземельных
элементов, читатели «Химии и жизни»,
видимо, знают.
И все же не ради красивых стекол
нужно искать пути рационального
удаления серы из шлака. Стекла — так,
мелочь. Главное — атмосфера.
III. Сера:
самое главное,
самое интересное,
самое
неожиданное
КОНСТАНТЫ
И СВОЙСТВА
Атомный номер — 16
Атомная масса — 32,06
Органолептические
свойства — при нормальных
условиях кристаллы
желтого цвета
Число известных (на
1.01.80 г.) стабильных
изотопов — 4
Массовые числа
изотопов — 32, 33, 34, 36
(подчеркнут самый
распространенный изотоп)
Молекула — при
нормальных условиях Se
Плотность — при
нормальных условиях 2,07 г/см3
Температура плавления —
112,8° С (ромбическая
сера)
Температура кипения —
444,6°С
Степени окисления —
—2, +4, +6
57

Электронное строение
атома — 3s23p4
Энергия связи электрона
с ядром — 10,36 эВ
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Сера в самородном
состоянии, а также в виде
различных соединений
знакома человеку с
древнейших времен. Раньше
всего, по-видимому, ее,
сжигая, использовали как
инсектицид — для
выкуривания насекомых из
жилищ, чуть позже сернистый
газ стали применять для
отбелки тканей. Греческое
слово, обозначающее серу,—
«тейон» происходит от
глаголов «дымить» и «испускать
запах».
У Гомера описаны
«сернистые испарения» и
смертельное действие
паров горящей серы. Очень
давно серу стали
применять при изготовлении
горючих смесей для
военных целей. Около
VIII века китайцы
впервые использовали ее в
пиротехнических смесях,
очень похожих на черный
порох. Особое значение
сере придавали алхимики. Они
видели в ней выражение
одного из основных начал
природы — горючести и
считали ее обязательной
составной частью всех металлов.
О СЕРЕ В ПРИРОДЕ
Сера относится к весьма
распространенным
элементам A5-е место среди
всех элементов; 0,7%
массы Земли и 0,047%
массы земной коры).
Основная часть земной серы,
видимо, сосредоточена
в мантии, а не в коре.
В свободном состоянии
сера встречается
сравнительно редко. Залежи
самородной серы есть в
Советском Союзе, США,
Италии, Японии и других
странах. Однако основная
масса серы в земной коре
связана с металлами.
Многие минералы,
содержащие серу,— ценные
РУДЫ цветных металлов.
Это, например, свинцовый
блеск PbS, цинковая
обманка Zn S, медный блеск
Cu2S. Много в природе
и сернокислых солей,
особенно щелочных и
щелочноземельных
металлов. Связанная сера
есть и в нефти, угле,
сланцах, природном газе;
здесь эта примесь весьма
нежелательная.
МОДИФИКАЦИИ СЕРЫ
Молекулы серы при
обычных условиях состоят из
восьми атомов. Это
вещество полиморфно, т. е.
оно кристаллизуется по-
разному в зависимости
от условий. При
температуре ниже 95,6°С
устойчива обычная
ромбическая желтая сера с
кристаллами в виде
октаэдров со срезанными
углами. Иной формы
кристаллы получаются при
медленной кристаллизации
серы из расплава. Стенки
сосуда в этом случае
покрываются изнутри довольно
длинными темно-желтыми
игольчатыми кристаллами
так называемой
моноклинной системы. Эта
модификация неустойчива, и при
температуре 956°С она
переходит в ромбическую.
Получены и другие
разновидности серы. Так, при
замораживании жидким азотом
сильно нагретых серных
паров образуется устойчивая
лишь ниже минус 80° С
пурпурная модификация, по-
видимому, образованная
молекулами из двух атомов.
Предполагается, что при
сверхвысоком давлении серу
удастся перевести и в
металлическое состояние.
ПОДРОБНЕЕ
О СЕРОВОДОРОДЕ
Этот газ известен прежде
всего очень неприятным
запахом (по уже ставшему
классическим
определению — запахом тухлых
яиц) и ядовитыми
свойствами. Но в малых
дозах, как и многие другие
яды, сероводород может
быть полезен (об этом
ниже). Для некоторых
простейших организмов — так
называемых серобактерий —
сероводород и сульфиды
абсолютно необходимы.
Энергию им дает характерная
для сероводорода
реакция окисления: 2H2S +
+ О 2 = 2 Н20 + 2 S +
+ 127 ккал.
Образующаяся сера откладывается
в телах серобактерий,
причем содержание
этого элемента может
достигать 95% их массы.
Таким путем образуются
залежи самородной серы.
ОТКУДА СЕРОВОДОРОД
В ЧЕРНОМ МОРЕ
Под влиянием
простейших, только других, так
называемых сульфатовос-
станавливающих
бактерий, происходит иногда
и процесс выделения
сероводорода. Так,
например, этот газ
постоянно образуется на дне
Черного моря. Под слоем
воды, содержащей
растворенные сульфаты, происходит
разложение органических
веществ по схеме:
CaS04+CH, ->.CaS-r-C02 +
+2Н 0-»-CaC03+H20+HL>$t
Но до верхних слоев
воды сероводород не
доходит,, так как на
глубине около 150 метров
он встречается с
проникающим сверху
кислородом. На этой же
глубине живут серобактерии
и проходит реакция,
приведенная в предыдущей
заметке.
СЕРА И КУРОРТ
Очень жаль мне
тех.
которые
не бывали
в Евпатории,—
утверждал Владимир
Владимирович Маяковский.
Евпатория известна
прежде всего как
детский курорт. Но и
взрослым там есть что делать.
Жемчужиной курорта в
путеводителях по Крыму
называют евпаторийскую
грязе- и водолечебницу
на берегу Мойнакского
лимана. Главные
ценности здесь — слаборадио-
58

активный целебный ил
(собственно грязь) и
рапа, вода лимана, с
высокой — до 180 г/л —
концентрацией солей. Среди
этих солей — сернокислые
магний и кальций,
сернистое железо. А грязь Мой-
накского лимана, как
утверждают медики, насквозь
пропитана сероводородом.
В небольших
концентрациях он оказывает
целительное действие при
многих заболеваниях.
Может, это поэтическая
гипербола, однако есть
у Маяковского и такое
утверждение:
Все болезни
выжмут
горячие
грязи
евпаторячьи...
МАЛОИЗВЕСТНЫЙ
ОКСИД
При сжигании на воздухе
сера, горя синим
пламенем, превращается в
бесцветный газ S02 с
характерным умеренно
резким запахом. Как
известно, в присутствии
катализаторов сернистый
ангидрид S02 окисляется
в серный SO,, который,
взаимодействуя с водой,
дает важнейшую из
минеральных кислот — серную
H2S04.
Менее известен
низший оксид серы, ее
закись S20. Это соединение
образуется при действии
тлеющего электрического
разряда на смесь серных
паров с S02: 3S+ S02.=
= 2S20. Раньше считали,
что в этих условиях
образуется моноокись
состава SO или S202. Но
соотношение атомов
оказалось в нем таким же,
как в сернистом газе,
только в обратной
пропорции. И если молекула
S02 представляет собой
равнобедренный
треугольник с атомом серы
в вершине, то молекула
S20 — тоже треугольник,
но неправильный: длина
связи между серным и
кислородным атомами заметно
меньше, чем между двумя
серными A,46 и 1,ВВ А,
соответственно).
«СЕРНАЯ ПЕЧЕНЬ»
И ДРУГИЕ
Сульфидов — соединений
серы с металлами (а также
с ионом аммония) —
известно великое
множество. Не только потому, что
металлов намного
больше, чем неметаллов, и
при этом многие из них
в соединениях с серой
проявляют разные
валентности. Поведение
серы в соединениях с
металлами не всегда
отличается постоянством. То
она образует обычные
сульфиды — в
соответствии со своими
традиционными валентностями и
валентностями металлов,
то полисульфидные цепи
с атомами металлов на
концах. Обычно
полисульфиды получают,
вводя в концентрированный
раствор сульфида тонко
измельченную серу.
«Насыщение» соединения
серой обычно приводит к
более интенсивной
окраске. Так, самое
наисернистое соединение
аммония — (NH4JS9 —
окрашено в ярко-красный
цвет, а низшие
полисульфиды аммония — желтые,
оранжевые...
Как правило,
образуются не индивидуальные
полисульфиды, а их смеси.
Смесь полисульфидов
натрия, известную под
старинным названием «серная
печень», издавна
применяют в кожевенной
промышленности. Готовят эту смесь,
сплавляя серу с содой.
Образуется зелено-бурая
твердая масса, растворимая в
воде, причем растворение
серной печени приводит
к образованию
окрашенного раствора с
щелочными свойствами. Этим
раствором и
обрабатывают кожи, чтобы удалить
с них волос.
В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ
Сера принадлежит к
числу биоэлементов. В
природе происходит ее
круговорот. Сера есть в
составе
микроорганизмов, грибов, зеленых
растений, животных,
человека. Да и как иначе?
Сульфгидрильные
мостики — SH объединяют
цепи двойной спирали ДНК,
через них же и д и
сульфидные связи —S—S—
соединяются между собой
фрагменты сложных
белковых молекул. Есть сера
в составе незаменимых
аминокислот (метионин, цисте-
ин), витаминов (тиамин —
витамин В(), ферментов.
Растения накапливают
серу главным образом в
семенах и листьях. У
животных больше всего серы
в веществе волосяного
покрова, копытах, рогах.
Элементарную сеРУ
врачи и фармацевты
используют в составе
присыпок и мазей, но
несравненно большее
значение для медицины
имеет связанная сера. Она
входит в состав
большинства антибиотиков, а
сульфамидных препаратов (по
определению!) без серы
вообще не бывает.
ЧТО ЕЩЕ ЧИТАТЬ
В «ХИМИИ И ЖИЗНИ»
О СЕРЕ
И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯХ
В. М. Белостоцкий, М. Д.
Гольдермаи. Сера. 1967,
№ 5.
В. Каэбек-Казиев.
Серная кислота. 1967, № 5.
П. А. Баранов. Проблема «Sit.
1970, № 6.
Н. К. Петров. Сера из
Черного моря. 1974, № 3.
59

Синяки
на картошке
Хозяйка принесла из магазина пакет
картошки, почистила, заглянула в каст-
рюпю, а там — на один обед для семьи
и то мало. Снаружи на клубнях вроде и
не было никаких изъянов, а на
разрезах — сплошь черные и синие пятна.
И вот половина картошки идет в
отходы. . .
Что же это за пятна?
Каждому в жизни, увы, случалось
получать синяки, особенно в детстве.
В энциклопедии это явление под
названием «кровоподтек» трактуется
следующим образом: «Кровоизлияние в
мягкие ткани под действием удара или
давления тупым предметом». Мы
стараемся не подвергаться подобному
действию. А вот картофель, пока дойдет от
поля до кастрюли, бит бывает
неоднократно. Бьют его при уборке,
пересыпают из корзин в самосвалы, из
самосвалов в вагоны, разгружают вагоны
лопатами, топчут при этом картошку
сапогами. Вот и получает она ссадины
и синяки. Да, темные пятна в клубнях —
не что иное, как синяки — результат
разрушения живой ткани.
Клубень — разросшийся кончик
подземного побега. Таким способом
растения картофеля запасают питательные
вещества для будущего потомства. Ткани
клубня состоят из сочных и очень
сложно устроенных клеток, которые, помимо
того, что они — кладовые для хранения
крахмала, выполняют все функции,
присущие живой клетке. Клубень дышит,
в нем протекают сложные
биохимические процессы ферментативного
превращения одних веществ в другие! В
вакуолях здоровых неповрежденных клеток
локализованы фенол ьные соединения.
Если же клетку разрушить, то
содержимое вакуолей растекается и происходит
необратимое окисление полифенолов
кислородом воздуха. В основном
окисляется тирозин, под влиянием фермента
тирозиназы. Тут-то и образуются темно-
окрашенные соединения —
меланиновые пигменты.
Темные пятна от ушибов у картофеля
появляются не сразу, иногда лишь через
несколько недель хранения. Ведь
клубень не разрезан и не раскололся,
разрушились только отдельные клетки, и
окисление полифенолов в них
протекает медленно.
Темнеет клубень и в том случае, если
его разрезать и оставить на возду хе.
Это явление всем знакомо. Каждая
хозяйка знает, что очищенный впрок сырой
картофель надо класть в воду. Впрочем,
потемнеет он и в воде, если не сварить
его вовремя, и тем быстрее, чем
больше содержится в клубнях тирозина.
Какая же картошка чаще «ходит в
синяках»? Замечено: та, что рассыпча-
тее, крахмалистее: ее клеточные ткани
непрочны и плохо противостоят ударам.
То же бывает и с незрелыми клубнями.
Чувствителен к повреждениям и
охлажденный картофель: на холоде все
становится хрупким. Потому-то,
убранный поздно, в холодную погоду, он так
часто огорчает нас темной сердцевиной.
60

Специалисты сельского хозяйства
знают, что на картофель плохо действует
избыток азотных удобрений: клубни
получаются очень крупными, но долго
остаются молодыми и потому сильнее
повреждаются. Небольшой избыток
фосфорных и калийных удобрений,
напротив, ускоряет созревание. Ионы калия
усиливают к тому же эластичность
клеточных оболочек.
Вообще калийным удобрениям в
картофелеводстве отводится особая роль.
По содержанию калия в ботве можно
даже предсказать качество будущего
урожая. Если в сухом веществе ботвы
этого элемента больше чем 0,5%, то
можно уверенно сказать, что клубни не
потемнеют. При 0,4—0,5% калия в ботве
темные пятна в клубнях, вполне
возможно, появятся. Такой картофель надо
убирать нежно, бережно. Если же калия в
ботве еще меньше, то клубни будущего
урожая почти наверняка будут темнеть.
Их лучше не хранить, а использовать
как можно быстрее.
Но, конечно, самое надежное средство
от «синяков» — осторожное обращение
с картофелем, такое же, как с яблоками,
помидорами и другими сочными
плодами.
Может случиться и так: сырая
картошка не темнела, а сварили ее да чуть
остудили — и вот уже она выглядит
совсем неаппетитно: появились темные
пятна, а некоторые клубни целиком как-то
посерели. . .
Тут уже совсем другой процесс, его
вызывает взаимодействие железа и хло-
рогеновой кислоты. Кислота эта в сырых
клубнях находится в связанном
состоянии, а при температуре В0°С
высвобождается и вступает в реакцию с окислами
железа, которого в клубнях всегда
достаточно.
С окислами железа реагирует еще и
лимонная кислота, которая тоже есть в
картофеле. Но соединения при этом
получаются бесцветными. От соотношения
этих двух кислот и зависит степень
потемнения картофеля, а оно — признак
сортовой, и потому все новые сорта
селекционеры обязательно испытывают
на потемнение после варки. Впрочем,
условия выращивания здесь могут
изменить картину. Например, картофель
с торфяников (которые бедны калием
и богаты азотом) независимо от сорта
почти всегда темнеет.
Сохранить белизну картофеля можно,
добавив при варке несколько капель
лимонной кислоты. Однако учтите, что
это слегка изменит вкус и картошка
лишится аппетитной рассыпчатости. С этим
приходится мириться, если, скажем, для
салата нужно, чтобы картошка и
холодная оставалась красивой, а горький опыт
подсказывает, что она непременно
потемнеет.
Еще один вид подобных
неприятностей происходит с картофелем, когда
его жарят при высокой температуре.
Дома, на кухне, мы умеем этого
избежать, и интуиции нам бывает, как
правило, достаточно, чтобы добиться от
жареной картошки золотис того цвета.
А вот в перерабатывающей
промышленности при изготовлении чипсов или
хрустящей соломки потемнение
доставляет много хлопот. Готовые продукты
получаются не только некрасивыми, но
еще и горьковатыми. Причина — в
реакции между редуцирующими сахарами
(фруктозой, глюкозой, мальтозой,
ксилозой, маннозой) и свободными
аминокислотами. В зрелом, только что
убранном картофеле таких Сахаров немного,
от 0,25 до 0,80%. Однако уже 1 %
достаточно, чтобы чипсы или соломка
потемнели. А между тем, если картофель
убирали в холодную погоду или чересчур
охладили при хранении, он может
накопить до 12% редуцирующих Сахаров.
Вот почему картофель для такой
переработки очень сложно хранить: ему нужна
температура 7—В°, но в таком тепле
клубни прорастают, и надо все время
заботиться о том, чтобы этого не
случилось.
Итак, подведем итоги. Более всего
повинна в «синяках» несовершенная
технология уборки, перевозки и хранения
картофеля. Знать причины — это уже
полдела. Устранить их нетрудно на своем
огороде, много сложнее — на
колхозном и совхозном поле. Но главное —
возможно.
Кандидат биологических наук
Ю. КЛЮКВИНА
61

Земля и ее обитатели
Рыбья школа
Как-то на промысле хамсы в Черном море
капитан поискового судна Степан Иванович
Шульженко уверял меня, будто рыба стала
умнее.
— Похоже, что хамса получила высшее
образование — ее в трал и калачом не
заманишь. Раньше, когда еще только начинали
промышлять тралами, уловы были больше...
Ихтиологи сперва посмеивались над такими
рассуждениями. Да и большинство
работников рыбной промышленности считало такие
мнения рыбаков несерьезными. Но вот в
последние годы и исследователи заметили, что в
местах регулярного промысла рыба более
осторожна, чем там, где ее ловят впервые.
Впрочем, поначалу наблюдения такого рода
не шли дальше простой регистрации фактов.
Лишь недавно появились объяснения этого
феномена.
Помогли здесь исследования реакций рыб
на естественные репелленты, на так
называемые вещества тревоги, которые выделя-
<J
\
ются из рыбьей кожи при ранении. Когда
сотрудники МГУ Е. А. Марусов и Г. А. Ма-
люкина в обычное место кормления рыб в
аквариуме вместо пищи давали водный
экстракт кожи, то сперва рыбы возбуждались,
метались по аквариуму, а потом уплывали в
дальний угол и затаивались.
Исследования такой условнорефлекторной
деятельности пресноводных и морских рыб
привели к выводу, что скорость
образования рефлексов у разных рыб примерно
одинакова. Причем рефлексы, выработанные
даже в экспериментальных условиях, были
стойкими и сохранялись весьма долго. С
помощью условных рефлексов рыбы даже
научились быстро находить выход из модели
ставного невода. Птицы же очень редко
выбираются из ловушек, по конструкции
напоминающих невод.
Пожалуй, наиболее примечательны
наблюдения К. Г. Кухоренко за атлантической
скумбрией. Он подметил, что, независимо от
естественных колебаний численности
скумбрии, с годами ее уловы (за час — для тралов
или за сутки лова кошельковым неводом)
падают. Кухоренко обнаружил и другое
явление: не только средние размеры скумбрий,
пойманных различными орудиями, разные,
но и вообще величина выловленных скумбрий
с годами неумолимо уменьшается. Так, в
уловах донного трала в водах возле
Северо-Западной Африки с 1964 по 1972 год средние
размеры рыб изменились с 31,6 см до 24 см.
Уменьшилась и средняя длина рыб при
промысле пелагическим тралом и кошельковым
неводом. Упали и уловы (при промысле
пелагическим тралом — в 7 раз,
кошельковым неводом — в 1,7 раза).
Если анализировать промысел по рыбам,
которые приносят только донный или только
пелагический тралы, можно заключить, что
поредело стадо скумбрии (уменьшилась дли-
Поведение рыО при добавлении в аквариум
нескольких капель экстракта кожи мертвой особи
резко меняется: а — рыбы спокойно плавают по
аквариуму; б — экстракт добавлен, и рыбы
собрались к источнику запаха; в — рыбья стайка
устремляется прочь от «опасного» места; г — в
панике рыбы беспорядочно мечутся; д — рыбы
затаились у дна подальше от «опасного» места. Стрелка
показывает направление течения воды в аквариуме

на и количество рыбы в уловах) и стадо
«омолодилось», ибо в сеть попадает много рыб
младших возрастов (меньшей длины). Но все
это, может быть, и вовсе не так: рыба
«поумнела», и в сеть попадает лишь
необстрелянная молодежь. А умудренные жизненным
опытом скумбрии изменили свое
безразличное отношение к орудиям лова.
Как же это произошло? Кухоренко полагает,
что во время промысла часть рыб волей-
неволей повреждалась и вещество тревоги
не раз вызывало испуг у соплеменников.
Действие этого химического раздражителя
совпадало со взаимодействием рыб с тралом
или кошельковым неводом, и у обитателей
моря вырабатывался условный рефлекс на
орудие лова. К тому же у рыб, как и у
других стайных животных, ярко * выражен
рефлекс следования, и когда единицы,
выработавшие оборонительный условный
рефлекс, устремлялись в сторону от трала, они
увлекала за собой многих. Уйти же
скумбрии от трала не представляет труда —
его скорость (в зависимости от типа
судна) 5—9 км/ час, а скумбрии — до
19 км/час.
В промысловых районах выработка
условных рефлексов и их подкрепление идут
непрерывно, и поэтому старые (а значит, и
более длинные) рыбы все реже и реже будут
попадать в сети. И всюду, где хотя бы часть
рыб научится избегать орудий лова, их стада,
вероятно, не будут катастрофически таять,
даже при интенсивном промысле.
Но так ли уж все это верно? Нельзя ли
попытаться иначе объяснить эффект,
выявленный К. Г. Кухоренко? Наверное, можно, но,
право, станет жаль, если другое объяснение
не приведет к столь оптимистичным
выводам.
Кандидат географических наук
Д. Я. БЕРЕНБЕЙМ
Гипотезы
Питание
сквозь кожу?
Сначала несколько слов о
делах сухопутных. Начнем
с того, что человек дышит
не только легкими (у них
гигантская поверхность), но
и кожей. И не любопытно ли,
что скорость газообмена
через легкие и кожу не очень-
то разная в пересчете на
одну и ту же площадь? А ведь
кожа вроде бы неплохая
преграда. Ее эпидермис (та
часть кожи, куда не
проникают кровеносные сосуды)
обычно состоит более чем
из двадцати слоев живых
клеток, которые в свою
очередь покрыты сверху
десятками, а то и сотнями слоев
омертвевших клеток,
составляющих так называемый
роговой слой. Альвеолы же
легких (пузырьки средним
диаметром 0,25 мм), через
которые, собственно, и идет
газообмен, покрыты лишь
одним слоем эпителиальных
клеток. Правда, есть еще и
слой эндотелиальных клеток,
слагающих стенку
кровеносного сосуда, прилегающего
к альвеоле. Но вся
перегородка, которую здесь
преодолевают молекулы
кислорода и углекислоты, почти в
200 раз тоньше эпидермиса
кожи.
Выходит, что кожа почти
не чинит препятствий
газообмену. Может быть, она
походит на решето? В самом
деле, клетки эпидермиса
разделены межклеточными
пространствами шириной не
менее 80—150 А,
заполненными специальной жидкостью
или «цементом». Но, как
видно, «цемент» газообмену не
помеха.
Медики и ветеринары
давно пользуются
проницаемостью кожных покровов
человека и животных —
сколько придумано лечебных
мазей и примочек! А женщины
частенько употребляют
косметику для питания и
омоложения кожи. Впитывание
косметических кремов,
лосьонов и мазей тоже идет
через межклеточные
пространства. Правда, полагают,
что здесь важную роль
может играть и передача
вещества по эстафете от
клетки к клетке.
Ну а теперь перейдем к
делам, которые забот ят в ос-
новном лишь гидробиологов.
Давайте разберемся,
годится ли для водных
животных то, что было сказано об
организмах сухопутных?
Иными словами: проницаемы ли
покровы водных животных
для растворенных в воде
органических и
неорганических соединений и ионов?
Возможно, некоторым
читателям такой вопрос
покажется наивным. Но для
гидробиологов он
принципиален. Дело в том, что до
последнего времени
большинство специалистов на него
отвечало отрицательно, а
потому, и гидробиология в
своих построениях стояла
на твердом фундаменте:
у водных животных усвоение
веществ возможно только
из пищи, а растворенные в
воде вещества поглощают
только микроорганизмы.
Первым, кто четко выразил
свое- несогласие с такой
точкой зрения, был немецкий
физиолог Август Пюттер.
В 1908 году он обосновал
идею, согласно которой
водные животные (в том числе
и рыбы) питаются не так, как
сухопутные, а двояко:
обычной пищей и через жабры
и покровы — пищей
растворенной, то есть молекулами
растворенных в воде
органических и неорганических
соединений. Пюттер
особенно много внимания уделял
растворенной органике.
В 1922 году он придумал
термин «парэнтеральное
питание», означающий питание
помимо кишечника и
одновременно такое же
полноценное, как кишечное.
Однако теория парэнте-
рального питания водных
животных А. Пюттера не была
принята современниками.
Лишь в пятидесятые —
шестидесятые годы, когда начали
исследовать взаимодействие
животных с попавшими в воду
радиоактивными
веществами, возродился интерес к
путям проникновения в тело
рыб и прочих водных
обитателей радиоактивных и
Других веществ. И мало-помалу
стали накапливаться
сведения о проницаемости рыбьей
кожи, жабер и покровов
других речных и морских жите-
63

леи для тех или иных
растворенных в воде веществ.
Иногда утверждают, будто
чаще всего самые надежные
результаты при решении той
или иной научной задачи
получаются, если удается
выяснить, составной частью
какой ранее известной
проблемы она является, и если
удается найти место этой
задачи в системе
взаимоотношений других задач такого
рода.
Так вот, наша задача
служит составной частью
общебиологической проблемы
клеточной проницаемости.
И если посмотреть на нее
как бы с высоты птичьего
полета, когда детали
становятся малозаметными, а
главное выделяется все более
ярко, ибо не маскируется
деталями, то становится
яснее, что у водных животных
проницаемость покровов и
жабер (если таковые
имеются) для растворенных в воде
веществ выше, чем у
сухопутных существ, выработавших
в ходе эволюции защитные
приспособления от
высыхания. Органические и
неорганические соединения или их
ионы довольно быстро
проникают в тело креветок и
сельди, медузы и кита. Ясно,
что поглощение одних
веществ идет на пользу,
других — причиняет вред, в
особенности если водоем
загрязнен пестицидами,
тяжелыми металлами и прочими
отходами цивилизации.
Механизм, благодаря
которому водные животные могут
впитывать растворенные в
среде вещества, я думаю,
следует назвать
биосорбцией, ибо он базируется на
обычной сорбции, но с
особенностями, присущими
только живому существу.
На поверхности твердого
или жидкого тела всегда есть
неуравновешенные силы
межмолекулярного
взаимодействия, создающие так
называемый фазовый
потенциал. Поверхность же рака или
акулы — это не что иное,
как поверхность раздела
фаз. А ведь поверхность
рака или акулы, словом,
любого многоклеточного
организма — это всего лишь
сумма поверхностей клеток.
Причем общая площадь
только одного, самого верхнего
64
слоя покровных клеток, будь
то кит или сардинка, всегда
во много раз больше той
поверхности животного,
которую, так сказать, видно
в натуре.
Но, увы, концентрации
нужных для животных
химических соединений,
например витаминов в воде, порой
просто ничтожны. Поэтому-
то биологи и сомневаются
в благодетельном влиянии
этих веществ на жизнь
водных обитателей. Поэтому-то
так много сторонников той
точки зрения, что только
бактерии пользуются
водоемом как сильно
разбавленным супом. Якобы только
у бактериальных клеток на
поверхности плазматических
мембран есть особые белки-
переносчики (пармеазы), с
помощью которых вещества
из воды доставляются внутрь
клетки.
Но ведь электронные
микроскопы поведали, что почти
все мембраны самых разных
клеток обладают единой
структурой. И нельзя ли так
представить картину
проникновения вещества из среды
внутрь клетки: адсорбат
(растворенное вещество)
скапливается на поверхности
гл и ко кал икса — тонкого
слоя, покрывающего клетку
и состоящего из мукополи-
сахарида. Концентрация ад-
сорбата на этой поверхности
в десятки и даже в тысячи
раз больше, чем в среде.
Это создает хорошие условия
для диффузии накопившихся
веществ внутрь, в зону
меньшей концентрации.
Белки-переносчики тоже при
деле — выборочно
транспортируют адсорбат внутрь клетки.
Кроме того, многие
специалисты полагают, что в толще
плазматических мембран
есть отверстия-поры,
несущие электрический заряд.
Через такие поры и без
помощи пармеаз те или иные
вещества могут
диффундировать в клетку или из нее.
А весь процесс биосорбции
можно представить так.
Сначала благодаря фазовым
потенциалам адсорбат
накапливается на поверхности
креветки или рыбы. Потом он
поглощается толщей
покровов и проникает внутрь
организма по межклеточным
пространствам. Если водное
животное обладает
кровеносной системой, то
вещество довольно быстро
достигает периферийных капилляров
и далее с помощью
кровяного русла все глубже
проникает в организм. И, наконец,
не надо забывать про
взаимодействие вещества с
плазматическими мембранами
живых клеток. Именно этим
биосорбция отличается от
сорбции косным веществом.
Еще в 1926 году академик
В. И. Вернадский назвал
живые существа
концентраторами химических
элементов. У водных обитателей
здесь серьезные
преимущества перед сухопутными
созданиями. В воздухе главной
ценностью для животных
может служить лишь
кислород, а в воде кроме него
растворен солидный набор
аминокислот, Сахаров,
витаминов, микроэлементов и
других весьма полезных
для организма веществ. И для
водных обитателей не
воспользоваться этой снедью
было бы просто грешно.
Кандидат биологических наук
И. А. ЗУБЧЕННО

л€Г*^ъ-,
Пернатые
водовозы
Забудьте про нашу хмурую
осень. Постарайтесь
представить пустыню, где большую
часть года в полдень солнце
висит прямо над головой.
Даже Зимой оно стоит так
высоко, как в майские дни в
редних широтах. В тени
температура воздуха там обычно
35—40 или даже 50 градусов,
а почва нагрета еще
сильнее — до 70°. И в таком
пекле невзрачные птички —
рябки (Pterocletes) выводят
птенцов.
Хотя и не очень
разнообразны эти песочные или
рыжеватые птицы (всего-то 14
видов), они удостоились
великой чести — их выделили в
подотряд отряда
голубеобразных. Впрочем, для этого
имеются веские основания, о
к торы х будет сказано ниже.
А пока начнем по порядку.
В конце прошлого века
англичанин Мид-Уайльд увидел,
как рябки поят своих
птенцов. Входя в речку, самец
смачивает перья на брюшке,
а затем, уже в гнезде (рябки
откладывают яйца прямо на
землю в тени какого-нибудь
кустика), дает птенцам их
обсасывать. Долгое время это
считали басней, пока не было
раздобыто несколько
свидетельств солидных
орнитологов.
Недавно в Африке, в
национальном парке Калахари-
Гемсбок, специально
следили за рябками. Выявили, что
весной и зимой на водопое
оперение мочат лишь
немногие особи — примерно три
процента. Летом, к
сожалению, учета не было, хотя
известно, что и в самое пекло
не все самцы занимаются
таким купанием. Ну да ладно —
ведь удалось несколько раз
сфотографировать, как
пернатый папаша поил птенчиков.
Обычно самец заходит в
воду неглубоко, смачивает
лишь нижние перья живота,
приподымая при этом
боковые так, чтобы те оставались
сухими. Улетая с водоема, он
сухими перьями прикрывает
влажные. Прилетев домой,
пернатый водовоз распуши-
вает перья. Птенцы
пропускают мокрые перья через
клюв, выжимая из них воду.
»
Самец и самка белобрюхого
рябка
Брюшные перья рябков
удерживают 15—20
миллиграммов воды на один
миллиграмм сухого веса пера.
Перья же других птиц могут
вобрать в себя воды в 3—4
раза меньше. Например,
оперение брюшка воробья
впитывает в себя столько же
воды, сколько и бумажное
полотенце,— 5,1 грамма на
Ареал (область
распространения)
подотряда рябков
3 «Химия и жизнь» № 10
65

48 i»
я
44 -
Испарение воды с перьев'
брюшка рябков после
перелета на 32 км при
температуре воздуха 20 С
и относительной влажности
30% (расчетные данные)
>*е
^,40-
36-
32
284
^
24 j
32 64 96
скорость полета, км/час
128
160
4 6
I , 1 i | 1 1 р 1 . j Т | |
10 12 14 16 18 20 22 24
мг 8оды/мг сухого оеса оперения
грамм сухого веса. Дело в
том, что четыре пятых длины
пера рябков на бородках
второго порядка лишено
крючочков, а сами эти бородки
свернуты спиралью и
прилегают к бородкам первого
порядка. В сухом состоянии
спирали свиваются в прочное
кружево,
мокрые—выпрямляются перпендикулярно
поверхности пера и все
пространство между ними
заполняет вода, прочно
удерживаемая силой поверхностного
натяжения.
Эксперименты показали,
что самец в оперении брюха
может задержать 25—
40 граммов воды; пролетев
32 километра (скорость
полета рябка может перевалить
за 70 километров в час), он
сохранит 10—18 граммов
живительной влаги. А в Африке
гнезда рябков обычно не
располагаются дальше чем за
40 километров от источника
воды.
Нечто схожее с оперением
рябков зоологи обнаружили
только у южноамериканских
зобатыхбегунков.которыето-
же обитают в сухих и
бесплодных пустынях. Кормятся
они семенами, как и рябки,
но вот носят ли они птенцам
воду на брюшке, пока никто
не знает.
Зато доподлинно известно,
что возит воду крикливый
зуек (семейство ржанковых).
Обитает он на открытых
жарких пространствах. Гнезда
устраивает на голом щебне.
В знойные дневные часы
зуйки стоят над кладкой,
затеняя яйца распущенными
крыльями. Пернатые родители
Поиютительная способность
брюшного оперения птиц.
1—4 — разные виды рябков;
обратите внимание на то, что
оперение самцов
удерживает больше воды,
чем оперение самок.
Горизонтальные линии —
размах изменчивости;
вертикальные черточки —
средняя арифметическая;
прямоугольник — ошибка
средней арифметической
66

Перо птицы состоит hj
стержня, от которого в
обе стороны под углом в
45' отходят бородки
первого порядка. У них
есть свои ответвления —
бородки второго порядка,
которые сплетаются в густую
сеть, чтобы перо могло
служить опорой в воздухе
частенько сменяют друг
друга — появляются на гнезде со
смоченными водой
брюшными перьями, чтобы снизить
температуру в гнезде. Такое
смачивание яиц охлаждало их
с 44,4 до 35,8 градуса.
Малые зуйки, которых
частенько можно встретить и
возле многих наших
водоемов, поступают так же. Да и
после вылупления птенцов в
жаркие дни они приносят
воду в оперении нижних
участков тела. Вода, безусловно,
охлаждает птенцов, но вот
утоляют ли они жажду с
помощью перьев родителей,
пока не выяснено-
А как в пекле выживают
сами пернатые родители?
Что помогает рябкам?
Неужели только мокрое брюхо?
Конечно, нет. Например,
насиживающая самка рябка при
сорокаградусной жаре
приподнимает перья на спине,
чтобы увел и ч ить
теплоотдачу; когда же перья подняты
максимально (температура
воздуха около 50 градусов!),
она широко раскрывает клюв.
В жару солевая железа у
рябков почти не работает. К тому
же их почки обладают
необычно длинными
собирательными протоками. Все это
неспроста — такие
приспособления сохраняют воду и
соли в организме.
А теперь пора вспомнить о
систематике — почему же
стержень пера
Микрофотография бородки
первого порядка (длина I мм)
с брюшного пера рябка.
Некоторые бородки
второго порядка сдвинуты
с места при подготовке
препарата. Вверху —
сухая бородка; внизу —
бородка после контакта с
водой
6ородкн_1_оорядка
бородки и порядна
с крючочками
перепяетекне
бородок 77 порядна
бородки и порядна
без крючочков
рябков выделили в
отдельный подотряд? До того их
объединяли то с голубями, то
с куриными птицами, иногда
с ржанками. После
экологических, этологических и
морфологических исследований
(добрались даже до яичного
белка!) вроде бы сошлись
на том, что рябки ближе к
куликам, но последнее слово
осталось все-таки за водой.
Оригинальный способ
доставки воды птенцам
свидетельствует, что рябки очень
давно отделились от всех
предполагаемых родичей.
Систематики
присмотрелись и к тому, как пьют
взрослые рябки. Дело в том, что
голуби, с которым и рябков
пытались объединить в один
таксон, пьют воду, не
запрокидывая головы, как это
делают, скажем, куры. А рябки
с каждым глотком
поднимают клюв кверху, чтобы
проглотить воду. Это помогло
решить спор о родственных
связях рябков с голубями — и
тем и другим присвоили ранг
подотряда.
О. А. МИХАЛЕВИЧ
67

Проблемы и методы
современной науки
Этюд
о барабанном
нерве
Профессор
С. Л. ЛЕВИН
1.
Начнем, как принято у медиков, с
клинического случая. Некто С, рабочий,
упал с высоты полутора метров,
ударился левым виском о твердый
предмет и потерял сознание. Из уха текла
кровь с примесью ликвора
(спинномозговой жидкости). Рентген показал
трещину височной кости. Спустя месяц
состояние больного улучшилось.
Однако его по-прежнему беспокоил
постоянный шум в левом ухе. Было заподозрено
редкое осложнение — повреждение
барабанного нерва.
Способов непосредственного
исследования барабанного, иначе якобсо-
нова, нерва не существует. Тонкая,
как волосок, ниточка нерва глубоко
скрыта в пирамиде височной кости.
Известно, что якобсонов нерв
выполняет две различные функции:
регулирует кровоснабжение органов слуха
и управляет выработкой слюны в
околоушной слюнной железе.
Больному дали попробовать
несколько капель слабого раствора лимонной
кислоты. Почти сразу же из выводного
протока правой околоушной железы
выделилось три миллилитра слюны.
Левая железа «молчала». Что-то
случилось с секреторным нервным
аппаратом. Дуга слюнного рефлекса
известна. Раздражение вкусовых сосочков
языка (каплей лимонной кислоты)
передает нервный импульс по языкоглоточ-
ному нерву в продолговатый мозг,
где расположен центр слюноотделения.
Оттуда ответный приказ возвращается
по центробежным волокнам того же
языкоглоточного нерва, по барабанному
нерву проходит в ушной ганглий, из
ганглия — в околоушную железу.
Железа выделяет сок — слюну.
Если слюнной рефлекс отсутствует,
а перед этим была повреждена
височная кость, то объяснение может быть
только одно: где-то в глубине кости
произошел перерыв барабанного нерва.
2.
Тут, однако, возникает несколько
дополнительных соображений. Нерв
поддерживает нормальное состояние
тканей, как бы питает их — это называется
нервной трофикой. О существовании
такой функции можно догадаться
именно тогда, когда она выпадает: денерви-
рованные, то есть лишенные нервного
снабжения, ткани (например, мышцы)
атрофируются. Пересечение якобсо-
нова нерва должно было бы привести
к «усыханию» околоушной железы.
А между тем у С. железа осталась
целой и невредимой.
Объяснить это можно тем, что
железа имеет двойное обеспечение —
нервное и гуморальное. О нервной
регуляции мы уже упоминали:
околоушная железа функционирует,
сообразуясь с сигналами, поступающими из
продолговатого мозга. Если говорить
конкретней, речь идет вот о чем. Место
стыковки отростка одной нервной клетки
с другой нервной клеткой именуется
синапсом. Синапс замечателен тем,
что в нем происходит преобразование
нервной энергии в химическую и
химической — снова в нервную: когда
импульс, бегущий по нервному волокну,
достигает конца отростка, здесь
выделяется вещество-медиатор — ацетил-
холин. Его воспринимает
специализированное микроустройство — синап-
тический холинорецептор клетки,
клетка возбуждается, и нервный сигнал
передается дальше. Так он доходит
до исполнительного органа — в нашем
случае это железа.
Так вот, этим дело не ограничивается.
Существует другая группа холиноре-
цепторов, не связанных с синапсами.
Они расположены в клетках железы
и стенках ее кровеносных сосудов.
Их задача — реагировать на ацетил-
холин и продукты его разложения,
циркулирующие в крови. Дело в том,
что ацетилхолин — вещество, довольно
распространенное в организме, он не
только служит передатчиком нервного
возбуждения в синапсах, но и содер-
68

жится во многих тканях в виде
неактивного соединения с белками и липидами;
его можно обнаружить и в крови.
Внесинаптические холинорецепторы,
разбросанные по стенкам сосудов
околоушной железы,— второй
регулятор ее деятельности.
Установлено, что при выключении
синапсов возрастает активность вне-
синаптических рецепторов — денерви-
рованный орган, как бы в порядке
компенсации , становится чувствительней
к гуморальным раздражителям.
Действует ли это правило у нашего пациента?
К числу веществ, возбуждающих
внесинаптические холинорецепторы,
относится близкий к ацетил холину
пилокарпин. Больному ввели под кожу
небольшую дозу этого препарата.
Пилокарпин быстро всосался в кровь.
Спустя час из левой околоушной
железы вытекло 15 мл слюны; правая,
контрольная, выделила лишь 7,4 мл.
Очевидно, что левая железа вдвое
превысила нормальную
производительность только по одной причине: она
вышла из-под нервного контроля (из
чего, кстати говоря, следует, что
барабанный нерв не только стимулирует
слюноотделение, но и сдерживает
его в разумных пределах).
Диагноз — перерыв нерва —
окончательно подтвержден, и можно
приступить к лечению.
3.
Похоже, что мы столкнулись не с
частной закономерностью, а с каким-то
общим законом нервно-химического
управления деятельностью органов тела.
Присмотримся повнимательней к
нашему наблюдению. Обычный
рефлекторный стимул не дал ожидаемого
эффекта: лимонная кислота, одно
воспоминание о которой заставляет здорового
человека проглотить набежавшую
слюну, у нашего больного не вызвал (в
соответствующей железе) никакой
активности. Зато химический
раздражитель, действующий через кровь
(впрыскивание пилокарпина), спровоцировал
обильное слюнотечение.
Непосредственная причина такого
разлада понятна: это перерыв
секреторного нерва. Но почему так
получается — при выпадении нервного контроля
гуморальный стимул, словно вторая
чашка весов, подпрыгивает кверху?
Откуда внесинаптические рецепторы,
не связанные непосредственно с
барабанным нервом, узнали о том, что он
поврежден? Как вообще обмениваются
информацией две регулирующие
системы — нервная и кровяная?
Мы искали ответа на этот вопрос
много лет. Одной из первых находок,
на которые мы натолкнулись, был так
называемый атропиновый парадокс.
У ацетилхолина и пилокарпина есть
физиологический антагонист. Это
атропин, вещество, широко используемое
в медицинской практике. Если ацетил-
холи н подстегивает слюнную железу,
то атропин, напротив, ее парализует.
Об этом хорошо знают все, кому
случалось лечиться атропином: первый
признак его действия — сухость во рту.
Однако в химическом отношении
атропин (эфир спирта тропина и а-фенил-
В-оксипропионовой кислоты) —
довольно близкий родич ацетилхолина, от
которого он отличается
дополнительными радикалами; они-то и
ответственны, по-видимому, за его холинобло-
кирующее действие.
Так вот, парадокс состоит в том,
что на лиц с повреждениями
барабанного нерва (мы наблюдали свыше ста
таких больных) атропин действует
очень странно. Точнее, действует
наоборот.
Вот, например, что произошло с С.
приблизительно через месяц после
травмы. Как уже говорилось, инъекция
пилокарпина вызвала у него появление
слюны из левой околоушной железы.
Затем укол повторили; на этот раз
к пилокарпину был добавлен атропин.
Слюны не было. Атропин подавил
стимулирующее действие пилокарпина.
И то же наблюдалось после введения
чистого атропина. Обычный эффект,
тысячу раз описанный в учебниках.
Но когда на фоне атропина было
применено пищевое раздражение,
причем очень слабенькое, капля
кисловатого фруктового сока на язык,— то вдруг
словно прорвало плотину: началось
обильное, изнурявшее больного
слюнотечение. За несколько часов набрался
целый стакан слюны.
4.
Наблюдения над пациентами
позволили уловить различные стадии
процесса перестройки холинореактивных
систем. Травма (перелом височной
кости) влечет за собой денервацию
слюнной железы: барабанный нерв
оборван, управление железой из высших
вегетативных центров нарушено.
Нормальный пищевой рефлекс выпадает.
Ни вкус лимона, ни вид лимона не
вызывают притока слюны. Зато железа
активно реагирует на пилокарпин —
в виде некоторого вознаграждения
на этой стадии отмечается повышенная
чувствительность гуморальных холино-
рецепторов. И совсем не реагирует,
69

вернее, реагирует отрицательно на
атропин, который и у здоровых людей
блокирует слюноотделение.
Несколько позже наступает то, что
мы назвали атропиновым парадоксом,
правда, пока еще в скрытой форме.
Укол пилокарпина по-прежнему
стимулирует секрецию, укол атропина
парализует, однако стоит присоединить
к смеси пилокарпина и атропина
пищевой (кислотный) раздражитель, как
атропин меняет знак действия с минуса
на плюс. Начинается бурное
слюнотечение. Так было у больного С.
И наконец, встречаются лица, у
которых атропиновый парадокс предстает
в явном, незамаскированном виде. Безо
всякой предварительной стимуляции
пилокарпином, без пищевого
раздражения, через каких-нибудь 20—30 минут
после инъекции атропина начинается
выделение слюны из околоушной
железы и длится три, четыре, даже шесть
часов подряд. В чем тут дело?
Припомним некоторые любопытные
факты, добытые советским
физиологом А. Г. Гинецинским еще в конце
40-х годов. Гинецинский изучал
явления, которые возникают в мышце после
перерезки идущего к ней нерва.
Веточки двигательного нерва
подходят к каждому мышечному волокну;
здесь находится синапс, и, как во
всяком синапсе, нервный приказ
преобразуется здесь в химический сигнал —
выделение ацетил холина, который и
приводит к сокращению мышцы. Есть
в мышцах и внесинаптические холино-
рецепторы.
Денервация мышцы обрекает ее
на неподвижность. Это понятно.
Интересней другое: в денервированной
мышце увеличивается число внесинап-
тических рецепторов. Словно грибы
после дождя, они усеивают всю
поверхность мембраны мышечного волокна,
образуя обширную зону
чувствительности к ацетилхолину. При этом новые
холинорецепторы и по своему
расположению, и по свойствам поразительно
напоминают рецепторы мышц у
эмбриона (а также у некоторых низших
животных). Получается, что отключение
нервного управления и контроля как
бы возвращает орган к ранним, давно
пройденным стадиям развития — и
собственного (онтогенетического), и
видового (филогенетического).
5.
Не в этом ли кроется секрет атропи-
нового парадокса?
В незрелой мышце Гинецинский
находил огромное множество внеси-
наптических рецепторов. Они
откликались не только на ацетилхолин. В такое
же, если не большее, возбуждение их
приводили другие биологически
активные вещества, например тот же
пилокарпин. Но по мере того, как мышца
взрослеет, холинорецепторов
становится все меньше. Оставшиеся
концентрируются вблизи места вхождения
нерва, то есть вблизи синапса, и строго
специализируются — реагируют только
на ацетилхолин. Затем экспериментатор
перерезает нерв. И снова появляются
эмбриональные рецепторы.
Примерно то же мы находим в
слюнной железе. Выключение нервного
звена — филогенетически более
позднего и более совершенного
регулятора — пробуждает к жизни старую
систему гуморальной регуляции. Но
в сравнении со строгой, тонко
адаптированной к условиям внешней среды
и сугубо специфичной нервной
регуляцией гуморальная выглядит гораздо
менее дисциплинированной.
Высвободившиеся из-под нервного контроля
гуморальные холинорецепторы —
словно дети, избавленные от опеки взрослых.
Они расторможены и реагируют на
самые разные агенты.
Естественно предположить, что
пересечение секреторного нерва не только
высвобождает подавленную активность
внесинаптических холинорецепторов,
но и приводит к появлению новых
рецепторов — совершенно так же,
как это было в денервированной мышце.
Правомерна также гипотеза, что разные
поколения холинорецепторов не
идентичны. Иначе было бы непонятно,
почему атропин — вещество, которое
должно подавлять секрецию слюны,—
в конце концов начинает ее
стимулировать. Мы уже сказали, что атропин
отличается от холиномиметиков
(веществ, в норме стимулирующих
слюноотделение) дополнительными
химическими радикалами. Видимо, вновь
пробуждающиеся холинорецепторы
настолько примитивны, что не различают эту
разницу.
Так перед нами обнажается срез
прошлого. На частном примере
слюнной железы (которая еще в минувшем
веке сделалась классическим объектом
физиологических исследований) нам
удалось продемонстрировать общую
эволюционную закономерность
подчинения примитивного гуморального
регулятора более совершенному нервному
механизму. Отставка барабанного нерва
вернула слюнной железе эволюционную
юность. Фильм биологического
совершенствования прокручивается в
обратную сторону.
70

Справочник
Средства
для борьбы
с насекомыми
Предлагаем вниманию читателей краткий
путеводитель, который поможет выбрать
препарат для борьбы с насекомыми, докучающими
нам в повседневной жизни. До появления в
магазинах все эти средства проходят
тщательную многолетнюю медицинскую проверку;
тем не менее в каждом составе есть
определенное количество ядовитого вещества,
которое при неправильном применении препарата
опасно для человека и домашних животные.
Чтобы избежать неприятностей, следует
запомнить следующие правила:
не покупайте инсектициды и репелленты
без этикеток, и уж подавно не следует
пользоваться препаратами не заводского
изготовления, приобретенными по совету друзей;
при покупке препарата проверьте дату
выпуска (обычно ее ставят на этикетке). Срок
годности инсектицидов — 12 месяцев,
репеллентов — 2 года;
не пользуйтесь зарубежными препаратами
без этикеток на русском языке;
перед обработкой помещения внимательно
изучите инструкции с правилами применения
препарата и мерами предосторожности;
не покупайте впрок много препаратов.
Хранить их следует вне жилого помещения и
обязательно отдельно от пищевых продуктов и
подальше от детей;
при обработке помещения не увеличивайте
нормы расхода препарата: это опасно для
здоровья;
нельзя обрабатывать препаратами комнаты,
где находятся больные;
пустую упаковку ипи вскрытое и ненужное
для повторной обработки средство выбросьте
в мусоропровод или мусорный ящик;
после окончания работы тщательно
вымойте руки.
И. А. МАГИДСОН, И. П. СТРЕЛЕЦ,
Московский филиал
ВНИИхимпроекта
Назначение
Действующее вещество
Краткая характеристика
ИНСЕКТИЦИДНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ БОРЬБЫ С ТАРАКАНАМИ, КЛОПАМИ. МУХАМИ
И НЕКОТОРЫМИ ДРУГИМИ БЫТОВЫМИ НАСЕКОМЫМИ
Фосфолан Для уничтожения клопов и Хлорофос [О.О-диметил- Порошок в полимерных
тараканов - A-окси-2,2,2-трихлор- флаконах или пакетах
этил)-фосфонат] по 150 г.
Сульфолан Для уничтожения тарана- Сульфидофос [О.О-диме- Порошок в полимерных
нов тил-0-D-метилмеркапто- флаконах или пакетах по
-3-метилфенил)-тиофос- 150—300 г
фат]
71

' Название I Назначение
Действующее вещество
Краткая характеристика
Неопин Для уничтожения тарака- Неопинамин C,4,5,6-тетра- Порошок в полимерных
нов, клопов, мух, блох, гидрофталимидометил- флаконах по 250 г
кожеедов хризантемат)
Неопинат
Хлорак
Боракс
Хлорофос
(порошок)
Хлорофос
(таблетки)
Дибром
Хлороль
Тролен A0%-ный
концентрат
эмульсии)
Дифос A0%-ный
концентрат
эмульсии)
Прима-71
Дихлофос
Ловушка для
тараканов
«Мухолов»
«Мухтар»
Для
нов
Для
нов,
Для
нов
Для
нов,
Для
нов,
Для
нов
Для
нов
уничтожения тарака-
уничтожения тарака-
клопов, мух
уничтожения тарака-
уничтожения тарака-
клопов, блох
уничтожения тарака-
клопов, блох
уничтожения тарака-
уничтожения тарака-
Для уничтожения клопов,
тараканов и личинок мух
Для
уничтожения клопов
Для уничтожения клопов,
тараканов
Неопинамин с добавкой
кормовых дрожжей
Хлорофос
Борная кислота
(Н3В03)
Хлорофос
Хлорофос
Дибром[0,0-диметил-0-
-B,2-дихлор-1,2-дибром-
этил)-фосфат]
Хлорофос, ДДВФ [0,0-ди-
метил-0-2,2-дихлорви"нил-
фосфат)
Тролен[0,0-диметнл-0-
-B,4,5-трихлорфенил)-
-тиофосфат]
Дифос @,0,0',0'-тетраме-
тил-О.О'-тиодипарафенил-
тиофосфат)
ДДТ D,4'-дихлордифенил-
трихлорметилметан),
ДДВФ, гамма-изомер гек-
сахлорциклогексана
Для борьбы с летающими ДДВФ
насекомыми: мухами,
комарами, москитами
Для
уничтожения мух
Для уничтожения
паразитов на домашних животных
Липкая масса на основе
канифоли
Липкая масса на основе
канифоли
Трихлорметафос-3
(О-метил-О-этил-0,2,4,5-
трихлорфенилтиофосфат)
Порошок в полимерных
флаконах по 250 г
Порошок в полимерных
пакетах по 1 50 г
Порошок в полимерных
пакетах по 200 г
Порошок в полимерных
флаконах или пакетах по
100—250 г
Таблетки в полимерной
пленке
Жидкость в стеклянных
флаконах по 250 мл
Жидкость в стеклянных
флаконах по 250 мл
Жидкость в стеклянных
флаконах по 250 мл
Жидкость в стеклянных
флаконах по 250 мл
Раствор инсектицида в
аэрозольной упаковке
Раствор инсектицида в
аэрозольной упаковке
Комплект из пяти коробок-
ловушек и двух пеналов с
массой и шпателем для
нанесения ее на дно ловушки
Липкая масса в
алюминиевых тубах по 40 г или в
стеклянных банках по 250 г
Однородная масса в
алюминиевых тубах по 35 г
АНТИМОЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
Нафталин Для отпугивания бабочек Нафталин (С|0НЬ) Порошок или чешуйки в па-
моли кетах из полимерной
пленки или специальной бумаги
по 100—200 г
Антимоль Для уничтожения бабочек, Пара-дихлорбензол Таблетки по 7 г, заваренные
гусениц и яиц моли в за- A,4-дихлорбензол) по 4 штуки в полимерную
крытых местах для хране- пленку
ни я одежды
Молебой Для уничтожения бабочек ДДВФ Таблетки по 7 г, заваренные
и гусениц моли в закры- по 3 штуки в полимерную
тых местах для хранения пленку
одежды.
72
Т

Назначение
Действующее вещество
Краткая характеристика
СупромиТ
Аэроантимоль
Супрозоль
Для уничтожения бабочек, Ребемид (N, N-диэтиламид Жидкость в стеклянных
гусениц, яиц моли и личи- бензойной кислоты) и се- флаконах по 200 г
нок коврового жука (ко- лициловая кислота
жееда) на коврах,
обивочных тканях, теплой
одежде, хранящейся на вешалке
Для уничтожения бабочек, Фоксим [О.О'-диэтилтио- Жидкость в полимерных
гусениц, яиц моли, личи- фосфорил-0"-&--Циано- флаконах по 180 г, снаб-
нок кожееда на коврах, бензальдоксим) женных распылительным
мебельной обивке, теплой колпачком
обуви
Для профилактической за- Ребемид и салициловая Жидкость с желтоватым от-
щиты от моли и кожееда кислота
ковров, обивочных тканей,,
теплой обуви, зимней
одежды
тенком. Аэрозольный
баллон 156 см
РЕПЕЛЛЕНТЫ
Лосьон Защита от укусов комаров, ДЭТА (N.N-диэтилтолу-
«ДЭТА-20» мошек, мокрецов амид) и цитраль или
лавандовое масло
Жидкость в стеклянных
флаконах по 100 г. Время
защитного действия
2—3-часа
Лосьон
«Ребепин»
Бензоилпиперидин,
диметилфталат, цитраль
Крем €<Редэт»
ДЭТА и цитраль
Масса в алюминиевых тубах
по 35 г. Время защитного
действия 2,5—3,5 часа
Эмульсия
«ДЭТА»
Эмульсия в стеклянных
флаконах по 100 г. Время
защитного действия
3—4 часа
«Тайга»
ДЭТА и диметилфталат
Жидкость в аэрозольном
баллоне по 205 г. Время
защитного действия при
нанесении на тело 3,5—
4 часа, на одежду — 7 суток
Консультации
ВАРЕНАЯ СГУЩЕНКА
Можно ли есть сгущенное
молоко, кипяченное два часа в
закупоренной банке и ставшее
после этого коричневым! Я
люблю готовить, знаю несколько
кондитерских рецептов, для
которых нужно такое молоко, но
моя знакомая, отдав должное
торту, сказала, что оно вредно.
С. В. Гопубкова,
гор. Буй,
Костромская обл.
Сначала — об изменении цвета
молока. Оно могло произойти
по нескольком причинам, и
прежде всего из-за реакции
между лактозой, белками и
некоторыми свободными
аминокислотами, в результате
которой образуются темного цвета
вещества — меланоидины.
Затем коричневую окраску дает
карамелизация молочного
сахара. Правда, этот процесс
наиболее активен при температуре
свыше 160°С, но нагревание
закрытой банки в течение
нескольких часов может создать
внутри нее (за счет
повышенного давления) температуру
немного выше 100°С, и начало ка-
рамелизации все-таки
происходит. Наконец, меняется
сахароза, которая есть в сгущенном
молоке:сначала идет ее
инверсия — распад на глюкозу
и фруктозу, а затем часть этих
моносахаров разлагается
дальше, образуя о ксимети л
фурфурол, муравьиную кислоту и т. д.,
более темного цвета.
При двухчасовом кипячении
сгущенное молоко не становится
вредным. Но долго хранить
продукт не следует: может
появиться оттенок горечи, молоко хуже
растворяется, уменьшается его
биологическая ценность. Так что
вареную сгущенку желательно
есть сразу же.

КЛУБ
ЮНЫЙ
ХИМИК
Чем дышат
инопланетяне?
Поддерживает ли
углекислый газ
горение?
Ваш домашний
спектроскоп
Коробочки
для навесок
ЗАДАЧИ
Чем дышат
инопланетяне!
ЗАДАЧА 1
Космонавты изучали атмосферу открытой
ими планеты. Оказалось, что основной
компонент атмосферы — газ, хорошо
растворимый в воде. Взяв из корабельной аптечки одно
из соединений марганца, космонавты
убедились, что раствор с этим соединением
реагирует: при нагревании смеси выделяется
газообразный продукт, который при нормальных
условиях превращается в жидкость. Эта
жидкость реагирует с щелочью, причем
образуется смесь Двух солей. Чем дышат жители
новой планеты?
ЗАДАЧА 2
Даны уравнения трех реакций с участием
простого вещества х. Решив эту систему
уравнений, найдите х, у и z.
{x+H2S04-*S02 + H20+y
Al+x-*z
y+Mg+MgO+x.
ЗАДАЧА 3
Неизвестное соединение вступило в реакцию
с эквивалентным количеством H2S04. В
результате получился окрашенный раствор, из
которого выпал красный осадок. Осадок
отфильтровали, высушили, а потом
прокалили — он почернел. Раствор, оставшийся после
первой реакции, обработали щелочью, в
результате чего было получено вещество, легко
реагирующее с альдегидами. Что за
соединение было взято?
(Ответы — на стр. 79)
ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ

Поддерживает ли
углекислый
газ
горение!
Конечно, нет, ответят
юные химики и
напомнят, что этим газом,
наоборот, тушат
пожары — кто же не видел
углекислотного
огнетушителя! Но попробуйте
проделать вот такой опыт.
Наполните углекислым
газом химический стакан.
Удобнее всего это можно
сделать при помощи
аппарата Киппа, но если его
нет, положите прямо в
стакан кусочки мрамора
или известняка и
подействуйте на них
разбавленной соляной
кислотой. С помощью
горящей спи чки убедитесь,
что стакан углекислым
газом — продуктом этой
реакции — заполнен и что
горения спички он
действительно не
поддерживает.
Теперь можно
приступать в нашему опыту.
Поместите в стакан
металлическую ложечку с
магнием (если аппаратом
Киппа вы не пользовались,
то помещать надо,
разумеется, так, чтобы
магний не подмочило
налитым в стакан раствором).
Поверх металла
положите две спичечные головки
и прикоснитесь к ним
раскаленно й п ро воло ч-
74
Клуб Юный химик

кой. Головки вспыхнут,
а вместе с ними — и
магний. Гореть он будет
исправно и может сгореть
почти без остатка. Такой
же результат получится,
если в стакан внести
зажженную магниевую
ленту-
Значит, утверждать, что
углекислота вовсе не
поддерживает горения,
нельзя — всякая химическая
истина конкретна и
применима только в
конкретных случаях.
Уравнение реакции, которую
вы наблюдали в стакане,
таково:
2Mg+C02 = 2MgO + C.
Углекислый газ не
препятствует горению и
черного пороха — смеси
калиевой селитры, серы
и угля. Почему же спичка
гаснет, а магний и порох
горят? Дело в том, что
спичка гореть без
атмосферного кислорода не
может, а углекислый газ,
будучи тяжелее воздуха,
не дает ему проникать
вниз, в стакан. Иное
дело порох. Ему для
горения воздух не нужен,
потому что окислитель в
нем есть свой, селитра.
Так что гореть он может
хоть в безвоздушном
пространстве.
Ну а с магнием дело
обстоит несколько иначе.
Теплота образования его
оксида — 601,7 кДж/моль,
а углекислого газа —
всего 395,4 кДж/моль.
Поэтому переход
кислорода от углерода к
магнию оказывается
настолько энергетически
выгодным, что окислительно-
восстановительный
процесс сопровождается
выделением тепла и света.
А такие процессы и
называют горением.
По этой же причине
углекислота оказывается
окислителем по
отношению и к другим
электроположительным
металлам — калию, цезию,
алюминию, лантану или
лантаноидам. Эти и
некоторые другие металлы
в нем тоже горят. А что
же неметаллы?
К некоторым из них
углекислота тоже не
инертна. Водород с ней
реагирует уже при 200СС,
если присутствует
катализатор — оксид
двухвалентной меди. При
нагревании С02 также
окисляет бор, кремний, фосфор,
углерод. Эти реакции,
правда, не переходят в
горение, но все же идут:
С02+4Н2 -+• СНФ+2Н20;
5С02+4Р — 2Р2СЦ-|-5С;
С02 + C—2СО и т. д.
А. И. МУДРЕЦОВ
ЛОВКОСТЬ РУК
Ваш домашний
спектроскоп
Можно надеяться, что юные химики
читают в нашем журнале не только то,
что публикуется в этом разделе. И что
статью «Числа радуги» они тоже прочли.
В статье упоминалось, что поняв, как
образуется радуга, ученые сумели
применить ее для нужд химии — создали
спектральный анализ. Как же это было
сделано! Вначале, сжигая соединения
различных элементов, убедились, что
пламя, в котором горят эти соединения,
почти всегда дает спектр со строго
характерными для каждого элемента
линиями. Потом, обнаруживая в
спектрах различных — как земных, так и
небесных объектов ранее неизвестные
линии, приписывали их новым, еще не
открытым элементам и по этому
признаку указывали, где новый элемент
надо искать.
Говорят, однако, что лучше один раз
увидеть, чем сто раз услышать (или
прочесть). Хотите изучать спектры у себя
дома! Пожалуйста — ведь спектроскоп
может сделать каждый. Как его сделать,
читайте ниже.
Клуб Юный химик
75

1
Со времени открытия спектрального
анализа прошло более 120 лет. Задачи,
решаемые с его помощью, за эти годы
безмерно усложнились, усложнилась
и усовершенствовалась аппаратура. В
наши дни без спектроскопов не обходится
почти ни одна аналитическая
лаборатория — ни на заводе, ни на космическом
корабле. Спектроскоп, который описан
в этой заметке, разумеется, устроен
гораздо проще тех, что летают к
другим планетам. Зато его можно сделать
своими руками. А спектры некоторых
элементов можно наблюдать и на нем
(подробно с принципами работы
спектроскопов можно ознакомиться в
школьном учебнике физики).
Сначала займемся призмой. Эта
важнейшая часть спектральных приборов
служит для разложения белого света
на составляющие его' цвета с разными
длинами волн. От качества ее
изготовления во многом зависит успех
всего предприятия.
Вырежьте из органического стекла
три полоски шириной 3—4 см и длиной
5—8 см. Толщина материала особой
роли не играет. Это — будущие рабочие
грани призмы, поэтому следует
обратить особое внимание на то, чтобы не
поцарапать поверхность полосок при
обработке. Еще лучше вырезать полоски
из обычного стекла (самое ровное
стекло — от фотопластинок), однако с ним -
труднее работать.
Кроме полосок, представляющих собой
грани призмы, надо заготовить
основание. Для этого подойдет любая
квадратная пластинка из жесткого
водонепроницаемого материала со стороной
больше длины полоски. Это может
быть органическое стекло, обычное
оконное стекло и т. п.
Теперь остается прикрепить три
полоски к основанию так, чтобы они
образовали равносторонний треуголь-
76
Клуб Юный химнк

ник (рис. 1). Приклеивать проще всего
пластилином, причем швы должны
быть водонепроницаемыми. Осталось
залить объем внутри треугольника
кипяченой водой — и призма готова.
Безусловно, качество ее весьма
невысоко, но для домашних экспериментов
она вполне пригодна.
При изготовлении призмы следует
обращать внимание на точность
вертикальной установки стенок и на чистоту
рабочих граней. После окончания сборки
грани надо тщательно осмотреть и
стереть с них попавшую пыль и следы
от пальцев.
Для начала попробуем получить
сплошной спектр. Кроме призмы
понадобятся источник света, щель и экран.
В качестве источника света очень удобно
использовать детский диапроектор.
Щель, которая служит для того, чтобы
направить на призму узкий пучок света,
можно вырезать лезвием в куске
плотной бумаги или тонкой металлической
фольги. Ширина щели 0,3—0,7 мм,
высота 1—1,5 см. Кусочек бумаги или
фольги с прорезанной щелью
устанавливается на небольшой
подставке (прорезь должна быть
вертикальной) и освещается светом проектора
i (рис. 2). На расстоянии 8—10 см от
щели устанавливается призма с водой
так, чтобы свет от щели падал на ее
боковую грань. Экран размером 10Х
X15 см можно изготовить из белой
плотной бумаги или гладкрго картона.
Его устанавливают вертикально на
расстоянии 40—50 см от призмы, как
показано на рис. 2. Поворачивая призму
и передвигая экран, можно получить
на нем красочный спектр.
В качестве источника света не
обязательно брать проектор. Годится
лампочка от карманного фонаря или даже
свеча. Однако спектр в этом случае будет
очень тусклым. Проектор удобен еще
и тем, что его лампа, закрытая кожухом,
не дает рассеянного света, который
мешает наблюдать спектр. Если
расстояние от призмы до экрана
увеличить, воспользовавшись зеркалом
(рис. 3), то отдельные цветные зоны
станут заметно шире.
Итак, вы убедились, что призма
действительно способна разложить
белый свет на составляющие цвета.
Практически это значит, что вы построили
простейший спектроскоп. Однако для
того чтобы наблюдать спектры
испускания отдельных элементов, прибор
придется немного усложнить — в его
схеме появятся еще две детали.
Во-первых, коллиматор. Он располагается
между щелью и призмой и предназначен
/
4
призма
экран
\
зеркало
КлуО Юный химик
77

для того, чтобы собрать поток света
от щели в параллельный пучок.
Коллиматором может служить любая
двояковыпуклая линза. Установить ее надо
так, чтобы щель находилась в фокусе.
Если фокусное расстояние линзы
неизвестно, его нетрудно определить. Как
это сделать — прочтите в учебнике
физики.
Вторая деталь — еще одна линза,
которая будет играть роль объектива.
Через нее вы будете наблюдать спектр.
Экран в дальнейшем понадобится лишь
для настройки прибора: спектральные
линии, которые вам удастся получить,
будут не настолько интенсивны, чтобы
наблюдать их на экране.
Теперь попробуйте собрать прибор
по новой схеме. Для того чтобы сделать
его переносным, лучше всего
смонтировать все детали на жестком
основании, например на прямоугольном
куске толстой фанеры размером
приблизительно 10 Х50 см.
Бумага или фольга с щелью крепится
у самого края основания/ Как
установить коллиматор, уже
говорилось. Теперь закрепите его. Далее,
на расстоянии 1—2 см закрепляется
призма, а за ней ставится экран.
Направив на щель пучок света от
проектора, получите иа экране спектр — вы это
уже делали. А теперь установите линзу-
объектив так, чтобы в фокусе ее
находилась оборотная сторона экрана, и
экран уберите. Если все сделано
правильно и ось объектива совпадает
с осью светового пучка, наблюдатель,
заглянув в объектив, должен увидеть
четкий спектр. Теперь, кстати, яркость
источника можно уменьшить —
прикрыть щель кусочком кальки. Иначе
глаз быстро устанет. Если виден четкий
спектр, можно считать, что прибор
настроен. Следует отметить, что чем
шире будут цветные полосы,
наблюдаемые в объектив, тем лучше. Однако
добиваться уширения за счет потери
резкости не надо.
Для того чтобы наблюдать спектр
испускания элемента, прибор надо
направить на его светящиеся
раскаленные пары. Для возбуждени я спектра
в нашем случае подойдет газовая
горелка. Если опыт ставится в химическом
кружке, то можно воспользоваться
хорошо отрегулированной газовой
горелкой, дающей светло-голубое пламя.
В домашних условиях — одной из
горелок газовой плиты. Горелку надо
отрегулировать так, чтобы она давала
несветящееся пламя. Прибор
располагается на расстоянии 20—30 см от
пламени горелки.
Начать наблюдения можно со спектра
натрия. Влажную железную проволочку
опустите в мелкий порошок поваренной
соли так, чтобы немного соли прилипло
к проволоке, и внесите ее в пламя. В
объективе прибора можно наблюдать
довольно яркую желтую линию. Если
призма сделана аккуратно,
использованы чистые (не исцарапанные) линзы,
а прибор настроен хорошо, то будет
заметно, что линия состоит из двух
очень близко расположенных полос.
Если внести в пламя соль лития,
можно наблюдать ярко-красную
спектральную линию, характерную для лития.
Для того чтобы свет горелки не
мешал наблюдениям, перед прибором
полезно поставить высокий экран с
прорезью напротив щели. Еще лучше
целиком поместить прибор в непрозрачный
кожух.
Во сколько раз увеличивают линзы,
не так уж важно, лишь бы они были
чистыми и не исцарапанными. Можно
рекомендовать для коллиматора линзу
2Ж—4х с фокусным расстоянием 5—8 см,
а для объектива линзу 6х—10х с
фокусным расстоянием 3—5 см.
К. К.
78
Клуб Юный химик

ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ
Коробочки
для навесок
Бумажные коробки делают
на тысячу ладов. Однако
изящнее и проще других
в изготовлении, как мне
кажется, та коробка, которую
я предлагаю. Кто ее
придумал, неизвестно. Скорее
всего, ее много раз
открывали для себя те, кто любит
возиться с поделками из
бумаги. Коробочка может
пригодиться каждому, кто
работает в химической
лаборатории и часто отвешивает
порции твердых веществ. Юным
химикам — тоже.
На рис. I она показана
четырехугольной, однако в
случае надобности углов
можно сделать и три, и
пять, и вообще сколько
угодно. Размеры тоже можно
делать любыми.
На рис. 2 показана
развертка четырехугольной
коробки высотой а см. После
разметки развертку нужно
согнуть по основным линиям
сгиба (показаны сплошными
линиями), направив
диагональные ребра А наружу по
отношению к будущей
коробке. Положение ребер В
легко определить, совместив
ребро А с ребром С (у
согнутой коробки). Затем ребра
В надо прижать к бортам
коробки, причем верхний
треугольный клапан —
заштрихованная область на
развертке — перегибается
через борта, образуя замок.
Коробка готова. Все линии
сгиба нужно тщательно
прогладить двумя пальцами.
Если бумага слишком
жесткая, возможно, придется
закрепить верхние клапаны
капелькой клея.
Кандидат
технических наук
М. М. ЛИТВИНОВ
Решения задач
(Условия — на стр. 74]
ной кислотой и при этом в самом деле
образуется С02. Ну а теперь совсем нетрудно
написать уравнение реакции 2 и определить, что
такое z:
Итак, х=С(
4А1 + ЗС = АЦС3.
у=С02, z=AI4C3.
ЗАДАЧА 1
Решение удобнее начинать с конца. Смесь
двух солей при взаимодействии с щелочью
дают многие вещества (диоксиды азота или
хлора, сера, галогены). Из всех этих веществ при
нормальных условиях жидким остается только
бром. Он кипит при 59,2°С, так что при
нагревании реакционной смеси действительно
может получиться газообразным. Соединение
марганца, взятое из аптечки,— это,
безусловно, перманганат калия КМп04. А газ,
растворимый в воде и образующий бром при
реакции с перманганатом,— это бромистый
водород. Им-то и дышат инопланетяне. Что и
говорить, не позавидуешь!
ЗАДАЧА 2
Второе уравнение свидетельствует в пользу
того, что х — неметалл. Третье — что у — не
что иное, как оксид этого неметалла.
Вспомнив, что магний действительно способен
гореть в атмосфере одного из оксидов —
оксида углерода (IV), проверяем, .реально ли при
таком условии уравнение 1. Действительно,
углерод реагирует с концентрированной сер-
ЗАДАЧА 3
Ключевые слова в условии этой задачи:
окрашенный раствор образует с щелочью
вещество, реагирующее с альдегидом. Нетрудно
сообразить, что вещество это скорее всего соль
меди. Именно эти соли при взаимодействии с
щелочами дают гидроксид меди (II), легко
окисляющий альдегиды. Но раз так, значит,
окрашенный раствор, полученный после
действия серной кислоты,— это раствор CuS04.
Следует учесть и то, что при этой же реакции
выпало в осадок красное вещество. Вероятнее
всего, это сама медь: при прокаливании она
действительно превращается в черный
порошок СиО. Подведем итог. При реакции с
серной кислотой получились металлическая медь
и соль двухвалентной меди. Вещество,
которое прореагировало с H2S04 таким образом,
может быть только соединением
одновалентной меди. Поскольку в условии задачи не
сказано ни слова об образовании каких-то других
продуктов реакции, можно считать, что это
соединение — оксид одновалентной меди
Си20.
С. СКОРОДУМОВ
Клуб Юный химик
79

Мост Менделеева
Валентин РИЧ
2. IN STATU N ASCEND I
Две безуспешные попытки построить систему химических элементов, исходя из
их атомных весов, были предприняты еще до съезда в Карлсруэ. Обе — англичанами:
в 1853 году Глэдстоном, в 1857 году Одлингом.
После 1860 года первую попытку подобного рода предпринял еще один
англичанин — Ньюлендс. Его положение было значительно более благоприятным:
соотношение ошибочных и истинных данных изменилось радикально. Теперь
только сравнительно немногим элементам приписывались неверные атомные веса.
Как же он использовал этот солидный капитал? Его вдохновляли магические
восьмерки Петтенкофера и ... музыкальные аналогии Марне — жил да был еще
в восемнадцатом столетии такой человек, автор сочинения «О числе элементов».
Впрочем, настоящее имя этого человека было Иоганн Бернгард Германн,
сочинение он выпустил под псевдонимом.
«Все простые творения в природе могут быть сравниваемы с числами... Ради
преимущества в том, что каждый элемент будет иметь свое истинное или предполагаемое
место в лестнице природы, было бы очень удобно представлять себе основные
вещества под названием определенных чисел... Каждое любое число имеет свои особые,
и притом очень немногие числа, с которыми оно состоит в точном или естественном
отношении, подобно тому как каждый отдельный тон созвучен тому же тону октавой
выше... Так же определенные основные вещества могут состоять в самом близком
родстве друг с другом, несмотря на то, что в их естественной последовательности
между ними находятся многие вещества, с которыми они так же не могут
соединиться, как два тона не могут приятно звучать вместе, несмотря на свою близость,
если они находятся в отношении секунды...» — МАРНЕ.
Сочинение Марне, то бишь Иоганна Бернгарда Германна, вышло в свет в 1786 году.
А в 1864 году Ньюлендс объявил о существовании «Закона октав», в соответствии
с которым природа будто бы построила гармонию химического мира.
Одну за другой составлял он таблицы, в которых пытался воплотить свою идею.
Последняя датирована 1865 годом. Построенные в порядке возрастания атомных
весов элементы разделены в ней на октавы — на восемь вертикальных рядов,
по семь элементов в каждом. Действительно, многие родственные по химическим
Окончание. Начало — в N9 9.
к 110-летию «Основ химии»
80

свойствам элементы оказались при этом в одной горизонтальной шеренге:
в первой — галогены, во второй — щелочные металлы, и так далее. Но, к
сожалению, в шеренги затесалось и немало чужаков, и это портило всю картину.
Среди галогенов, например, нелепо торчали кобальт с никелем и три платиноида.
В шеренге щелочноземельных — ванадий и свинец. В семействе углерода —
вольфрам и ртуть. К тому же, чтобы хоть как-то объединить родственные
элементы, Ньюлендсу пришлось в восьми случаях нарушить расстановку элементов
по порядку атомных весов. К тому же, чтобы составить восемь групп по семь
элементов, нужно 56 элементов, а у Ньюлендса было 62, и он кое-где на место
одного элемента поставил сразу два. Получался полный произвол. Когда Ньюлендс
доложил свой «Закон октав» ученым коллегам, один из них ехидно заметил:
а не пробовал ли почтенный докладчик располагать элементы просто по алфавиту?
И Ньюлендс увял.
Возможно, на него повлияли неудачи предшествовавших попыток Глэдстона
и Одлинга.
В отличие от Ньюлендса, Менделеев не имел никакого представления ни о
пророчествах Марне, ни о таблицах трех.неудачливых британцев.
Но конечно же, главным было другое. Менделеев шел не от атомного веса
к химическим свойствам, а от химических свойств к атомному весу. Незыблемым
фактом, для которого он искал точную числовую характеристику, была для него
химическая индивидуальность. А искал он эту числовую характеристику в атомном
весе потому, что, по его глубочайшему убеждению, именно гравитация лежала
в основе всех без исключения свойств материального мира.
Вещество... вес... Вещество... вес... Вещество... вес...
Минуточку! — дойдя до этого места, воскликнет, быть может, сегодняшний
эрудит. А не кажется ли вам, что тут интуиция подвела Менделеева? Разве мы
не знаем сегодня, что важна не масса, а заряд ядра? Разве мы не знаем, что
есть изотоп водорода, тритий, более тяжелый, чем один из изотопов гелия? Что
есть изотоп аргона, более тяжелый, чем один из изотопов калия? И так далее,
и так далее? Может быть, Менделееву просто повезло, и нынешнее распределение
изотопов в природе не более чем случай? И следовательно, не более чем случай
совпадение очередности зарядов ядра с очередностью масс?
На весь этот град вопросов можно было бы ответить просто: победителей не
судят. Но тогда мы уподобили бы систему Менделеева, скажем, системе Птолемея.
А это исказило бы суть дела.
Суть же — в убежденности сегодняшней науки — как и вчерашней, и
позавчерашней — в существовании глубинной связи между всеми видами взаимодействий
в природе. 30 лет своей жизни потратил на поиск этой связи Альберт Эйнштейн.
И не нашел. Но вот буквально в последние годы физики перебросили мост от
электромагнетизма к слабым ядерным взаимодействиям. Уже идет строительство
моста от этих двух — к сильному ядерному. В годовых отчетах Академии наук
есть и такой раздел: единая теория поля. Придет время и для моста через
бездну гравитации.
Вещество... вес... Вещество... вес... Вещество... вес...
Это прокручивалось в голове непрестанно. Решение все не приходило, а далее
откладывать его было невозможно: ждали студенты, ждала типография.
А тут еще как назло попал Дмитрий Иванович в лютый цейтнот. И получалось
совсем худо: не то чтобы «сейчас или никогда», но либо сегодня, либо дело снова
откладывалось на несколько недель.
Давно уже дал он в Вольном экономическом обществе обещание съездить в
феврале в Тверскую губернию, обследовать тамошние сыроварни и представить
свои соображения о постановке этого дела на современный лад. На поездку
было испрошено уже дозволение университетского начальства. И «отпускное
свидетельство» — тогдашнее командировочное удостоверение — было уже
выправлено. И последняя напутственная записка секретаря Вольного
экономического общества Ходнева получена. И ничего не оставалось, как отправляться
в назначенный вояж. Поезд, на котором предстояло ему пропутешествовать
до Твери, отходил от Московского вокзала 17 февраля, вечером.
К тому дню из существующих в природе 92 элементов известны были 62, да
и еще за один элемент, дидим, принимали неэлементарное вещество, смесь двух
элементов, впоследствии названных неодимом и празеодимом. Атомные веса
по крайней мере 10 элементов определены еще были с грубыми ошибками —
81

из-за крайне слабого знакомства химиков с этими веществами; по той же причине
толком неизвестна была их химическая индивидуальность. Кроме того, как
выяснилось много позднее, из-за особенностей изотопного состава встречающийся на
нашей планете теллур представлен главным образом более тяжелыми атомами,
чем наиболее распространенные атомы иода. Такая же картина наблюдается у
кобальта с никелем.
Таким образом, в распоряжении человека, вознамерившегося найти
закономерное построение системы химических элементов в соответствии с их атомными
весами, находились в 1869 году только 50 из нужных ему 92 величин — 57 процентов.
Много это или мало? Для кого как.
Для Ньюлендса оказалось мало.
Итак, 17 февраля 1869 года. Пасмурное петербургское утро.
«Утром, еще в кровати, он неизменно выпивал кружку теплого молока... Встав и
умывшись, он уходил сейчас же в свой кабинет и там пил одну-две, иногда три больших,
в виде кружки, чашки крепкого, постного, не очень сладкого чаю...» — Н. #.
КАПУСТИНА-ГУБКИНА.
«Постного» — в данном случае означало без молока. Он и тут ценил
индивидуальность. Молоко так молоко. Чай так чай.
След от чашки, сохранившийся на оборотной стороне записки Ходнева,
датированной 17-м февраля, свидетельствует, что она получена была рано утром,
до завтрака, вероятно, принесена посыльным. А это в свою очередь
свидетельствует о том, что мысль о едином знаменателе не покидала Дмитрия Ивановича
ни днем ни ночью: рядом с отпечатком чашки листок хранит зримые следы
незримого мыслительного процесса, приведшего к великому научному открытию.
В истории науки — случай редчайший, если не единственный.
Судя по вещественным доказательствам, дело происходило так. Допив свою
кружку и поставив ее на первое попавшееся место — на письмо Ходнева, он тут
же схватил перо и на первом попавшемся клочке бумаги, на том же письме
Ходнева, записал мелькнувшую у него в голове мысль.
На листке появились, один под другим, символы хлора и калия. Не натрия
и хлора — обычное и естественное сближение, а необычное — хлора и калия.
Почему?
Тут могла быть не одна мысль, а сразу целый клубок, вероятно, еще не до
конца проанализированный, полуинтуитивный. Одна из нитей клубка: галогены,
щелочные металлы — что дальше? Другая: надо руководствоваться атомными
весами. Третья: а что если сопоставить между собой по атомным весам не элементы
внутри групп, как делали все после Дёберейнера, а разные группы? Не выявится ли
при этом какая-то закономерность в расположении групп? Четвертая: но тогда
сам бог велел сопоставить галогены со щелочными. Пятая: по величине атомного
веса самые близкие — хлор и калий...
Далее на листке появились символы натрия и брома. Далее — лития, бария,
водорода, меди, серебра, свинца, ртути. Перо блуждало, как и мысль.
И вдруг четкое решение: да, надо сопоставить между собой атомные веса
групп, но не антиподов, как галогены и щелочные, а щелочные с
щелочноземельными. Все же сопоставление между собой родственных групп ближе к привычному
сопоставлению внутри одной группы. Мысль как бы отошла на более освоенные
рубежи.
И на листке появились означенные беглой скорописью ряды цифр: атомные
веса натрия, калия, рубидия, цезия, под ними — лития, магния, цинка, кадмия.
Затем он принялся вычитать — из чисел первого ряда числа второго ряда:
появилась третья строчка: 16, 15, 20, 21.
Явно близкие пары!
Но тут же он заметил несуразицу. Из атомного веса натрия он вычел атомный
вес лития. Но литий-то свой брат — щелочной металл. А надо было взять
легчайший щелочноземельный.
На листке взамен перечеркнутой семерки появляется 14 — принятый тогда
некоторыми химиками атомный вес бериллия, и соответственно — в строчке разностей
вместо 16 ставится 9. Строчка превратилась в полный хаос: 9, 15, 20, 21.
Впрочем, почему же полный? Последние два числа по-прежнему очень близки.
Да и вообще — из четырех чисел ни одного отрицательного, то есть при переходе от
очередного щелочного к очередному щелочноземельному металлу атомные веса
непременно уменьшаются. Какой же это хаос? Тут что-то есть! Надо сличить и
другие группы.
82

Он взял нормальную осьмушку чистой бумаги — этот листок тоже сохранился —
и набросал на ней одну под другой, в порядке уменьшения, шеренги символов и
атомных весов: наверху щелочноземельные, под ними галогены, под ними группа
кислорода, под нею группа азота, под нею группа углерода. . .
Было видно на глаз, как близки между собой разности атомных весов у элементов
соседних шеренг. Он так торопился, что то и дело ошибался, делал описки. Сере
приписал атомный вес 36 вместо 32. Вычитая из 65 (атомный вес цинка) 39 (атомный
вес калия), получил 27. Но не в мелочах дело! Его несла высокая волна интуиции.
В интуицию он верил. И вполне сознательно ею пользовался в самых разных
случаях жизни.
«Если ему предстояло решить какой-нибудь затруднительный, важный жизненный
вопрос, он быстро-быстро своей легкой, стремительной походкой входил, говорил,
в чем дело, и просил сказать по первому впечатлению мое мнение. «Только не думай,
только не думай»,— повторял он. Я говорила, и это было решением.» — Анна
Ивановна МЕНДЕЛЕЕВА, жена Дмитрия Ивановича.
Однако интуиция интуицией, а дело делом. В спешке он перескочил через монетное
семейство меди-серебра, пренебрег железом и марганцем, платиной и ее
родственниками. Главное было убедиться, что прием работает — что разница между
атомными весами групп всегда получается одного знака и близкой по абсолютной величине.
Он вписал пропущенное, занялся поисками более удачных мест для нарушителей
порядка. Одна мысль обгоняла другую, рука не поспевала за мыслью, числа
наезжали на числа, едва начавшая проступать гармония отступила перед хаосом помарок.
Он схватил новый лист, чистый, и приступил к переписыванию со старого. Но не
закончив переписывание, принялся за новые подсчеты, новые перестановки. И этот
лист тоже превратился в ребус.
Так ничего не выйдет!
Стрелки часов не желали стоять на месте, вечером надо было отправляться на
вокзал, главное он уже нащупал, ощутил. Но этому ощущению надо было
непременно придать ясную логическую форму. Можно представить себе, как он в отчаянии —
или в ярости — «легкой и стремительной походкой» носился по кабинету, оглядывая
все, что в нем было, выискивая способ, как бы побыстрей сложить проклятую
систему.
Конторка. Газовый рожок. Диван. Шкафы с книгами. Письменный стол. Колбы с
ретортами. Весы. Плита под стеклянным колпаком. Пахнущая клеем и типографской
краской кипа первого выпуска «Основ». Пачка нарезанной осьмушками писчей
бумаги. Приготовленный в дорогу саквояж. Еще не сложенные вещи, томик Жюля Верна,
колода пасьянсных карт — он всегда брал их в поездки. Пачка визитных карточек.
Наконец-то взгляд его наткнулся на то, что нужно!
Он схватил стопку карточек, раскрыл на нужной странице — там где был список
простых тел — свои «Основы» и принялся изготовлять невиданную карточную
колоду.
Конечно же, это был радостный момент, когда рядом с исчирканными листами
появилась колода химических карт. И нетрудно вообразить себе, как весело было
раскладывать на рабочей конторке этот небывалый пасьянс. Уже сама конторка —
в молодости столом он пользовался редко — задавала, вероятно, определенный тон.
Недаром лучшие мысли приходят на ходу. А тут еще такая парадоксальная
комбинация — законы природы и карточная игра!
Как лихо, должно быть, ложились на свои места шестерки и семерки, дамы и
короли — то бишь замарашки сера с углеродом, благородное серебро, блистательное
золото. Он всегда ощущал их почти как людей.
«Александр Григорьевич! Климентий Аркадьевич! Помилосердствуйте! Ведь вы же
сознаете свою личность. Предоставьте и кобальту и никелю сохранить свою
личность!» — Из разговора Менделеева со Столетовым и Тимирязевым.
Пасьянс явно задался! Первые шесть шеренг выстроились безо всяких скандалов:
щелочные, под ними галогены, под ними кислород с родичами, под ними семейство
азота — фосфора, под ними углерода — олова, под ними щелочноземельные.
Попробовал было нарушить строй теллур — атомный вес у него оказался больше, чем
у иода. Но не ставить же иод в одну шеренгу с серой, а подобный сере теллур в одну
шеренгу с хлором. Химическое родство прежде всего! А одно место внутри
стройной колонны и вовсе оказалось пустым — между кремнием и оловом: нужной карты
с атомным весом 70 в колоде не нашлось. А кто сказал, что наша колода — полная:
что ни год, то кто-нибудь обнаруживает новый элемент. . .
83

Легкость, естественность, с какой нашли свое место в строю эти элементы,
рождало пронзительное чувство удачи, точного попадания.
Сама гармония природы являла тут свое сокровенное лицо. Соответствие между
индивидуальностью элементов первых шести шеренг и атомным их весом было столь
явным, что нахождение своих мест остальными картами казалось делом решенным.
И действительно, бор с алюминием, магний с цинком и кадмием, медь с серебром и
ртутью нашли свои места.
Но дальше все стало расползаться.
«К нам донеслось из кабинета: «У-у-у! Рогатая! Ух, какая рогатая! Кх-кх-кх!
(лоч .мех). >/ те одолею, я тебя оОояею. Убью-у!...» — Ольга Эрастовна ОЗАР0В-
СКЛЯ, сотрудница Менделеева.
Воспоминания Озаровской относятся к более позднему периоду жизни Дмитрия
Ивановича и к занятиям математикой — воспоминаний о том, какие звуки доносились
из его кабинета 17 февраля 1869 года, не сохранилось. Однако можно подозревать,
что звуков, подобных описанным Озаровской, доносилось немало. Потому что
немало оказалось «рогатых» элементов.
Выстроенные по ранжиру атомных весов, они путали свою химическую масть либо
вообще невозможно было найти их место в строю. Все равно как если бы в колоде
оказалось сразу два червонных валета — атомные веса кобальта и никеля были
одинаковы. Или четыре бубновых туза — так вели себя платина с осмием, иридием,
палладием. Еще хуже вели себя одиннадцать малоизученных простых тел, тех, что в
«Основах» были напечатаны самым мелким шрифтом — нонпарелью. Тут вовсе
было не понять, кто есть кто, какая карта и какой масти. Темными лошадками были
они тогда — родий, рутений, тантал, торий, цирконий, лантан, иттрий, церий,
ниобий, эрбий да еще дидим.
У некоторых из них — это Менделеев понимал — атомные веса были определены
неверно. Такие случаи попадались ему и раньше. У теллура и бериллия. Но то были
хорошо исследованные индивидуальности, и места их в пасьянсе были совершенно
ясны. Что касается бериллия, то удалось довольно быстро докопаться до причины
ошибки — некоторые исследователи неправильно определили его валентность,
сочли бериллий аналогом трехвалентного алюминия, тогда как он был аналогом
двухвалентного магния. Пересчет дал число 9,4 вместо прежних 14, как у азота. И все
пришло в нужный порядок. Между прочим, в таблицах Одлинга и Ньюлендса
бериллию был присвоен правильный атомный вес. С теллуром было иначе, все
признавали его аналогом серы, из того и исходили при определении атомного веса. Так
что ошибка, думал Дмитрий Иванович, видимо, была допущена не принципиальная,
а чисто техническая. Несмотря на неприятный казус с атомным весом, место теллура
оставалось незыблемым.
С дидимом и прочими малоизученными простыми телами было куда хуже.
Приходилось рыться в скудных источниках, заниматься сомнительными манипуляциями,
пытаясь определить право того или иного элемента на то или иное место в строю.
Са'мым соблазнительным, конечно, было бы заполнить этими элементами еще не
занятые места внутри строя — там, где разница в атомных весах соседей была
очевидно велика: между водородом и литием (где впоследствии расположился тогда
еще не найденный на Земле гелий), между кальцием и титаном (сюда потом встал
скандий), между цинком и мышьяком (сюда потом встали галлий и германий), между
барием и танталом (сюда потом встали лантаноиды и гафний). Но, увы, кандидатов на
эти места среди уже известных элементов Менделеев найти не смог. Таковых в
колоде не имелось.
Но куда все же девать рогатых?
Снова и снова хватался Дмитрий Иванович за перо и стремительным своим
почерком набрасывал на листке колонки чисел. И снова, с недоумением, бросал это занятие
и принимался крутить цигарку и так пыхтеть ею, что в голове совсем уже мутнело.
Наконец глаза у него начали слипаться, он бросился на диван и крепко заснул.
Такое для него не было в диковинку.
На этот раз он спал недолго.— может быть, несколько часов, но может быть, и
несколько минут. Точных свидетельств об этом не осталось. Он проснулся оттого, что
увидел во сне свой пасьянс, причем не в том виде, в каком он оставил его на
конторке, а в другом, более стройном и логичном. И тут же вскочил на ноги и принялся
составлять на листке бумаги новую таблицу. Первым отличием ее от предыдущего
варианта было то, что элементы выстраивались теперь не в порядке уменьшения, а
84

в порядке возрастания атомных весов. Вторым — то, что пустые места внутри
таблицы были заполнены вопросительными знаками и атомными весами. Два из них —
?-8 и ?-22 вот уж, действительно, разве что во сне могли присниться. Никаких
логических оснований для них у Менделеева не было. Оба они втиснулись между
щелочными и щелочноземельными.
Долгое время к рассказу Дмитрия Ивановича о том, что он увидел свою таблицу
во сне, относились как к анекдоту. Находить что-либо рациональное в сновидениях
считалось суеверием. Ныне наука уже не ставит глухого барьера между процессами,
происходящими в сознании и подсознании. И не видит ничего сверхъестественного
в том, что картина, не сложившаяся в процессе осознанного обдумывания, была
выдана в готовом виде в результате неосознанного процесса.
Все же в набросанную тут же картину привидевшегося во сне Дмитрий Иванович
внес некоторые коррективы. Зачеркнул предполагаемый элемент между водородом
и литием. Написал название «Опыт системы элементов, основанной на их атомном
весе и химическом сходстве» — по-русски и по-французски. Поставил дату: 18т^69.
Что такое открытие? Казалось бы, задавать такой вопрос — значит ломиться в
открытые двери. Однако же, если бы все было так просто, откуда брались бы
приоритетные страсти? Даже для того, чтобы доказать, что двери действительно открыты, надо
в эти двери пройти. Может быть, только тот, кто первым прошел, и имеет право
называться первооткрывателем?
Периодическую зависимость некоторых химических свойств элементов от их
физических параметров подмечали и до Менделеева. Джон Ньюлендс до конца
жизни отстаивал свой приоритет в открытии периодического закона. Однако дело
не только и не столько в том, что он этот закон не сформулировал. Главное — он не
поверил в подмеченные закономерности настолько, чтобы предпринять хотя бы
одну попытку использовать их как новое научное орудие, вывести из них хоть одно
теоретическое либо практическое следствие.
Игра ума и научное открытие — далеко не одно и то же. Тут проходит суровая
граница. Преодолеть ее способен далеко не всякий зоркий наблюдатель и методичный
систематик. Тут нужен особый, крайне независимый характер и вполне определенное
мировоззрение.
Мировоззрение и независимость.
«Древний греческий мудрец говорил: я знаю, что я ничего не знаю. Да он и не знал,
а мы знаем...» — МЕНДЕЛЕЕВ
«Германский император выразил желание, чтобы я был на двухсотом юбилее
Германской академии наук.. Два часа без курева...» — МЕНДЕЛЕЕВ.
День пик завершился, и началась неделя пик. Все произошло с такой феерической
скоростью, что некогда было и дух перевести. Теперь можно было получше
вглядеться в только что родившееся существо, попробовать понять, отчего оно такое —
такое прекрасное и такое еще во многих отношениях несовершенное. И подумать
о том, чем оно может стать. Наконец, надлежало попросту запротоколировать ход
событий, ход мыслей, приведших к появлению «Опыта системы элементов».
Первое, что он сделал, — это послал листок с таблицей в типографию на Мойке,
вычеркнул в корректуре заведомо ненужные атомные веса 8 и 22, распорядился
вклеить листки с «Опытом системы» в еще находившийся в типографии второй выпуск
«Основ химии», а несколько десятков таких листков разослал знакомым химикам —
отечественным и в Европу.
Второе, что он сделал, — это засел за статью. На нее ушло пять дней. 22 февраля
статья «Соотношение свойств с атомным весом элементов», два десятка густо
исписанных страничек, была закончена и передана коллеге и другу, профессору Николаю
Александровичу Меншуткину, — для зачтения на ближайшем заседании Русского
химического общества и для печати в «Журнале РХО», коего редактором тот
состоял.
Только после этого Менделеев счел возможным отправиться в обещанную
Вольному экономическому обществу поездку.
Далеко не все в «Опыте системы» было найдено верно. Из 66 расставленных по
рядам и шеренгам — по периодам и группам! — уже открытых и еще не открытых
элементов правильно были расставлены 48, а 18 — неправильно. А если к этим 18
прибавить еще 26 элементов, о существовании которых в то время невозможно было
и предполагать, то соотношение между верным и неверным в первом опытном
85

образце менделеевской системы составляло 48:44. Конструкторы знают, что для
первого опытного образца принципиально новой машины такое сочетание вполне
естественно. Но вот чтобы при таком сочетании конструкция была
работоспособной — это уже редчайшее исключение. Первые самолеты в лучшем случае слегка
подпрыгивали. Первые лампы накаливания тут же и перегорали. И вообще
существует поговорка о первом блине.
А наполовину неправильный первый опытный образец периодической системы
элементов — работал! Мост, переброшенный через бездну неизвестного, еще
раскачивался под ногами, еще зияли в нем многочисленные прорехи, еще не было
перил. Далеко не всякий решился бы на него ступить — и все же достаточно храбрый
человек мог уже перейти по нему через эту бездну.
Статья «Соотношение свойств с атомным весом элементов», зачитанная Меншут-
киным на заседании Русского химического общества 6 марта 1869 года и
опубликованная на страницах 60—77 второго и третьего выпусков первого тома ЖРХО,
вышедшего в том же году, — статья эта и была первым таким переходом. В этом мог
убедиться всякий пожелавший ознакомиться хотя бы с некоторыми из ее выводов:
«1. Элементы, расположенные по величине их атомного веса, представляют
явственную периодичность свойств. 2. Сходственные по химическим отправлениям элементы
представляют или олизкие атомные веса [подобно Pt, Ir, Os), или последовательно
и однообразно увеличивающиеся (подобно К, Rb, Cs). Однообразие такого
увеличения в разных группах укрывалось от предшествовавших наблюдателей... 5. Величина
атомного веса определяет характер элемента... 6. Должно ожидать открытия еще
многих неизвестных простых тел, например сходных с Л1 и Si элементов с паем
65—75. 7. Величина атомного веса элемента иногда может быть исправлена, зная
его аналогии...».
Первое издание «Основ химии» было завершено в 1871 году, ровно через два года
после выхода в свет их первой части, написанной еще до открытия периодического
закона. Два года ушли на превращение неуклюжего опытного образца в хорошо
отработанную, добротную модель. Вторая часть «Основ» была оснащена уже той
самой менделеевской таблицей, с которой мы привыкли иметь дело —
существенные отличия заключались лишь в отсутствии группы благородных газов, к тому
времени еще не открытых, и дополнительных строчек для лантаноидов и актиноидов,
большая часть которых также еще не была известна.
С понятным энтузиазмом вел Менделеев читателя по только что сооруженному
мосту:
«Ванадий отвечает хрому и имеет с ним столь же близкий атомный вес, как и сурьма
с теллуром или как мышьяк с селеном, а сходство выражается в том, что высшая
степень окисления ванадия дает даже соли желтого цвета и вообще окрашенные
окислы, подобные таким, какие дает хром. Это есть, так сказать, хром из группы
азота. Точно так же ниобий и тантал сходственны с молибденом и вольфрамом, и,
что особенно поразительно, атомные веса здесь представляют близость и отношения,
совершенно одинаковые с теми, какие мы встречаем между серою, селеном и
теллуром, с одной стороны, и фосфором,' мышьяком и сурьмою, с другой стороны...
Никакого нет сомнения в том, что между указанными соотношениями свойств и
отношениями в атомных весах существует причинная и неразрывная связь...»
В заключительной главе Менделеев сформулировал периодический закон:
«Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и
сложных тел, ими образуемых, стоят в периодической зависимости (образуют
периодическую функцию, как говорят в математике) от их атомного веса». Однако в
самом тексте первого издания этот закон использован был еще весьма скромно. В
первой части, естественно, его вообще не могло быть. Но и во второй части
сопоставление групп по их атомным весам началось лишь с XII главы, где группа кислорода —
серы — селена — теллура сопоставлялась с галогенами, а по атомным весам и
химическим свойствам — лишь с XIV главы. Поэтому, едва закончив последнюю главу для
первого издания, Дмитрий Иванович тут же приступил к переработке в соответствии
с периодическим законом всего курса, и уже в следующем, 1872 году, появилось
второе, дополненное, а в 1877 — третье, дополненное еще более. В восьмом —
вышедшем в 1906 году, последнем при жизни автора, — дополнений было уже
больше, чем первоначального текста: на 448 страниц основного текста 464 страницы
дополнительного.
86

Есть в латыни такое выражение — in statu nascendi («в момент рождения»). В химии
оно применяется к веществу, которое, выделяясь, находится в особо активном
состоянии, например к атомарному водороду, еще не успевшему соединиться в более
* инертные молекулы.
«Основы химии» возникли in statu nascendi периодического закона, и это
предопределило их особый дух. Наши намерения не всегда соответствуют конечным
результатам, причем недовыполнение намеченного наблюдается куда чаще
перевыполнения. «Основы химии» относятся ко второму — редчайшему! — варианту.
Затеянные как учебное пособие по курсу общей химии для студентов
Санкт-Петербургского императорского университета, они быстро стали превращаться в своего
рода химическую, и даже не химическую, а естественнонаучную библию, в уникум,
не имевший прецедента ни по содержанию, ни по стилю. Химия. Физика. Геология.
Астрономия. Биология. Техника. Экономика. Учебный материал. Справочный
материал. Исторический материал. Гипотезы и предсказания. Публицистика. Лирические
отступления.
«Есть своя зихватывиющая прелесть в мысли о том. что милейшее в природе так
же построено, как величайшее, но отсюда далеко до уверенности, что это так и есть
на самом деле... Лучше держаться такой гипотезы, которая может оказаться со
временем неверною, чем никакой. Гипотезы облегчают отыскание истины, как плуг
земледельца облегчает выращивание полезных растений... Зная, как привольно,
свободно и радостно живется в научной области, невольно желаешь, чтобы в нее
пошли многие...» — МЕНДЕЛЕЕВ.
- К какому жанру отнести «Основы химии»?
-"-* Не исключено, что невписываемость труда в реестры наличных жанров уже сама
по себе может служить свидетельством его масштабности.
Дмитрий Иванович Менделеев скончался 2 февраля 1907 года.
Прошло совсем немного лет — и менделеевская система стала важнейшим звеном
наших знаний о мире, в котором мы живем, об эволюции вещества во Вселенной.
Новые звезды взошли на небосклоне науки. Новые законы природы открыты.
Новые книги написаны. Но созданные более столетия назад «Основы химии» не
превратились в историческую реликвию. Они продолжают жить.
Среди книг моей домашней библиотеки «Основы химии» — одна из самых
зачитанных. И не только потому, что по роду занятий мне приходится время от времени
обращаться к ней. Два сильно потрепанных тома достались мне от отца с матерью —
они были химиками, и почти на каждой странице есть их карандашные пометки.
И когда я листаю пожелтевшие страницы в поисках какой-нибудь справки, то нередко
забываю о первоначальной цели и начинаю читать отчеркнутое теми, кто читал это
до меня. И почти всегда наталкиваюсь на что-нибудь неожиданное. В последний раз
рядом с выцветшим, едва заметным восклицательным знаком я прочел:
«Конец XIX века, несмотря на видимое господство мирных отношений и всякого
рода сношений во всем мире, представляет очевидную подготовку к военной борьбе...
Россия, как стрини сравни!ельно слабо ниселенния и пограничная между остальной
& Европой и массивом Азии, должна быть в этом отношении особо чуткою, и ее мирные
успехи должны много влиять на благополучный исход наступившей в мире эпохи...
Выход тут виден только в господстве у нас всяких видов прогресса и во внутреннем
единстве, опирающемся на сильную верховную власть и на развитие чуткой
общественной сознательности, требующей прежде всего широкого распространения
просвещения и всестороннего роста промышленности...»
Есть мосты — и мосты. От иных, вроде Кузнецкого в Москве, остались одни названия.
От иных и названий не осталось. Не таков мост Менделеева. И не в одном том дело,
что столетие спустя он приобрел — вопреки всем строительным нормам — еще
большую прочность, чем изначальная.
Дело и в безднах, которые еще не преодолены, а многие — даже не осознаны.
«Я старался развить в читателе дух пытливости, не довольствующийся простым
описанием и созерцанием, а возбуждающий и приучающий к упорному труду и
стремящийся везде, где можно, мысли проверять опытами. Таким путем возможно
избегнуть трех одинаково губительных крайностей: утопий мечтательности, желающей
постичь все одним порывом мысли, ревнивой косности, самодовольствующейся обла-
даемым, и кичливого скептицизма, ни на чем не решающего остановиться...» —
'*тх МЕНДЕЛЕЕВ.
87

!&мпоч*пассср£9з^
Менделеевская тема в филателии
«Он умел быть
философом в химии, в
физике и в других отраслях
естествознания, которых
ему приходилось
касаться, и
естествоиспытателем в проблемах
философии, политической
экономии и социологии.
Он умел внести свет
науки в задачи чисто
практического характера...» Это
слова о Д. И. Менделееве
его младшего
современника и коллеги Л. А. Чу-
гаева.
«Менделеевские»
почтовые марки выходили
неоднократно, но никогда не
охватывали, да и не
пытались охватить все
многообразие его творчества,
его личности. Лишь
главное детище ученого —
Периодический закон,
периодическая система
элементов нашли отражение
в этом виде прикладного
искусства.
Впервые серия
советских почтовых марок,
посвященных Д. И.
Менделееву, была выпущена в
сентябре 1934 г., к 100-
летию со дня рождения
великого ученого. Четыре
марки, четыре цвета,
четыре номинала E, 10, 15
и 20 копеек) и — всего
два сюжета: портрет
Менделеева на фоне
периодической системы
элементов и памятник работы
скульптора И. Я. Гинцбур-
га, установленный в
Ленинграде перед зданием
бывшей Палаты мер и
весов (ныне Институт
метрологии), где Менделеев
работал долгие годы.
Марки печатались на
бумаге с водяным знаком
методом фототипии
(разновидность плоской
печати), позволяющим
хорошо передать тоновые
особенности рисунка.
Автором марок был
известный советский художник
В. В. Завьялов.
Спустя 17 лет тот же
художник - миниатюрист
вновь вернулся к
менделеевской теме. В августе
1951 г. была выпущена
серия «Ученые нашей
Родины». Три марки этой
серии, напечатанной иначе,
чем первая
менделеевская (методом глубокой
печати), посвящены
великим химикам — А. М.
Бутлерову, Н. С. Курнакову,
Д. И. Менделееву. Марка
с портретом Д. И.
Менделеева выдержана в
сине-голубых тонах: темно-
синий рисунок на светло-
голубой бумаге.
К 50-летию со дня
смерти Д. И. Менделеева в
феврале 1957 г. была
выпущена первая
двухцветная марка менделеевской
тематики. Художник
О. Р/ Гржешкевич
изобразил портрет великого
ученого на фоне здания
университета, где
профессор Менделеев
проработал 15 лет.
100-летие
Периодического закона отмечалось
в 1969 г. В честь этого
внаменательного события
Министерство связи СССР
выпустило марку,
воспроизводящую известный
портрет Менделеева
кисти Н. А. Ярошенко и
фрагмент первого
наброска таблицы
элементов. Тогда же был
выпущен первый и пока
последний «менделеевский»
почтовый блок больших
размеров — 10,ЗХ
Х7,6 см — на мелованной
бумаге.
Пока этими семью
марками и блоком
исчерпывается менделеевская тема в
отечественной филателии,
новбудущем, несомненно,
появятся новые
менделеевские марки. Уже
скоро — 27 января 1984
года — мы будем отмечать
150-летие великого химика.
Кандидат химических наук
М. М. ТЕПЛЯКОВ
no**triacccp

Вещи и вещества
Не по зубцам
. а в. гяхт
•О зубцовке, как это объявлено в
заголовке,— не будем. Или почти не будем. Но
посмотрим, чем занимаются
представители «гомо филателикус» — индивидуумы
с кляссером, лупой и зубцемером.
Филателисты, поверьте, это не только
самая массовая, но и самая
организованная «команда» коллекционеров. Как у
4футболистов есть FIFA, так и у
филателистов — FIP (Federation Internationale
de Philatelie), Международная
федерация, филателии. У футболистов —
первенства мира, у филателистов —
всемирные выставки под патронатом FIP.
Есть у них и исполкомы, комитеты,
комиссии, федерации, журналы и даже
филателистический вальс... И конечно, есть
правила игры, критерии, по которым тех
или иных собирателей марок можно (или
нельзя) отнести к славной и фанатичной
категории филателистов.
ТЕМАТИКА И МАТЕРИАЛЫ
возраст почтовой марки — чуть меньше
150 лет. Можно было бы, и очень долго,
рассказывать о сюжетах марок, но вряд
ли целесообразно делать это на
страницах «Химии и жизни». Не менее
увлекательны материальная история марок и
прогресс их производства.
Давно минуло время, когда марка
была лишь невзрачным знаком оплаты
почтовых услуг. Простым по форме и
содержанию. Скромная Золушка в наши дни
превратилась в красавицу,
блистательную и капризную, опекаемую
художниками, печатниками, химиками.
Родившись в 1840 году в Англии, она
уже в 1845 оделась в цвета (так
называемая «Базельская голубка», выпущенная
швейцарским кантоном Базель). Сегодня
для одной марки нередко используют до
восьми красок.
В 1862 году в той же Швейцарии были
напечатаны первые бронзированные
(«золоченые») марки. Сейчас такие
неженки (ни в коем случае руками!) очень-
распространены. Особый шик придает
марке лаковое покрытие. Оно же защи7
щает бумагу и краски. Даже не
филателист вряд ли удержится от покупки ма-
с люминесцентными красками (такие
'iff

выпускались и в СССР). Но большинство
филателистов это разнообразие цветов и
бумаг радует далеко не всегда.
Разноцветье усугубляет объективные
трудности собирания. Попробуйте представить
себе такие переходы: синий,
зелено-синий, сине-зеленый, зеленый, оливково-
зеленый и т. д. А ведь эти термины
официально приняты в каталогах...
К тому же зелено-синяя марка может
через какое-то время превратиться в
сине-зеленую, а если ей уготована судьба
лежать на витрине киоска «Союзпечати»,
то и выгореть вовсе. Филателистам всех
специальностей нередко приходится
быть и химиками-любителями. Марки
нужно сохранить, ведь возраст многих
из них весьма почтенный, а задача эта
вовсе не простая. Ультрафиолет
медленно, но верно воздействует на красители,
даже если кляссеры с марками редко
достаются из темных ящиков. И
содержащийся в воздухе кислород
традиционно окисляет красители...
Так что же, выходит, что участие в
филателистической выставке почетно для
коллекционера, но вредно для
коллекции? Да, но не всегда. Сотрудники научно-
исследовательской лаборатории
Британского почтового ведомства нашли
надежную защиту для марок, экспонируемых
на выставках. Пленки из полиэтиленте-
рефталата и пол ипропилена надежно
предохраняют листы с марками от
ультрафиолета и отчасти от кислорода.
Важно только, чтобы пленка не содержала
летучих пластификаторов.
Химичить с марками приходится и в
других случаях. Многие из них попадают
в коллекции отмоченными с конвертов, а
хлорированная вода может существенно
изменить цвет красителя, да и бумагу, на
которой марка напечатана, кремовую,
например, превратить в белую. Так что
лучше добыть дистиллированной воды
для этих нужд. (Заметим, кстати, что при
отделении марки от конверта часто
гибнет интереснейший материал: ведь сам
конверт и штемпель на нем — тоже
объекты коллекционирования.)
Кляссеры для хранения марок —
предмет специальных забот. Ни в коем
случае нельзя сразу после покупки
заполнять их марками. Необходима двух-
трехмесячная просушка: иначе
выделяемая картоном влага разрушает клеевой
слой марки. К сожалению,
распространенные у нас кляссеры в процессе
подсушки часто коробятся. Маркам в них
становится неуютно...
Но даже когда марка заняла свое
место в хорошем альбоме, успокаиваться
нельзя. В странах с влажным климатом
оборотную сторону марки иногда посы-
90
пают тальком. Впрочем, периодические
осмотр и профилактика полезны всегда
и везде. Среди филателистов широко
известна история съеденной жучками
ценной коллекции, помещенной на год в
сейф с мудрыми замками. На марках
могут появиться желтые пятна или следы
других заболеваний. На этот случай
посоветуем книгу Л. Новотного
«Химическая проверка и чистка марок», где
приведено много практических советов и
конкретных рецептов.
КАКИЕ БЫВАЮТ МАРКИ
Первые марки не отличались
нарядностью и разнообразием форм. Да и
тематикой тоже: гербы, портреты правящих
особ... Любопытная подробность: когда
была выпущена первая марка («Черный
пенни»), лондонская «Тайме» писала об
оскорблении королевы. Потом
конъюнктура изменилась — англичане не пишут
на марках названия страны, помещая
вместо него королевский профиль,—
знай, мол, наших.
Необычными формами марок
теперь трудно кого-либо удивить. Сьерра-
Леоне выпустила марку, форма которой
повторяет очертания этой страны на
карте, Маршалловы острова — серию самых
больших марок в мире A1X16 см — на
стандартном конверте не умещаются),
Бутан — марку-грампластинку. Бутану
вообще принадлежит лидерство в
марочной экзотике. Здесь и объемные
изображения, и необычные формы, и странные,
на наш взгляд, материалы. Это, конечно,
не только страсть в саморекламе. Новая
железная дорога в Бутане, по
фигуральному выражению одного из его
министров, была выстроена из марок.
Все марки заносятся в каталоги. О
каждой из них по каталогу можно узнать не
только описание рисунка, цвет, размер,
тираж, но и способ печати.
При нынешних многомиллионных
тиражах многие марки печатают на
скоростных ротационных машинах с
непрерывным процессом. В каталогах же
указывают, какая именно печать
применялась: высокая, плоская или глубокая.
Названия эти верно передают основные
особенности методов. При высокой
печати все элементы клише возвышаются
над основанием. Формы для глубокой
печати обратны высокой — все
печатающие элементы заглублены. Когда бумага
прижимается к клише, краска выходит из
пор и создает изображение. Густота тона
зависит от глубины. Плоская печать, как
нетрудно догадаться, использует
фактически одноуровневую форму, на
которой специальными методами создаются
воспринимающие краску участки. Оф-

сет — самая распространенная в наши
дни разновидность плоской печати.
Наибольшими симпатиями
филателистов пользуется одни из способов
линейной глубокой печати — металлография.
Есть еще тиснение — метод, при
котором печатать марки можно вовсе без
краски. Этот метод особенно подходит,
когда вместо бумаги используют фольгу.
Технология изготовления таких марок
сродни способу приготовления
металлических крышек для алкогольных и
безалкогольных напитков. Известны случаи,
когда марки печатали даже на золотой
фольге — чтобы выкачать из
филателистов суммы, намного превышающие
стоимость самих золотых листков. В
основном рекламные цели (опять же, знай
наших!) преследовал и выпуск немногих
марок на шелке и полимерных пленках.
Заметим, что самая первая марка на
нетрадиционном материале, коллодииной
пленке, выпущена еще в 1866 г.— в
Пруссии.
Между прочим, есть коллекционеры,
собирающие марки не по тематическим
или хронологическим признакам, а по
тому, из чего они, эти марки, сделаны.
Встречается собирательство по бумаге
и даже по клею. Как ни странно, но и эти
чисто утилитарные компоненты марки
могут рассказать довольно многое. Ну
что, казалось бы, возьмешь с клочка
бумаги? Но вот любопытнейший факт:
первые две марки Латвии A91В г.)
печатались на оборотной стороне карт
германского генерального штаба, а через два
года часть латвийских марок печатали на
бумаге, сделанной из ставших
макулатурой белогвардейских ассигнаций.
БУМАГА И КЛЕИ
В целом хроника процессов
изготовления бумаги для марок повторяет
историю бумаги вообще (конечно, только с
1840 г.). Некоторые классические марки
печатались на бумаге ручной выделки.
В ней видны неравномерно
расположенные грубые волокна. При производстве
такую бумажную массу вычерпывали из
чанов вручную и сушили после отжима на
войлоке. Отсюда — волокна.
Бумага, приготовленная из древесины,
как правило, непрочна и быстро
желтеет. Поэтому в большинстве случаев
марки печатают на бумаге лучших сортов,
приготовленной в основном из
хлопковой целлюлозы. В эту бумагу добавляют
наполнители, например, каолин, и
смолистые вещества, в частности канифольный
клей, чтобы сделать бумагу более
водостойкой.
Но в трудные времена разные страны
выпускали марки на бумаге разных,
иногда совсем не подходящих для марок
сортов. Не подходящих — с
современной точки зрения.
В каталоге почтовых марок СССР
марки первого стандартного выпуска 1921 г.
стоят под номерами 3—13. Но описано
там не 11, а 29 марок. Изобилие
разновидностей вызвано в основном
использованием четырех сортов бумаги —
простой, тонкой, мелованной и хлопчатой.
Очевидно, не было иного выхода: на чем
могли, на том и печатали. Стандартных-
то марок всегда нужно особенно много.
Необычная бумага — не только дань
трудностям с сырьем или
филателистической моде. В наши дни в некоторых
странах в марочную бумагу добавляют
чуть-чуть люминофоров. Делается это
ради максимальной механизации
обработки почты. Штемпелевальная машина
«видит» такую марку и гасит ее.
Предварительная сортировка не требуется.
Правда, у филателистов из-за этого
появились новые хлопоты. Излучающие
марки могут подпортить своих соседей по
кляссеру.
В США н некоторых других странах
марочную бумагу вафлируют —
обрабатывают с помощью специальных
штампов, которые перерезают целлюлозные
волокна. При гашении краска глубоко
проникает в глубь такого бумажного
слоя, и смыть ее, чтобы использовать
марку вторично, практически
невозможно. Вафлированная бумага в чем-то
сродни бумаге с водяными знаками,
традиционным и отнюдь не бесполезным
украшением почтовых марок.
Водяной знак наводят с помощью
специальных клише, когда бумажная масса
еще мокрая (потому, видимо, и знак
водяной), когда волокна легко
раздвигаются, повторяя форму клише.
Рисунок водяного знака часто
разглядывают, опустив марку в воду или
смочив ее несколькими каплями летучей
жидкости, например керосина. Лучше
этого не делать: марка — материя
деликатная. Лучше для выявления водяных
знаков взять плоское стеклышко,
положить на него марку рисунком вниз, а
сверху — листок папиросной бумаги.
После этого мягким карандашом (с
гладким срезом), едва касаясь бумаги,
заштрихуйте всю ее поверхность над маркой.
Вы получите белый дубликат водяного
знака — ведь в месте его расположения
бумага тоньше.
А еще, перевернув марку, на ее
оборотной стороне можно обнаружить
не только клей, но иногда и текст н даже
рисунок. На старых русских марках была
иногда надпись: «Имеет хождение
наравне с разменной серебряной монетой»,
91

а на обороте выпущенной в 1855 г.
португальской марки вопроизведен текст
молитвы на латыни.
Впрочем, если даже ничего подобного
там нет, то и тогда оборот марки —
традиционный слой клея — может
рассказать довольно многое.
В большинстве случаев в наше время
используют органические
растительные клеи (декстрин, гуммиарабик), реже
синтетические. Но в коллекциях прошлых
лет остались марки с крепчайшим
костяным клеем, намертво схватывающимся
с бумагой. Была с клеем и нешуточная
история. Как-то в конце XIX века из-за
недостатка бумаги в Афганистане
выпустили марку на клейкой ленте, в состав
которой входили ядовитые вещества.
Люди по привычке облизывали обратную
сторону...
Но и приятным клей тоже может быть:
декстриновый клей — почти сладкий и
совсем безвредный. Иногда в клеевые
составы для марок вводят
ароматизирующие добавки. Приятно далеко от
дома, где-нибудь в тропиках, получить
письмо, пахнущее, к примеру, северным
нашим ландышем.
В наш рациональный век встречаются
примеры ультрарационального
отношения к клею, когда клей наносят не на всю
поверхность марки, а лишь часть ее,
чередующимися полосами. Мелочь,
казалось бы, но на квадратный метр
оборотов марок расходуется около 20 г клея.
Только в нашей стране в год выходит
более 500 млн. марок. Посчитайте-ка
возможную экономию... Может, и не
мелочь?
А еще бывает клей окрашенный. Это
не только красиво и необычно, но и
помогает определить, не отклеивалась ли
марка в пути. В последнее время в угоду
гигиене марки стали делать и
самонаклеивающимися, по типу клейкой ленты.
Продают такие марки с «подкладкой». В
жарких странах марки выпускают и вовсе
без клея, чтобы не тратить много труда,
отдирая их друг от друга: многие из
современных марочных клеев
термопластичны.
Как и в случае с бумагой, наибольшие
хлопоты филателистам создают клеи
трудных годов. На марках можно
встретить иногда и столярный, и казеиновый
клей, и другие, менее известные. Иногда
вещества, входящие в состав клея,
разрушают бумагу и краски. Эти случаи
помечены в каталогах с рекомендацией такой
клей смыть.
ВЕЧНЫ ЛИ МАРКИ!
Разумеется, нет. Когда-то развитие
почты привело к необходимости их появле-
92
ни я. Не будь Роуланда Хилла, все
равно марка очень скоро появилась бы в
середине прошлого века. Доказательство
тому — и прообразы марки (штемпеля
оплаты), и попытки оспорить первенство
английского почтмейстера.
Не приведет ли развитие
коммуникаций и техники (или какие-то другие
причины) к необходимости отказаться от
почтовых марок? Уже сейчас большая
часть отечественной корреспонденции
отправляется в маркированных
конвертах и на открытках с напечатанными на
них стандартными марками. Все крупные
организации или предприятия
обзавелись машинками, которые просто ставят
на письмах и бандеролях штампы с
указанием числа и стоимости. Легко себе
представить, что при полной
автоматизации почтовой связи подобные
автоматы будут стоять на каждом углу, и
тогда — марок не станет? Но, видимо, этот
процесс лишь переведет игру в
коллекционирование в несколько иные формы.
И сегодня есть собиратели открыток и
конвертов. Изменится форма — не
изменится суть. А может быть, как забавная
игрушка или дань традиции марки и
впредь будут выпускаться и все
хорошеть, иллюстрируя собой новые успехи
печатников и химиков.
Как-то автор этих строк предпринял
попытку убедить одного своего близкого
знакомого в равенстве среднего уровня
сумасшествия среди просто людей и —
филателистов. Надо сказать, что мой
собеседник до того довольно долго и
успешно издевался над моими
филателистическими привязанностями. Но,
уходя, признался, что и сам хранит дома
набор перфокарт различных форм, и что-
то знакомое услышал я в его голосе,
когда он сказал: «Эх, встретить бы мне еще
одного такого»...

Короткие заметки
Собеседники
на дистанции
Когда мы говорим, что того или иного
человека следует держать на расстоянии, то
обычно понимаем это выражение
иносказательно — например, как совет не очень
доверяться собеседнику. Но недавно психологи
установили, что в этом выражении есть
определенный конкретный смысл.
Оказывается, люди разных
национальностей при разговоре совершенно
непроизвольно располагаются от собеседника на
вполне определенной дистанции: если
собеседник оказывается слишком далеко,
человек теряет с ним контакт, а если дистанция
оказывается слишком короткой, возникает
ощущение неудобства. Так, для жителей
Средней и Северной Европы нормальная
дистанция для разговора составляет в
среднем около метра, а для южан нормальным
считается втрое меньшее расстояние.
Вспомните итальянские кинофильмы, и вы
убедитесь, что их темпераментные персонажи
действительно беседуют, приближаясь почти
вплотную Друг к другу, но не снижая при
этом голоса.
Поэтому когда между собой общаются
люди разных национальностей, могут
возникать забавные недоразумения. Так, если
англичанин говорит с тем же итальянцем, то
первый будет непроизвольно отодвигаться
от второго на удобное для него расстояние,
в то время как собеседник станет непрерывно
наступать, тоже стремясь занять удобную
позицию. Но из-за этого даже мирный, по сути
дела, разговор может приобрести
неожиданную окраску: у наблюдателя может создаться
впечатление, будто он присутствует при
бурном споре, в котором англичанин явно
уступает итальянцу...
Из этого наблюдения можно сделать
довольно интересный практический вывод.
Обычно, когда людей обучают тому или
иному иностранному языку, то в первую очередь
внимание обращают на правильное
грамматическое построение фраз, на
произношение. Более глубокое овладение языком
связывают с изучением культуры и истории
страны. Но чтобы собеседник чувствовал себя
с вами легко и непринужденно, нужно еще
знать — на какой дистанции от него следует
держаться.
Ю. ТАМВОВЦЕВ
Первая догадка —
самая верная
В нефтяных баках нашей планеты уже видно
дно. Поэтому все больший интерес вызывают
обходные пути, позволяющие получать
жидкое горючее из иных, не нефтяных
источников. В результате публикуется все больше
исследований, в которых технологи
стараются сделать эти пути более экономичными и
удобными, а «чистые» химики — помочь
разобраться в сути происходящих процессов
и подсказать, как повысить выход целевых
продуктов.
Один из старейших способов изготовления
жидкого горючего на основе газообразных
веществ (синтез Фишера — Тропша) известен
уже более полувека, и все это время длятся
споры о том, каким образом во время
каталитического гидрирования СО образуются
связи С—С. Сами изобретатели метода еще в
1926 году писали, что это, вероятно,
происходит в результате полимеризации
адсорбированных на поверхности катализатора
неустойчивых частиц СН2 — метиленов.
С тех пор химия ушла далеко вперед,
появились новые могущественные методы
изучения промежуточных частиц и комплексов,
возникающих в ходе реакций. Появились и
новые теории, объясняющие, почему в ходе
синтеза Фишера — Тропша образуются
жидкие углеводороды. Однако изощренной
проверки, выполненной в этом году (Journal of
American Chemical Society, 1981, т. 103, вып. 5,
с. 1287), ни одна новая гипотеза не
выдержала. Изучая распределение изотопа 16С
в молекулах соединений, образующихся при
синтезе углеводородов из исходных
соединений, меченных этим изотопом, авторы
пришли к выводу, что единственная теория,
удовлетворительно объясняющая результаты
всех опытов,— самая первая, метиленовая.
Стоит ли современным химикам
расстраиваться по поводу этого конфуза новых
гипотез? Видимо, нет. Уместнее гордиться
прозорливостью своих предшественников.
К. БОРСКИЙ
93

Некоторые суждения
о грибоводстве
Если честно, нет еще такого слове в
словарях. Садоводство есть, и овощеводство, даже
хмелеводство есть — а грибоводства нет.
Но судя по тому, что выращиванию
съедобных грибов уделяется все больше внимания,
за термином дело не станет...
Такая в мире сложилась ситуация, что
приходится искать новые источники пищевого
белка. Грибы — не последняя вещь в этом
смысле. До 10% полноценного белка плюс
не нуждающийся в рекламе вкус и аромат,
плюс возможность консервирования — при
таком сочетании свойств грешно было бы не
попытаться поставить производство грибов
на прочную основу.
Серьезный шаг в этом направлении был
предпринят сотрудниками двух научных
учреждений — Белорусского НИИ лесного
хозяйства и Института ботаники АН УССР. Они
попытались вырастить на лесных плантациях,
на отходах древесины, гриб, называемый
no-латыни Pleurotus ostreatus Kumm, а по-
русски — вешенка обыкновенная. Этот
сапрофит питается органическим веществом
отмерших деревьев, он вполне съедобен и
питателен, а выращивать его можно на пнях,
ослабленных деревьях, отходах древесины.
Можно, конечно, приготовить искусственный
субстрат и растить грибы при электрическом
освещении под крышей круглый год, но это
требует немалых затрат.
Три ботанических учреждения
предоставили исследователям культуры грибниц. Их
наносили на свежесрубленную низкосортную
осину, ствол которой распиливали на отрезки
высотою с четверть метра. Три месяца
держали в темноте и прохладе, потом высадили
рядами в лесу под Гомелем. Уже в первый
год появились крошечные, с просяное зерно,
плоды. На следующий год, в октябре, сняли
первый урожай. Еще через год воткнутые
в землю поленья обеспечили три волны
плодоношения...
К сожалению, журнал «Растительные
ресурсы» A981, т. XVII, вып. 2), рассказавший об
этом эксперименте, ничего не сообщил о
вкусе плодов. Впрочем, библиография к статье
упоминает советские, болгарские, венгерские,
немецкие и английские источники, что
косвенно подтверждает признание вешенки
обыкновенной национальной кухней разных стран.
И, может быть, именно этому грибу суждено
открыть новую страницу в индустриальном
грибоводстве.
О. ЛЕОНИДОВ

Пишут, что.
...урожайность зерновых
культур связана с
гидротермическими коэффициентами,
характеризующими погоду в весенне-
летний период («Известия АН
СССР, сер. геогр.», 1981, № 3,
с. 60)...
...выход и качество свинины
зависят от обращения со
свиньями во время их доставки с
фермы на бойню («Feed stuffs»,
1981, т. 53, № 12, с. 13)...
...радиолюбителям удается
устанавливать двустороннюю
сверхдальнюю радиосвязь при
условии, что один пункт связи
находится в зоне восхода
Солнца, а другой — в зоне
захода («Доклады АН СССР»,
1981, т. 259, № 1, с. 94)...
...при движении
релятивистских электронов в слабом
магнитном поле с резкими
границами возникает интенсивное
направленное электромагнитное
излучение («Письма в ЖЭТФ»,
1981, т. 34, вып. 1, с. 15)...
...создан дизельный двигатель,
способный работать под водой
на большой глубине («The
Financial Times», 1981, № 28497,
с. 14)...
...изотопы инертных газов
можно разделять с помощью
дугового разряда постоянного
тока («Письма в ЖТФ», 1981,
т. 7, вып. 12, с. 763)...
...растениям удалось
пересадить ген алкогольдегидрогена-
зы («Science News», 1981, т. 119,
№ 17, с. 270)...
Пилюля: плюсы и минусы
В числе достижений науки, существенно
изменивших жизнь человечества во второй
половине двадцатого века, историк должен
будет назвать «пилюлю» — маленькое
нововведение, как-то незаметно появившееся
немногим более двух десятилетий назад. Речь
идет о стероидных контрацептивах,
сокращенно SO В конце 70-х годов ими регулярно
пользовались 100 миллионов женщин, и при-
менение их постоянно растет.
Вообще говоря, контрацепцию нельзя
назвать изобретением нашего времени. Но от
всех других способов и приемов
гормональные контрацептивы отличаются по меньшей
мере двумя преимуществами — почти
абсолютной надежностью и простотой
применения. Вдобавок действие снадобья
обратимо: стоит женщине прекратить прием
таблеток, и способность забеременеть
восстанавливается. Что же касается социальных
эффектов, то они очевидны уже сегодня. Пилюля —
радикальное средство борьбы с абортами;
благодаря ей резко снизилась заболеваемость
и смертность женщин. Одновременно
контрацепция как метод разумного
регулирования рождаемости и планирования семьи
повлияла на общественную этику, на роль
женщины в обществе, на демографические
показатели во многих районах мира.
Но вернемся к медицинской стороне дела.
Каждый крупный успех фармакологии решает
одни проблемы и ставит другие. Опыт
двадцатилетнего применения SC выявил и
некоторые теневые стороны гормональной
контрацепции. Обзор этих данных опубликовал
журнал «Акушерство и гинекология» A981,
№ 4). Большинство средств, о которых мы
говорим, представляют собой комбинации
двух действующих начал — гормона,
препятствующего созреванию яйцеклетки, и
гормона, стимулирующего менструальное
кровотечение. Между тем известно, что рак тела
матки и рак молочной железы — это
гормонально-зависимые опухоли, причем гормоны,
причастные к их развитию, — близкие
химические родственники SC. Отсюда первый
вывод: нужны таблетки с минимальными
дозами гормонов. Так появились новые,
значительно более безопасные, но по-прежнему
высокоэффективные препараты: бисекурин,
нон-овлон, овидон.
Между прочим, стероидные контрацептивы
сказались и на распространении рака
яичников, однако уже в противоположном смысле.
Частота этой опухоли благодаря пилюле
пошла на убыль.
Г. МОИСЕЕВ

В И. БОЧКОВСКОМУ. Як\тск; Лимоннокислое аммиачное
железо, забытый нынешними справочниками реактив, можно
получить, смешивая эквимолекулярные количества снеше-
осажОенного влажного гиОроксиОа железа и лимонной
кислоты, а затем добавляя в нагретую смесь избыток раствора ам
миака.
В. Я. и Ю. М. МДЛЮТЕНКО. Одесса. Препринты выпускают
обычно очень малыми тиражами, искать их в книжных
магазинах бесполезно, попробуйте сделать зикиз по межбиблиогеч-
ному абонементу.
A. Ф. БАЛАНУ, Киев: Ультрафиолетовую лампу симостоя
тельно изготовить невозможно, однако в магазинах продают
за 19 руб. косметический прибор «Фотон», который вполне
можно использовать и для фотохимических опытов.
С И. ГУСКИНУ, Москва: Газовый водонагреватель АГВ-80
рассчитан на работу только с чистой водой, без добавок
каких бы то ни было антифризов.
\\. 3 ДРОБОТ, Ивано-Франковск. Снежинки настолько вели
ки по сравнению с межатомными расстояниями, что их
причудливая форма никак не отражается на кристаллической
структуре льда.
II И. БЫКОВУ, Ессентуки: При низких температурах
жизнедеятельность большинства микрооргинизмов лишь тормозич
ся. а рано или позсЫо продукты приходил я размораживать.
B. А ВОРОБЬЕВУ. Гомельская обл.: Пищевая фруктоза
содержит обычно незначительную примесь глюкозы, которая
не влияет на качество диетического продукта; однако при
аналитических реакциях альдегидная группа глюкозы, конечно
же. дает себя знать.
В. С. УРСОВХ, Москва: Состав «Фанты» и «Пепси-колы»,
разумеется, по-прежнему секре! фирмы, но тем не менее вы
совершенно верно заметили, что без разрешения Минздрава ни
овин напиток в нашей стране не выпускается.
Л. САЛ1УСЕВИЧ, Симферополь: Кашица из гипосульфит с
водой, нанесенная на серебро, уже через несколько минут почти
наверное снимет черный налет
С ЛИТЯГО. Минск. Знающие люОи сказали, а сотрудницы
редакции проверили — зисохшую французскую \ушь для
ресниц можно, оказывается, оживить несколькими каплями
коньяка (любого, не только французского)-
В. В. ФЕДОРОВА Плавок Тульской обл.: Чай под тем или
иным номером (например. № 36 или № W0) содержит обычно
второй, помимо основного, компонент: в приведенных
примерах это добавка индийского чая
М. И. КЛИОТ-ДАШИНСКОМУ. Ленинград: И все-таки
вопрос о маринаде с уксусной кислотой марки ХЧ носит, в
оощем и целим, не entJAHe корректный характер, поскольку
продажи реактивов частным лицам уже более года зи-
Чр 'UK'Hll.
Редакционная коллегия:
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:
М. А. Гуревич,
Ю. И. Зварич,
A. Д. Иорданский,
О. М. Либкин,
Э. И. Михлин
(зав. производством),
B. Р. Полищук,
B. В. Станцо,
C. Ф. Старикович,
Т. А. Сулаева
(зав. редакцией),
Г. М. Файбусович,
В. К. Черникова
Номер оформили
художники:
Г. Ш. Басыров,
Р. Г. Бикмухаметова,
Ю. А. Ващенко,
М. М. Златковский
Корректоры
Л. С. Зенович, Л. А. Котова
Сдано в набор 12.08.1981 г.
Подписано в печать 14.09.1981 г.
Т-25814.
Бумага 70ХЮ8 I 16.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 8,4.
Усл. кр. отт. 10 253 тыс.
Уч.-изд. л. 11,0.
Булл. л. 3,0. Тираж 435 000 экз.
Цена 45 коп. Заказ 1925
АДРЕС РЕДАКЦИИ
117333 Москва В-333,
Ленинский проспект, 61.
Телефоны для справок:
135-90-20, 135-52-29
Чеховский полиграфический
комбинат Союзполиграфпрома
Государственного комитета СССР
по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли
г. Чехов Московской обл.
С Издательство «Наука»,
«Химия и жизнь», 1981
96

Зачем мидии стебелек?
Двустворчатых моллюсков, к которым по праву принадлежат и мидии, называют еще
и безголовыми, ведь у них и на самом деле нет головы, хотя имеется шикарная макушка.
Но макушка эта не на голове, а на раковине. И еще двустворчатых моллюсков иногда
величают несколько тяжеловесно и обидно — топороногими. Однако не у всех нога похожа на
топор, бывает нога и в виде клина. Увы, таким топором или клином от врагов не
отобьешься. А врагов хватает: на жизнь мидий покушаются камбалы, крабы, морские звезды...
Да и человек пристрастился к мидиям, не без основания полагая, что они весьма вкусны.
К тому же мидия может погибнуть не только в клешнях краба. В отлив она может
умереть, обсохнув на солнце, умереть не только от недостатка влаги, но и от нехватки кисло*
рода, добываемого ею из морской воды. И конечно же, проще простого погибнуть от
голода. Так вот, от этих напастей может выручить так называемый кристаллический
стебелек.
Этот стекловидный, похожий на палочку стебелек мидия добровольно никому не
показывает — хранит его в желудке. Конец стебелька может вращаться, и получается нечто вроде
персональной мешалки. Мешалка прямо-таки расчудесная: белковая, окутанная ферментами
верхушка стебелька при пищеварении мало-помалу растворяется, и ферменты получают
возможность спокойно делать свое дело. Однако сила стебелька не только в содействии
пищеварению — это еще и резервный пищевой склад на всякий пожарный случай. Правда,
склад не такой уж внушительный — длина стебелька примерно вдвое меньше длины
раковины. Думают, что стебелек, кроме всех этих обязанностей, в случае аварии может быть и
чем-то вроде баллона с кислородом, когда мидии нельзя будет дышать жабрами.
В лаборатории, когда мидиям нарочно создавали плохие условия, кристаллические
стебельки таяли, э потом снова отрастали. И. О. Алякринская, сотрудница Института
эволюционной морфологии и экологии животных, выяснила, что у мидий, взятых из Новороссийской
бухты, если их несколько дней подержать в воде, лишенной кислорода, но с примесью
сероводорода, стебелек наполовину укоротится, а вес его упадет вдвое. Еще быстрее тает
стебелек,' если мидию окунуть в воду с примесью нефти. Алякринская долго
манипулировала с мидиями. И вот к какому выводу она пришла: «Мидии и сердцевидки в условиях
нарушения нормального дыхания обладают еще и другой адаптацией, направленной на
нейтрализацию кислот. Осуществляется она, по-видимому, за счёт растворяющихся веществ
кристаллического стебелька...»

о
/f
■' ■/
///' MM
m
Ш H
If/
W/
/
и
I
ИКТ/ih
Диктант —дело серьезное
Речь пойдет об испытании, которое каждый из нас
прошел не один раз — когда успешно, когда не
очень. Речь псГйдет о простом школьном диктанте,
написать который без ошибок, как мы все помним,
совсем не просто.
Диктант — дело серьезное. И ему было
посвящено серьезное исследование: как влияют связанные с
ним нагрузки и эмоциональное напряжение на
организм младших школьников («Гигиена и санитария»,
1981, № 5). 28 хорошо успевающих учеников
второго и третьего классов писали обыч ные школь ные
диктанты, по одному в день. А исследователь — врач
измерял у ребят частоту пульса, температуру кожи
щек, артериальное давление. Кроме того, у
испытуемых фиксировали скорость реакций и'с помощью
специального прибора — тремор кисти пишущей руки.
Что же удалось обнаружить всеми этими
объективными методами?
Подтвердилось, что диктант вызывает у
школьников сильное иервно-эмоциональное возбуждение-
Средний пульс в группах достигал 98±1,2 ударов
в минуту, а у части ребят пульс повышался до 104—
108. Щеки учеников пылали: температура кожи
возросла на 1—1,5°С. Нижнее (диастолическое)
давление поднялось на 7—10 мм рт. ст. После десяти
минут напряжен ной работы п улье станов иле я
реже, щеки уже не так горели, но нижнее давление
продолжало расти, а верхнее (систолическое) —
падать, ухудшалась реакция, все сильнее дрожали
руки. Словом, налицо были все признаки утомления.
И чем длиннее диктант — тем очевиднее эти
признаки.
Автор исследования делает такие практические
выводы. Диктант не должен быть слишком длинным:
для второклассников лучше всего 55—60 слов
(но не больше 85—95), для третьеклассников —
95—100 (но не более 135—140). Подвергать детей
столь серьезному испытанию нужно утром, на
свежую голову. Если же диктант намечен на последние
уроки, количество слов следует уменьшить на 15—
17%. И хотя опытный учитель сам, наверное, все
это хорошо знает, не помешает еще раз напомнить,
>что диктант — дело серьезное. /
Издательство «Наука»
■ Химия и жизнь» J4 10
1981 г.. 96 с.
Индекс 71050
Цена 45 коп.
.*
/
.',.
/
Л