При поддержке chemworld.narod.ru Рассылки Subscribe.Ru Мир химии

Химические новости: апрель

Нанопена - открытие на аллотропном клондайке углерода

Университета Канберры и его коллег было объявлено на прошлой неделе на сессии Американского Физического Общества в Монреале, Канада. Исследователи воссоздали эту новую форму углерода, используя лазерную систему, которая выстреливала с частотой до 76 миллионов импульсов в секунду по графиту, лежащему в емкости, заполненной инертным газом аргоном.

При 10,000°C графит испарился, рассыпавшись на единичные атомы углерода, которые обосновались в группы, как охлажденный пар. Эти группы затем слиплись в некое подобие губчатой пены, смеси алмаза и графита. Но это не алмазы, и в то же время - не графит. Это нечто среднее. Нанопена напоминает сажу, и она очень легкая по весу. Исследователи также нашли, что новое вещество обладало магнитными свойствами, что довольно необычно для углерода. Пока еще неизвестны направления применения магнитной нанопены, кроме медицинских. Введение этого вещества в кровь пациенту позволило бы значительно улучшить картину диагностики ядерного магнитного резонанса.

Нанопена также может эффективно прилипать к опухолям, что позволит затем провести высокочастотное электромагнитное облучение, которое убьет все раковые клетки высокой температурой. Пока это всего лишь предположения исследователей и еще ничего не известно о плюсах и минусах данного вещества.

Теория вещества требует пересмотра

Каоны могут распадаться несколькими способами. Один из них включает образование несущего заряд пиона, нейтрино и антинейтрино. Физики считают этот вариант наиболее интересным, потому что он способен поведать о новых явлениях, не учитываемых в так называемой Стандартной модели физики частиц. Дело в том, что согласно Стандартной модели, именно этот исход может происходить не чаще раза в 13 триллионов распадов.

Полученный новый результат свидетельствует, что это может происходить по крайней мере почти в два раза чаще. Теперь ученым очень важно узнать, было ли это случайностью, или они стоят на пороге нового важного открытия.

На марсе есть метан

Помимо живых организмов, которые производят метан, его источником могут стать глубинные геологические процессы в утробе планеты. Но загвоздка в том, что никаких следов действующих вулканов на Марсе не обнаружено. Метан в атмосфере Марса непрерывно разрушается за счет фотохимических реакций. Иными словами, разлагается под действием солнечной ультрафиолетовой радиации. Подсчитано, что время жизни каждой молекулы метана в атмосфере Марса составляет около 300 лет. И потому необходимо, чтобы из какого-то источника в атмосферу постоянно поступал свежий метан. То есть отныне на Марсе надо искать уже не воду, а то, что обеспечивает непрерывное воспроизводство метана.

Марсианские хроники от chemworld.narod.ru

Российские ученые открыли новую элементарную частицу

Завершилась юбилейная, 70-ая олимпиада школьников по химии в г. Санкт-Петербург.

Торжественное закрытие олимпиады состоялось 1 апреля (это не только день смеха, но и день юного химика). Поздравляем всех победителей и участников!

Ученые разработали технологию, усложняющую процесс превращения селитры во взрывчатку

Ежегодно миллионы тонн нитрата аммония производятся в качестве удобрения. Селитру можно превратить во взрывчатку, смешав ее с жидким горючим веществом. Хотя это далеко не просто, однако возможно. Сейчас компания Speciality Fertilizer Products, располагающаяся в городе Бэлтон в штате Миссури, занимается патентованием водорастворимого полимерного покрытия для гранул удобрения, которое отталкивает горючее вещество. В почве покрытие быстро растворяется, что не влияет на использование селитры в качестве удобрения. Если эффективность покрытия будет подтверждена, в случае массового внедрения этой технологии в производство террористам станет труднее делать взрывчатку из селитры. Кроме того, она поможет предотвращать инциденты на производстве.

"Мы провели тесты, которые свидетельствуют, что горючая жидкость не проникает в селитру", – говорит основатель компании Лэрри Сандерс. Это, по крайней мере, должно сократить силу любого возможного взрыва. Сейчас покрытие проходит лабораторные испытания. Его стоимость будет зависеть от масштабов внедрения. Однако оптимизм разделяют не все. Один эксперт, пожелавший остаться неизвестным, сказал, что при высоком давлении и высокой температуре, которые следуют за начальной детонацией, полимер может вступить в химическую реакцию с селитрой, что, быть может, даже усилит энергию взрыва.

В большинстве стран, включая США и Австралию, продажа использующегося для удобрения нитрата аммония не регламентируется, но в ЕС она уже жестко ограничена: любое вещество, продающееся как удобрение, должно пройти тест на взрывоустойчивость. В ЕС нитрат аммония как удобрение изготавливается по более строгим стандартам, чем нитрат аммония как взрывчатка. Удобрение производится в форме больших, плотных гранул для предотвращения абсорбирования горючей жидкости. Иногда в гранулы добавляются стабилизаторы, чтобы они не разрушались.

Еще одним способом борьбы с криминальным использованием удобрения является его маркировка, чтобы, по крайней мере, иметь возможность проследить, откуда пришло вещество, из которого была изготовлена бомба.

Фирма Authentix из города Даллас заявляет, что она может химическим способом маркировать любое удобрение в процессе изготовления. В случае с нитратом аммония можно добавлять молекулы, содержащие различные изотопы азота и водорода в очень малых концентрациях. После взрыва следы этого маркера во взрывчатке можно улавливать на расстоянии до пяти километров.

Компания Microtrace из Миннеаполиса изготавливает микроскопические пластиковые штрих-коды, которые можно добавлять в удобрения. Эти штрих-коды не повреждаются взрывом, и по ним можно различать до 37 млн образцов. Несмотря на то что эти технологии существуют уже давно, им еще предстоит найти широкое применение у изготовителей удобрений.

По материалам chemworld.narod.ru

Случайность

Каждый год Адольф фон Байер, профессор химии Мюнхенского университета, получал от магистратуры пригласительный билет на городской бал, внимательно его прочитывал, благодарил рассыльного и никуда не ходил. Но недавно кто-то рассказал ему, что Юстус Либих, чью кафедру он занимает вот уже пятый год, считал своим долгом всегда присутствовать на празднике. И Байер тоже решил пойти.

Бал начинался в одиннадцать часов вечера, так что день у Байера был таким же трудовым, как любой другой. С утра он раздал задания лаборантам и практикантам, поговорил с сотрудниками и ассистентами, ведущими самостоятельные работы. Потом читал лекции студентам, сходил домой пообедать, опять вернулся в университет, ответил на письма, выправил корректуру статьи для журнала и... совершенно забыл о бале.

Вспомнил о нём только когда давал инструкции лаборанту Францу. Тот оставался на ночь, следить за синтезом, поставленным ещё с утра. Обычно Байер старался не оставлять Франца одного в лаборатории, Франц был человеком ненадёжным: лаборантом он лишь числился, а на самом деле был обычным наёмным служителем, но поскольку в этот день были поставлены давно отработанные синтезы, не грозящие никакими сюрпризами, Байер решил рискнуть. Он объяснял предстоящую работу, а Франц слушал, почтительно кивая на каждой фразе.
- Особое внимание прошу уделить горелкам, следите, чтобы кипение было тихим, без толчков, нагрев контролируйте по термометрам... Хотя, так вы всё позабудете. Я сейчас запишу... - Байер схватил со стола первую попавшуюся бумажку. Это оказался пригласительный билет.
- Мой бог! Совсем забыл! - воскликнул Байер.

Тем не менее, он сначала закончил наставления, проверил, чтобы всё было в порядке, и только потом поспешил к дому, чтобы переодеться. Разумеется, он опоздал, праздник был в самом разгаре. Распорядитель ввёл Байера в зал, торжественно возгласил:
- Адольф фон Байер, профессор!

Теперь Байер считался представленным присутствующим и мог начинать веселиться самостоятельно. Но, во-первых, он не знал здесь ни одного человека. Открывавшие бал почтенные люди, с которыми Байера водил знакомство, уже ушли, и в древнем "зале пиров" гудела незнакомая толпа. А во-вторых, Байер решительно не представлял, что он должен здесь делать, ведь он, по примеру великого Либиха, собирался прийти только на открытие.

Однако, к нему почти сразу подошёл заплывший жиром толстяк, втиснутый в узкий сюртук. Он остановился против Байера и громко спросил:
- Это вы доктор фон Байер?
- К вашим услугам, - отозвался тот.
- Краппп? - рявкнул толстяк.
- Простите? - не понял Байер.
- Ведь это вы сделали искусственный крапп?
- Ализарин, красящее вещество краппа, - лекторским тоном произнёс Байер, - получен Гребе и Линнеманом в то время, когда эти два учёных работали в моей лаборатории.
- Всё равно, - отмахнулся толстяк, - весь город говорит, что крапп сделали вы, - он замолк на несколько секунд, а потом, решив, что собеседник усвоил комплимент, спросил: - А сейчас вы чем занимаетесь?
- Индиго, - коротко ответил Байер.
- О-о-о!.. - уважительно протянул толстяк. - И давно вы за него взялись?
- Не очень, - рассеянно ответил Байер.

Он вдруг вспомнил, как впервые познакомился с таинственным веществом индиго. В то время Адольф Иоганн Фридрих Вильгельм фон Байер был худеньким бледным мальчиком и его звучные имена казались насмешкой. Отец его, в юности воевавший против Наполеона, хотел, чтобы сын стал военным, мать мечтала видеть его литератороом. А двенадцатилетний Адольф читал и перечитывал случайно попавший ему в руки научный трактат Фридриха Вёлера - человека, впервые ситезировавшего органическую субстанцию из неорганических веществ. Больше всего в этой книге потряс мальчика рассказ о красках. Только теперь он понял, как неярко одеваются живущие вокруг люди. Материи были белыми, серыми или выкрашенными в некрасивый бурый цвет дешёвой краской "кашу". Все остальные красители привозились издалека и были дороги. Даже сами их названия звучали словно имена сказочных восточных городов: шафран, кошениль, хна. И, конечно же, царь красок - синее индиго. Цена этой чудесной лазоревой краски была столь велика, что некогда германские правители даже запретили ввоз индиго в страну, опасаясь, что Германия разорится, если немцы будут носить платье, выкрашенное в синий цвет. И даже французский император, с которым так храбро сражался отец будущего химика, не смог одеть в синие мундиры любимую старую гвардию.

Прочитанная книга не давала покоя, и когда в день тринадцатилетия родители подарили Адольфу два талера, он, зажав серебряные монеты в кулаке, побежал в аптеку и купил там порошок индиго, чтобы повтоорить описанные Вёлером опыты. Неделю Адольф ходил с синими руками и с тех пор твёрдо решил, что будет химиком и обязательно научится изготовлять индиго.

Байер тряхнул головой, отгоняя нахлынувшие воспоминания. Он сообразил, что всё ещё стоит в зале, а толстяк назидательно говорит ему:
- Не кажется ли вам, что ваши исследования, в некотором роде, являются как бы безнравственными?
- Это в каком же смысле, позвольте спросить?
- А то, что крапп прежде стоил двести марок за килограмм, а ваш ализарин, хотя красит и лучше, но стоит всего шесть марок. И если индиго научатся фабриковать из каменноугольной смолы, то его ждёт та же участь! Ведь тогда любая крестьянка сможет надеть цветную юбку! Падёт уважение к богатству.
- Вот и прекрасно, - сказал Байер. - Быть может, тогда люди научатся отличать друг друга не по цвету штанов, а по содержимому головы.

Толстяк изумлённо глянул на профессора и отошёл, обиженно сопя. Байер молча развернулся и ушёл.

Домой он вернулся поздней ночью, однако это не помешало ему подняться до света, чтобы отправиться на прогулку. Ему и раньше приходилось, вернувшись из лаборатории под утро, даже не ложась спать, уходить на утреннюю прогулку, которая была непременной частью его образа жизни.
- Химик слишком много дышит парами вредных веществ, - говорил он, - и должен в виде возмещения ущерба побольше дышать чистым воздухом.

Но на самом деле Байер просто любил ходить по улицам спящего города, и лишь когда ему попадался первый тяжело гремящий вагон конки, он поворачивался и шёл не домой, а к университету, в свою лабораторию. И прежде, чем появлялись сотрудники, Байер успевал войти в курс работы и обдумать, что и как он будет делать сегодня. В этом и заключался секрет, благодаря которому он успевал так много.

А он действительно сделал немало. К восемнадцати годам закончил математический факультет Берлинского университета, а потом, с трудом добившись согласия отца, уехал в Гейдельберг к Бунзену. Ничего не скажешь, Бунзен научил его работать, но Байер хотел заниматься органической химией и потому вскоре покинул творца спектрального анализа и отправился в Гент, где поступил в лабораторию Августа Кекуле.

Среди немецких химиков Кекуле был самой эксцентричной фигурой, и по характеру и по области исследований. Занимался он в то время проблемой непонятной стабильности ароматических соединений. Кекуле предположил, что атомы углерода в этих веществах соединяясь друг с другом одной или двумя связями, образуют кольца, которые укрепляют молекулу. Теория эта вызвала удивление и вряд ли была скоро признана, но уже через год на всю Европу прозвучал голос российского химика Бутлерова, выступившего с теорией химического строения, и теория Кекуле вошла в неё как частный, хотя, возможно, самый интересный случай.

Но как обычно бывает со всеми теориями, вскоре обнаружились факты, которые не укладывались в отведённые им рамки. Среди ароматических соединений нашёлся плохоизученный класс веществ, носящий длинное название "ароматические гетероциклы" и не желающий подчиняться теории строения. Вещества этого класса показывали признаки ароматичности, в том числе и равнозначность всех двойных связей, а согласно Кекуле, связь, принадлежащая азоту или другому неуглеродному атому, должна была сильно отличаться от остальных.

Здесь-то интерес Байера к красителям вспыхнул с новой силой, ведь почти все органические краски - природные и немногие уже полученные искусственно, были ароматическими гетероциклами.

Но по-настоящему заняться индиго удалось только в 1865 году, когда Байер занял кафедру химии в Берлинской ремесленной академии. С тех пор все его работы тем или иным образом имели отношение к химии красителей. Его ученики - Гребе и Линнеман получили ализарин. Братья Фишер - тоже его ученики - подарили миру дешёвый розанилин и красивую горькоминдальную зелень. Только сам Байер пока не дал промышленности никаких новых красителей. Кто делает большой труд - работает долго.

К тому же, Байер предпочитал браться за проблемы, имеющие не только практический, но и теоретический интерес, хотя в конце работы неизменно возвращался к индиго. Найти универсальный метод анализа кислородсодержащих соединений - и доказать, что индиго есть производное индола. Заняться проблемой ароматичности - и приложить полученные результаты к азотистым гетероциклам: индолу, изатину, индиго...

Кроме того, много времени отнимают ученики. Их привлекала к нему не только слава крупного теоретика и смелого экспериментатовра, не только память о том, что прежде здесь работал Юстус Либих. Гораздо важнее оказывалось то, что Байер был честен. Именно это качество объединяет всех учёных, сумевших создать свои школы. В конце концов, кто такие Гребе и Линнеман? Один в ту пору был ассистеном, впорой и вовсе практикантом. К тому же пользовались они разработанной Байером методикой восстановления цинковой пылью. Дюма на его месте просто поставил бы под работой свою подпись, но Байер так не мог. Только когда работу проводил студент, за каждым шагом которого приходилось следить, Байер включал себя в число соавторов. Так пять лет назад появилась статья Байера и Коро о получении пурпурина. Жаль, что выпуск этого красителя оказался нерентабельным, так же как и производство фенолфталеина, открытого Байером ещё в 1871 году.

И всё же, хотя и медленно, но он подходил к индиго. Сначала изучал продукьты разложения и устанавливал их структуру, а потом начал трудный путь от синтеза простых составляющих ко всё более сложным: пиролл, индол, оксииндол - вот ступеньки, по которым он поднимался к индиго. И наконец - изатин. Вещество с простой формулой, но чудовищно длинным, чисто немецким названием: ортонитрофенилпропиоловая кислота при нагревании со щёлочью давала изатин. Если бы удалось восстановить его в момент выделения, то он получил бы если не само индиго, то что-то близкое к нему. Значит, надо искать восстановитель. Байер надеялся, что как восстановитель подойдёт глюкоза, но в результате получил тот же самый изатин... Что ж, он будет работать дальше.

Сейчас в лаборатории Франц повторяет опыт с глюкозой, проводит вонтрольный синтез. Конечно, заманчиво всё время идти вперёд, всякий день делать новое, но у него такое правило: любой опыт повторять несколько раз, причём повторы должен производить не тот, кто ставил опыт первый раз. Только так можно добиться настоящей повторяемости явления. А это - обязательное условие. Ещё никто не находил в его экспериментах ошибок, Адольф фон Байер не потерпит, чтобы его результаты оказались неверными из-за какой-то случайности...

Байер шёл берегом бурного Изара по направлению к университету, не замечая, что всё время убыстряет шаг. Здание либиховского института стояло на набережной. Франц почти сразу отозвался на стук и открыл дверь. Байер опытным взглядом скользнул по лицу лаборатна. Странно, Франц не заспан, а ведь этот лентяй никогда не упустит возможности поспать на работе.
- Что-нибудь случилось? - спросил Байер.
- Н-нет, - ответил Франц, отводя глаза.
"Что-то разбил", - решил про себя Байер.
Он знал, что больше всего на свете Франц боится вычетов за битую посуду, которые издавна приняты в химических лабораториях Германии. Но что он мог разбить, чтобы не спать ночь? Байер отстранил лаборанта, который хотел помочь ему раздеться, и прошёл в лабораторию. То, что он увидел, заставило его вздрогнуть. В двух колбах медленно кипел ярко-жёлтый раствор изатина. С ними было всё в порядке... Но третья справа...

В первую секунду показалось, что её содержимое сгорело и обуглилось. Но когда Байер встал против окна, чтобы на колбу падали прямые лучи света, то он понял, что колба полна осадка, тёмно-синего, почти чёрного.

Ошибиться было трудно, слишком часто Байер видел синие с медным отливом на изломах кристаллы индиго.
- Франц, что здесь произошло? - спросил он внезапно охрипшим голосом.

На мгновение Франц замялся, но, сообразив, что правду всё равно скрыть не удастся, махнул рукой и сказал:
- Знаете, господин профессор, я тут вовсе не виноват. Всё делал, как вы велели, а потом смотрю - он лопнул. Но я зывменил...
- Что заменили?
- Термометр. Поставил новый. Как вы и велели. Господин профессор, я же его не бил, неужто платить за такую дорогую штуку мне прийдётся из своего кармана?
- Конечно! Но что случилось за это время? Перегрев?
- Не должно бы. Жар был не сильный, как вы и велели. И два других термометра целы...

Байер почти сразу понял, что явилось причиной феномена, но опасаясь поверить удаче, ещё долго задавал придирчивые вопросы, пока не успокоился окончательно.
- Ладно, - сказал он, вставая, - эти, - он указал на колбы с жёлтой жидкостью, - обработать обычным порядком, а это осторожно упарить, остаток собрать и принести мне. Кроме того, Франц, подготовьте ещё три синтеза: аппараты и вещества, всё как обычно. Но реакцию не начинайте, а позовите меня.

Байер прошёл в кабинет, прикрыл дверь. Сердце учащённо стучало, его словно сдавил обруч. Он и не думал, что в сорок пять лет у него может схватить сердце. Но сегодня это можно понять. Там, за дверью, в соседней комнате, в круглой колбе термостойкого стекла синеет индиго. Первое индиго, полученное химическим путём. Байеру вдруг стало страшно. А что если Франц разобьёт сосуд или прольёт раствор, индиго пропадёт и получить его больше не удастся?
- Чушь! - громко произнёс он и сел в кресло. - Если результат не повторяется, это не результат!

Некоторое время Байер сидел, глядя прямо перед собой в стену. Когда-то, прийдя сюда впервые, он написал на этой стене слова великого Либиха: "Мы верим, что завтра или послезавтра кто-нибудь отроет способ изготовления из каменноугольной смолы великолепной краски краппа, или благодетельного хинина, или морфия". Скоро двенадцать лет, как найден ализарин, крапп больше не нужен, марены никто не сажает. А сегодня у него в руках индиго. Какая удивительная, редкая случайность! Ведь термометр мог и не разбиться, и ртуть, ставшая катализатором, не попала бы в колбу. И всё-таки, это была необходимая случайность. Всю жизнь, от того первого аптекарского порошка, он шёл к этому дню. Даже его письма друзьям больше напоминали химические трактаты, а не дружеские послания; формул там было больше, чем обычных слов.

Так, лет двадцать назад он писал своему другу Жану Стасу, что собирается жениться, то почему-то главным в письме оказалось не описание достоинств милой Барбары, а сообщение о том, что ему удалось найти новый способ промышленного получения гидантоина. А на Барбаре он так и не женился - испугался, что семейная жизнь помешает работе. Как напоминание о той поре осталось название целого класса органических соединений, открытых им и названных в честь бывшей невесты барбитуратами. Наверное, тогда он был неправ. Это работа всегда мешала и мешает личной жизни. Сейчас он женат и имеет троих детей. Но видит он их куда реже, чем учеников, и думает о них меньше, чем об индиго...

Но почему так копается Франц?

Байер не выдержал и вернулся в зал. Колбы были уже сняты, а в гнёзда над погашенными горелками вставлены новые. Франц на аптекарских весах отвешивал глюкозу.
- Вы понимаете, что не в ваших интересах рассказывать всем, что произошло сегодня ночью? - сказал ему Байер.
- Слушаю, господин профессор, - не оборачиваясь ответил Франц. Начинали собираться сотрудники, в комнату вошёл второй служитель.
- Людвиг, - позвал его Байер, - возьмите эти растворы и обработайте. Только когда будете перекресталлизовывать, сохраните маточники. Мне бы хотелось посмотреть, какие там примеси. И ещё. Перейдите с этим в общий зал или в комнату к кому-нибудь из ассистентов. Скажите, что я прошу. Людвиг вышел, а Байер, повернувшись к Францу, внушительно произнёс:
- Прийдётся вам поработать не только ночью, но и днём, - и, не дожидаясь ответа, ушёл в кабинет.

Разумеется, он заперся не из страха, что у него украдут открытие. Но было бы слишком обидно, если бы молодёжь раструбила о получении индиго по всему университету, а открытия бы не получилось. Впрочем, разберёмся спокойнее. Он ведь с самого начала чувствовал, что глюкоза подходящее вещество для данной реакции, мягкий избирательно действующий восстановитель. Чтобы добиться успеха, не хватало только катализатора - случайной капли ртути. Если бы даже термометр остался цел, то через год или два он всё равно получил бы, что хотел. Так что эта случайность - всего лишь награда за терпение и добросовестность. Боже, но почему Франц так медлит? Сам он давно бы всё сделал.
- Франц, вы скоро?
- Уже всё. Действительно, кажется всё готово, Франц собирается зажечь горелки.
- Подождите, - Байер вдруг забыл, что хотел делать. Но вот он заметил на столе железные щипцы, взял их, достал из ящика новый термометр, ухватил его щипцами, сжал. Зазубренные губки щипцов скользнули по серебристому шарику, не оставив следа. Байер нетерпеливо ударил по термометру. Мельчайшие брызги ртути разбежались по столу.
- Франц! - крикнул Байер. - Да помогите же мне! Надо собрать ртуть. Да нет, не туда - в колбу! Да, да, прямо в реакционную массу!
- А осколки? - робко спросил Франц.

Глупый вопрос отрезвил Байера. В самом деле, зачем он разбил дорогой прибор? Рядом в шкафу стоит банка с чистой, промытой и высушенной ртутью.
- И осколки тоже, - устало сказал Байер.
В две другие колбы они долили ртути из банки.
Голубые венчики газа замерцали под асбестовыми сетками. Байер вытер ладонью пот со лба. Ему очень хотелось остаться и посмотреть, как пойдёт реакция, однако он должен был идти на лекцию. Как бы ни были важны эксперименты, его ждут тридцать человек студентов. Ничего, сам он повторит опыт потом и ещё не раз.

А сейчас он расскажет студентам о битве, отгремевшей сорок лет назад межджу Дюма и Берцелиусом. Один из них отстаивал теорию замещения, второй доказывал, что органические вещества состоят из радикалов. Сейчас это уже история, но ему обязательно надо будет добавить, что такие битвы не затихают никогда. Например, недавно он сам выступил против своего учителя Кекуле. Начал дисскуссию о структуре ароматических соединений, выдвинув тезис, что двойные связи в молекуле принадлежат не отдельным атомам, а всему кольцу разом. Вот почему в гетероциклах связь, которую Кекуле приписывал неуглеродному атому, ничем не отличается от остальных. И это не просто полемика, а необходимый спор, определяющий дух и направление науки. Без него не будет и практических результатов.
- Я ухожу, - сказал Байер Францу, - а вы следите за процессом. Если всё закончится благополучно, то я позабочусь о вознаграждении.

Байер немного помолчал, а потом добавил:
- Но если по вашей вине синтез не пройдёт, то вы заплатите за оба термометра.

Он был уверен, что теперь Франц ни на миг не отойдёт от установки и не станет болтать с кем бы то ни было. Однако, новости, хорошие и плохие, обладают свойством просачиваться сквозь замочные скважины. Возращаясь с лекции, Байер ловил на себе любопытные взгляды встречных.

Лаборатория казалась растревоженной. В общем зале никто не работал, весовая стояла пустой, ученики толпились неподалёку от комнаты, где сидел Франц. Дверь оказалась запертой изнутри. Байер постучал.
- Ну кто там опять? - раздался страдальческий голос Франца.
- Это я. Откройте.

Дверь отворилась, и Франц, наклонившись, выдохнул вошедшему Байеру в ухо:
- Смотрите, синеет...

* * *

Тысяча восемьсот восьмидесятый год не был отмечен сколько-нибудь значительными волнениями на мировой бирже. Американские плантаторы, лишившиеся после гражданской войны своих рабов, старались возместить убытки и взвинчивали цены. Стоимость индиго достигала тысячи марок за килограмм и продолжала подниматься. Пять с половиной тонн индиго, произведённого в этом году, оценивались в шестьдесят миллионов марок. И никто из торговцев не знал, что в городе Мюнхене, в университете Максимилиана Второго химик Адольф фон Байер получил первые граммы синтетического индиго. Пока они были в десятки, если не в сотни раз дороже натурального. Но без них у нас не было бы сегодня индиго-чистого: самого дешёвого из красителей.

Сейчас невозможно сказать, все ли подробности были такими, как здесь описано. Ни сам Байер, ни его многочисленные ученики ничего об этом не сообщают. Известно лишь, что реакция, носящая ныне имя Байера, действительно катализируется ионами ртути, а в то время каталитические реакции как правило открывались случайно. И легенды о нерадивом лаборанте и счастливой случайности, завершившей многолетний труд не высосаны из пальца. Например, в 1895 году точно такой же разбившийся термометр указал химику Запперу путь к получению фталевого ангидрида.

Но как бы в действительности ни начинался этот день, закончился он так:

...Ночь клонилась к исходу, когда Байер, окончив все сегодняшние дела, сделал в журнале последнюю запись: "...Опробовать полученное вещество для крашения волокна".

Байер закрыл тетрадь, вытащил из кармана часы, щёлкнув крышкой, посмотрел на циферблат, покачал головой, оделся и, не заходя домой, отправился домой.

Святостлав Логинов

Лайнус Полинг и витамин С

Присуждение Нобелевской премии мира оказалось полным сюрпризом и чудесной новостью. Лужайка перед домом Полингов в Пасадене быстро заполнилась репортерами и телеоператорами. Посыпались поздравительные телеграммы. Телефон не умолкал. Полинг устроил короткую пресс-конференцию, на которой сообщил всем, что горд и счастлив. "И я надеюсь, – сказал он, – что благодаря этой награде работать для мира станет в США уважаемым занятием".

Полинг торжествовал. Годами он терпел нападки, годами его профессиональная карьера страдала из-за его борьбы против атомной бомбы. Теперь он был отомщен.

Нобелевская премия мира и вправду была великой честью, особенно потому, что она сделала Полинга первым в мире обладателем двух ни с кем не разделенных Нобелевских премий. Общественность, однако, откликнулась на это событие не одними поздравлениями. Несколько газет и журналов выступили с критикой решения Нобелевского комитета, заявляя, что президент Кеннеди заслужил эту премию больше, чем Полинг, которого "Нью-Йорк геральд трибьюн" назвала "увешанным плакатами писником". (Писник – peacnik – одно из появившихся после запуска первого спутника английских слов с русским суффиксом. Оно имеет презрительный оттенок, – как и битник, неряшливый представитель богемы, – и означает человека, не способного ни к чему, кроме демонстраций за мир. –( Примеч. переводчика.)

Этот хор недоброжелательных голосов обескуражил Полинга, как обескуражили его и прохладные похвалы, с которыми президент Калтеха Дюбридж выступил в местной газете. Дюбридж счел возможным процитировать чье-то высказывание о том, что "многие не одобряют некоторые его (Полинга) методы и действия". В статье не было ни поздравлений, ни слова о чести для Калтеха, ни сообщения о грандиозном приеме вроде того, который девятью годами раньше был устроен в честь Полинга, получившего Нобелевскую премию по химии.

Звание нобелевского лауреата – и 50 000 долларов, полученные вместе с ним (это примерно равнялось трехгодичному жалованью Полинга) – позволяло ему сделать ответный ход. Через несколько дней после опубликования статьи Дюбриджа Полинг созвал еще одну пресс-конференцию. Под жужжание камер и вспышки блицев он объявил, что после 40 лет пребывания в Калтехе, сначала студентом, потом преподавателем, потом главой химического факультета – он покидает институт. Он сказал, что переезжает в Санта-Барбару, чтобы стать сотрудником Центра по изучению демократических институций, своего рода либерального клуба экспертов, решающих политические и социальные проблемы.

Санта-Барбара его разочаровала. Ава-Хелен (супруга Полинга. – Примеч. переводчика.) скучала по пасаденским подругам. Полинг, собиравшийся создать научно-обоснованную этическую систему, обнаружил, что делает очень мало, зато участвует в бесконечных обсуждениях и дебатах.

Тосковал он и по своим научным занятиям. Лаборатории при Центре не было, а без лаборатории он не мог убедить организации, распределяющие гранты, дать ему деньги для реализации новых идей.

Все предыдущее десятилетие Полинг работал в науке в лучшем случае урывками. Научные проекты, которыми он руководил (самые значительные из них – исследование молекулярных причин психических заболеваний и неудачная попытка открыть механизм анестезии), не дали заметных результатов. Единственная хорошая работа была выполнена в 1961 году, когда он с сотрудником обратил внимание на то, что молекулярные вариации гемоглобина различных видов животных коррелируют с их эволюционной удаленностью друг от друга. Чем больше времени прошло с момента разделения видов, тем больше у них различия в строении молекул гемоглобина. Полинг назвал это явление молекулярными часами и с его помощью показал, например, что человек и горилла разошлись в своем развитии гораздо позже, чем считалось.

Он был постоянно занят поисками какой-то большой идеи, которая, подобно идее молекулярной комплементарности, открыла бы перед ним новые научные горизонты.

И в 1965 году он нашел такую идею. Оставшись переночевать в Кармеле (Калифорния) у своего друга, врача психиатра, и ища что-нибудь почитать, он наткнулся на книгу, в которой описывалось применение ниацина (это один из витаминов группы В) для лечения шизофрении, серьезного психического заболевания. Полинга поразило сделанное в этой работе открытие, что дозы витамина, в сотни раз превышающие рекомендованные, иногда излечивают это заболевание. Полинг сразу же принялся читать все, что имелось в литературе о влиянии витаминной терапии на работу мозга.

Через несколько недель идея начала оформляться в голове Полинга. Из прочитанного он узнал, что мозг является сложной электрохимической системой, в которой сигналы передаются от одной нервной клетки к другой. А из своего долгого опыта химика он знал, что химические реакции хорошо идут только при правильных концентрациях реагирующих веществ: когда одних или других молекул слишком мало, реакция замедляется. А что, если рассматривать работу мозга, спросил себя Полинг, как набор химических реакций? Оптимальной работы можно ожидать от мозга только в том случае, когда он получает нужные молекулы в нужных количествах... Возможно, подумал Полинг, психические расстройства возникают из-за нарушения молекулярного баланса в мозгу. Возможно, что эта концепция, для которой Полинг предложил название ортомолекулярной, чтобы подчеркнуть свою мысль о "нужных молекулах в нужных количествах", применима и ко всему организму.

Толчок к разработке этой идеи был дан Полингу в 1966 году. Выступая в Нью-Йорке на вручении ему медали имени Карла Нойберга, присужденной за работы, объединяющие биологическую и медицинскую науки, Полинг заметил, что хотел бы прожить еще 20 лет, чтобы стать свидетелем великих научных открытий. Через несколько дней он получил письмо от Ирвина Стоуна, биохимика, присутствовавшего на вручении медали Полингу. Почему только 20, спрашивал Стоун, если вы можете прожить еще 50 лет, увеличив свое потребление витамина С?

Полинг начал переписываться со Стоуном и читать литературу о вита мине С. Проблема состояла в том, считал Стоун, что правительство приняло слишком низкую норму минимального суточного потребления витамина С, достаточную лишь для предотвращения цинги. Стоун утверждал, что гораздо более высокие дозы витамина С помогут предотвратить вирусные болезни, рак, болезни сердца. Но как много витамина С должны потреблять люди? Крысы, которые, в отличие от человека, синтезируют свой собственный витамин С, вырабатывают его столько, сколько в пересчете на вес человека равнялось бы 2000-4000 мг в сутки – примерно в 100 раз больше рекомендованных норм. Сам Стоун принимал ежедневно 3000 мг витамина С. На Полинга произвели впечатление эволюционные доводы Стоуна, и он тоже начал считать, что здесь кроется потенциальная возможность улучшения здоровья путем обеспечения идеального, а не минимального количества необходимых молекул. Просмотрев необходимую литературу и убедившись, что большие дозы витамина С, по-видимому, не представляют заметной угрозы для здоровья, Полинг решил попробовать принимать его сам. Он и Ава-Хелен начали ежедневно принимать по 3000 мг аскорбиновой кислоты.

Результат был поразительным. Они оба обнаружили, что у них прибавилось сил, улучшилось самочувствие и, что было удивительнее всего, у Полинга прекратились постоянно мучившие его простуды. Три года Полинг вынашивал свои идеи насчет витамина С и здоровья. За это время он ушел из центра по изучению демократических институций и занялся поисками места, где он снова смог бы занять ся наукой. Академический 1967/68 год он провел в качестве приглашенного профессора в Калифорнийском университете Сан-Диего, что не только дало ему возможность вернуться к преподаванию, но и открыло ему доступ к лаборатории, где вместе с молодым, талантливым и трудолюбивым ученым по имени Арт Робинсон он начал серию биохимических экспериментов. Поначалу казалось, что такое положение может стать постоянным, однако возраст Полинга и его убеждения, которые он не перестал высказывать публично (теперь он протестовал против вьетнамской войны и иногда даже призывал студентов к протестам против американского милитаризма), побудили университетские власти продлить свое приглашение только на год.

Поэтому он и Ава-Хелен снова перебрались, на этот раз в Стэнфордский университет, где ему удалось устроиться на должность профессора-консультанта по химии с тем условием, что свои расходы на покупку книг и необходимого для работы оборудования он будет оплачивать из своего половинного жалованья. Стэнфорд был предпочтительнее Сан-Диего по многим причинам. Во-первых, персонал химического факультета и руководство были рады заполучить к себе Полинга. Во вторых, в этом частном университете не было проблем с государственными правилами относительно возраста, в котором работники должны выходить на пенсию. И наконец, он был расположен к югу от Сан-Франциско в приятном зеленом городке Пало-Альто, гораздо ближе ко второму дому Полингов, построенному ими на Нобелевскую премию мира в Виг-Сер, на живописном океанском берегу.

Арт Робинсон последовал за Полингом в Стэнфорд, где стал ему помогать. Робинсон был специалистом по газовой хроматографии, исключительно чувствительному методу разделения и анализа химических соединений в сложных смесях, подобных моче или крови. Он объединил этот метод с компьютерным анализом и использовал его для отслеживания судеб молекул в организме. Старый теоретик Полинг и молодой экспериментатор Робинсон решили вместе заняться проверкой ортомолекулярных идей Полинга.

Их работа спокойно продвигалась вперед до 1969 года, когда Полинг в своей лекции мимоходом бросил замечание, что сам с успехом применяет витамин С для профилактики простуды. Местные газеты тут же раз звонили об этом, и вскоре высказывания Полинга о том, что большие дозы витамина С полезны, стали достоянием гласности. Несколько врачей немедленно обрушились на него с критикой. Где, спрашивали они, научные доказательства правоты Полинга?

И Полинг начал их собирать. Он нашел пять аккуратно выполненных широкомасштабных медицинских исследований, явно доказывавших, по его мнению, что дозы витамина С, превышающие нормальные, способны снижать частоту и тяжесть простуды. В некоторых из этих исследований пациентам давали немного добавочного витамина С, и эффект был невелик. В других работах и дозы были больше, и эффект более заметный. Самые большие дозы были в швейцарском эксперименте с лыжниками, где одна половина группы ежедневно получала дополнительно по 1000 мг витамина С, а другая половина – нет. В получавшей витамин С группе количество человеко-дней простуды оказалось на 61%, а тяжесть простуды – на 65% меньше, чем в контрольной группе. Это скромное исследование убедило Полинга в том, что он на пути к очень важному открытию. Потреб ляя больше витамина С, дешевого и безопасного элемента питания, миллионы людей смогут улучшить свое здоровье. Взволнованный Полинг начал писать о своем открытии и статью в научный журнал, и научно-популярную книгу.

Это был период самой бурной научной и общественной работы Полинга. Его статья была отвергнута журналом "Science", но его научно-популярная книга, "Витамин С и обычная простуда", увидевшая свет осенью 1970 года, стала бестселлером. Полинг рассказывал о своей книге в газетах, журналах, в интервью по радио и на телевидении. Люди стали покупать витамин С в больших количествах. За несколько месяцев его продажа удвоилась, утроилась и учетверилась. Запасы аптек были распроданы. Производите ли начали строить новые заводы, что бы удовлетворить раcтущий спрос. Витаминная промышленность еще не видела такого бума.

Однако врачи по-прежнему были настроены скептически. Глава Управления по контролю за пищевыми продуктами и лекарствами США назвал ажиотаж вокруг витамина С "смехотворным" и заявил, что "нет никаких научных доказательств и не было ни одной достойной внимания научной работы, которая свидетельствовала бы о том, что витамин С может предотвращать или излечивать обычную простуду". "Журнал Американской медицинской ассоциации" писал о книге Полинга: "Мы слышим здесь не взвешенные суждения ищущего истину философа или ученого, а четкие, решительные речи коммивояжера, который хочет что-то продать... Многие почитатели Лайнуса Полинга пожалеют, что он написал эту книжку". В медицинской прессе Полинга критиковали за то, что он обратился прямо к публике, не обнародовав свои идеи сначала в научных журналах, где перед публикацией работы оцениваются экспертами; за то, что он предвзято ссылается лишь на те работы, которые говорят в пользу его теории, и за пропаганду значительных изменений в питании без каких-либо знаний о долговременных последствиях таких изменений.

Точно так же, как он поступал в дебатах о ядерном оружии, Полинг тотчас же бросился в контратаку. Он никогда не заявлял, говорил он, что витамин С может излечить простуду. Он понимает, что индивидуальные реакции как на витамин С, так и на простуду очень различны: некоторые люди никогда не простужаются независимо от того, принимают они витамин С или нет, другие постоянно простужаются независимо от принимаемой дозы витамина. Однако для подавляющего большинства, считал Полинг, витамин С в состоянии укрепить организм, повысить его сопротивляемость инфекции, предотвратить одни простуды и облегчить течение других.

В великих дебатах о витамине С противниками Полинга оказались большинство врачей, некоторые диетологи и другие ученые, которые заявляли, что Полинг хотя и получил когда-то Нобелевскую премию, но на старости лет залез не в свой огород, что в диетологии он профан, что он шарлатан и помешавшийся на здоровье чудак. На другой стороне оказались несколько ученых, которые знали Полинга достаточно хорошо, чтобы с уважением относиться к его интуиции, и 50 миллионов простых людей, которые в середине 70-х годов начали ежедневно принимать витамин С.

Для руководства Стэндфордского университета не было большим счастьем видеть среди своих профессоров человека, которого в печати называли шарлатаном. Не радовало руководителей и то, что Полинг постоянно призывал студентов протестовать против вьетнамской войны. Поэтому ни у кого не вызвало удивления, когда в начале 70-х годов университет отказался предоставить Полингу и Робинсону дополнительную площадь.

Выход нашел Робинсон. Он был знаком с богатым производителем хроматографического оборудования, который мог предоставить им деньги на сооружение лаборатории вне университетского кампуса. Почему бы не покинуть Стэнфорд и не организовать собственный исследовательский институт?

Полинг согласился попробовать. Весной 1973 года были решены вопросы финансирования, и Полинг с Робинсоном объявили, что собираются в нескольких милях от Стэнфорда организовать новый Институт ортомолекулярной медицины.

Полинг, которому теперь было 72 года, с энергией юноши занялся новым проектом. Пока Робинсон устанавливал лабораторное оборудование и руководил сотрудниками, Полинг ездил, произносил речи, писал заявки на гранты, собирал деньги, необходимые для новых исследований.

Потерпев неудачу с получением денег из обычных источников, Полинг обратился к общественности. Был нанят профессиональный сборщик пожертвований и организована широкая кампания рекламных объявлений и прямых письменных обращений с просьбами о пожертвованиях. И публика откликнулась. К середине 70-х годов сотни тысяч долларов потекли в институт. Робинсон стал мечтать о переводе института в Орегон, в новое здание, о его расширении и превращении в пользующийся мировой известностью исследовательский центр.

Остальные сотрудники не разделяли эти его мечты. Многим нравилась Калифорния, и им не хотелось из нее уезжать. Многих не устраивал стиль руководства Робинсона, временами авторитарный. Вместо того чтобы сделать возможной научную работу, деньги раскололи институт на два враждующих лагеря.

По одну сторону баррикады оказался Робинсон, по другую – Полинг. Робинсон отказался от своей научной карьеры в Сан-Диего и последовал за Полингом, поставив все на его институт. Пока Полинг разъезжал по свету с миротворческими речами или проводил время на ранчо в Биг-Сер, Робинсон тянул лямку рутинной повседневной работы в институте. У него были свои идеи относительно витамина С, и он начал перестраивать планы экспериментов в соответ твии со своими теориями. "Арт начал думать, что институт принадле жит ему", – позже сказал об этом времени Полинг.

Однако институт был не Робинсона, а Полинга. И когда он узнал о недовольстве персонала и о том, что Робинсон начал переориентировать исследования витамина С в направлении, которое Полинга не устраивало, он решил, что этому надо положить конец. В июне 1978 года он попросил Робинсона подать в отставку. Робинсон отказался. Вместо этого, возмущенный подобным обращением, он вчинил Лайнусу Полингу и институту иск на 25,5 миллионов долларов.

Это была скверная новость, но еще худшие ожидали впереди. Ава-Хелен заболела, и диагноз был плохим: рак желудка. Последующая операция очень ослабила ее. Казалось, что за несколько месяцев она постарела на 10 лет. Несмотря на совет ее врача, она отказалась от химиотерапии. Вместо этого она увеличила суточный прием витамина С до 10 граммов.

Некоторое время казалось, что это помогло. Она вновь обрела свою энергию и даже почувствовала себя достаточно хорошо, чтобы сопровождать Полинга в его многочисленных лекционных поездках. Она стала брать уроки музыки, училась играть народные песни на гитаре и купила рояль для их дома в Биг-Сер. В это время, в конце 70-х, она и Полинг не разлучались.

Однако в 1981 году рак вернулся. На этот раз никакие количества ви тамина С не помогали, хотя Полинг не опускал руки. Он все еще верил, что большие дозы сотворят чудо, как это произошло в Шотландии с некоторыми пациентами в поздней стадии рака. Он надеялся, что сможет заставить рак отступить, и не покладая рук работал, чтобы спасти ее. Однако ему не было сужденовыиграть эту битву. Ава-Хелен умерла у себя дома 7 декабря 1981 года. Первые месяцы после ее смерти были самыми трудными. Полинг ловил себя на том, что непроизвольно стонет от боли всякий раз, когда произносят ее имя. Он так и не перестал горевать, однако со временем постепенно свыкся с необходимостью продолжать жизнь одному.

В результате настойчивых усилий Полинга Национальный институт рака решил выделить средства для финансирования двух исследований в пользующейся мировой известностью клинике "Майо" в Миннесоте. Целью этих исследований было выяснить, действительно ли витамин С помогает раковым больным. Полинг с нетерпением ждал результатов, однако испытал глубокое разочарование, когда они были опубликованы. Оба исследования на пациентах с последней стадией рака, по видимому, показывали, что прием витамина С никак не повлиял на продолжительность их жизни. Медицинская общественность восприняла это как последнее слово в данном вопросе, хотя Полинг потратил несколько месяцев, пытаясь объяснить, что опыты были поставлены неправильно.

В 1986 году он опубликовал книгу, озаглавленную "Как прожить дольше и чувствовать себя лучше". Эта книга стала еще одним бестселлером.

Даже на девятом десятке, даже без Авы-Хелен Полинг продолжал много путешествовать, часто выступал с лекциями и регулярно печатал статьи по широкому кругу вопросов – от структуры кристаллов до ядерной физики, от сверхпроводимости до обмена веществ в человеческом организме, от химической связи до борьбы за мир. Он не переставал получать награды, почетные ученые степени и пропагандировать витамин С.

А потом медленно, гораздо медленнее, чем он надеялся, мнение научной общественности стало склоняться на его сторону. Новые группы молодых исследователей по-новому смотрели на витамин С, изучая его свойства как антиоксиданта, то есть вещества, препятствующего повреждению клеток свободными радикалами. В 1990 году Национальный институт рака принял решение созвать международную конференцию по витамину С. Было много докладов о его роли в реакциях обмена веществ, о его способности препятствовать возникновению и росту опухолей, увеличивать продолжительность жизни, уменьшать токсичность противораковых лекарств и повышать эффективность других методов лечения рака. "Это было замечательно, это было великое событие!", – сказал Полинг, когда конференция закончилась.

А гора фактов продолжала расти. Медицинское обозрение сообщило, что в 34 исследованиях из 47 была установлена способность витамина С предотвращать возникновение различных видов рака. Журнал "Тайм" опубликовал большую статью о поразительной пользе, которую приносит дополнительный прием витаминов, особенно антиоксидантов, подобных витамину С. Было показано, что до полнительный прием 500 мг витами на С в день увеличивает ожидаемую продолжительность жизни в среднем на 5 лет. В 1992 году на специальном заседании Нью-Йоркской академии наук профессор диетологии сказал:

"Три дня я здесь слушал разговоры о пользе больших доз витамина С и других природных веществ, но я не услышал ни одного упоминания имени Лайнуса Полинга. Не пришло ли время нам признать, что Лайнус Полинг все время был прав?" Ответом на этот вопрос была долгая овация.

Полинг, которому теперь было за 90, радовался хорошим новостям, но счастья они принесли ему меньше, чем могли бы дать прежде. У него нашли рак. Зимой 1991 – 1992 годов он перенес серию операций и начал лечиться большими дозами витамина С, свежими фруктами и овощами и экспериментальным методом стимулирования иммунной системы.

Большую часть времени теперь он проводил на своем ранчо в Биг-Сер, где делал расчеты, примостившись на отвесном берегу Тихого океана, принимал навещавших его старых друзей, смотрел в океанскую даль. Дети по очереди ухаживали за ним. Он закончил серию статей о структуре атомных ядер – тема, которая интересовала его со студенческих лет в Калтехе. Потом он отложил перо в сторону. Лайнус Полинг умер в Биг-Сер 19 августа 1994 года.

Перевод Ю.Ф.ОРЕХОВА

Алколоиды и история их открытия

Понятие об алкалоидах.

Алкалоиды очень широко распространены в растительном мире. Некоторые семейства растений особенно богаты алкалоидами, например маковые, пасленовые и ряд других. В большин-стве случаев алкалоиды встречаются группами, причем представители такой группы часто имеют сходное химическое строение. В растениях алкалоиды обычно встречаются в виде солей органи-ческих кислот – щавелевой, яблочной, виннокаменной, лимонной и др. Свободные алкалоиды ( выделенные из солей) в связи с их основными свойствами часто называют алкалоидами-основаниями.

Выделение.

Для выделения алкалоидов измельченные растения непосредственно обрабатывают щело-чами, а затем извлекают выделенные алкалоиды-основания хлороформом, эфиром и др. Сущест-вуют и другие способы. Иногда из растворов солей алкалоидов последние для очистки выделяют путем осаждения различными реактивами ( см. ниже реакции осаждения алкалоидов ).

Общие свойства алкалоидов

1. Образование нерастворимых простых солей. а) Реакция с танином. При добавлении к раствору соли алкалоида раствора танина выпада-ет осадок. При этой реакции образуется нерастворимая соль алкалоида и танина, имеющего ки-слотные свойства. Реакция имеет большое практическое значение: при отравлении алкалоидами пострадавшему дают пить раствор танина или просто крепкий чай, содержащий много дубильных веществ. б) Реакция с пикриновой кислотой. Растворы солей алкалоидов дают с пикриновой кисло-той желтый осадок. В данном случае сущность реакции точно так же сводится к образованию обычной соли алкалоида и пикриновой кислоты. в) Реакции с фосфорновольфрамовой и фосфорномолибденовой кислотами приводят к вы-падению в осадок нерастворимых солей алкалоидов и названных кислот.
2. Образование двойных (комплексных) солей. а) Реакция с хлоридом ртути (II) (сулемой) HgCl2. Алкалоиды дают нерастворимые в воде соли HgCl2. б) Реакция с раствором йода в растворе йодида калия. Указанный реактив (I2+KI?KI3) осаждает шоколадно-коричневый осадок двойной соли алкалоидов. в) Реакция с раствором йодида висмута в растворе йодида калия (BiI3+KI) протекает анало-гично предыдущей. Применяемый при этом реактив часто называют реактивом Драгендорфа. Реакции окрашивания. Помимо реакций осаждения, для обнаружения алкалоидов часто применяют реакции ок-рашивания. Окрашивание растворов, содержащих некоторые алкалоиды, происходит при действии серной, азотной кислоты и других реактивов.

Классификация

В настоящее время в связи с выяснением строения алколоидов чаще пользуются химиче-ской классификацией. Большинство алколоидов, содержащих в своиз молекулах гетероциклы, де-лят на группы в зависимости от присутствующих гетероциклов. Так, например, различают алка-лоиды группы пиридина (в эту группу входит никотин), алкалоиды группы хинолина (в эту группу входит хинин) и т.д. К алкалоидым часто относят метлированные производные ксантина, напри-мер теобромин и кофеин, как производные пурина. Эту группу алкалоидов называют называют алкалоидами группы пурина.

Некоторые учёные относят к алкалоидам и некотрые другие азотосодержащие вещества, обладающие основными свойствами и сильным физиологическим действием, но не содержащие гетероциклы. Примером таких алкалоидов являются алкалоиды группы фкнилэтиламина C6H5-CH2-CH2-NH2. Представителем этой группы является адреналин C6H3(OH)2-CH(OH)-CH2-NH(CH3).

История открытия алкалоидов

Морфин.

Изохинолиновые алкалоиды представляли для химиков, пытавшихся расшифровать их строение, высокий барьер. Здесь важен каждый шаг, как, например, доказательство того, что коде-ин представляет собой метилпроизводное морфина (Гримо, 1881).Еще труднее было подойти к их синтезу. Все же Пикте удалось в 1909г.синтезировать папаверин-первый алкалоид этой группы.

Систематическое исследование алкалоидов изохинолинового ряда началось в 1918 г. (Шпет).

В 1925г. Робинсон и Галланд установили строение морфина, в основе которого лежит изохинолино-фенантреновая группировка. Синтезирован он был в 1952 году (Гейтс и Тшуди).

Никотин. Кокаин.

Алкалоид никотин, как видно из формулы также принадлежит к пиридиновой или, точнее, пиридин-пирролидиновой группе алкалоидов.

Он был открыт в табаке Вокленом (1809), установившим также принадлежность никотина к основаниям. Правильная структурная формула никотина предложена Пиннером (1891); она была подтверждена синтезом этого алкалоида, осуществленным Пикте (1903).

Окислением никотина Хуберт (1867) получил никотиновую кислоту. Скрауп и Лобенцль (1883) установили строение ?- и ?-пиридикарбоновых кисллот (пиколиновой и никотиновой) по-лучением их при окислении хинолина и изохинолина.

К алкалоидам пиперидин-пирролидиновой группы принадлежит алкалоид кокаин. После нескольких неудачных попыток выделить его из листьев колы это удалось Ниману (1860) в лабо-ратории Вёлера. Вёлер и Лоссен предложили (1862) эмпирическую формулу кокаина С16Н20О4N, допустив ошибку только в определение числа атомов водорода (должно быть Н21,а не Н20). Ли-берман и Гизель (1890) усовершенствовали способ получения кокаина из листьев колы и тем от-крыли путь к промышленному производству этого алкалоида.

Из продуктов своего разложения кокаин был вновь синтезирован независимо Мерком и Скраупом (1885). Впервые правильную структурную формулу кокаина предложил Вильштеттер (1897); он подтвердил её в 1923 году 18-ступенчатым синтезом этого алкалоида.

Стрихнин

Пилокарпин.

Псевдопельтерин.

Кофеин. Теобромин. Теофиллин.

Достаточно взглянуть на формулы этих соединений, чтобы стало очевидным, почему химики при попытках уяснить их природу и взаимные отношения наталкивались на такие же труд-ности, как и при исследовании мочевой кислоты.

Если же не считать ксантина, открытого Мерсером в 1819 г., сначала химики познакоми-лись с алкалоидами этой группы. Кофеин был изолирован в 1821 г. несколькими химиками, но первая публикация принадлежит Рунге. Теобромин был выделен из бобов какао Воскресенским в 1840 г. Гуанин был получен в лаборатории Либиха Унгером в 1845 г. из гуано и поэтому первона-чально был назван “ксантином из гуано”, гипоксантин обнаружен в селезёнке Шерером в 1850 г., а аденин выделен из препаратов поджелудочной железы Косселем в 1885 г. В том же году Коссель открыл в чайных листьях и алкалоид теофиллин. В открытии новых алкалоидов и изучении их строения огромная роль принадлежит уче-ным нашей страны. Так, ещё на заре развития органической химии, в 1816г., харьковский профес-сор И. Гизе открыл алкалоид хинин. Огромную роль в химии алкалоидов сыграли работы А. Н. Вышнеградского – ученика А. М. Бутлерова. Особенно широко развернулась работа по алкалои-дам после Великой Октябрьской социалистической революции (исследования В.М. Родионова, А.М. Орехова, А.Г. Меньшиков, Н.А. Преображенского, Р. А. Коноваловой, С. И. Каневской и др.). Выдающаяся роль в этой области принадлежит А. П. Орехову и его школе.

Заключение

Таким образом, можно заключить, что алкалоиды – весьма обширный класс органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм человека. В этом состоит их важная роль, которую играют алкалоиды в химической науке в целом и в повседневной жизни в частности.

Коршуновa Ю.А. Бойцовa И.Ю.

Водород - автомобильное топливо будущего

Тезис "водород — топливо будущего" звучит всё чаще. Большинство крупных автопроизводителей проводит опыты с топливными элементами. Такие экспериментальные автомобили в большом количестве мелькают на выставках. Но есть две компании, которые исповедуют иной подход к переводу машин на водородное питание.

"Водородное будущее" автотранспорта эксперты связывают, прежде всего, с топливными элементами. Их притягательность признают все.

Никаких движущихся частей, никаких взрывов. Водород и кислород тихо-мирно соединяются в "ящике с мембраной" (так упрощённо можно представить топливный элемент) и дают водяной пар плюс электричество.

Ford, General Motors, Toyota, Nissan и многие другие компании наперебой щеголяют "топливоэлементными" концепткарами и собираются вот-вот "завалить" всех водородными модификациями некоторых из своих обычных моделей.

Водородные заправки уже появились в нескольких местах в Германии, Японии, США. В Калифорнии строят первые станции по электролизу воды, использующие ток, выработанный солнечными батареями. Аналогичные эксперименты проводят по всему миру.

Считается, что лишь водород, выработанный экологически чистым способом (ветер, солнце, вода) действительно обеспечит нам чистую планету. Тем более, что, по подсчётам экспертов, "серийный" водород будет не дороже бензина.

Особенно привлекательным тут выглядит разложение воды при высокой температуре в присутствии катализатора.

О сомнительной экологической чистоте производства солнечных батарей; или проблеме утилизации аккумуляторов автомашин на топливных элементах (фактически — гибридов, так как это электромобили с водородной электростанцией на борту) — инженеры предпочитают говорить во вторую-третью очередь.

Специалисты BMW считают, что экономически вполне оправданно производить жидкий водород в странах, где много солнечных дней в году и танкерами доставлять его потребителям в других регионах (фото с сайта dacel.gpg.gov.za).

Между тем, есть ещё один путь внедрения водорода на автотранспорте — сжигание его в ДВС. Такой подход исповедуют BMW и Mazda. Японские и немецкие инженеры видят в этом свои преимущества.

Прибавку в весе машины даёт лишь водородная топливная система, в то время, как в авто на топливных элементах прирост (топливные элементы, топливная система, электромоторы, преобразователи тока, мощные аккумуляторы) — существенно превышает "экономию" от удаления ДВС и его механической трансмиссии.

Потеря в полезном пространстве также меньше у машины с водородным ДВС (хотя водородный бак и в том, и другом случае съедает часть багажника).

Эту потерю можно было бы вообще свести к нулю, если сделать автомобиль (с ДВС), потребляющий только водород. Но тут-то и проявляется главный козырь японских и германских "раскольников".

BMW и Mazda предлагают сохранить в автомобиле возможность ездить на бензине (по аналогии с распространёнными ныне двухтопливными машинами "бензин/газ").

Такой подход, по замыслу автостроителей, облегчит постепенный переход автотранспорта только на водородное питание.

Ведь клиент сможет с чистой совестью купить подобную машину уже тогда, когда в регионе, где он живёт, появится хоть одна водородная заправка. И ему не придётся опасаться застрять поодаль от неё с пустым водородным баком.

BMW 745h. Водородный бак съел весомую часть багажника (иллюстрация с сайта bmw.com).

Меж тем, серийный выпуск и массовые продажи машин на топливных элементах долгое время будут сильно сдерживаться малым числом таких заправочных станций. Да, и стоимость топливных элементов пока велика.

Кроме того, перевод на водород обычных ДВС (при соответствующих настройках) не только делает их чистыми, но и повышает термический КПД и улучшает гибкость работы.

Дело в том, что водород обладает намного более широким, по сравнению с бензином, диапазоном пропорций смешивания его с воздухом, при которых ещё возможен поджиг смеси.

И сгорает водород полнее, даже вблизи стенок цилиндра, где в бензиновых двигателях обычно остаётся несгоревшая рабочая смесь.

Две горловины рядом: для бензина и водорода. Два указателя уровня топлива. Это экспериментальная "семёрка" BMW (иллюстрация с сайта bmw.com).

Итак, решено — "скармливаем" водород двигателю внутреннего сгорания. Физические свойства водорода существенно отличаются от таковых у бензина. Над системами питания немцам и японцам пришлось поломать голову. Но результат того стоил. Показанные BMW и Mazda водородные автомобили сочетают привычную для владельцев обычных авто высокую динамику с нулевым выхлопом. А главное — они куда лучше приспособлены к массовому производству, чем "ультраинновационные" машины на топливных элементах.

Источник Мембрана.Ру

ИЗ ЧЕГО ВСЕ СОСТОИТ

САМЫЙ ПРОСТОЙ АТОМ

Атом водорода - самый простой из атомов. Его ядро - один протон, вокруг него движется один электрон. Если сравнивать атом водорода с небесными телами, то напрашивается сравнение с Землей до эпохи искусственных спутников, когда вокруг Земли двигалась только Луна. Но кроме баснословного различия масштабов есть еще одно: система Земля - Луна уникальна, а атомов водорода так много, что хочется сказать бесконечно много. И все они одинаковы, тождественны не только по составу, но и по всем своим свойствам.

Прежде всего, все эти атомы имеют одинаковые размеры. Расстояние от Луны до Земли медленно, но изменяется: Луна тратит энергию своего движения на приливы и отливы и из-за этого приближается к Земле. А вот атомы водорода, что бы с ними ни происходило, в какие ситуации они бы ни попадали, не меняются. Будто что-то электрону в атоме не позволяет приблизиться к протону. Что бы это могло быть?

Начнем с того, что, воспользовавшись положениями классической механики, рассмотрим, как движется притягивающийся к ядру электрон. Сила притяжения компенсируется центробежной силой, то есть e²/r² = =mv²/r. Отсюда радиус орбиты электрона r = e²/mv². Каков он, сказать невозможно. Фактически он может быть каким угодно: чем меньше скорость, тем расстояние от ядра больше. Не удивляйтесь: полная энергия движущегося электрона Е тем больше, чем электрон дальше от ядра. Действительно, сумма потенциальной и кинетической энергий Е = -e²/r + mv²/2. Но mv² = e²/r, то есть Е = -e²/2r. Получается, что в одном атоме водорода электрон может быть ближе к ядру, в другом - дальше. Потенциальная энергия электрона U(r), соответствующая силе электростатического притяжения F_C = -e²/r², есть U(r) = -e²/r плюс постоянная, которую удобно принять равной нулю. Тогда при бесконечном расстоянии электрона от ядра энергия обращается в нуль. При отрицательной энергии электрон вращается вокруг ядра, а при положительной не связан с ядром и может удалиться на бесконечность.

Считая траекторию электрона окружностью, мы заметно упростили картину. Движение по окружности под действием электростатической кулоновской силы - частный случай. В общем случае частица с отрицательной энергией движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится притягивающий центр. Формула, связывающая радиус орбиты частицы с энергией, остается справедливой, если под 2r понимать большую ось эллипса.

То, что с помощью классического подхода не удалось выяснить, почему все атомы водорода имеют одинаковые размеры, неудивительно. Движение микроскопических частиц описывается не классической механикой Ньютона, а квантовой механикой, математический аппарат которой весьма непрост. Не претендуя на строгость, можно поступить так: к классическим формулам добавить условие, вытекающее из того, что движение электрона сопровождает волна де-Бройля. Так в свое время поступил Нильс Бор (1885-1962). Правда, когда Бор создавал теорию атома водорода (1913 год), квантовой механики еще не существовало, но он понимал, что использованный прием требует обоснования. Мы же теперь знаем, что такое обоснование есть - это квантовая механика.

Условие, вытекающее из существования волны де-Бройля, выглядит так: на траектории электрона обязано поместиться целое число волн де-Бройля, то есть 2pr = nl, где n = 1, 2, 3 … - целые числа. Но l = 2pћ/mv (напоминаем, что ћ = h/2p). Значит, r = =(ћ/mv)n, где n = 1,2,3… Сравнив последнее выражение с формулой, связывающей радиус орбиты со скоростью, получим: r = a_n= = а_Вn², а_В = ћ²/mе², где n = 1, 2, 3 …, индекс "В" - в честь Бора. Величину а_В так и называют - радиус Бора. Радиус Бора приблизительно равен 0,053 нанометра (1 нм = = 10^-9 м). Подставив это значение в выражение для энергии, имеем: Е = Е_n = - e²/2а_n = - (me⁴/2ћ² )(1/n²), где n = 1,2,3 …

Величину (me⁴/2ћ²) называют ридбергом в честь шведского оптика Иоганеса Роберта Ридберга (1854-1919) и обозначают Ry, 1 Ry = = 13,6058 эВ. Электронвольт (эВ) - принятая в атомной физике единица энергии, то есть энергия, которую приобретает электрон, пройдя разность потенциалов, равную одному вольту, 1 эВ = 1,60217733Ч10^-19 Дж. Мы еще вернемся к вопросу, большая или маленькая энергия масштаба одного ридберга, а пока попытаемся понять качественную сторону полученных результатов.

Из них следует три вывода.

Во-первых, электрон в атоме может иметь только дискретные значения энергии. Мы нарочно опустили наименование атома - водород. В любом атоме энергии электронов дискретны.

Во-вторых, существует состояние электрона с энергией, меньше которой электрон иметь не может. Это состояние называется основным. Все остальные состояния называют возбужденны ми.

Прежде чем сформулировать третий пункт, придется сказать несколько вступительных слов. Двигаясь с ускорением, заряженная частица излучает электромагнитные волны. На этом принципе устроены все антенны, любые источники электромагнитного излучения - радиоволн, видимого света, рентгеновских и гамма-лучей. А электрон в атоме, в каком бы состоянии он ни находился, не излучает, хотя движется с ускорением. Правда, электрон в возбужденном состоянии может излучить электромагнитную энергию, перейдя в одно из состояний с меньшей энергией. Энергия излучается квантами, и в процессе излучения, как во всех процессах, происходящих в природе, выполняется закон сохранения энергии. Энергия излученного кванта в соответствии с законом сохранения энергии равна hn = = E_n - E_m, где n и m - целые числа и n > m. Сколько времени электрон проведет в возбужден ном состоянии, зависит от целого ряда причин, исследованных квантовой механикой. Эти времена различны, но все они конечны. Исключение составляет основное состояние: закон сохранения энергии запрещает электрону, находящемуся в основном состоянии, излучать электромагнитную энергию.

Отсюда следует третий вывод: основное состояние электрона в атоме устойчиво.

Те, кому для понимания нужен зрительный образ (а таких, видимо, большинство), наверное, уже представили себе атом водорода в виде колечка, по которому катается электрон вокруг центра, где находится ядро - протон. Придется вас огорчить: эта картинка неверна. Она была бы верной, если бы электрон подчинялся законам классической механики. Настоящая квантовая механика, а не та наглядная комбинация корпускулярных и волновых представлений, которые были изложены, утверждает, что электрон в основном состоянии "размазан" не по окружности, а по сфере, радиус которой равен приблизительно а_В.

Так что представлять себе атом лучше шариком, а не колечком. Слово "размазан" взято в кавычки неслучайно. Никакого реального размазывания электрона по атому не происходит. Правильнее было бы сказать так: в любой точке сферы радиуса а_В, а также вблизи нее есть вероятность обнаружить электрон. Суммарная вероятность найти электрон в атоме, естествен но, равна единице. Ведь он действительно там - в атоме!

Энергию, равную 1 ридбергу, нужно придать электрону, чтобы он оторвался от ядра, то есть это энергия ионизации атома водорода. Один из способов оторвать электрон таков: атом водорода сталкивается с каким-либо другим атомом, который и передает электрону свою энергию. Когда столкновения происходят в газе, то мерой средней энергии движения атомов служит температура Т, а поскольку 1 эВ = 1,16064Ч10⁴ К, 1 Ry = 1,58Ч10⁵ К, или свыше полутора миллионов градусов. Каким же горячим должен быть газ, чтобы ионизация за счет столкновений происходила часто! А если вспомнить, что первое возбужденное состояние электрона отделено от основного по энергии на "расстояние", равное (3/4) Ry, то и возбуждение атомов водорода будет происходить часто только в очень горячем газе.

Другой способ ионизации и/или возбуждения атомов - поглощение фотонов. Энергии квантов видимого света может хватить и на возбуждение, и даже на ионизацию. Нужно лишь иметь в виду, что атом и поглощает и излучает свет только определенными порциями - такими, чтобы электрон смог перейти из одного разрешенного состояния в другое, возбуждая атом. А если энергия кванта больше энергии ионизации, свет заведомо электрон оторвет.

Способность разных веществ поглощать и излучать электромагнитную энергию квантами определенной, но различной величины послужила основой спектроскопии - важной экспериментальной методики, позволяющей очень точно определять химический состав.

Мы уже обращали внимание на непоследовательность планетарной модели атома, если движение электрона описывать законами классической физики. Согласно классической физике атомы вообще не могут существовать. Заряженная классическая частица, вращаясь с частотой n, непрерывно излучает электромагнитную энергию именно частоты n. Тратя энергию на из лучение, классическая частица "медленно и верно", а по человеческим масштабам времени - мгновенно, приближается к ядру и в конце концов прилипает к нему - атом исчезает.

Квантовая механика, кардинально изменив картину движения атомных и субатомных частиц, оправдала планетарную модель.

Невозможно себе представить, как в годы полного триумфа электромагнитной теории Резерфорд решился пожертвовать классической электродинамикой и принять планетарную модель атома. Трудно проникнуть в интуицию гениев.

ЯДРА И ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ

Ни атомы, ни более сложные конструкции из микроскопических частиц без тяжелых ядер, состоящих из нуклонов, существовать не могут. И все же в нашем рассказе речь пойдет в основном не о нуклонах, а об электронах, так как именно они ответственны за конструирование из атомов более сложных структур - молекул и твердых тел. Этот раздел - исключение: в нем мы расскажем о том, какие силы действуют между протонами и нейтронами, позволяя им создавать ядра атомов.

При всей простоте атома водорода у него есть изотопы. Всего их три. Обычный атом водорода, у которого ядро - протон, иногда называют протием (слова "протон" и "протий" происходят от греческого слова протос - первый). Следующий по массе изотоп - дейтерий (по-гречески деутерос - второй). В его ядре один протон и один нейтрон. Самый тяжелый изотоп водорода - тритий (тритос - по-гречески третий). Его ядро состоит из одного протона и двух нейтронов. Дейтерий устойчив, тритий живет достаточно долго. Период его полураспада (время, за которое распадается половина ядер) 12,26 года. У всех остальных атомов и их изотопов ядра также состоят из протонов и нейтронов.

Нуклоны притягиваются друг к другу ядерными силами, которые совершенно не похожи на те, с которыми мы встречались до сих пор - ни на гравитационные, ни на электростатические. Электростатические силы действуют и на микроскопических и на макроскопических расстояни ях. Ядерные силы не проявляют себя на макроскопических расстояниях: они очень быстро спадают с расстоянием. Радиус их действия порядка 10^-15 метра. Для этой сверхмалой длины, характеризующей размеры атомных ядер, ввели специальное обозначение: 10^-15 м = 1 Фм (ферми, в честь итальянского физика Энрико Ферми, 1901-1954). Все ядра имеют размеры нескольких ферми.

Радиус ядерных сил по порядку величины равен размеру нуклона, поэтому ядра - сгустки очень плотной материи. Возможно, самой плотной в земных условиях. Наиболее тесно нуклоны упакованы в ядре атома гелия, которое состоит из двух протонов и двух нейтронов. Атом гелия, лишенный своих электронов, называется альфа-частицей (a-частицей). Во многих случаях удобно считать, что и более тяжелые ядра состоят из альфа-частиц. Не вошедшие в альфа-частицы нуклоны слабее связаны с ядром, чем те, которые находятся в их составе.

Ядерные силы - пример сильных взаимодействий. Они многократно превосходят кулоновскую силу (но, конечно, на одинаковом расстоянии). Электростатическое взаимодействие характеризуется энергией порядка нескольких электронвольт, а характерные ядерные энергии в миллион раз больше - мегаэлектронвольты (Мэвы).

Короткодействие ограничивает действие ядерных сил ближайшим окружением нуклона, в то время как медленно спадающее с расстоянием электростатическое отталкивание протонов действует во всем объеме ядра. С ростом числа нуклонов ядра становятся неустойчивыми, и поэтому большинство тяжелых ядер радиоактивны, а совсем тяжелые вообще не могут существовать. Конечное число элементов в природе - следствие короткодействия ядерных сил.

Однако в конце 60-х годов XX века теория ядра предсказала существование стабильных элементов с порядковыми номерами Z = =110 -114, а возможно, и 126 - так называемого "острова стабильности". Эту теорию косвенно подтверждает эксперимент, недавно проведенный в Дубне. Там был получен 114-й элемент с атомной массой А = 289, который "жил" 30 секунд - невероятно долго для атома с ядром такого размера. Сегодня теоретики уже обсуждают свойства сверхтяжелых ядер массой 300 и даже 500, хотя в самой возможности их существования имеются определенные сомнения (см. "Наука и жизнь" № 9, 2002 г.).

Когда говорят о ядерных силах, часто не различают протон и нейтрон. Ядерные силы очень слабо зависят от того, взаимодействует протон с протоном, нейтрон с нейтроном или протон с нейтроном.

Удивительный вывод квантовой физики: два нуклона притягиваются друг к другу, потому что обмениваются между собой частицей. Частицу назвали пи-мезоном, или пионом. Один нуклон испускает пи-мезон (p-мезон), другой его поглощает, а в результате нуклоны притягиваются друг к другу. В слове "мезон" он - окончание, как у всех названий частиц, а корень мезо взят из греческого, мезос - промежуточный: масса p-мезона больше массы электрона и меньше массы протона. Масса p-мезона стала известна еще до открытия этой частицы. По теории (она была создана в 1935 году японским физиком Хидэки Юкава, 1907-1981) между радиусом действия ядерных сил и массой p-мезона m_p существует простая связь: m_p >= ћ/cr_n. Есть три сорта p-мезонов - положительный, отрицательный и нейтральный. Их массы несколько отличаются, но все они примерно в 200 раз больше массы электрона.

Итак, ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. На первый взгляд у нейтрона, как у одного из основных (первичных) элементов, из которых все построено, есть крупный недостаток. Нейтрон недолговечен. В свободном состоянии время его жизни приблизительно 15 минут. Он распадается на протон, электрон и антинейтрино (этот процесс называется b-распадом, по скольку поток электронов когда-то назывался бета-лучами). Однако в стабильных ядрах, по современным оценкам, время его жизни превышает 10³² лет. Скорее всего, столько же живет протон, распад которого старательно искали, но так пока и не обнаружили. Нестабильность протона предсказал А. Д. Сахаров.

В ядре атома сосредоточена атомная энергия. Ее освоение - задача ядерной физики.

MOMEНT КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ

Количеством движения, или импульсом частицы, называется произведение ее массы m на скорость v. Изменение импульса происходит тогда и только тогда, когда на частицу действует сила. Если сила не действует, импульс сохраняется, его величина не зависит от времени. Закон сохранения импульса, как и закон сохранения энергии, - один из основных законов природы. Во всех без исключения случаях, что бы ни происходило с системой тел любой природы, ее энергия и импульс не изменяются, лишь перераспределяясь между частями системы, если она ни с чем не взаимодействует (а это и означает, что на нее не действует сила).

В атоме водорода движущийся электрон испытывает силу притяжения ядра. Поскольку ядро в тысячи раз тяжелее электрона, можно принять, что оно неподвижно относительно центра масс системы, и считать, что в любом атоме движутся только электроны.

Пока ограничимся атомом водорода. При движении электрона вокруг протона сохраняется его полная энергия Е, равная сумме потенциальной и кинетической энергий. Импульс электрона меняется, так как на него действует сила притяжения. Но в данном конкретном случае есть другая величина, которая остается неизменной.

Когда частица массы m вращается со скоростью v по окружности радиуса r, то одной из важнейших характеристик ее движения, наряду с энергией, служит момент количества движения (импульса), или просто момент. Обозначим его буквой М. Буквы М и v напечатаны жирным шрифтом, чтобы подчеркнуть: скорость и момент количества движения - величины векторные. Вектор М направлен по оси вращения, а в какую сторону, зависит от направления вращения.

При движении частицы под действием силы, обладающей центральной симметрией (а именно такова сила, притягивающая электрон к ядру), момент не зависит от времени - на всей траектории он один и тот же. Можно сказать иначе. Траектория частицы определяется ее энергий Е и моментом М (его величиной и направлением): траектория (при Е < 0 эллипс или окружность ) лежит в плоскости, перпендикулярной вектору момента М. Величина момента М и энергия Е связаны условием 2М² ЈЅЕЅ/e ²m_е Ј 1. При равенстве, то есть когда величина момента наибольшая при фиксированной энергии, траекторией будет окружность. Чем момент меньше, тем эллипс более вытянут. Это происходит не за счет удлинения большой оси (ее длина зафиксиро вана значением энергии), а за счет уменьшения малой.

Последнему неравенству можно придать несколько странный вид: М² Ј ћ²(а/а _В). Боровский радиус а_В пропорционален ћ², поэтому в неравенстве фактически постоянной Планка нет. Переписанное в таком виде неравенство показывает, что момент количества движения М и постоянная Планка ћ имеют одинаковые размерности.

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ КВАНТОВАНИЕ

Характерная черта квантовой механики - дискретность физических величин: все они меняются не плавно, а скачками. Дискретность - следствие сочетания корпускулярных и волновых свойств атомных и субатомных частиц. С одним примером дискретности мы уже знакомы: электрон в атоме водорода может иметь не любые, а только определенные (дискретные) значения энергии.

Если при классическом подходе физическая величина может иметь произвольные значения, а при квантовом - дискретные, говорят, что данная физическая величина квантуется . Момент М квантуется, но он - вектор, имеющий и величину, и определенное направление в пространстве. Квантуется не только величина вектора М, но и его направление. Отсюда название - пространственное квантование .

Пространственное квантование - одно из следствий соотношения неопределенностей Гейзенберга. Для его описания надо выбрать в пространстве направление и с ним совместить ось квантования . Слово "выбрать" не очень точно: на самом деле совершенно безразлично, куда направить ось квантования. Сила, действующая на частицу, не зависит от направления, все направления в пространстве эквивалентны, и ось квантования можно ориентировать как угодно. А если бы вектор М был классическим, то есть его свойства описывались законами ньютоновской механики, то и угол q между вектором М и осью мог быть произвольным. В квантовой механике не так.

Примем ось квантования за ось z прямоугольной (декартовой) системы координат; две другие оси - х и у; M_x, M_y, M_z = Mcosq - проекции вектора М на оси выбранной (но ориентированной произвольно) системы координат. Пространственное квантование означает, что угол q не произволен, он таков, что проекция вектора М на ось z (ось квантования) принимает целочисленные значения: M_z = -ћl, -ћ(l-1) … ћ(l-1), ћl, где l - целое число или нуль. Всего вектор М может иметь 2l + 1 проекций на ось квантования. Число l задает длину вектора М - величину момента М: М = ЅМЅ = ћ[l(l+1)]^1/2. Кроме M_z, других определенных проекций (M_x, M_y) вектор М не имеет вовсе.

С ростом числа l момент количества движения становится все более "классическим": число возможных проекций на ось z возрастает, а величина момента приближается к величине максимальной проекции (М ® ® ЅМЅ_макс ). Это простой пример принципа соответствия , согласно которому при определенных условиях формулы, полученные по законам квантовой механики, должны совпадать с формулами, полученными на основе классической механики. В данном случае эти определенные условия формулируются особенно просто: М >> ћ.

Вернемся к атому водорода. Выведенное в предыдущем разделе неравенство, которому удовлетворяют энергия и момент количества движения в квантовом случае, выглядит особенно просто: l Ј (n - 1), то есть при фиксированном числе n число l может принять n значений: 0, 1, …, (n - 1). Следовательно, в основном состоянии (n = 1) у электрона может быть только нулевой момент количества движения. Учтя, что каждому значению числа l соответствует 2l + 1 состояний (различных проекций момента М на ось квантования), нетрудно убедиться, что любому значению n соответствует n² состояний. Для дальнейшего изложения этот результат очень важен.

СПИН - СОБСТВЕННЫЙ МОМЕНТ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ

Давайте вернемся к таблице 1 (см. "Наука и жизнь" № 10, 2003 г.). В ней есть столбец "спин", во всех клеточках которого стоит 1/2. Расширим таблицу, внеся в нее p-мезоны, нейтрино и фотоны (табл. 2).

Против каждого из мезонов (положительного, отрицательного и нейтрального) в соответствую щей клеточке столбца "спин" стоит 0, у фотона - 1, а у нейтрино - 1/2. Итак, спин электронов, протонов, нейтронов и нейтрино равен половине, p-мезонов - нулю, а фотона - единице. В столбце со странным названием "статистика" против частиц со спином 1/2 стоит буква Ф, а против тех, у которых спин равен 0 или 1, - буква Б.

Что же такое спин? Сначала еще несколько слов об обыкновенном моменте количества движения, не о собственном. То, что l - целое число и справедливы формулы, описывающие пространственное квантование, - следствие волнового движения микрочастицы в пространстве. При вращении, казалось бы, всегда что-то движется в пространстве. Когда вращается твердый шарик во-круг оси, проходящей через его центр, все точки в шарике и на его поверхности, кроме расположенных на оси, перемещаются в пространстве.

Может ли вращаться точка? На первый взгляд вращение точки - абсурд. Оказывается, нет! Частица, которую можно (а иногда даже следует) считать точечной, способна "вращаться". Правильней сказать так: такая частица обладает собственным моментом вращения, или спином (по-английски spin - вращаться). Эпитет собственный очень важен. Он означает, что этот момент - неизменное, неустранимое свойство частицы, такое же, как ее масса и заряд.

А то, что собственный момент не связан с перемещением в пространстве (недаром слово "вращаться" взято в кавычки), приводит к тому, что не обязательно l - целое число. Но число проекций на ось квантования 2l + 1 - целое. В случае собственного момента l может быть либо целым числом, либо полуцелым. Когда речь идет о спине, вместо буквы l принято использовать букву s. Хотя величина собственного момента (спина) есть ћ[s(s + 1)]^1/2, величиной спина частицы считают именно s.

Частицы с нулевым или целым значением спина (s = 0, 1, 2 …) называются бозонами (буква Б в таблицах). Частицы с полуцелым спином (не только с s = 1/2, но и с 3/2 или 5/2 … - такие тоже есть) называются фермионами (буква Ф в таблицах). Каково различие фермионов и бозонов, будет рассказано ниже.

Повторим: у электрона, протона, нейтрона и нейтрино спин равен 1/2. Спин, равный 1/2, - удивительный вектор. В этом случае 2s + 1 = 2. Значит, спин электрона, протона, нейтрона, нейтрино имеет лишь две проекции на ось квантования: +1/2 и -1/2. Ось, правда, может иметь произвольное направление в пространстве.

Вернемся к концу предыдущего раздела. Электрон имеет две различные проекции спина. Поэтому при фиксированном значении n число состояний электрона равно 2n²:

n = 1, 2, 3, 4…

2n² = 2, 8, 18, 32, 50…

Эти числа столь важны, что им выделена отдельная строка.

Обратимся теперь к таблице Менделеева. Цифры 2, 8, 18… важны для понимания структуры периодов. Один пример. Инертные газы завершают периоды. Атомные номера - у гелия He Z = 2; у неона Ne Z = 10, но 10 = =2 + 8; у аргона Ar Z = 18. Дальше совсем интересно: у криптона Kr Z = 36, но 36= = Z_Ar + 2 + 8 + 8. У ксенона Xe Z = 54, а 54 = Z_Kr + 2+ + 8 + 8. Похоже, выписанные выше числа действительно играют какую-то важную роль. Особенно, если вспомнить, что атомный номер Z совпадает с числом электронов в атоме. Чтобы понять, почему числа 2, 8, 18… столь важны, придется познакомиться с одним из фундаментальных положений квантовой физики - с принципом запрета Паули.

НЕРАЗЛИЧИМОСТЬ И ПРИНЦИП ПАУЛИ

Понятие "взаимодействие", наверное, представляется довольно очевидным. Особенно, когда речь идет об атомных или субатомных частицах. Находящиеся на некотором расстоянии друг от друга частицы либо притягиваются одна к другой, либо одна от другой отталкиваются. Взаимодействие - следствие существования у частиц особого свойства, называемого зарядом. Раньше физики знали только электрические заряды - положительный и отрицательный. Углубление в микромир привело к открытию еще нескольких зарядов. В отличие от электрических они не играют роли при взаимодействии макроскопических тел.

Когда заряд равен нулю, то, казалось бы, взаимодействия нет. Но квантовая механика вносит свои коррективы. При равенстве соответствующего заряда нулю сила притяжения или отталкивания, обязанная ему, действительно равна нулю. Но взаимодействие все же есть. Оно проявляется в том, что состояние двух одинаковых частиц не есть произвольное состояние каждой из частиц. Состояние должно удовлетворять принципу неразличимости .

Квантовые частицы неразличимы в принципе. Это утверждение сильнее, чем утверждение о тождественности частиц в классической физике. В ньютоновской механике частица движется по определен ной траектории. За ней можно следить, ее не спутаешь с другой, даже если они тождественны. В квантовой механике у частицы нет определенной траектории. Возможны квантовые скачки, можно с определенной вероятностью обнаружить частицу на первый взгляд в неожиданном месте - непрерывно следить за ней невозможно. Описывая движение двух или нескольких квантовых частиц, нужно использовать условия, которые обеспечивают выполнение принципа неразличимости.

Свою неразличимость частицы проявляют по-разному. Как именно, зависит от их спина - целый он (в частности, нулевой) или полуцелый. Если частицы - бозоны, то есть имеют нулевой или целый спин, то функция, описывающая состояние двух частиц, при перестановке частиц местами вовсе не меняется. Если же частицы - фермионы с полуцелым спином, функция, описывающая состояние двух частиц, при перестановке частиц меняет знак. (В квантовой теории перемена частиц местами - чисто математическая процедура: в функции, описывающей их состояние, меняют местами аргументы, относящиеся к разным частицам). Это различие кардинально влияет на поведение совокупностей квантовых частиц - как принято говорить, на их статистику (см. таблицы 1 и 2, столбец "статистика").

О различии статистик можно сказать совсем кратко: любому количеству бозонов ничто не мешает скапливаться в одном состоянии. Именно это их свойство позволило получить "пятое состояние вещества" - так называемый бозе-эйнштейновский конденсат, когерентную материю, комок атомов в одном квантовом состоянии (см. "Наука и жизнь" № 1, 2002 г.). А число фермионов в каждом состоянии либо 0, либо 1. Третьего не дано! Для фермионов осуществляется запрет: две одинаковые частицы не могут находиться в одном и том же состоянии.

Этот запрет в 1924 году впервые сформулировал Вольфганг Паули (1900-1958). Запрет заслуженно называется принципом Паули.

Состояние электрона в любом атоме определяют четыре числа:

главное квантовое число n (n = 1,2,3…);

орбитальный момент количества движения l Ј (n - 1);

проекция момента на ось квантования l_z (таких проекций 2l + 1);

проекция спина на ось квантования (их две - либо +1/2, либо -1/2).

Принцип Паули запрещает электронам иметь четыре совпадающие характеристики. Этот запрет диктует закон, по которому построена электронная оболочка атома.

Доктор физико-математических наук М. КАГАНОВ.

От олимпиады к открытию или что такое "учебник по научному мышлению"

Дело, суть которого непонятна, вызывает омерзение
Жан Анри ФАБР
Самое высшее наслаждение - сделать то, чего,
по мнению других, вы не можете сделать
Уолтер БЭДЖОТ

Вместо предисловия

Отсюда следует очень простой вывод: олимпиада может рассматриваться как своеобразный "учебник по научному мышлению".

Барьер на пути к решению

Талантливые ученики перешагивают через этот барьер, что гарантирует: в своей будущей профессиональной деятельности, они будут свободны от стереотипов, и в основу их решений, выводов, гипотез, будут положены только факты, а также их подробный анализ.

Как листать этот учебник

1. Подгонка теории, объяснения под факты. Этот путь часто бывает ошибочным, так как не всегда возможно учесть все данные. Кроме того, надо помнить, что одни и те же следствия могут быть вызваны разными причинами.
2. Собственные гипотезы. Еще раз подчеркну, что гипотезы должны быть основаны на фактах. Однако разница этого подхода от предыдущего существенна: создание своей гипотезы требует учета других фактов, которых нет в условии задачи. Здесь поможет свой опыт и опыт предшественников.
3. Метод аналогий. В мире очень многие вещи аналогичны: структура атома во многом (не во всем) похожа на структуру солнечной системы, свойства элементов расположенных в одной группе периодической системы Менделеева также похожи, принцип Ле-Шателье, впервые сформулированный в рамках теории химических равновесий, экстраполируется и в другие науки, например в экономику, физику. Однако, следуя эти путем надо помнить, что аналогии не абсолютны, что аналогичные системы только похожи.
4. Метод "научного тыка". Самый древний метод. На мой взгляд, это неблагодарный труд перебирать все возможные варианты, и только в редких случаях увенчивается успехом, к тому же благодаря случайности.

Как научиться "читать"?

Терпение и труд...

Отсюда вытекают необходимые условия для открытия:

1. Наличие у ученого отвлеченного мышления, фантазии (об этом я писал в прошлый раз), свободы от стереотипов.
2. Способность к анализу и синтезу (последнее, как правило, труднее).
3. Терпение и труд, которые все перетрут.

P/S/ Всю критику просьба высылать по адресу vasyagribanov@yandex.ru

Грибанов Василий

Федоров Максим: Что такое химия - списал на контрольной, списал на проверочной - вот и все!

С выпускающим редактором нового электронного журнала "МИР ХИМИИ" Федоровым Максимом, в эфире "Радио Планета" беседовал Грибанов Василий.

Химия и жизнь. Неизвестные страницы биографии суперолигарха

Юлия Латынина

Команда

Подобно тому как достоверная история японских императоров упирается в мифологические сказания о богине солнца Аматэрасу – недавнее, казалось бы, прошлое российских олигархов обросло совершенно фантастическими слухами.

Что только не рассказывают про Михаила Ходорковского, учредившего в 1987 году при Фрунзенском райкоме комсомола центр «Менатеп» («Межотраслевые научно-технические программы»)! Что он ввозил из-за рубежа поддельный коньяк «Наполеон» и фальшивую швейцарскую водку, разлитую в Польше, шил джинсы-варенки и «отмывал» партийные деньги.

В самом «Менатепе» из всего многообразия мифов признают лишь каноническую версию – заработок на внедрении технических изобретений да ввоз компьютеров. Ну, еще коньячную эпопею. «Ладно, – машет рукой зам Ходорковского Леонид Невзлин, – коньяк мы финансировали. В конце концов, никто им не отравился».

Не подлежит сомнению лишь одно – именно тогда Михаил Ходорковский приучился трудиться по 14 часов в сутки.

«В те годы люди работали поодиночке, – вспоминает мой приятель-цеховик. – Алгоритм был такой. Собирается компания для одного дела, проворачивает его, делит деньги и разбегается. Иначе – поймают и посадят. А Ходорковский сохранил и легализовал команду. Он страшно рисковал. Но и страшно выиграл».

Команда – Ходорковский, Невзлин, Самусев, Дубов – была легализована сначала как центр, потом как банк «Менатеп». Партнеры вложили в дело 2,7 миллиона рублей. Еще 2,3 миллиона собрали с населения. Народ покупал акции «Менатепа», как горячие пирожки, но значимых дивидендов по ним так и не дождался.

Внутри команды никто никому никогда не изменял. С посторонними обращались так: «один попугай сдох, другого купим». Принцип этот выгодно отличал менатеповцев от большинства других олигархов, «кидавших» своих так же охотно, как чужих.

Трудно сказать, была ли у Ходорковского компетентная «крыша» (в те годы, как уверяют, заниматься импортом без покровительства спецслужб было невозможно), а только выгоды инвестиций в чиновников он понимает одним из первых. Приемы высокопоставленных гостей на банковских дачах на Рублевском шоссе (снабженных, по уверению завистников, видеоаппаратурой) приносят тысячекратный доход.

Банк получает в свое распоряжение часть чернобыльских денег и денег Москвы. Торговый дом «Менатеп-Импэкс» становится главным уполномоченным по ввозу в Россию кубинского сахара (в обмен на нефть) – злые языки утверждают, что коэффициенты обмена в таких случаях были прямо пропорциональны благосклонности чиновников, ведавших внешним долгом.

Говорят, в 1994 году «Менатеп» по дешевке покупает крупный пакет вэбовок – несмотря на то что накануне некий первый заместитель министра финансов заявляет, что Россия не будет платить по вэбовкам. Видимо, «Менатеп» решает рискнуть, и – о чудо! – спустя несколько дней наш замминистра, ведающий внешним долгом, разъясняет, что его не так поняли и стоимость пакета стремительно растет. Да, Константина Кагаловского (мозговой центр банка) и замминистра связывали нежные дружеские отношения. 

Приватизация

Леонид Невзлин	Сергей Муравленко
Василий Шахновский	Александр Самсуев

«Менатеп», без преувеличения, можно назвать первым инвестиционным банком в России. Сын инженера и химик по образованию, Михаил Ходорковский с упорством буйвола делал себя хозяином промышленной, а не банковской империи. И в каком-то смысле то, что происходит сейчас с ЮКОСом, – это крушение его мечты. Крушение, обусловленное теми средствами, которые были употреблены для ее достижения, и даже той денежно-кредитной политикой, которая была для этого навязана власти.

В 1994–1995 годах ни один банк не окучивал промышленность с таким размахом и всеядностью. «Менатеп» покупает крупные пакеты АО «Апатит» и «Воскресенские минеральные удобрения», крупнейшего в России производителя чистовой меди «Уралэлектромедь», Среднеуральского и Кировоградского медеплавильного заводов, Усть-Илимского лесопромышленного комбината, Красноярского металлургического, Волжского трубного, АО «Ависма», крупнейшего в России производителя титановой губки, – всего более ста предприятий.

Никаких бюджетных денег не хватило бы на столь обширную программу, но, по счастью, большая часть предприятий была куплена на инвестиционных конкурсах, на которых побеждал тот, кто обещал вложить в предприятие больше денег. Вследствие крайней предупредительности «Менатепа» по отношению к чиновникам, устраивавшим конкурс, а также к «красным директорам», владевшим предприятиями, его обещаниям верили чаще других. «Менатеп» вообще был неизменно любезен с директорами и неизменно выкидывал их на помойку после покупки акций.

Инвестиционные условия банк выполнять не торопился, и оттого многое потерял. Особенно «Менатепу» не повезло на Урале, где медная империя Михаила Черного и Искандера Махмудова вышибла банк с большинства предприятий. Областная прокуратура даже умудрилась признать незаконной приватизацию Кировоградского медеплавильного завода под вздорным предлогом невыполнения инвестиционной программы. Как будто их кто-то когда-то выполнял. 

Эпоха большой нефти

Банк внимательней отнесся бы к своей промышленной империи, если бы в 1995 году эпоха инвестиционных торгов, когда заводы покупали за обещания, не сменилась эпохой залоговых аукционов, на которых промышленность покупали за бюджетные средства. Банку представилась возможность забыть о текстиле, лесе, пищевке – и получить сибирскую нефть.

В декабре 1995 года – в результате залогового аукциона и совмещенного с ним инвестиционного конкурса – Ходорковский получает 78 процентов ЮКОСа, второй по величине в России и четвертой в мире нефтяной компании.

Покупка Ходорковским ЮКОСа – одно из самых поразительных событий в истории российской приватизации. Нефтяные генералы – это особая каста. Они не допускают в свой круг москвичей, комсомольцев, «новых русских». Они держат компании железной рукой и не делятся добровольно властью ни с кем – ни с банкирами, ни с уголовниками. В начале девяностых в Сургуте было убито около десятка воров в законе. Любой москвич, пришедший со сватовством к Владимиру Богданову в «Сургутнефтегаз», летел бы до Москвы безо всякого самолета.

В отличие от Вагита Алекперова, самовластного хозяина ЛУКОЙЛа, и Владимира Богданова по прозвищу Кулачок, хозяин ЮКОСа Сергей Муравленко был обязан своим авторитетом отцу – основателю нефтяной Сибири – и Министерству топлива и энергетики, создавшему его компанию как собственный запасной аэродром.

Неизменно любезный Ходорковский увел ЮКОС из-под носа чиновников. Правда, в ходе аукциона случилась маленькая неприятность: «Российский кредит», «Альфа-банк» и «Инкомбанк», подстрекаемые прежними претендентами на руку и сердце Муравленко, огорчились намерением правительства назначить в долларовые миллиардеры именно Ходорковского. Дело чуть не дошло до стрельбы, но все разрешилось благополучно – взаимными помоями в прессе. Банки злоречиво утверждали, что баланс «Менатепа» трещит по швам от бессистемных приобретений, что у банка нет денег, кроме бюджетных, и что, таким образом, продажа ЮКОСа «Менатепу» отнюдь не операция по пополнению бюджета, а, напротив, операция по покупке ЮКОСа в частную собственность за государственные деньги.

Да, кстати. 78 процентов ЮКОСа обременены инвестиционной программой на 350 миллионов долларов. Программа не выполнена до сих пор. 

Начинающий император

За строительство нефтяной империи Ходорковский принялся всерьез. Бывший комсомолец прилетел в Юганск, надел болотные сапоги и пополз по скважинам, пробуждая классовую ненависть сибирских производственников к московским банкирам.

Перед Ходорковским стояли три задачи. Во-первых, прекратить элементарное воровство. Во-вторых, оптимизировать численность рабочих. В-третьих, минимизировать налоги.

Старые директора – что в ЮКОСе, что в Восточной нефтяной компании (купленной в конце 1997 года) – отличались барской щедростью. В Нефтеюганске в посредниках сидело двадцать фирм, половина которых принадлежала Отари Квантришвили. Воровали все – что нефть из скважины, что скрепки со стола. («Томскнефть», к примеру, покупала то трудовые книжки по завышенной в девять раз цене, то 120 тонн замороженной алычи, которой томскому городку Стрежевому хватит до 2008 года.)

ЮКОС избавлялся равно беспощадно и от социальной сферы, и от бандитских фирм. Вряд ли Ходорковский когда-нибудь расскажет, как решались подобные проблемы и какие морды рвались в его кабинет в Юганске. Одна пикантная подробность: свою задолженность перед ЮКОСом погасили все фирмы-посредники. Включая чеченцев и Отари Квантришвили.

Рабочих сокращают не менее безжалостно, чем бандитов. Один из последних планов реструктуризации ЮКОСа предусматривал троекратное снижение численности рабочих: из 76 тысяч человек, работающих в трех основных производственных единицах – «Юганскнефтегазе», «Самаранефтегазе» и «Томскнефти», – должно было остаться лишь 25 тысяч работников. Остальные переводились в самостоятельные сервисные компании, учрежденные совместно с местными властями, или в «социальные предприятия», на баланс которых передавались убыточные скважины. В результате ЮКОС сохранял треть персонала и 95 процентов активов, а неминуемая смерть «сервисных компаний» и безработица нескольких десятков тысяч человек к нему уже отношения не имела.

Одной из жертв политики оптимизации пал мэр Юганска. Избранный на сей пост не без одобрения Ходорковского, Владимир Петухов охотно принимал у ЮКОСа на баланс все социальные объекты, от которых тот хотел избавиться. Взамен ЮКОС платил за ремонт оборудования фирме «Дебит», которой владел г-н Петухов. Когда вся «социалка» была передана, ЮКОС внезапно обнаружил, что у него есть собственные ремонтные подразделения и прибегать к помощи «Дебита» ему так же накладно, как, имея дома жену, платить проституткам. ЮКОС отказался от услуг «Дебита». Оскорбленный Петухов так же внезапно обнаружил, что из-за политики ЮКОСа в городе катастрофически не хватает денег, и принялся громко хаять компанию.

Но так как «Дебит» все равно не вернулся на скважины, а деньги мэру были нужны (мы имеем в виду личные деньги), то мэр снес старый рынок, принадлежавший чеченцам, и построил новый, принадлежавший его жене. Спустя некоторое время мэра застрелили, и население Нефтеюганска разделилось во мнении: те, кто работал на ЮКОС, полагали, что это сделали чеченцы, а те, кого сократили, полагали, что владельца «Дебита», переквалифицировавшегося в защитника народа, убрали длинные лапы московских олигархов. 

Налоги борзыми щенками

Лучшим изобретением ЮКОСа стала идея продажи так называемой «жидкости на устье скважины», приписываемая Сергею Генералову (будущему министру топлива и энергетики).

Смысл ее вот в чем. Компании, принадлежащие «нефтяным генералам» (ЛУКОЙЛ и «Сургутнефтегаз»), а также ТНК покупают у своих добывающих подразделений нефть по нормальным ценам. Компании, принадлежащие московским олигархам, – «Сибнефть», ЮКОС и «Сиданко» – систематически обирают добывающие компании в пользу московского офиса. «Сиданко», например, берет за транспортировку нефти до Новороссийска четыре доллара вместо 50 центов. А ЮКОС покупает у собственных подразделений не нефть, а «скважинную жидкость» по так называемой «внутрикорпоративной цене». Сейчас эта цена составляет 250 рублей тонна, при том что на внутреннем рынке тонна нефти стоит около 800 рублей, а на внешнем – 73 доллара. В результате доля сырьевых налогов, взимаемых от цены (10 процентов ройялти и 6–16 процентов на воспроизведение минерально-сырьевой базы), уменьшается где-то со 128 до 32 рублей за тонну. Заметим, что эти налоги больше нигде не всплывают – их собирают только с того, кто обладает лицензией на нефтедобычу.

Продажа «жидкости из скважины» не только снижает налоги, но и является специфически русским способом защиты частной собственности от враждебного банкротства. К примеру, у «Томскнефти» себестоимость добычи нефти превышает внутрикорпоративную цену. То есть чем больше «Томскнефть» добывает, тем больше она должна подконтрольным ЮКОСу кредиторам. И если какой недовольный губернатор примется «Томскнефть» банкротить, то главными кредиторами ее окажутся фирмы Ходорковского.

Продажа «скважинной жидкости» – основной способ минимизации местных налогов. А как минимизировать федеральные? По-разному. Например, через «обратный зачет».

Теоретически идея обратного зачета проста: к примеру, есть задолженность ЮКОСа федеральному бюджету и есть задолженность федерального бюджета... ну, скажем, по целевой программе развития Волгоградской области (76 миллиардов рублей в ценах 1997 года). Бюджет переводит деньги региону, регион платит ЮКОСу, а ЮКОС, в свою очередь, платит долги бюджету.

Вас что-то смущает в этой простой схеме?

Ну разумеется. Откуда возникли долги ЮКОСа и долги федерального бюджета, понятно. А вот каким образом региональный бюджет умудрился задолжать ЮКОСу? Ответ прост: задолженность, как правило, носила фиктивный характер.

В Волгограде дело обстояло так: область (согласно договору № 1) купила у некоего московского ТОО «Эмитент» нефтепродукты, которые (согласно договору № 2) отдала на ответственное хранение все тому же «Эмитенту». Затем (по договору № 3) нефтепродукты были проданы, но не за деньги, а за векселя мертвых фирм (в частности, в деле фигурировали вексель несуществующей фирмы «ЮНИЭЛ» на 36 миллиардов рублей и зарегистрированная по подложному паспорту фирма «Вымпел»).

Так уж случилось, что история эта, в силу нелюбви волгоградского мэра к волгоградскому губернатору, вышла наружу: областная прокуратура завела дело, в московском офисе «Эмитента» при обысках изъяли договоры, заключенные с Курской, Свердловской, Воронежской, Челябинской, Тюменской областями – всего на сумму 1 триллион 869 миллиардов рублей.

Беда не в том, что ЮКОС не доплачивал налогов. Каждый российский директор вынужден воровать у государства то, что оно не украло у него. Беда в том, что в 1995–1998 годах доходы бюджета падали, потому что налогов не платили, а расходы оставались прежними. 

Откуда же брались деньги? Ответ прост: олигархи охотно ссужали в долг государству то, что они не доплачивали в виде налогов. Пока ЮКОС занимался продажей «жидкости на устье скважины», банк «Менатеп» охотно покупал ГКО или, к примеру, занимался вексельным кредитованием промышленности под гарантии Минфина. 

Что такое ГКО, знает каждый. Механизм вексельного кредита (1995–1996 годы) работал следующим образом. Бюджетополучателю (например, «оборонке») нужны деньги. Денег нет, и вместо Минфина бюджетополучатель получает средства от коммерческого банка. Причем Минфину этот кредит обходился довольно дешево – 12–15 процентов годовых. Проблема заключалась в том, что эти проценты банк получал за воздух. Он вообще не перечислял предприятию никаких денег – он предоставлял ему вексель, бумажку, пустышку, потому что в тот момент, когда банк должен был погашать вексель деньгами, Минфин эти деньги в банк и переводил. 

Через вексельные кредиты прошло более 40 триллионов рублей. Банк «Менатеп» был первым среди коммерческих банков по объему вексельного кредитования.

Каждый в России экономит на налогах. Но олигарх обирает бюджет дважды – и на доходах, и на расходах. Проблема в том, что если вы не кормите корову и доите ее, то корова обязательно сдохнет. Корова, именуемая «бюджет Российской Федерации», сдохла 17 августа прошлого года. Мы осмеливаемся утверждать, что российские олигархи были бы идиотами, если бы не знали об этом биологическом факте. На идиотов они не похожи. 

ВНК и западные кредиты

В 1997 году Ходорковский окончательно определяется – он хочет быть хозяином нефтяной, точнее, нефтехимической империи. Все прочее – титан, медь, лес – должно быть обращено в деньги. «Роспром» продает «Уралэлектромедь» и «Ависму», избавляется от кучи ненужных заводов. Деньги идут на покупку Восточной нефтяной компании, но денег не хватает. ЮКОС занимает на Западе – под залог собственной нефти.

Вороватый менеджмент ВНК ничего не мог даже близко противопоставить такому напору. У ВНК даже не было единого руководства: наряду с ее гендиректором Леонидом Филимоновым (ныне – зампред ЮКОСа) крупнейшую роль в компании играли его замы Виктор Калюжный (ныне министр топлива и энергетики) и Гурам Авалишвили (ныне зам губернатора Томской области).

Позорная для России эпоха залоговых аукционов кончилась. Правительство требует от олигархов реальных денег. За ЮКОС, который добывает 34 миллиона тонн нефти, Ходорковский выложил аж 170 миллионов долларов. За ВНК с ее 11 миллионами тонн добычи – около 1 миллиарда долларов. Правда, правительство прозрело необыкновенно кстати – в тот самый момент, когда олигархи уже могут занять деньги на Западе, а вот «красные директора», подлежащие продаже, по-прежнему занимаются мелким воровством и ничего не могут противопоставить напору Москвы.

Так или иначе желание ЮКОСа заплатить в бюджет огромные деньги можно было бы только приветствовать, если бы не одно «но». Миллиард долларов – это деньги не ЮКОСа, а западных кредиторов. Ходорковский заложил ЮКОС, чтобы купить ВНК.

А вот собирался ли он отдавать долг? 

В 1997–1998 годах олигархи жили тем, что брали валютные кредиты на Западе под низкий процент и вкладывали их в рублевые ГКО под высокий. По мере того как на разницу они приобретали предприятия-экспортеры, становилось яснее основное противоречие российского олигархического капитализма. В то время как банк-олигарх был заинтересован в поддержании низкого курса рубля, позволявшего брать дешевые синдицированные кредиты на Западе, ФПГ-олигарх была заинтересована в девальвации рубля, позволявшей утроить доходы от экспорта. 

После паники на азиатских рынках в ноябре 1997 года стало очевидно, что падение рубля – лишь вопрос времени. Понимают ли это западные банки? Нет – иначе они не кредитовали бы олигархов. Понимают ли это олигархи? Да. И вот доказательства.

В 1997 году Михаил Ходорковский оставляет пост в «Менатепе» и становится главой холдинга «Роспром». Это можно было бы трактовать как давнишнее желание химика Ходорковского заняться излюбленным делом – промышленностью. Однако желание сменить имидж проявили почти все олигархи. Владимир Гусинский оставил «Мост-банк» и встал во главе холдинга «Медиа-мост». Владимир Потанин создал «Интеррос».

Из гусеницы вылупилась бабочка. Олигархи отделили банковские пассивы (то есть деньги вкладчиков и бюджета) от промышленных активов (на эти деньги купленных). Банк оказался в одном месте, его покупки – в другом. Теперь смерть банка не могла повредить промышленным холдингам.

За шесть месяцев 1998 года Центробанк тратит на поддержку рубля 8 миллиардов долларов. Практически эти деньги отобраны у российских предприятий и отданы «системообразующим банкам». В июле 1998 года западные банкиры наконец отказываются пролонгировать ранее выданные кредиты и требуют их возврата. Чтобы расплатиться, российские банки (прежде всего – «СБС-Агро») продают по дешевке российские бумаги. Цена бумаг падает, доходность ГКО растет.

Олигархи в панике бегают по коридорам Белого дома: «Сделайте что-нибудь, чтобы мы могли не платить». Говорят, голос Ходорковского в этом хоре был весьма заметен: 17 августа с «Менатепа» причиталось 80 миллионов по синдицированному кредиту. В конце концов, как рассказывают очевидцы, олигархи прибежали к Кириенко. «Мы у тебя НОРСИ отберем, в землю зароем, если ты как-нибудь не выручишь нас. Разреши не платить Западу». «Хорошо, – говорит Кириенко, – я объявлю мораторий по выплате долгов на Запад, но за это я перестану платить по ГКО».

«Государство всех кинуло», – горько жалуются олигархи в обширных интервью «Коммерсанту». Конечно, кинуло. Обещало дать содрать с себя четыре шкуры, а подохло, когда сдирали третью. 

Страна заходящего олигарха

Весной один мой знакомый, у которого в «Менатепе» пропало эдак с десяток миллионов долларов, пошел в банк за объяснениями. Знакомый – не сопляк, деньги тоже не сопливые, принимал его не кассир, а партнер. «Понимаешь, – доверительно объяснили моему приятелю, – деньги, конечно, есть. Но ведь их уже давно слили в оффшор и поделили между своими. Я, конечно, могу их вернуть тебе, но ведь я, получается, пойду против коллектива. Это непорядочно. Нечестно».

Действительно, в том, что касается банков, проблем у олигархов не возникло. Пока длился мораторий на выплату долгов Западу, хорошие активы были отделены от плохих долгов. Перспективных клиентов «Менатеп» перевел в «Росбанк», принадлежащий ему совместно с «Мост-банком» и «ОНЭКСИМом», а плохие долги остались на «Менатепе».

Другое дело – ЮКОС. Нефтяные скважины в оффшор не сольешь.

После 17 августа на ЮКОС находится целая куча охотников. Во-первых, это западные банки, которые давали ЮКОСу кредиты. Во-вторых, губернаторы и старые директора, которые, приняв эпидемию преднамеренных банкротств за закат олигархической системы, бросились на «Роспром» в надежде оттяпать кусок от заболевшего льва. В-третьих, на ЮКОС набрасывается зверь безусловно редкий и для российской экологической ниши вряд ли подходящий – американский эксцентричный миллиардер Кеннет Дарт, специализирующийся на том, что в Америке называется greenmail, или «зеленый шантаж». Гринмейл – это когда инвестор покупает небольшой пакет акций компании и противится любым планам менеджмента, до тех пор пока менеджмент не выкупит у него пакет за сумму втрое большую.

Господин Дарт для России птица изысканная, как попугай какаду. Это российский олигарх, родившийся не в том времени и не в том месте. Вы представьте, бедняга Дарт, дабы не платить налоги, купил себе целый океанский корабль, на котором и плавал 180 дней в году вне территориальных вод США! Наши решают этот вопрос проще...

Надобно отметить, что все три категории наглецов, примерявшихся к юганской и томской нефти, были ЮКОСом решительно поставлены на место. Но не скопом, а сообразно степени приличия каждого.

Респектабельные западные банки – Daiwa, Westdeutschelandesbank и Standard Bank of London, ссудившие ЮКОСу 236 миллионов долларов, честно получили 30 процентов акций НК «ЮКОС». Правда, в это же время нефтедобывающие подразделения компании – «Самаранефтегаз», «Юганскнефтегаз» и «Томскнефть» – увеличили свой уставный капитал втрое. В результате чего доля ЮКОСа в этих компаниях упала до 17 процентов. То есть «Дайва» получила шкурку от банана. А сам банан оказался в оффшорах. Кстати, чтобы не гонять деньги туда-обратно, оффшорки заплатили за акции... векселями самих «дочек».

Операция эта – прекрасное противоядие против «Дайвы» – не могла, однако, помочь против Кеннета Дарта, владеющего 10–12 процентами акций именно самих «дочек». Поэтому имущество нефтедобывающих «дочек», в свою очередь, передается на баланс новоорганизованным ЗАО. Поэтому мы, собственно, и сказали, что Дарт полез не в свою экологическую нишу. Западные стервятники перед российскими орлами – все равно что кукурузник перед СУ-37...

Когда наши надувают иностранцев, это всегда приятно, вне зависимости от того, что разбавляли водой – бензин на американской бензоколонке или уставный капитал во второй по величине в России нефтяной компании. Проблема в том, что третья категория акционеров – те самые «красные директора», – похоже, не заслуживает у ЮКОСа даже дополнительной эмиссии. А заслуживает пулю в затылок.

Пятого марта неизвестные субъекты обстреляли автомобиль управляющего компанией «Ист петролеум» Евгения Рыбина. Охранник и водитель погибли, г-н Рыбин уцелел. Это было бы одним из многих совершенных в Москве убийств, если бы не маленькая подробность: чудом спасшийся Рыбин обвинил в покушении именно ЮКОС.

Предыстория вопроса такова. В 1995 году два австрийских гражданина, Питер и Адельхейм Бернхард, создают фирму East Petroleum, что в переводе значит «Восточная нефтяная». В начале 95-го руководителем фирмы становится Евгений Рыбин. Бывший руководитель «Васюганнефти» (подразделение «Томскнефти»), ставший крупным международным инвестором в ВНК, заключает с русской тезкой «Ист петролеум» соглашение, согласно которому «Ист петролеум» продает на Западе нефть ВНК, а вырученные деньги делятся поровну: половина достается ВНК, половину «Ист петролеум» от своего имени инвестирует в месторождения ВНК. Заметим особо: нефть продавалась по нормальной цене. Воровать не было нужды – ведь чем больше нефти продавала ВНК, тем больше увеличивались инвестиции уважаемой австрийской компании в российские месторождения. Когда стало ясно, что ВНК будет продана ЮКОСу, менеджмент ВНК подстраховался и на всякий случай заключил договор, что подобная «совместная деятельность» будет продолжаться следующие двадцать лет. А ежели кто-то нехороший вздумает ее прервать, то «Ист петролеум» получит неустойку – где-то 100 миллионов долларов за упущенную невозможность инвестировать чужие деньги от своего имени.

Но так уж исторически сложилось, что вместо 100 миллионов Евгений Рыбин получил автоматную очередь.

ЮКОС, разумеется, возражает – он тут ни при чем. По словам его представителей, за бизнесом «Ист петролеум» стояли не только высокоуважаемые господа Калюжный и Рыбин, но и бандиты, которые и «заказали» Рыбина, после того как купивший ВНК ЮКОС положил конец воровству.

Не все в этой истории дважды два четыре. Спрашивается, зачем ЮКОСу стрелять в Рыбина, если в распоряжении олигарха есть правительство, ФСБ, МВД, налоговая полиция, наконец, которая охотно оказывает платные услуги населению и в любой момент может положить вверх задницей всех в симпатичном офисе «Ист петролеум» близ Шаболовки? Одно из возможных объяснений звучит так: эксцесс исполнителя. Выбивал же кто-то долги с самого Квантришвили, и надо же этому кому-то постоянно доказывать свою необходимость для фирмы.... 

Неутешительный баланс

Олигархов в России не любят. Их не любят те, кто по российской привычке приравнивает слово «богач» к слову «преступник» и объясняет собственный неуспех чужой непорядочностью. Их не любят «красные директора» и конкуренты-губернаторы.

Нелюбовь эта во многом несправедлива. Пять лет назад хозяином промышленной России был «красный директор» – с отъевшейся рожей, с золотым унитазом, с бандитами в приемной. Олигархи остановили и бессистемное воровство, и тотальную криминализацию общества.

Но вместо того чтобы употребить свое влияние для уменьшения российских налогов, олигархи употребили его на то, чтобы выжать для себя из бюджета максимально много. Чем меньше налогов платили бюджету, тем условней становилось право собственности, которая в любой момент могла быть отнята за долги. Чем условней становилось право собственности – тем необходимей была близость к власти. Чем ближе был предприниматель ко власти – тем чаще он делал деньги не на свободном рынке, а на обворованной казне.

Дело не в неуплаченных налогах, не в обиженных губернаторах, не в «красных директорах», выброшенных на помойку истории, и, разумеется, не в страданиях экзотического какаду Кеннета Дарта, который просит с ЮКОСа аж 800 миллионов долларов отступного. Дело в том, что благодаря олигархам в России была создана на рыночная экономика, в которой бизнесмен, преследующий личное благо, способствует приумножению блага общего, а феодальный строй, в котором власть является высокодоходным финансовым инструментом.

Логическим завершением такого строя становится исчезновение десятков ссорящихся олигархов и появление одного суперолигарха, именуемого также диктатором. За Термидором обыкновенно следует Брюмер, за угасанием рынка - гибель свободы.

Именно это обвинение и предъявит госпожа история российским олигархам: члену-корреспонденту академии наук Борису Березовскому, удачливому цеховику Александру Смоленскому, руководителю кооператива по мойке окон Михаилу Фридману, бывшему чиновнику МВЭС Владимиру Потанину и талантливому химику Михаилу Ходорковскому.

---

При перепечатке ссылка на источник желательна!