При поддержке chemworld.narod.ru
| Рассылки Subscribe.Ru | |
|
Мир химии |
|
|
При поддержке chemworld.narod.ru
| ||||
Колонка редактораЗдравствуйте!
|
До последнего времени такое "сверхсостояние" было экспериментально получено только для жидкостей и газов. Настоящая же работа впервые подтверждает возможность данного эффекта и в отношении кристаллических тел.
Схема эксперимента американских учёных была следующей. Газообразный гелий-4 с помощью специальной установки под давлением нагнетался в пористый стеклянный диск (диаметр пор эквивалентен размеру атомов). Система постепенно охлаждалась до сверхнизкой температуры (всего примерно на 0,175 градусов выше абсолютного нуля). Диск был заключён в прочную металлическую капсулу, и давление газа увеличивалось, пока гелий не перешёл в твёрдое агрегатное состояние (приблизительно при 40 атмосферах). В конечном итоге давление было повышено до 62 атмосфер. Экспериментальная капсула вращалась в различных плоскостях на специальном устройстве, которое позволяло точно регистрировать усилия, необходимые, для того чтобы привести её в движение. Когда температура системы достигла отметки около 0,1 Кельвина, вращение вдруг стало свободнее. "Такое впечатление, - говорит Чань, - что часть гелия вдруг исчезла из стеклянной пластины". Однако этого не происходило, поскольку, во-первых, защитная капсула являлась герметичной и достаточно прочной, а во-вторых, после того как температура системы поднималась выше указанной отметки, вращать диск опять становилось "труднее". Исследователи сделали вывод, что при указанной температуре и давлении кристаллический гелий "отстаёт" от стенок пор и приобретает свойство сверхтекучести.
Открытие сверхжидкостей относится ещё к 30-ым годам прошлого века, когда гелий-4 был впервые охлаждён до очень низкой температуры и стал течь без сопротивления. Гораздо позже почти случайно было обнаружено, что гелий-3 тоже может стать сверхжидкостью, однако при гораздо более низкой температуре. В отличие от воды или более густых жидкостей (жидкого мёда, например), которые будут вовлекаться в движение при вращении ёмкости, в которой находятся, сверхжидкости при этом будут полностью неподвижны. Наоборот, если такую жидкость размешать, то теоретически её вращение будет длиться неограниченно долго. Несмотря на тщательность проведения эксперимента, Чань и Ким пока не осмеливаются категорически утверждать о достоверности открытия нового агрегатного состояния материи. В частности, некоторые исследователи допускают, что сопротивление вращению экспериментального диска могло быть следствием сверхтекучих свойств не твёрдого гелия-4, а соответствующей сверхжидкости, образовавшейся на стенках пор. Однако авторы работы утверждают, что это маловероятно. Кроме того, учёные поставили аналогичный эксперимент, но вместо гелия-4 использовали другой изотоп - гелий-3, который теоретически не способен образовать сверхтвёрдого тела. И действительно, при этом никаких "облегчений" вращения экспериментального диска не наблюдалось. Сейчас эксперимент американских физиков пытаются воссоздать в нескольких ведущих лабораториях мира. А Чань с коллегами в ближайшее время намерены приступить к дальнейшему изучению полученной субстанции, в частности, её термодинамических, акустических и других свойств.
На текущий момент учёные не могут назвать каких-либо конкретных способов практического применения "сверхтвердотельных" веществ. Однако, как отметил Джон Бимиш, профессор из Университета провинции Альберта (Канада), открытие нового агрегатного состояния материи, если оно действительно подтвердится, является весьма значимым достижением. "Оно, наконец, сможет разрешить некоторые важные вопросы относительно природы сверхтвердого гелия, над которыми уже длительное время ломают голову как физики-теоретики, так и экспериментаторы".
Мазелко и Стрижак смешали хлорид кальция, карбонат натрия, хлорид меди, йодид натрия, перекись водорода и крахмал. В этой смеси возникли и начали расти грибоподобные мягкие мембраны, образовавшие полость диаметром около сантиметра. Химические вещества проникают через эту мембрану, вступают в реакции внутри полости, а затем рассеиваются, создавая вращающиеся облачка фиолетовой жидкости в зеленом базовом растворе. Причем этот процесс не приводит к установлению равновесия, а продолжается. Подобным образом, по словам исследователей, поддерживают себя живые клетки. Мазелько и Стрижаку даже удалось понаблюдать нечто, похожее на процесс размножения. Иногда клеточные структуры превращались в формы с несколькими долями или луковицами, которые потом отделялись от материнской мембраны.
Могут ли подобные структуры что-нибудь рассказать нам о происхождении жизни? Очень вероятно, что ответ – да, поскольку физико-химические различия между тем, что наблюдалось в пробирке, и тем, что происходит в живых клетках, не так уж велики.
Молекулы углерода меньшего, чем C60, размера были предварительно изучены в виде газа, а теперь учёные впервые сделали её в виде твёрдого тела. Чтобы создать C50, исследователи заставили высокое напряжение образовать дугу между двумя электродами из графита в камере с газом, нагретым до тысячи градусов Цельсия. Таким образом, они произвели молекулу из 50 атомов углерода с кольцом из десяти атомов хлора вокруг её "экватора".
Новая наночастица имеет необычные электронные, магнитные и механические свойства, которые возникают, главным образом, из-за искривления её молекулярной поверхности. Китайцы предлагают коллегам повторить этот эксперимент.
Мысль о том, что химические знания могут быть использованы для изготовления лекарств впервые высказал ещё Абу Али ибн Сина (979-1037, латинизированное имя Авиценна). Авиценна единственный из алхимиков той эпохи не верил в возможность трансмутации металлов, и считал, что основная задача химии - служение медицине. Будучи выдающимся врачевателем, Авиценна оставил после себя множество трудов, которые служили важнейшими руководствами для врачей в течение двух веков. Другим выдающимся врачевателем был Парацельс (он сам так себя называл, что означает "превосходящий Цельса" - римского ученого, жившего на рубеже новой эры). Он по праву считается основоположником так называемой ятрохимии (от греческого слова "иатрос" - "врач"): "Я ятрохимик, поскольку знаю и химию и медицину". Он же создал довольно оригинальную теорию, согласно которой, человек состоял из трех начал - ртути, серы и соли. Когда баланс этих элементов нарушается, возникает болезнь, противостоять которой можно только в том случае, если нормализовать соотношение этих "начал". Это была пожалуй первая в мире фармакологическая теория, которая хоть и не была верна, сыграла свою роль в развитии медицины и фармацевтики. Парацельс искал эликсир жизни (и даже утверждал, что нашел его). Кроме того, он был убежден, что открыл металлический цинк, и иногда честь этого открытия приписывают именно ему, хотя цинк в сплаве с медью (латунь) был известен с древнейших времен.
Другим представителем "медицинского" направления в химии (а точнее в алхимии) был немец Иоганн Глаубер, чьё имя увековечено в названии "глауберова соль". Вот как он сделал это открытие: "Несколько оправившись от болезни (в 1625 г. Глаубер слег с тифом - тогда эту болезнь называли "венгерской лихорадкой - авт."), я прибыл в Неаполис. Там у меня снова начались приступы. Болезнь настолько ослабила мой желудок, что он не мог переваривать никакой еды. Местные жители посоветовали мне пойти к источнику, находящемуся в часе ходьбы от города. Они сказали, что вода источника вернет мне аппетит. Следуя их совету, я взял с собой большой кусок хлеба и отправился в путь, хотя мало верил в целебность воды. Придя к источнику, я намочил хлебный мякиш и съел его - причем с большим удовольствием, хотя перед этим не мог смотреть без отвращения на самые изысканные лакомства. Взяв оставшуюся от хлеба корку, я зачерпнул ею воды из источника и выпил её. Это настолько возбудило мой аппетит, что в конце концов я съел и саму корку. Домой я возвратился значительно окрепшим".
В воде источника содержалась неизвестная соль, имевшая горько-солёный вкус и при нагревании терявшая часть массы и как позднее было установлено, являвшаяся кристаллогидратом сульфата натрия Na2SO4*10H2O. Глаубер считал её панацеей от многих болезней, рекомендовал её как прекрасное слабительное. Глаубер разработал и искусственный метод получения этой соли путём нагревания соли и купоросного масла (концентрированной серной кислоты). Сам Глаубер назвал её "sal mirabile" - "чудесная соль", позже её назвали глауберовой солью. Первоначальное название закрепилось за природным сульфатом натрия, который называют мирабилитом.
Однако достижения алхимии не идут в никакое сравнение с успехами химии в XIX и XX веках. Огромное значение имели противолихорадочные средства.
Одним из первых таких средств был хинин. С целебным действием коры хинного дерева европейская медицина познакомилась ещё в XVII веке. (С доисторических времен кора хинного дерева была средством народной медицины жителей Центральной и Южной Америки, но тайна долго охранялась от европейцев). В России хинная кора стала применяться при Петре I против малярии - заболевания, которое уносило сотни жизней.
В 1816 году из хинной коры был выделен чистый алкалоид ("alkali" - щелочь, "aedos" - подобный, алкалоиды - азотистые основания, извлекаемые из растений) хинин. Его стали продавать в виде солянокислых или сернокислых солей. После этого открытия достаточно было принять 1,5 г хинина вместо 150 г хинной коры или нескольких стаканов настоя из нее. Хинин является одним из самых горьких веществ. Описаны случаи, когда после приема хинина в капсулах (чтобы избежать контакта лекарства с языком), люди жаловались на горький вкус во рту: попадая в кровь, хинин разносится с нею по всему организму.
Первый шаг в изучении структуры хинина сделал "дедушка русской химии", академик А.А.Воскресенский (1809-1880). Однако структура хинина оказалась слишком сложной, и её удалось расшифровать значительно позже. Синтез хинина был осуществлен только в 1944 году (интересно, что в 1856 году при попытке синтезировать хинин американский химик Перкин - тогда ещё студент, получил первый синтетический краситель - мовеин), но промышленное получение оказалось дороже, чем выделение его из хинного дерева. Сейчас известно большое число заменителей хинина, например, акрихин, плазмоцид и др.
Другое очень важное лекарственное средство - аспирин (ацетилсалициловая кислота), полученный в 1893 году, стал использоваться как жаропонижающее, а также для лечения ревматизма, тромбофлебита и сердечных заболеваний. Сама салициловая кислота, которая также обладает жаропонижающими свойствами, известна с древнейших времен. Название этой кислоты происходит от латинского названия ивы (salix), откуда её гликозид салицин был выделен в 1827 году. Античные врачи готовили из коры ивы настои, которые использовали как болеутоляющее и жаропонижающее средство.
В 1846 году был получен нитроглицерин, который помимо широкого применения в технике был признан лекарственным средством. Его 1%-ный спиртовой раствор останавливает приступ стенокардии. Интересные строки написал Альфред Нобель, который сумел превратить нитроглицерин в динамит, чем значительно расширил его применение: "Болезнь сердца задержит меня на несколько дней до тех пор, пока доктора не придут к единому мнению относительно моего лечения. Разве не ирония судьбы, что мне прописали принимать нитроглицерин! Они называют его тринитрином, чтобы не отпугнуть фармацевтов и пациентов". Механизм физиологического действия глицерина был выяснен совсем недавно.
В сосудах здорового организма происходит ферментативное превращение аминокислоты аргинин в монооксид азота, который и является эндогенным веществом, расширяющим сосуды. Когда производство монооксида азота по каким-либо причинам прекращается, возникают различные заболевания сердечно-сосудистой системы. Нитроглицерин, попадая в организм, также выделяет монооксид азота, и нормальные физиологические процессы возобновляются.
Огромное значение для развития медицины явилось применение антисептиков ("anti" - противоположность, враждебность, "septicos" - гнилостный, антисептики - химические вещества, вызывающие гибель микробов). Средневековые врачи, проводя операции зачастую не пользовались даже полотенцем. Очень часто после удачно проведенной операции люди умирали не от болезни, а от заражения крови. Одним из первых врачей кто применил антисептик, был шотландский врач Джозеф Листер. В 1868 году он предложил новый метод лечения ран: взвешенные в воздухе споры микроорганизмов Листер уничтожал с применением раствора фенола C6H5OH (в то время он назывался карболовой кислотой), распыляя его пульверизатором. Этим же раствором он обрабатывал тампоны и хирургические инструменты. Позднее стали использовать более эффективные препараты, такие как 4-хлор-3,5-диметилфенол или 4-н-гексилрезорцин. Другие органические вещества, убивающие бактерии внутри организма, назвали антибиотиками ("anti" - противоположность, враждебность, "bio" - жизнь). Первый представитель этого важного класса веществ - пенициллин - был открыт в 1928 году шотландским бактериологом Александром Флемингом. Флеминг оставил на несколько дней открытой культуру стафилококковых бактерий, а затем обнаружил, что она покрылась плесенью. Внимательно разглядывая плесень, Флеминг увидел, что вокруг каждого пятнышка плесени располагаются "чистые" зоны, где культура бактерий погибла. Флеминг предположил, что плесень выделила особое антибактериальное вещество. На время об исследованиях Флеминга забыли, но интерес к ним вернулся во время Второй мировой войны. Группе ученых под руководством английского биохимика-патолога Говарда Уолтери Флори (1898 - 1968) и английского биохимика Эрнста Бориса Чейна (1906 - 1979) удалось выделить пенициллин в чистом виде и определить его строение. К 1945 году была разработана технология получения пенициллина из плесени, с выходом полтонны продукта в месяц. Однако этим химики не ограничились. Заменяя различные группировки в пенициллине, они получили его синтетические аналоги, значительно превосходящие пенициллин по антибактериальному действию. Позднее были выделены другие природные антибиотики, в частности стрептомицин.
История анестезии (anaesthesia - греч. - нечувствительность) началась еще с Парацельса. В XVI веке стало известно о том, что при нагревании равных частей спирта и купоросного масла было получено легколетучее вещество со специфическим запахом, которое Парацельс окрестил "серой" (диэтиловый эфир, tкип = +34,6 0С), своё нынешнее название вещество получило от латинского словосочетания "spiritus aetherane", что по-латыни значит "эфирный дух". Парацельс наблюдал, как от этого вещества засыпают куры, а затем пробуждаются без какого либо вреда. Парацельс впервые применил эфир для уменьшения боли и страдания. Однако широкие возможности эфира как анальгетика были продемонстрированы триста лет спустя, когда в 1842 году в Америке провели первую операцию под местным наркозом. Год спустя, появился термин "анестезия" - состояние, возникающее в результате прекращения чувствительности нервных волокон на пути от периферии к центру, к коре головного мозга. В России первым кто применил эфир для анестезии, был знаменитый русский хирург, Н.И.Пирогов, который использовал эфир для лечения раненых. Возможности химиотерапии поистине не ограничены. Изучая природные вещества и синтезируя их аналоги, химики спасают тысячи жизней. В этом обзоре представлены лишь основные вехи развития лекарственных препаратов, однако он показывает, сколь огромной была (и остаётся) роль химии для становления медицины.
Миф о причастности Менделеева к происхождению и прославлению русской водки столь живуч, что нуждается в изучении и объяснении.
Отдадим должное выбору народом своего главного эксперта. Дмитрий Иванович Менделеев - гений, великий ученый, а потому и безусловный авторитет. Приписываемая ему молвой оценка (что-то вроде "наука утверждает, что нет на свете водки правильнее, чем русская") у простого потребителя не вызывает сомнения.
Панегирики русской водке пропеты поэтами, офицерами и помещиками, несть им числа. Тут и "блаженное тепло", и "обожаю вкус и запах ея", и "наливаешь ее, мамочку, из серебряного лафитничка..." Но Менделеев-то о свойствах водных растворов этилового спирта написал не словесные кружева, а докторскую по химии! А какие такие у спирта могут быть свойства, кроме всенародно любимых? Так и отчеканилось в народном сознании, словно медаль: бородатый алхимик передает благодарным современникам и потомкам колбу с кристальной влагой. И изрекает при этом некую "формулу водки".
Спорить с этим бессмысленно - фольклор.
Знаменитый кулинарный писатель Вильям Васильевич Похлебкин написал о сорокаградусном напитке научную книгу - "История водки".
С ней многие спорят, и напрасно - тоже фольклор.
Пусть кто-нибудь опровергнет такое, к примеру, похлебкинское определение водки: "Не просто "средство опьянения", а сложный национальный продукт, сконцентрировавший в себе историческую, пищевую и технологическую фантазию русского народа". Да это впору печатать крупными буквами на этикетках!
Или такая сентенция: "Русская ржаная водка не вызывает таких последствий, как тяжелое похмелье, не ведет к возникновению у потребителя агрессивного настроения, что обычно характерно для воздействия картофельной и особенно свекольной водки". Да за это отдельно выпить стоит! Ржаной, естественно, а не свекольной.
Тем более что "она (русская водка) обладает особой мягкостью, питкостью, ибо вода в ней не бездушная, а живая и, несмотря на отсутствие какого-либо запаха или привкуса, в то же время не безвкусная, как дистиллированная вода. При этом степень очистки русской сырой воды такова, что она сохраняет хрустальную прозрачность, превышающую по показателю освещенности любую дистиллированную воду".
Не спрашивайте у физиков, что такое освещенность как показатель прозрачности. Не мучайте химиков вопросом о правомерности выражения "любая дистиллированная вода". Это все пустое. Ведь сказано ясно, по-былинному: вода для русской водки берется "не бездушная, а живая". И слова для ее описания тоже нужны живые, понятные, убеждающие - именно такие, какие нашлись у Вильяма Васильевича: "Вода русских чистых (пока) небольших лесных рек по своему вкусу пока уникальна и не может быть воспроизведена нигде в мире".
Дмитрий Иванович Менделеев, кстати, тоже умел находить убеждающие слова. Чего стоят две его фразы, каждая из которых могла бы лечь в основу новой национальной идеи. Первая: "Нефть - не топливо. Топить можно и ассигнациями". И вторая: "Север - фасад России". Эти менделеевские формулы россиянам еще предстоит осмыслить в двадцать первом веке.
А про водку Дмитрий Иванович ничего афористичного не сказал. За него это сделал Вильям Васильевич, яростный пропагандист мифа о Менделееве как отце русской водки. Спасибо ему за это. Скучно было бы, ей-богу, употреблять некую вненациональную спиртосодержащую жидкость - ни тебе чувства гордости, ни возможности проявить научную эрудицию в застольной беседе...
Тут следует сделать важное дополнение. У партии "правильной русской водки" есть серьезный противник - писатель Венедикт Ерофеев. Он, правда, больше анализировал непростой внутренний мир ежедневника (словечко из врачебного жаргона: пациент, употребляющий алкоголь с регулярностью педанта), чем случайное содержимое его стакана. Но попутно, ненароком, в силу редкостного обаяния своего таланта Веничка опоэтизировал политуру, денатурат и средство от пота ног. Тоже фольклорный герой - но хранитель не живой, а мертвой воды. Менделееву с Похлебкиным не товарищ.
Не могу удержаться от еще нескольких цитат из "Истории водки".
"И дворянство давало свое честное классовое обещание монархам сохранять водку как чисто сословную привилегию и не пытаться превратить ее в пошлый источник наживы".
"Казалось бы, "Финляндия" не в пример другим заграничным водкам - самая натуральная, и в использовании в ней чистосортной ржи также нет никаких сомнений, ибо финские предприниматели скрупулезно честны, однако сравнения с московской водкой "Финляндия" все же не выдерживает. И это объясняется тем, что в финской водке используется так называемая вазаская рожь, зерно которой полновеснее, красивее, чище, чем зерно русской ржи, но не обладает совершенно характерным "ржаным" вкусом русского жита".
И категорический вывод: "Чисто биологические и чисто географические причины не дают возможности воспроизвести русскую водку где-то за пределами России".
Первую рюмку - за Менделеева. Вторую - за Похлебкина.
В 1985 году была открыта совершенно новая форма углерода - фуллерит, принципиально отличающаяся и от графита, и от алмаза (и их модификаций). В противоположность двум последним, структура которых представляет собой периодическую решётку атомов, третья форма чистого углерода является чисто молекулярной. Отдельные частицы (фуллерены), из которых построено это вещество, представляют собой замкнутую поверхность сферы (или сфероида), составленную из атомов углерода. Сфера состоит из 20 правильных шестиугольников (подобных графитовым) и 12 правильных пятиугольников, образующихся при её формировании. Такая молекула С60 чрезвычайно напоминает футбольный мяч (d(С-С)=710 пм, диаметр сферы 1420 пм). Кроме того, были получены фуллерены С70, С74, С84 и т. п., имеющие форму сфероида .
Кристаллические фуллерены и пленки представляют собой полупроводники с шириной запрещенной зоны 1,2-1,9 эВ и обладают фотопроводимостью. При облучении видимым светом электрическое сопротивление кристалла фуллерита уменьшается. Фотопроводимостью обладают не только чистый фуллерит, но и его различные смеси с другими веществами. Было обнаружено, что добавление атомов калия в пленки С 60 приводит к появлению сверхпроводимости при 19 К.
Молекулы фуллеренов, в которых атомы углерода связаны между собой как одинарными, так и двойными связями, являются трехмерными аналогами ароматических структур. Обладая высокой электроотрицательностью, они выступают в химических реакциях как сильные окислители. Присоединяя к себе радикалы различной химической природы, фуллерены способны образовывать широкий класс химических соединений, обладающих различными физико-химическими свойствами. Так, недавно получены пленки полифуллерена, в которых молекулы С60 связаны между собой не ван-дер-ваальсовским, как в кристалле фуллерита, а химическим взаимодействием. Эти плёнки, обладающие пластическими свойствами, являются новьм типом полимерного материала. Интересные результаты достигнуты в направлении синтеза полимеров на основе фуллеренов. При этом фуллерен С60 служит основой полимерной цепи, а связь между молекулами осуществляется с помощью бензольных колец. Такая структура получила образное название "нить жемчуга".
Присоединение к С60 радикалов, содержащих металлы платиновой группы, позволяет получить ферромагнитные материалы на основе фуллерена. В настоящее время известно, что более трети элементов периодической таблицы могут быть помещены внутрь молекулы. С60. Имеются сообщения о внедрении атомов лантана, никеля, натрия, калия, рубидия, цезия, атомов редкоземельных элементов, таких как тербий, гадолиний и диспрозий.
Разнообразие физико-химических и структурных свойств соединений на основе фуллеренов позволяет говорить о химии фуллеренов, как о новом перспективном направлении органической химии.
Ещё в 1959 году, когда доработанная квантовая механика Планка уже сделала возможным появление атомной электростанции и уже была произведена первая ядерная бомбардировка, американский физик Ричард Фейнман (Richard Feynman) заявил: "Пока мы вынуждены пользоваться атомарными структурами, которые предлагает нам природа". И добавил: "Но в принципе физик мог бы синтезировать любое вещество по заданной химической формуле".
Знаменитая лекция Фейнмана, известная под названием "Там, внизу, ещё много места" считается сегодня стартовой точкой в борьбе за покорение мира атомов и молекул.
Лекцию Фейнмана можно было бы посчитать курьезом из прошлого, как и приз в $1000, который он назначил тому, кто впервые запишет страницу из книги на булавочной головке, что, кстати, осуществилось уже в 1964 году. Но дальнейший прогресс так ускорил прорыв в "нанокосмос", что сегодня эта область исследований не может оставаться незамеченной.
Само понятие же "нанотехника" было введено в 1974 году японцем Норио Танигучи (Norio Taniguchi). Первые средства для нанотехники были изобретены в швейцарских лабораториях фирмы IBM. В 1982 году был создан растровый туннельный микроскоп, за что его создатели четырьмя годами позже получили Нобелевскую премию, а в 1986 году — атомный силовой микроскоп.
В то время, как в электронный микроскоп атомарные размеры можно рассмотреть лишь при определённых условиях, новые зонды дают более точную картину. "Принцип атомного силового микроскопа напоминает обычный проигрыватель пластинок", — говорит один из его создателей, Герд Бинниг.
Однако слово "микроскоп" вводит в заблуждение. Нанозонды дают возможность не только увидеть мир атомов, но и изменять его. "Растровые зонды-микроскопы служат посредником между нами и наномиром", — говорит Гаральд Фукс (Harald Fuchs), физик из Мюнхенского университета, руководитель Центра нанотехнологии.
Одной из самых важных особенностей квантовой физики наших дней является то, что любое наблюдение — это манипуляция с наблюдаемым объектом. Тот, кто измеряет, к примеру, импульс атома гелия, вступает во взаимодействие с ним и изменяет его первоначальное состояние. В растровых зондах-микроскопах наблюдение и манипуляция стали нераздельны, как две стороны одной медали: контакт ультракрошечного кончика микроскопа с атомом действует и на объект, и на инструмент.
То, что технизация наномира идёт так стремительно, зависит не только от неуёмного любопытства естествоиспытателей, которое рассматривалось Фейнманом как центральный мотив научного поиска. В первую очередь она зависит от развития информационного общества, порождающего огромные объёмы информации, которые должны всё быстрее обрабатываться.
Поскольку информация существует в нераздельной связи с реальными запоминающими устройствами и процессорами, это рано или поздно приводит к огромной проблеме занимаемого ею места.
Современные кремниевые чипы могут при всевозможных технических ухищрениях уменьшаться ещё примерно до 2012 года. Но при ширине дорожки в 40-50 нанометров наступит конец. После этого предела наступает квантовомеханическая помеха: электроны пробивают разделительные слои в транзисторах, что равнозначно короткому замыканию. Выходом могли бы послужить наночипы, в которых вместо кремния используются различные углеродные соединения размером в несколько нанометров.
Есть уже лабораторные образцы первых молекулярных электронных деталей: транзистор из крохотной углеродной трубочки диаметром в один нанометр. Физики из города Делфт, Нидерланды, смогли превратить такие трубочки в необходимый для транзисторов контакт металл-полупроводник.
"Нанотрубки", как ещё назвали этот открытый в 1991 году в Японии вид углерода, могут быть и тем, и другим. При надломе такой трубки посередине одна половинка получается с металлическими свойствами, а другая — со свойствами полупроводника. Руководитель делфтской команды Сис Деккер (Cees Decker) считает, однако, что до промышленного производства таких "трубочных" транзисторов ещё далеко.
Эксперименты ведутся также и с фуллеренами, открытыми в 1985 году молекулами углерода в форме шара. Исследовательская группа из калифорнийского университета Беркли смогла в прошлом году превратить "мячик" молекулы С60 (атомы углерода в ней расположены в углах пяти— и шестиугольников, образуя форму кусочков кожи, из которых сшит футбольный мяч), зажатой между золотыми электродами, в одноэлектронный транзистор.
Между тем, известен целый ряд органических молекулярных групп, которые могут функционировать как выпрямитель, проводящая шина или запоминающее устройство. Для хранения одного бита информации теоретически нужна всего одна молекула. Изготовленный таким образом накопитель на жёстком диске мог бы во много раз превзойти по ёмкости сегодняшние аналоги.
Нано-ЗУ, работающий на механическом принципе, изобрели учёные из IBM под руководством Герда Биннига (Gerd Binnig). Так называемый миллипед представляет собой растр из 1024 рычажков силового микроскопа. Если нужно записать "1", их кончики продавливают отверстие в мягком слое полимера.
Для считывания битов миллипед проверяет поверхность на наличие дырочек. Если рычажок попадает в отверстие, его температура, а вместе с тем и сопротивление, изменяются, а его уже можно измерить. Таким способом можно получить плотность записи до 80 Гб на квадратный сантиметр (сравните с максимально достижимой сегодня ёмкостью 8 Гб/кв. см). Через 3 года IBM изготовит миллипед с 4000 зондов, который можно будет применять в новом поколении портативной техники. По мнению Биннига, легко можно представить себе плату с миллионом зондов.
Главная сложность ныне состоит, пожалуй, в том, что мы переживаем своего рода переходный период в понимании самих основ химии, ее фундамента. Понятия, с которых начинается ее изучение в школе, недостаточно проработаны методологически и даже среди профессиональных химиков остаются предметом затяжных дискуссий. Определения, еще недавно казавшиеся вполне ясными и однозначными, стали явно неудовлетворительными. Куда уж дальше, если не выдерживает критики даже само определение химии, которое, с небольшими вариациями, повторяли несколько поколений школьных учебников! Со многими другими хрестоматийными понятиями дело обстоит еще хуже; в частности, почти катастрофической представляется необходимость дать школьникам (да и студентам) сколько-нибудь толковое определение валентности.
Учение, оказавшее химии неоценимые услуги, ныне переживает трудные времена. Школьники и студенты по-прежнему зазубривают различные определения валентности (между которыми нет ни одного удачного), а вот в научных статьях последних лет этот термин встречается все реже. Большинство химиков предпочитают пользоваться более емким понятием координационного числа, показывающего, сколько атомов, атомных групп или (все равно) нейтральных молекул соединено с центральным атомом. Почему складывается этот “заговор молчания”, в чем его объективные причины?
Не менее странный, непривычный для нас вид имели и формулы многих других веществ (HS — сероводород, KO+НО — едкое кали и т. п.). Не надо усматривать в этом только абсурд: какую-то долю истины они все же отражали (элементный состав вещества, весовое соотношение входящих в него элементов) . Современному читателю легко заметить, что пайные веса углерода (6), кислорода (8), азота (7), серы (16) равнялись половине их атомных масс, принятых сегодня.
Основой для дальнейшего движения вперед послужило развитие представлений о химической частице (молекуле) и окончательное принятие большинством химиков атомно-молекулярного учения. В связи с этим на повестку дня стал важнейший вопрос: сколько атомов того или иного сорта способен присоединять к себе данный атом и достаточно ли это число постоянно, характерно для рассматриваемого элемента.
Ответить было бы не так уж трудно, если бы элементы всегда соединялись друг с другом в одних и тех же отношениях, но сплошь и рядом гармония нарушается. Многие металлы образуют по два, а то и по три разных соединения с кислородом, азот дает их целых пять. Это же свойство многие элементы проявляют в соединениях с хлором, серой, водородом и т. п. В бесчисленных соединениях углерода вообще с трудом угадываются какие-либо кратные отношения: он соединяется с другими элементами в самых причудливых пропорциях. Но вот в 1849 г . двадцатитрехлетний английский химик Эдуард Франкленд открывает новый класс органических соединений, в которых атомы металла связаны с простейшими остатками органических молекул — радикалами (метилом, этилом и т. п.). Сначала были получены органические соединения цинка, затем — ртути, бора, олова, свинца... В 1853 г. Франкленд подметил любопытное явление: каждый металл, для которого были известны соединения с органическими радикалами, образует только одно соединение нового типа. В летучих, то есть способных к перегонке металлорганических соединениях, цинк и ртуть всегда соединялись только с двумя метальными радикалами, бор — с тремя, олово и свинец — с четырьмя. Впервые возникла мысль, что именно эти числа характеризуют способность элементов к соединению друг с другом. Сопоставляя свои наблюдения с материалом, накопленным неорганической химией, Франкленд выдвинул утверждение, что каждому элементу присуще лишь определенное количество единиц (сродства, при помощи которых атомы соединяются в молекулу.
Эта мысль может быть выражена следующим образом: “Валентность есть свойство атомов одного элемента присоединять определенное число атомов других элементов. За единицу измерения валентности принята валентность водорода”.
Позвольте, воскликнет любой учитель, но это же определение из современного учебника! Верно: за исключением термина “валентность”, приведенная формулировка не содержит ничего нового по сравнению с идеей, озарившей Франкленда. Может возникнуть впечатление, что за истекшие век с четвертью и представления о валентности никак не изменились. Посмотрим, так ли это. Принятие атомно-молекулярной гипотезы, а затем реформа атомных весов, проведенная С. Канниццаро, привели к четкому разграничению понятий “атомный вес” и “эквивалент”. Тем самым была установлена, казалось бы, точная математическая зависимость, связывающая все эти величины: валентность есть частное от деления атомного веса на эквивалент. Стало быть, она незыблема? Сто с лишним лет назад А. Кекуле, установивший четырехвалентность углерода, так и утверждал: валентность (“атомность”, по тогдашней терминологии) есть “фундаментальное свойство атома, свойство такое же постоянное и неизменяемое, как и самый атомный вес”. Доживи Кекуле до наших дней, у него вряд ли повернулся бы язык утверждать такое.
Кстати, и век назад так думали далеко не все — мешали некоторые упрямые факты. Так, соли кобальта (например, трихлорид) присоединяют до шести молекул аммиака; атом металла оказывается окруженным девятью партнерами!
Менделеев писал, что силы, удерживающие столь значительное количество аммиака, нельзя отождествлять с обычными валентными силами; они принадлежат к разряду мало исследованных сил остаточного сродства. “Это те же самые .силы, за счет которых образуются соединения с кристаллизационной водой, двойные соли”. Развитие его мысли привело А. Вернера к знаменитому “вещему сну”, после которого он в 1902 г. сформулировал представления о главных и побочных валентностях.
И те и другие могут быть переменными...
В химии комплексных (координационных) соединений теория Вернера до сих пор играет столь же важную роль, как теория Бутлерова в химии органической. А вот различать “главные” и “побочные” валентности становится все труднее; во множестве случаев это вообще невозможно. В химии комплексных соединений (а их, напомню, существенно больше, чем “обычных”) понятие валентности — это такие заросли разночтений, через которые учащемуся не продраться вовеки.
“В настоящее время валентность определяется как число химических связей, которыми данный атом соединен с другими” (с. 85). Определение адресовано читателю, который откуда-то знает, что такое химическая связь. Само понятие связи в пособии вообще не определено, и неспроста: это одно из самых напряженных в методологическом отношении представлений, лежащих, в фундаменте химии. Легче говорить о различных типах связи, чем о том, что такое она есть вообще. Стоит вспомнить слова Ч. Коулсона, автора известной монографии “Валентность”: “Иногда мне кажется, что связь между двумя атомами стала такой реальной, такой осязаемой, такой близкой, что я почти могу ее увидеть. А затем я как бы просыпаюсь от легкого шока, потому что химическая связь нереальна, ее не существует; никто никогда ее не видел, никто никогда не сможет ее увидеть. Это частица моего собственного воображения”...
Нельзя не признать, что выводить одно понятие из другого, еще менее определенного,— прием, методически некорректный. Ясно также, что приведенное определение валентности совершенно неприменимо к ионным солям типа хлорида калия: в кристалле КС1 все ионы К+ и Сl- разделены и химической связи между ними нет вовсе. Можно, конечно, внушить школьнику и абитуриенту, что к большинству неорганических и комплексных соединений понятия валентности применять не следует. Но в этом надо тогда убедить и авторов вузовских учебников, которые упорно продолжают использовать этот термин (“электровалентность” — согласно новейшей программе для университетов) вместо предлагаемой ныне степени окисления. Иначе вчерашний школьник попадет (и попадает) в трудное положение, встретившись с соединениями нульвалентных металлов,— ведь он помнит по книге Г. П. Хомченко, что валентность не может быть ни отрицательной, ни нулевой.
А как же быть с “главными” и “побочными”? Все считать или только главные? Но для того чтобы сосчитать “главные”, нужно уметь отличать их от “побочных”.
Дихлорид платины реагирует с хлорид-ионами, образуя комплексный анион: .
Платина в этом анионе связана с четырьмя атомами хлора. Все связи равноценны, одинаковы. Тем не менее в химии комплексных соединений принято считать соли типа K2PtCl4 производными двухвалентной платины — точно так же, как по-прежнему “одновалентно” серебро в катионе Ag(NH3)+2. Трюк состоит в том, что учитывают только “электровалентность” металла; в случае аниона PtCl4-2 для получения привычной двойки число ковалентных связей (4) складывают с суммарным зарядом иона (-2). Иными словами, две из четырех одинаковых связей без каких-либо оснований продолжают считать побочными. И железо в анионе красной кровяной соли Fе(СN)6-3 привычно числят трехвалентным. Следуя той же логике, валентность металла в комплексах типа тетракис-трифенилфосфинплатины [(C6H5)3P]3Pt, в карбонилах металлов Ni(CO)4, Fe(CO)5, в дибензолхроме и его аналогах следует считать равной нулю. А ведь школьный учебник не велит этого делать! Вряд ли нужно доказывать, что “валентность” в определении Г. П. Хомченко неприменима и к комплексным соединениям.
Наших детей ведут по второму пути. Г. П. Хомченко (Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы. М.: Высшая школа, 1985.) впрямую предлагает использовать вместо валентности понятие “степень окисления” (с. 88), Это — для неорганических соединений; в органике, мол, пусть все остается по-прежнему (в органической химии по-прежнему, как мы увидим ниже, тоже нельзя). Попытаемся же влезть в неуютную шкуру нынешнего абитуриента и попробуем разобраться, что такое .“степень окисления”.
“Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов” (с. 82). Иными словами, исходя из предположения, что ковалентных связей, то есть молекул, в веществе нет. Действительно, так можно достаточно понятно объяснить строение и свойства солеобразных соединений и комплексных ионов вроде PtCl4-2, Fe(CN)6-3. Увы, этим все преимущества исчерпываются. Беда в том, что в случае ковалентных соединений понятие степени окисления лишено какого-либо физического смысла и выглядит крайне искусственным.
Еще бы! В ее определение вообще, ни в каком виде не входит понятие о химической связи. Органическую химию — подлинное царство молекул — этим способом вообще можно превратить в абсурдное скопище мертвых цифр. Сознавая это, органикам “разрешают” степенями окисления не пользоваться. Вряд ли, однако, это понятие полезно и для каких-либо нейтральных молекул вообще.
Учебник для 9-го класса на битых двух страницах пытается растолковать учащемуся, каким образом аммиак способен принимать на неподеленную электронную пару азота протон. Трудно объяснить, а еще труднее понять этот тривиальный факт, если аммиак и воду, следуя конвенции об использовании степеней окисления вместо валентности, представляют вовсе не в том виде, как их создала природа, а в виде фантастических, полностью ионных соединений, содержащих нитрид- и оксид-ионы. Тем самым учащемуся преподносится наглядный урок спекулятивного мышления, позволяющего оперировать удобными для методиста умозрительными домыслами вместо реальных фактов. Допустим, старательный ученик наконец усвоил, что азот в катионе аммония четырехвалентен, но имеет ту же степень окисления, что и в аммиаке, то есть —3. Ну и что? Из этого откровения не вытекает никаких практических следствий, позволяющих судить о свойствах аммиака и солей аммония. Скорее наоборот: аммиак склонен к реакциям окисления, а катион нет — его легче восстановить, чем окислить. И зачем вообще “условно” считать заряд азота в катионе NH4+ равным минус трем, если в действительности он равен +1?
Никакого полезного суждения нельзя составить и о свойствах “обратных ионов” типа боргидридного аниона ВН4-.Здесь, как и в аммиаке, четыре ковалентных связи — это ясно, но какую степень окисления приписать бору? +3? Но ведь с этой тройкой потом нечего делать, свойства боргидридов она никак не проясняет. Зачем же учить детей ее вычислять, если она не нужна никому, кроме экзаменатора?
Возразят, что с устранением из химического языка понятия “эквивалента” степени окисления стали необходимы, чтобы составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций. Полно, так ли? Вместо мифических степеней окисления атомов в нейтральных и малополярных молекулах гораздо разумнее подсчитывать число вполне реальных электронов, передаваемых восстановителем окислителю.
И как же легка была бы жизнь, если бы реальность оказалась такой идиллической... Органическая химия, увы, тесно переплелась с общей, и зона их перекрывания — как раз комплексные соединения типа ферроцена, дибензолхрома, карбонилов металлов, для которых, как мы видели, пользы от классической валентности пока немного. Мало того, валентность все чаще оказывается дробной, и органики незаметно для себя давно к этому привыкли, используют на практике, изображают и дробный заряд на атомах кислорода нитрогруппы:
Что уж говорить о таких злодеях, как сидноны, в формулах которых и самый трудолюбивый ортодокс расставить валентные черточки не сможет:
Да что там сидноны, если даже обычный бензол набором простых штрихов, эквивалентным двухцентровым связям, правильно отобразить нельзя: упомянув формулу Кекуле, каждый учебник тут же предупреждает, что в действительности двойных связей в бензоле нет. Но что же есть?
Есть трехцентровые, они же “полуторные” связи. Следовательно, если валентность отождествлять с числом связей, то придется уже для простейших молекул признавать возможность дробных единиц валентности: 1/2, 11/2 и т. п. Тот факт, что пара электронов может удерживать вместе три ядра (а не обязательно два, как учат школьников), становится совершенно очевидным уже при рассмотрении несложной молекулы озона (кстати, школьный учебник ее строение обходит молчанием). Молекула О3 имеет форму бумеранга, причем расстояние О1—О3, равное 2,26 А, слишком велико, чтобы допустить наличие связи между этими атомами. Следовательно, молекула озона — именно бумеранг, а не треугольник. В дополнение к “обычным” связям О1—О2 и О2—О3 все три ядра оказываются связанными еще одной электронной парой:
И ничего из ряда вон выходящего здесь нет: по тому же принципу построены все трехцентровые связи. Прообразом их всех может служить стабильный молекулярный ион Н3+: в нем все три протона удерживаются вместе одной парой электронов:
К слову сказать, два протона могут быть достаточно прочно связаны одним-единственным электроном. Таков катион-радикал молекулярного водорода, хорошо известный из масс-спектров; это молекула Н2, потерявшая один электрон:
Вероятно, эта самая реакция и является первым актом окисления молекулярного водорода.
Школьные представления о валентности бесполезны для понимания природы “неклассических” ионов, ион-радикалов, комплексов с переносом заряда, карборанов, стабильных радикалов с “рассредоточенным” по нескольким атомам неспаренным электроном... Короче говоря, почти всех классов веществ, находящихся в центре внимания современной химии.
Если думать о завтрашнем дне школы, то становится очевидной необходимость как-то готовить ребят к восприятию всей этой “фантастики”. Ясно, что фундаментальные понятия нашей науки нельзя давать без существенных оговорок и тем более вольно или невольно внушать мысль об их незыблемости. По-видимому, в будущих учебниках и программах главное внимание придется уделить современному описанию химической связи и дальше танцевать именно от этой печки. Нужно ли говорить об этом сейчас? Нужно! Напомню еще раз: ясного ответа на вопрос, что такое химическая связь, абитуриенту получить негде. Отсюда и неудовлетворительное определение молекулы, и путаница с комплексными соединениями, и множество других несообразностей.
Досадная особенность нынешних школьных учебников — сухость изложения, обилие скучных псевдотеоретических выкладок и чисто арифметических задач. Такую науку полюбить невозможно! Верю, что когда-нибудь (скоро?) появится хороший учебник по химии — одновременно информативный и увлекательный, иными словами, научно-популярный.
У этих новых машин были противные ленты из углеродистой плёнки, поэтому аккуратно стереть опечатки при помощи ластика никак не получалось. Грэм спасло то, что параллельно она подрабатывала художником и видела, как свои "опечатки" на холсте устраняют живописцы – замазывают и всё. Девушка задалась вопросом, как сделать такую же "замазку" для машинописных ошибок. Два года спустя Бетти нашла ответ: развела в бутылочке белую темперу и принесла вместе с кисточкой на работу. Она начала закрашивать опечатки, причём так успешно, что начальник ни разу этого не заметил. Вскоре инновацию заметили коллеги. Другой секретарь попросил у Грэм немного "жидкости для исправления". Бетти нашла дома какой-то пузырёк зелёного стекла, написала на ярлыке "Прочь ошибки" ("Mistake Out") и отнесла жидкость другу. В итоге уже все секретари в здании выпрашивали у Грэм её "безошибочный раствор". Это был несомненный успех изобретения, который девушка не могла не заметить. В 1956 году прямо у себя дома она основывает Mistake Out Company, превращает кухню в лабораторию и начинает совершенствовать свою жидкость, экспериментируя с новыми компонентами, смешивая их обычным миксером. Из банка Бетти не увольняется, но принимает у коллег и их друзей заказы, которые старается выполнять по ночам и в выходные. Ей помогают сын вместе с приятелями – разливают "Прочь ошибки" в бутылочки. Однако денег новый бизнес приносит совсем немного, из-за чего появляется соблазн бросить всё к чёртовой матери. Но проблема решается сама собой. Наверное, вследствие усталости Грэм допускает на секретарской работе ошибку, которую не может исправить никакая жидкость, и босс её увольняет.
Что ж, теперь Бетти может посвятить Mistake Out Company всё своё время, тем более, что спрос неуклонно растёт. Грэм берёт в помощники продавца канцелярских товаров, местного учителя химии и служащего из компании по производству краски. Добавление в состав других химикалий идёт жидкости на пользу, объёмы производства вырастают с нескольких сотен до тысяч пузырьков в месяц, и Грэм переименовывает компанию из Mistake Out в "Жидкую бумагу" (Liquid Paper). В 1958 году популярный отраслевой журнал размещает на своих страницах краткое описание жидкой бумаги, после чего заказы начинают поступать уже со всей Америки. Первой компанией, пытающейся перекупить у Бетти её изобретение, становится IBM, но старается напрасно – в очереди уже появились солидные клиенты: General Electric делает заказ на 400 бутылочек жидкости трёх цветов. Через некоторое время фирма "Жидкая бумага" производит 25 миллионов пузырьков в год.
В самом начале 1960-х у компании Бетти бывали проблемы, когда расходы перекрывали прибыль, но затем всё устаканилось, в 1968-м "Жидкая бумага" открыла собственный завод, Грэм запатентовала изобретение и зарегистрировала торговую марку. К 1975 году в фирме трудятся 200 человек, она выходит на международный рынок, темпы производства вырастают до 500 пузырьков в минуту. В течение этого года 25 миллионов бутылок жидкой бумаги отправляются к получателям в 31 стране мира. Чистый доход компании достигает $1,5 миллионов, а позже фирма начинает тратить миллион в год на одну только рекламу.
Всё в том же звёздном для "Жидкой бумаги" 1975 году отношения между Бетти и её вторым мужем Робертом, который присоединился к бизнесу после свадьбы в 1962 году, дали трещину, и супруги развелись. Госпожа Грэм вскоре понимает, что в корпорации никто не будет особо переживать из-за её отсутствия, покидает пост председателя правления, и это место занимает Роберт. Совет директоров тут же попытался изменить формулу вещества, чтобы уйти от лицензионных платежей, но Бетти пресекает эти выпады в суде – защищённые законом патенты и бренд по-прежнему принадлежат только ей. После ухода в отставку предпринимательница увлеклась религией и благотворительностью. Те самые лицензионные платежи Грэм использовала, чтобы создать два фонда, целью которых была поддержка женщин в бизнесе и искусствах. К концу жизни она называла себя феминисткой, которая хочет свободы для себя лично всех остальных. Бетти Грэм умерла 12 мая 1980 года, в завещании разделив наследство между сыном и благотворительными организациями. В год её смерти компания "Жидкая бумага" была продана корпорации Gillette за $47,5 миллиона.
Встану утром рано,
Выпью кружку ртути
И пойду подохну
В этом институте!
Спят студенты, и профессор
Тихо голову склонил.
Тонкой струйкой льется с парты
Кем-то пролитый эфир.
Скатертью, скатертью хлорпикрин стелется
И забирается под противогаз.
Каждому, каждому в лучшее верится.
Падает за тобой разрывной фугас.
Кто не был студентом,
Тому не понять,
Как хочется кушать,
Как хочется спать.
Против брома нет приема,
Если нет фторида брома.
H2O - девиз не наш.
Наш - C2H5OH.
Солнце светит ярче,
И веселей пейзаж,
Когда в твоем желудке
C2H5OH.
Как же жили наши предки,
Когда не было бюретки!
Утром рано встал с дивана,
Свету белому не рад.
Так как мне сегодня снова
Титровать тетраборат.
В лаборатории органической химии фраза "что ты гонишь?" приобретает иной смысл.
Представьте, изобретателем спичек был студент-химик из немецкого города Людвигсбурга И.Ф. Каммерер, теперь совершенно незаслуженно забытый. Впрочем, людская память редко бывает благодарна, а Судьба часто несправедлива к первооткрывателям совершенно удивительных вещей, которые потом настолько входят в наш быт, что просто неизвестно, как без них жили раньше и как без них обойтись теперь, если они каким-то чудом исчезнут?
Любопытно, что свое открытие студент-химик сделал в... тюремной камере - его засадили в каталажку за участие в студенческих волнениях: молодежь всегда отличалась бунтарским духом.
Среди тюремщиков тоже попадаются довольно приличные люди. Один пожилой офицер тюремной охраны как-то разговорился с молодым студентом университета и, войдя в его незавидное положение, взял начинающего ученого под свое покровительство. По большому счету и доброму сердцу этого офицера мы тоже обязаны появлением ставших давным-давно привычными спичек: как мог, он старался облегчить положение студента, тяжело переносившего заключение.
Узнав, что Каммерер серьезно занимается химией и готовится сделать некое открытие, офицер, имени которого история не сохранила, решил прийти на помощь арестанту и начал по частям приносить ему в камеру химическое оборудование и реактивы. Конечно, он безумно рисковал: вдруг лукавый Каммерер оказался бы террористом и изготовил бомбу? Однако студент действительно занимался серьезной проблемой, и офицер поверил ему. Вскоре в камере уже работала небольшая химическая лаборатория.
Еще в период обучения в университете Каммерер всерьез задумал усовершенствовать огниво. После долгих поисков, мучительных раздумий и бесплодных попыток он придумал деревянные палочки, на которых делал головки из серы. Чтобы возникло пламя, эти головки требовалось опускать в специальный химический раствор. Однако тут работа застопорилась, и вдохновение отвернулось от исследователя: химический раствор, в который требовалось опускать «спички», был небезопасен и, самое главное, очень быстро выдыхался. Требовалась новая порция, потом другая и так до бесконечности. Жидкость постоянно должна была оставаться свежей, и это обстоятельство стало камнем преткновения при демонстрациях Каммерером своего изобретения.
При свежем растворе его «спички» прекрасно возгорались, но потом ничего не получалось, и все промышленники и ученые, которых талантливый студент знакомил со своим изобретением, оставались к нему равнодушными - огниво по-прежнему было значительно надежнее.
В тюрьме Каммерер получил время для раздумий и свободу для опытов в тесной камере. Он твердо решил победить способ добывания огня с помощью стали и кремня и проводил опыт за опытом, после неудач в отчаянии отлеживаясь на койке.
Время шло, Каммерер перепробовал множество веществ и после ряда неудачных опытов нашел, что в серу нужно добавить определенное количество фосфора! Сделав «спички» с фосфором, он чиркнул одной по стене камеры и стал смеяться и плясать от счастья: спичка зажглась легко и горела ровным, ясным пламенем! Он достиг успеха, причем как раз накануне окончания срока заключения, что было вдвойне приятно! Это произошло в 1833 году.
Вскоре Каммерера освободили. Тепло простившись с опекавшим его в период заключения офицером охраны, студент вернулся домой и начал производить спички и зажигательные губки. Однако запатентовать свое изобретение он не мог - в то время закона о патентах еще не существовало. И это сыграло с талантливым изобретателем роковую шутку.
Спички Каммерера быстро распространились по всем немецким землям и в Австрии (Германия тогда еще не была единым государством), и предприимчивые химики в Гессене и Вене быстро разгадали их секрет. Немедленно появилось множество подражателей, каждый из которых пытался выдать изобретение спичек за свое собственное, и, соответственно, получать от этого максимальную прибыль.
Каммерер решил так просто не сдаваться и решительно ринулся на защиту своего детища, рожденного с такими трудами и лишениями. От отца в наследство он получил скромное состояние и употребил его для упрочения своих прав и победы над многочисленными конкурентами. Казалось, он уже близок к окончательной и бесповоротной победе и никто более не сумеет перейти ему дорогу, как тут коварная Судьба нанесла изобретателю страшный удар: в 1835 году производство спичек было запрещено под предлогом их повышенной пожароопасности! Это был полный крах!
Да, в немецких землях спички производить перестали, но принятый там закон никак не касался иностранцев - за границей вовсю продолжалось производство изобретенных Каммерером спичек, которые ввозили в германские земли и успешно продавали.
Вскоре аптекарь Валькер из английского города Стоктона объявил, что именно он является истинным и единственным изобретателем спичек! Вконец разорившийся Каммерер ничем и никак не мог опровергнуть эту чудовищную ложь. Правда, через некоторое время в Германии вновь разрешили производство собственных спичек, но изобретатель этого уже не дождался.
Каммерер прожил оставшиеся у него деньги и, не выдержав всех свалившихся на него несправедливостей и несчастий, сошел с ума. В 1857 году он умер в полной нищете в доме для умалишенных.
Такова судьба «Прометея XIX века», подарившего людям спички, которые потом усовершенствовали и сделали безопасными. Но первым их все-таки придумал Каммерер. Потом, много лет спустя, вспомнили его имя, но вряд ли от этого изобретателю стало легче.
Весна уже прошла. Не заметно, не слышно время ускользает от нас и то что только вчера было открытием, сегодня уже обыденность. Об этом свидетельствуют химические новости, которые подготовила наша информационная служба, а также статья "Чудеса нанотехники". Кроме того, номер содержит в себе информацию интересную всем: история открытия спичек, жидкой бумаги ("замазки", "ReType"). Вы узнаете о том, кто открыл (и открыл ли) русскую водку и почерпнете для себя не мало интересного из студенческого фольклёра. Василий Грибанов подготовил очередную статью по истории химии ("Химия и лекарства"), а в разделе "Просто о сложном" Вы сможете четко понять "что же такое валентность".