Занимательно о химии

Широко распростирает химия…

Сырой, необработанный алмаз — чемпион «всея минералов, материалов и прочая» по твердости. Современной технике без алмазов пришлось бы нелегко.

Алмаз отделанный, отшлифованный превращается в бриллиант, и нет ему равных среди драгоценных камней.

Особо ценятся у ювелиров голубые алмазы. Они встречаются в природе безумно редко, и платят за них потому совершенно бешеные деньги.

Но бог с ними, с бриллиантовыми украшениями. Пусть будет побольше алмазов обычных, чтобы не приходилось дрожать над каждым крошечным кристалликом.

Увы, алмазных месторождений на Земле считанное количество, а богатых и того меньше. Одно из них — в Южной Африке. И оно дает до сих пор до 90 процентов мировой добычи алмазов. Если не считать Советского Союза. У нас лет десять назад был открыт крупнейший алмазоносный район в Якутии. Теперь там ведется промышленная добыча алмазов.

Для образования природных алмазов требовались чрезвычайные условия. Гигантские температуры и давления. Алмазы рождались в глубинах земной толщи. Местами алмазосодержащие расплавы вырывались на поверхность и застывали. Но случалось это весьма редко.

А нельзя ли обойтись без услуг природы? Может ли человек сам создавать алмазы?

История науки зафиксировала не один десяток попыток получить искусственные алмазы. (Кстати, одним из первых «искателей счастья» был Анри Муассан, выделивший свободный фтор.) Все до единой не имели успеха. Или метод был в корне неверен, или экспериментаторы не располагали аппаратурой, выдерживающей сочетание высочайших температур и давлений.

Только в середине 50-х годов новейшая техника нашла, наконец, ключи к решению проблемы искусственных алмазов. Исходным сырьем, как и следовало ожидать, послужил графит. Его подвергли одновременному воздействию давления в 100 тысяч атмосфер и температуры около 3 тысяч градусов. Теперь алмазы приготовляют во многих странах мира.

Но химикам-то здесь остается только радоваться вместе со всеми. Их роль не так уж велика: основное взяла на себя физика.

Зато химики преуспели в другом. Они существенно помогли усовершенствовать алмаз.

Как так усовершенствовать? Разве может быть что-нибудь идеальнее алмаза? Его кристаллическая структура — само совершенство в мире кристаллов. Именно благодаря идеальному геометрическому расположению атомов углерода в алмазных кристалликах последние так тверды.

Тверже, чем он есть, алмаз не сделаешь. Но можно изготовить вещество тверже алмаза. И химики создали для этого сырье.

Существует химическое соединение бора с азотом — нитрид бора. Внешне оно ничем не примечательно, но одна его особенность настораживает: кристаллическая структура у него такая же, как у графита. «Белый графит» — это название давно закрепилось за нитридом бора. Правда, никто не пытался изготовлять из него карандашных грифелей…

Химики нашли дешевый способ синтеза нитрида бора. Физики подвергли его жестоким испытаниям: сотни тысяч атмосфер, тысячи градусов… Логика их действий была предельно проста. Раз «черный» графит удалось превратить в алмаз, то нельзя ли из «белого» получить вещество, подобное алмазу?

И получили так называемый боразон, который по своей твердости превосходит алмаз. Он оставляет царапины на гладких алмазных гранях. И выдерживает более высокие температуры — просто так боразон не сожжешь.

Боразон пока еще дорог. Предстоит немало хлопот, чтобы он значительно подешевел. Но главное-то уже сделано. Человек снова оказался способнее природы.

…И вот еще одно сообщение, которое недавно пришло из Токио. Японским ученым удалось приготовить вещество, значительно превосходящее алмаз по твердости. Они подвергли силикат магния (соединение, состоящее из магния, кремния и кислорода) давлению в 150 тонн на квадратный сантиметр. По понятным причинам подробности синтеза не афишируются. Новорожденный «король твердости» пока не имеет имени. Но это и не важно. Важнее другое: несомненно, что уже в ближайшее время алмаз, который столетиями возглавлял список самых твердых веществ, окажется в этом списке далеко не на первом месте.

Резина известна каждому. Это мячи и калоши. Это хоккейная шайба и перчатки хирурга. Это, наконец, автомобильные шины и грелки, непромокаемые плащи и водопроводные шланги.

Сейчас резину и изделия из нее получают на сотнях заводов и фабрик. А несколько десятилетий назад во всем мире для изготовления резины пользовались природным каучуком. Слово «каучук» произошло от индейского «као-чао», что значит «слезы гевеи». А гевея — это дерево. Собирая и определенным способом перерабатывая его млечный сок, люди и получали каучук.

Много полезных вещей можно сделать из каучука, да жаль, что добыча его очень трудоемка и растет гевея только в тропиках. И удовлетворить потребности промышленности природным сырьем оказалось невозможным.

Здесь-то и пришла на помощь людям химия. Прежде всего химики задались вопросом: а почему каучук так эластичен? Долго пришлось им исследовать «слезы гевеи», и, наконец, разгадку нашли. Оказалось, что молекулы каучука построены очень своеобразно. Они состоят из большого числа повторяющихся одинаковых звеньев и образуют гигантские цепи. Конечно, такая «длинная» молекула, содержащая около пятнадцати тысяч звеньев, способна изгибаться во всех направлениях, она и обладает эластичностью. Звеном этой цепи оказался углерод, изопрен C₅H₈, а структурную его формулу можно изобразить так:

Правильнее сказать, что изопрен как бы представляет собой исходный природный мономер. В процессе же полимеризации молекула изопрена несколько изменяется: разрываются двойные связи между атомами углерода. За счет таких освобождающихся связей отдельные звенья соединяются в гигантскую молекулу каучука.

Проблема получения искусственного каучука уже давно волновала ученых и инженеров.

Казалось бы, дело не ахти какое хитрое. Сначала получить изопрен. Потом заставить его полимеризоваться. Связать отдельные изопреновые звенья в длинные и гибкие цепи искусственного каучука.

Казалось одно, оказалось другое. Не без труда химики синтезировали изопрен, а чуть дошло до его полимеризации, каучук не получился. Звенья связывались между собой, но как попало, а не в каком-то определенном порядке. И создавались искусственные продукты, чем-то похожие на каучук, но во многом и отличные от него.

И химикам пришлось изобретать способы заставить изопреновые звенья свиваться в цепь в нужном направлении.

Первый в мире промышленный искусственный каучук был получен в Советском Союзе. Академик Сергей Васильевич Лебедев выбрал для этого другое вещество — бутадиен:

Очень похожее по составу и строению на изопрен, но полимеризацией бутадиена легче управлять.

Сейчас известно довольно большое количество искусственных каучуков (в отличие от натурального их теперь часто называют эластомерами).

Сам природный каучук и изделия из него обладают существенными недостатками. Так, он сильно набухает в маслах и жирах, малостоек к действию многих окислителей, в частности озона, следы которого всегда присутствуют в воздухе. При изготовлении изделий из природного каучука его приходится вулканизовать, то есть подвергать действию высокой температуры в присутствии серы. Именно так превращают каучук в резину или эбонит. При работе изделий из природного каучука (к примеру, автомобильных шин) выделяется значительное количество тепла, что приводит к их старению, быстрому изнашиванию.

Вот почему ученым пришлось позаботиться о создании новых, синтетических каучуков, которые обладали бы более совершенными свойствами. Есть, например, семейство каучуков под названием «буна». Оно происходит от начальных букв двух слов: «бутадиен» и «натрий». (Натрий играет роль катализатора при полимеризации.) Некоторые эластомеры из этого семейства оказались превосходными. Они пошли в основном на изготовление автомобильных покрышек.

Особенно большое значение приобрел так называемый бутилкаучук, который получают совместной полимеризацией изобутилена и изопрена. Во-первых, он оказался самым дешевым. А во-вторых, на него, в отличие от природного каучука, почти не действует озон. Кроме этого, вулканизаты бутилкаучука, который сейчас широко применяется при изготовлении камер, обладают в десять раз большей непроницаемостью для воздуха по сравнению с вулканизатами природного продукта.

Очень своеобразны так называемые полиуретановые каучуки. Обладая высокой прочностью на разрыв и растяжение, они почти не подвержены старению. Из полиуретановых эластомеров готовят так называемый пенистый каучук, пригодный для обивки сидений.

В последнее десятилетие разработаны каучуки, о которых раньше ученые и не помышляли. И прежде всего эластомеры, на основе кремнийорганических и фтороуглеродистых соединений. Эти эластомеры отличаются высокой термостойкостью, вдвое превосходящей термостойкость природного каучука. Они устойчивы к озону, а каучук на основе фтороуглеродистых соединений не боится даже дымящих серной и азотной кислот.

Но и это еще не все. Совсем недавно получены так называемые карбоксилсодержащие каучуки — сополимеры бутадиена и органических кислот. Они оказались исключительно прочными на растяжение.

Можно сказать, что и здесь природа уступила свое первенство материалам, созданным человеком.

Есть в органической химии класс соединений, получивший название углеводородов. Это действительно углеводороды — в их молекулах, кроме атомов углерода и водорода, больше ничего нет. Типичные наиболее известные их представители — метан (он составляет примерно 95 процентов природного газа), а из жидких углеводородов — нефть, из которой получают различные сорта бензинов, смазочных масел и много других ценных продуктов.

Возьмем самый простейший из углеводородов, метан СН₄. Что получится, если атомы водорода в метане заместить на атомы кислорода? Углекислый газ CO₂. А если на атомы серы? Легколетучая ядовитая жидкость, сернистый углерод CS₂. Ну, а если мы заместим все атомы водорода на атомы хлора? Тоже получим известное вещество: четыреххлористый углерод. А если вместо хлора взять фтор?

На этот вопрос еще три десятка лет назад мало кто мог ответить что-либо вразумительное. Однако в наше время занимается фтороуглеродистыми соединениями уже самостоятельный раздел химии.

По своим физическим свойствам фтороуглероды — почти полные аналоги углеводородов. Но на этом их общие свойства и заканчиваются. Фтороуглероды в отличие от углеводородов оказались крайне реакционнонеспособными веществами. Кроме этого, они в высшей степени устойчивы к нагреванию. Недаром их иногда называют веществами, обладающими «алмазным сердцем и шкурой носорога».

Химическая суть их устойчивости по сравнению с углеводородами (да и другими классами органических соединений) относительно проста. Атомы фтора имеют значительно больший, чем у водорода, размер, а потому плотно «закрывают» доступ другим реакционноспособным атомам к атомам углерода, которые окружают.

С другой стороны, атомы фтора, превратившиеся в ионы, крайне трудно отдают свой электрон и «не хотят» вступать в реакцию с какими-либо другими атомами. Ведь фтор — самый активный из неметаллов, и практически никакой другой неметалл не может окислить его ион (отобрать у его иона электрон). Да и связь углерод — углерод устойчива сама по себе (вспомните алмаз).

Именно в силу своей инертности фтороуглероды и нашли самое широкое применение. Например, пластмасса из фтороуглеродов, так называемый тефлон, устойчива при нагревании до 300 градусов, она не поддается действию серной, азотной, соляной и других кислот. На нее не действуют кипящие щелочи, она не растворяется во всех известных органических и неорганических растворителях.

Фторопласт недаром называют иногда «органической платиной», потому что он изумительный материал для изготовления посуды для химических лабораторий, разнообразной промышленной химической аппаратуры, труб всевозможного назначения. Поверьте, очень многие вещи в мире делались бы из платины, не будь она так дорога. Фторопласт же сравнительно дешев.

Из всех известных в мире веществ фторопласт самое скользкое. Пленка из фторопласта, брошенная на стол, буквально «стекает» на пол. Подшипники из фторопласта практически не нуждаются в смазке. Фторопласт, наконец, чудесный диэлектрик, притом чрезвычайно теплостойкий. Изоляция из фторопласта выдерживает нагрев до 400 градусов (выше температуры плавления свинца!).

Таков фторопласт — один из самых удивительных искусственных материалов, созданных человеком.

Жидкие фтороуглероды негорючи и не замерзают до очень низких температур.

Два элемента в природе могут претендовать на особое положение. Во-первых, углерод. Он основа всего живого. И в первую очередь потому, что углеродные атомы способны прочно соединяться друг с другом, образуя цепеобразные соединения:

Во-вторых, кремний. Он основа всей неорганической природы. Но атомы кремния не могут образовать столь длинных цепочек, как атомы углерода, а потому соединений кремния, встречающихся в природе меньше, чем соединений углерода, хотя и значительно больше, чем соединений любых других химических элементов.

Ученые решили «исправить» этот недостаток кремния. В самом деле, ведь кремний так же четырехвалентен, как и углерод. Правда, связь между атомами углерода значительно прочнее, чем между атомами кремния. Но зато кремний не такой активный элемент.

И если бы удалось получить с его участием соединения, подобные органическим, какими удивительными свойствами они могли бы обладать!

Сначала ученым не повезло. Правда, было доказано, что кремний может образовывать соединения, в которых его атомы чередуются с атомами кислорода:

Однако они оказались малоустойчивыми.

Успех пришел, когда атомы кремния решили совместить с атомами углерода. Такие соединения, получившие название кремнийорганических, или силиконов, действительно обладают рядом уникальных свойств. На их основе были созданы различные смолы, позволяющие получать пластические массы, устойчивые в течение длительного времени к действию высоких температур.

Каучуки, изготовленные на основе кремнийорганических полимеров, обладают ценнейшими качествами, например теплостойкостью. Некоторые сорта силиконовой резины устойчивы до температуры в 350 градусов. Представьте себе автомобильную покрышку, сделанную из такой резины.

Силиконовые каучуки совершенно не набухают в органических растворителях. Из них стали изготовлять различные трубопроводы для перекачки горючего.

Некоторые силиконовые жидкости и смолы почти не меняют вязкость в широком интервале температур. Это открыло им дорогу для применения в качестве смазочных материалов. Вследствие малой летучести и высокой температуры кипения силиконовые жидкости нашли широкое применение в насосах для получения высокого вакуума.

Кремнийорганические соединения обладают водоотталкивающими свойствами, и это ценное качество было учтено. Их стали использовать при изготовлении водоотталкивающей ткани. Но дело не только в тканях. Известна пословица «вода камень точит». На строительстве важных сооружений опробовали защиту строительных материалов различными кремнийорганическими жидкостями. Опыты прошли успешно.

На основе силиконов в последнее время были созданы прочные температуростойкие эмали. Пластинки меди или железа, покрытые такими эмалями, в течение нескольких часов выдерживают нагревание до 800 градусов.

И это лишь начало своеобразного союза углерода и кремния. Но такой «двойственный» союз уже не удовлетворяет химиков. Они поставили задачу ввести в молекулы кремнийорганических соединений и другие элементы, такие, как, например, алюминий, титан, бор. Ученые успешно разрешили проблему. Так родился совершенно новый класс веществ — полиорганометаллосилоксаны. В цепочках таких полимеров могут быть разные звенья: кремний — кислород — алюминий, кремний — кислород — титан, кремний — кислород — бор и другие. Подобные вещества плавятся при температурах 500–600 градусов и в этом смысле составляют конкуренцию многим металлам и сплавам.

В литературе как-то промелькнуло сообщение, что японским ученым будто бы удалось создать полимерный материал, выдерживающий нагрев до 2000 градусов. Возможно, это ошибка, но ошибка, которая не так уж далека от истины. Ибо термин «жаростойкие полимеры» уже скоро должен войти в длинный перечень новых материалов современной техники.

Устроены эти сита довольно оригинально. Они представляют собой гигантские органические молекулы, обладающие рядом интересных свойств.

Во-первых, как и многие пластмассы, они нерастворимы в воде и органических растворителях. А во-вторых, в них входят так называемые ионогенные группы, то есть группы, которые в растворителе (в частности в воде) могут давать те или иные ионы. Таким образом, эти соединения относятся к классу электролитов.

Ион водорода в них может замещаться каким-нибудь металлом. Так происходит обмен ионов.

Эти своеобразные соединения получили название ионообменников. Те из них, что способны взаимодействовать с катионами (положительно заряженными ионами), называют катионитами, а те, которые взаимодействуют с отрицательно заряженными ионами, именуют анионитами. Первые органические ионообменники были синтезированы в середине 30-х годов нашего столетия. И сразу же завоевали самое широкое признание. Да это и не удивительно. Ведь с помощью ионообменников можно превращать жесткую воду в мягкую, соленую — в пресную.

Представьте себе две колонки — одна из них наполнена катионитом, другая — анионитом. Допустим, мы задались целью очистить воду, содержащую обычную поваренную соль. Мы пропускаем воду сначала через катионит. В нем все ионы натрия «обменяются» на ионы водорода, и в нашей воде вместо хлористого натрия будет уже присутствовать соляная кислота. Затем мы пропускаем воду через анионит. Если он находится в гидроксильной форме (то есть анионами, способными к обмену, у него являются ионы гидроксила), все ионы хлора будут заменены в растворе ионами гидроксила. Ну, а ионы гидроксила со свободными ионами водорода немедленно образуют молекулы воды. Таким образом, вода, содержавшая первоначально хлористый натрий, пройдя через ионообменные колонки, стала совершенно обессоленной. По своим качествам она может поспорить с лучшей дистиллированной водой.

Но не только опреснение воды принесло ионитам широкую известность. Оказалось, что ионы по-разному, с различной силой, удерживаются ионитами. Ионы лития удерживаются сильнее, чем ионы водорода, ионы калия — сильнее, чем натрия, ионы рубидия — сильнее, чем калия, и так далее. С помощью ионитов стало возможным очень легко проводить разделение различных металлов. Большую роль играют иониты сейчас и в различных отраслях промышленности. Например, на фотографических фабриках долгое время не было подходящего способа улавливания драгоценного серебра. Именно ионитовые фильтры решили эту важную задачу.

Ну, а сможет ли человек когда-нибудь использовать иониты для извлечения ценных металлов из морской воды? На этот вопрос нужно ответить утвердительно. И хотя морская вода содержит огромное количество различных солей, по-видимому, получение благородных металлов из нее дело недалекого будущего.

Сейчас трудность в том, что при пропускании морской воды через катионит, соли, которые в ней есть, фактически не дают возможности осесть небольшим примесям ценных металлов на катионите. Однако в последнее время синтезированы так называемые электронообменные смолы. Они не только обменивают свои ионы на ионы металла из раствора, но еще и способны восстанавливать этот металл, отдавая ему электроны. Недавние опыты с такими смолами показали, что если через них пропускать раствор, содержащий серебро, то вскоре на смоле осаждаются не ионы серебра, а металлическое серебро, причем смола в течение длительного периода сохраняет свои свойства. Таким образом, если через электронообменник пропускать смесь солей, ионы, которые наиболее легко восстанавливаются, могут превратиться в атомы чистого металла.

Как утверждает старый анекдот, ловить львов в пустыне проще простого. Поскольку пустыня состоит из песка и львов, надо взять сито и просеять пустыню. Песок пройдет сквозь отверстия, а львы останутся на решетке.

А что делать, если есть ценный химический элемент в смеси с огромным количеством тех, что не представляют для вас какой-либо ценности? Или необходимо очистить какое-либо вещество от вредной примеси, содержащейся в весьма малых количествах.

Такое случается нередко. Примесь гафния в цирконии, который используется в конструкциях ядерных реакторов, не должна превышать нескольких десятитысячных процента, а в обычном цирконии его около двух десятых процента.

Эти элементы очень похожи по химическим свойствам, и обычные методы здесь, как говорится, не срабатывают. Даже удивительное химическое сито. А между тем требуется цирконий исключительно высокой степени чистоты…

Веками химики следовали немудреному рецепту: «Подобное растворяется в подобном». Неорганические вещества хорошо растворяются в неорганических растворителях, органические — в органических. Многие соли минеральных кислот хорошо растворяются в воде, безводной плавиковой кислоте, в жидкой цианистоводородной (синильной) кислоте. Очень многие органические вещества довольно хорошо растворимы в органических растворителях — бензоле, ацетоне, хлороформе, сернистом углероде и т. д. и т. п.

А как будет вести себя вещество, которое является чем-то промежуточным между соединениями органическими и неорганическими? Вообще-то химикам были знакомы до некоторой степени такие соединения. Так, хлорофилл (красящее вещество зеленого листа) органическое соединение, содержащее атомы магния. Он хорошо растворим во многих органических растворителях. Существует огромное количество неизвестных природе, искусственно синтезированных металлоорганических соединений. Многие из них способны растворяться в органических растворителях, причем эта способность зависит от природы металла.

На этом и решили сыграть химики.

В ходе работы ядерных реакторов время от времени возникает необходимость заменять отработанные урановые блоки, хотя количество примесей (осколков деления урана) в них обычно не превышает тысячной доли процента. Сначала блоки растворяют в азотной кислоте. Весь уран (и другие металлы, образовавшиеся в результате ядерных превращений) переходит в азотнокислые соли. При этом одни примеси, как ксенон, йод, автоматически удаляются в виде газов или паров, Другие, например олово, остаются в осадке.

Но получившийся раствор, кроме урана, содержит примеси многих металлов, в частности плутоний, нептуний, редкоземельные элементы, технеций и некоторые другие. Вот здесь и приходят на помощь органические вещества. Раствор урана и примесей в азотной кислоте смешивают с раствором органического вещества — трибутилфосфата. При этом практически весь уран переходит в органическую фазу, а примеси остаются в азотнокислом растворе.

Такой процесс получил название экстракции. После двукратной экстракции уран почти освобождается от примесей и может быть снова использован для изготовления урановых блоков. А оставшиеся примеси идут на дальнейшее разделение. Из них извлекут наиболее важные части: плутоний, некоторые радиоактивные изотопы.

Подобным же образом можно разделить цирконий и гафний.

Экстракционные процессы получили сейчас широкое распространение в технике. С их помощью проводят не только очистку неорганических соединений, но и многих органических веществ — витаминов, жиров, алкалоидов.

Он носил звучное имя — Иоганн Бомбаст Теофраст Парацельс фон Гогенгейм. Парацельс — это не фамилия, а скорее своеобразный титул. В переводе на русский он означает «сверхвеликий». Был Парацельс превосходным химиком, а народная молва окрестила его чудесным исцелителем. Потому что он был не только химик, но и врач.

В средние века окреп союз химии и медицины. Химия тогда еще не заслужила права именоваться наукой. Ее воззрения были слишком туманны, а ее силы распылялись в тщетных поисках пресловутого философского камня.

Но, барахтаясь в сетях мистики, химия училась излечивать людей от тяжких недугов. Так родилась иатрохимия. Или врачебная химия. И многие химики в шестнадцатом, семнадцатом, восемнадцатом веках именовались аптекарями, фармацевтами. Хотя занимались чистейшей воды химией, готовили различные целительные снадобья. Правда, готовили вслепую. И не всегда эти «лекарства» оказывали человеку пользу.

Среди «аптекарей» Парацельс был одним из самых выдающихся. Список его лекарств включал ртутные и серные мази (кстати, их и поныне употребляют для лечения кожных заболеваний), соли железа и сурьмы, разные растительные соки.

Поначалу химия могла дать врачам лишь вещества, которые встречаются в природе. И то в очень ограниченном количестве. Но медицине этого было мало.

Если мы перелистаем современные рецептурные справочники, то увидим, что 25 процентов медикаментов — это, так сказать, природные препараты. Среди них экстракты, настойки и отвары, приготовленные из различных растений. Все остальное — искусственно синтезированные лекарственные вещества, незнакомые природе. Вещества, созданные могуществом химии.

Первый синтез лекарственного вещества был осуществлен около 100 лет тому назад. О целебном действии салициловой кислоты при ревматизме знали давно. Но добывать ее из растительного сырья было и трудно и дорого. Лишь в 1874 году удалось разработать простой способ получения салициловой кислоты из фенола.

Эта кислота легла в основу многих лекарственных препаратов. Например, аспирина. Как правило, срок «жизни» лекарств недолог: на смену старым приходят новые, более совершенные, более изощренные в борьбе с различными недугами. Аспирин в этом отношении своеобразное исключение. С каждым годом он раскрывает все новые, неизвестные ранее удивительные свойства. Оказывается, аспирин не только жаропонижающее и болеутоляющее средство, диапазон его применений куда более широк.

Очень «старое» лекарство — известный всем пирамидон (год его рождения 1896-й).

Сейчас в течение одного-единственного дня химики синтезируют несколько новых лекарственных веществ. С самыми различными качествами, против самых разнообразных болезней. От лекарств, побеждающих боль, до лекарств, помогающих излечивать психические заболевания.

Исцелять людей — нет задачи благороднее для химиков. Но нет и задачи труднее.

Несколько лет немецкий химик Пауль Эрлих пытался синтезировать препарат против страшного недуга — сонной болезни. В каждом синтезе что-то получалось, но всякий раз Эрлих оставался неудовлетворенным. Лишь в 606-й попытке удалось получить эффективное средство — сальварсан, и десятки тысяч людей смогли излечиться не только от сонной, но и от другой коварной болезни — сифилиса. А в 914-й попытке Эрлих получил препарат еще более могущественный — неосальварсан.

Долог путь лекарства от химической колбы к аптечному прилавку. Таков закон врачевания: пока лекарство не прошло всестороннюю проверку, его нельзя рекомендовать в практику. А когда этому правилу не следуют, бывают и трагические ошибки. Не так давно западногерманские фармацевтические фирмы разрекламировали новое снотворное — толидомид. Маленькая белая таблетка ввергала в быстрый и глубокий сон человека, страдающего стойкой бессонницей. Толидомиду пели дифирамбы, а он оказался страшным врагом для младенцев, еще не появившихся на свет. Десятки тысяч родившихся уродцев — такой ценой заплатили люди за то, что недостаточно проверенное лекарство поспешили выпустить в продажу.

И потому химикам и медикам важно знать не только, что такое-то лекарство успешно излечивает такую-то болезнь. Им необходимо самым тщательным образом разобраться, как именно оно действует, каков тонкий химический механизм его борьбы с болезнью.

Вот маленький пример. Сейчас в качестве снотворных нередко используют производные так называемых барбитуровых кислот. Эти соединения, содержащие в своем составе атомы углерода, водорода, азота и кислорода. Кроме этого, к одному из углеродных атомов присоединены две так называемые алкильные группы, то есть молекулы углеводородов, лишенные одного атома водорода. И вот к какому выводу пришли химики. Только тогда барбитуровая кислота обладает снотворным действием, когда сумма атомов углерода в алкильных группах не меньше четырех. И чем больше эта сумма, тем дольше и быстрее действует препарат.

Чем глубже ученые проникают в природу болезней, тем более тщательные исследования проводят химики. И все более и более точной наукой становится фармакология, занимавшаяся ранее лишь приготовлением различных лекарств и рекомендацией их применения против различных болезней. Теперь фармаколог должен быть и химиком, и биологом, и врачом, и биохимиком. Чтобы никогда не повторялись толидомидные трагедии.

Синтез лекарственных веществ — это одно из главных достижений химиков, создателей второй природы.

…В начале нашего столетия химики упорно пытались изготовить новые красители. И в качестве исходного продукта брали так называемую сульфаниловую кислоту. У нее очень «гибкая», способная к различным перестройкам молекула. В отдельных случаях, рассуждали химики, молекула сульфаниловой кислоты может преобразоваться в молекулу ценного красителя.

Так и оказалось на деле. Но до 1935 года никто не думал, что синтетические сульфаниловые красители одновременно являются могущественными лекарственными препаратами. Погоня за красящими веществами отошла на второй план: химики начали охоту за новыми лекарственными препаратами, которые получили общее название сульфамидных. Вот имена наиболее известных: сульфидин, стрептоцид, сульфазол, сульфадимезин. В настоящее время сульфамиды занимают одно из первых мест среди химических средств борьбы с микробами.

…Индейцы Южной Америки из коры и корней растения чилибухи добывали смертельный яд — кураре. Противник, пораженный стрелой, наконечник которой был смочен в кураре, моментально погибал.

Почему? Чтобы ответить на этот вопрос, химикам пришлось основательно разобраться в тайне яда.

Они нашли, что главное действующее начало кураре — алкалоид тубокурарин. Когда он попадает в организм, мышцы не могут сокращаться. Мышцы становятся недвижимыми. Человек теряет способность дышать. Наступает смерть.

Однако в определенных условиях этот яд может приносить пользу. Он может пригодиться хирургам при проведении некоторых очень сложных операций. Например, на сердце. Когда нужно выключить легочные мышцы и перевести организм на искусственное дыхание. Так смертельный враг выступает в роли друга. Тубокурарин входит в клиническую практику.

Однако он слишком дорог. А нужен препарат дешевый и доступный.

Снова вмешались химики. По всем статьям изучали они молекулу тубокурарина. Расщепляли ее на всевозможные части, исследовали полученные «осколки» и шаг за шагом выяснили связь между химическим строением и физиологической активностью препарата. Оказалось, что его действие определяется особыми группами, в которых содержится положительно заряженный атом азота. И что расстояние между группами должно быть строго определенным.

Теперь химики могли встать на путь подражания природе. И даже пытаться ее превзойти. Сначала они получили препарат, не уступающий по своей активности тубокурарину. А потом усовершенствовали его. Так родился синкурин; он вдвое активнее тубокурарина.

А вот еще более яркий пример. Борьба с малярией. Лечили ее хиной (или, по-научному, хинином), природным алкалоидом. Химикам же удалось создать плазмохин — вещество в шестьдесят раз более активное, чем хинин.

Современная медицина располагает огромным арсеналом средств, так сказать, на все случаи жизни. Против почти всех известных болезней.

Есть сильнейшие средства, успокаивающие нервную систему, возвращающие спокойствие даже самому раздраженному человеку. Существует, например, препарат, полностью снимающий чувство страха. Конечно, никто не порекомендует его студенту испытывающему боязнь перед экзаменом.

Есть целая группа так называемых транквилизаторов, лекарств-успокоителей. К ним относится, например, резерпин. Его применение для лечения некоторых психических заболеваний (шизофрении) в свое время сыграло огромную роль. Химиотерапия занимает теперь первое место в борьбе с душевными расстройствами.

Однако не всегда завоевания лекарственной химии оборачиваются положительной стороной. Есть, скажем, такое зловещее (иначе трудно его назвать) средство как ЛСД-25.

Во многих капиталистических странах его используют как наркотик, искусственно вызывающий различные симптомы шизофрении (всевозможные галлюцинации, позволяющие на какое-то время отрешиться от «земных тягот»). Но было немало случаев, когда люди, принявшие таблетки ЛСД-25, так и не приходили в нормальное состояние.

Современная статистика показывает, что большинство смертных случаев в мире — результат инфарктов или кровоизлияний в мозг (инсультов). Химики борются с этими врагами, изобретая разные сердечные лекарства, приготовляя препараты, расширяющие сосуды головного мозга.

С помощью синтезированных химиками тубазида и ПАСКа медики успешно побеждают туберкулез.

И наконец, ученые упорно ищут средства борьбы с раком — этим страшным бичом рода человеческого. Здесь еще очень много неясного и неизведанного.

Врачи ждут от химиков новых чудодейственных веществ. Ждут не напрасно. Тут химии еще предстоит показать, на что она способна.

Это слово было известно давно. Врачам и микробиологам. Упоминалось в специальных книгах. Но ровным счетом ничего не говорило человеку, далекому от биологии и медицины. Да и редкий химик знал его значение. Теперь его знают все.

Слово это — «антибиотики».

Но еще раньше, чем со словом «антибиотики», человек познакомился со словом «микробы». Было установлено, что ряд заболеваний, например, пневмония, менингит, дизентерия, тиф, туберкулез и другие, обязан своим происхождением именно микроорганизмам. Для борьбы с ними и нужны антибиотики.

Уже в средние века было известно о лечебном действии некоторых видов плесеней. Правда, представления средневековых эскулапов были довольно своеобразны. Например, считалось, что в борьбе с болезнями помогают только плесени, взятые с черепов людей, повешенных или казненных за преступления.

Но это не существенно. Существенно другое: английский химик Александр Флеминг, изучая один из видов плесени, выделил из нее активное начало. Так появился на свет пенициллин, первый антибиотик.

Оказалось, что пенициллин — прекрасное оружие в борьбе со многими болезнетворными микроорганизмами: стрептококками, стафилококками и т. д. Он способен победить даже бледную спирохету — возбудителя сифилиса.

Но хотя Александр Флеминг открыл пенициллин в 1928 году, расшифровали формулу этого лекарства лишь в 1945-м. А уже в 1947 году удалось провести полный синтез пенициллина в лаборатории. Казалось, человек догнал природу на этот раз. Однако не тут-то было. Провести лабораторный синтез пенициллина — задачка нелегкая. Значительно проще получать его из плесени.

Но химики не отступили. И здесь они смогли сказать свое слово. Пожалуй, не слово сказать, а дело сделать. Суть в том, что плесень, из которой обычно получали пенициллин, очень мало «производительна». И ученые решили повысить ее продуктивность.

Эту проблему они решили, найдя вещества, которые, внедряясь в наследственный аппарат микроорганизма, меняли его признаки. Причем новые признаки были способны передаваться по наследству. Именно с их помощью и удалось вывести новую «породу» грибов, которая была значительно более активна в производстве пенициллина.

Ныне набор антибиотиков весьма внушителен: стрептомицин и террамицин, тетрациклин и ауреомицин, биомицин и эритромицин. Всего сейчас известно около тысячи самых разнообразных антибиотиков, и около сотни их применяется для лечения различных заболеваний. И немалую роль в их получении играет химия.

После того как микробиологи накопили так называемую культуральную жидкость, содержащую колонии микроорганизмов, наступает черед химиков.

Именно перед ними ставится задача выделить антибиотики, «активное начало». Мобилизуются разнообразные химические методы извлечения сложных органических соединений из природного «сырья». Антибиотики поглощают с помощью специальных поглотителей. Исследователи применяют «химические клешни» — экстрагируют антибиотики различными растворителями. Очищают на ионообменных смолах, осаждают из растворов. Так получается антибиотик-сырец, который подвергается снова продолжительному циклу очистки, пока, наконец, не предстает в виде чистого кристаллического вещества.

Некоторые, например пенициллин, и до сих пор синтезируют с помощью микроорганизмов. Но получение других — только наполовину дело природы.

Но есть и такие антибиотики, например синтомицин, где химики полностью обходятся без услуг природы. Синтез этого препарата от начала и до конца проводится на заводах.

Без могущественных методов химии слово «антибиотик» никогда бы не смогло завоевать столь широкую известность. И не произошло бы того подлинного переворота в использовании лекарственных средств, в лечении многих болезней, который эти антибиотики произвели.

Слово «элемент» имеет множество значений. Так, например, называются атомы одного вида, имеющие одинаковый заряд ядра. А что такое «микроэлементы»? Так называют химические элементы, которые содержатся в животных и растительных организмах в очень малых количествах. Так, в человеческом организме 65 процентов кислорода, около 18 процентов углерода, 10 процентов водорода. Это макроэлементы, их много. А вот титана и алюминия всего по одной тысячной доле процента — именно их и можно назвать микроэлементами.

На заре биохимии на такие пустяки внимания не обращали. Подумаешь, какие-то там сотые или тысячные доли процента. Такие количества тогда и определять-то не умели.

Техника и методы анализов совершенствовались, и ученые находили все большее и большее количество элементов в живых объектах. Однако роль микроэлементов долгое время установить не удавалось. Даже и сейчас, несмотря на то, что химический анализ позволяет определять миллионные и даже стомиллионные доли процента примесей практически в любых образцах, значение многих микроэлементов для жизнедеятельности растений и животных еще не выяснено.

Но кое-что сегодня уже известно. Например, что в различных организмах присутствуют такие элементы, как кобальт, бор, медь, марганец, ванадий, йод, фтор, молибден, цинк и даже… радий. Да, именно радий хотя и в ничтожных количествах.

Кстати говоря, ныне в составе организма человека обнаружено около 70 химических элементов, и есть основание полагать, что в человеческих органах содержится вся периодическая система. Причем каждый элемент играет какую-то вполне определенную роль. Существует даже точка зрения, что многие заболевания возникают из-за нарушения микроэлементного равновесия в организме.

Железо и марганец играют важную роль в процессе фотосинтеза растений. Если вырастить растение на почве, не содержащей даже следов железа, листья и стебли его будут белыми как бумага. Но стоит опрыскать такое растение раствором солей железа, как оно принимает свой естественный зеленый цвет. Медь тоже необходима в процессе фотосинтеза и влияет на усвояемость растительными организмами соединений азота. При недостаточном количестве меди в растениях очень слабо образуются белки, в состав которых входит азот.

Сложные органические соединения молибдена входят в качестве составных частей в различные ферменты. Именно они способствуют лучшему усвоению азота. Недостаток молибдена порой приводит к ожогу листьев из-за большого накопления в них солей азотной кислоты, которые в отсутствии молибдена не усваиваются растениями. И на содержание в растениях фосфора молибден оказывает влияние. В его отсутствие не происходит превращения неорганических фосфатов в органические. Недостаток молибдена сказывается и на накоплении пигментов (красящих веществ) в растениях — появляется пятнистость и бледная окраска листьев.

В отсутствие бора растения плохо усваивают фосфор. Бор способствует также лучшему передвижению по системе растения различных сахаров.

Микроэлементы играют важную роль не только в растительных, но и в животных организмах. Оказалось, что полное отсутствие ванадия в пище животных вызывает потерю аппетита и даже смерть. В то же время повышенное содержание ванадия в пище свиней приводит к их быстрому росту и к отложению толстого слоя сала.

Цинк, например, играет важную роль в обмене веществ и входит в состав эритроцитов животных.

Печень, если животное (и даже человек) находится в возбужденном состоянии, выбрасывает в общий круг кровообращения марганец, кремний, алюминий, титан и медь, но при торможении центральной нервной системы — марганец, медь и титан, а выделение кремния и алюминия задерживает. В регулировании содержания микроэлементов в крови организма принимают участие, кроме печени, мозг, почки, легкие и мышцы.

Установить роль микроэлементов в процессах роста и развития растений и животных — важная и увлекательная задача химии и биологии. В недалеком будущем это, безусловно, приведет к весьма значительным результатам. И откроет науке еще один из путей к созданию второй природы.

Еще повара древности славились своими кулинарными успехами. Столы королевских дворцов ломились от изысканных блюд. Люди с достатком становились разборчивыми в пище.

Растения, казалось, были куда более неприхотливыми. И в знойной пустыне и в полярной тундре уживались травы и кустарники. Пусть чахлые, пусть жалкие, но уживались.

Что-то было потребно для их развития. Но что? Это загадочное «что-то» ученые искали долгие годы. Ставили опыты. Обсуждали результаты.

А ясности не было.

Ее внес в середине прошлого века знаменитый немецкий химик Юстус Либих. Ему помог химический анализ. Самые разнообразные растения «разложил» ученый на отдельные химические элементы. Их поначалу оказалось не так-то много. Всего десять: углерод и водород, кислород и азот, кальций и калий, фосфор и сера, магний и железо. Но эта десятка заставляла бушевать зеленый океан на планете Земля.

Отсюда следовал вывод: чтобы жить, растение каким-то образом должно усваивать, «поедать» названные элементы.

Как именно? Где же находятся кладовые пищи растений?

В почве, в воде, в воздухе.

Но встречались удивительные вещи. На одних почвах растение бурно развивалось, цвело и давало плоды. На других — хирело, сохло и становилось блеклым уродцем. Потому что в почвах этих не хватало каких-нибудь элементов.

Еще до Либиха знали люди и другое. Если даже на самой плодородной почве год за годом высевать одни и те же сельскохозяйственные культуры, то урожай становится все хуже и хуже.

Почва истощалась. Растения постепенно «съедали» все запасы необходимых химических элементов, содержащихся в ней.

Надо было почву «подкармливать». Вводить в нее недостающие вещества, удобрения. Их применяли еще в седой древности. Применяли интуитивно, опираясь на опыт предков.

Либих возвел использование удобрений в ранг науки. Так родилась агрохимия. Химия стала служанкой растениеводства. Перед ней возникла задача: научить людей правильно употреблять известные удобрения и изобретать новые.

Сейчас используют десятки различных удобрений. И самые главные из них — калийные, азотные и фосфорные. Потому что именно калий, азот и фосфор — элементы, без которых не растет ни одно растение.

…Было время, когда столь знаменитый ныне уран ютился где-то на задворках интересов химии. Лишь окраска стекол да фотография заявляли на него робкие претензии. Потом в уране обнаружили радий. Из тысяч тонн урановых руд извлекали ничтожную крупинку серебристого металла. А отходы, содержащие огромное количество урана, продолжали загромождать заводские склады. Наконец пробил час урана. Выяснилось, что именно он дает человеку власть над использованием атомной энергии. Отбросы стали драгоценностью.

…Издавна были известны Стассфуртские соляные залежи в Германии. Они содержали многие соли, главным образом калия и натрия. Соль натрия, поваренная соль, сразу же находила употребление. Соли калия без сожаления отбрасывались. Огромные горы их громоздились около шахт. И люди не знали, что с ними делать. Очень нуждалось земледелие в калийных удобрениях, но стассфуртские отбросы нельзя было использовать. В них содержалось очень много магния. А он-то, полезный растениям в малых дозах, в больших оказывался гибельным.

Тут и помогла химия. Она нашла простой метод очистки калиевых солей от магния. И горы, окружающие стассфуртские шахты, стали таять буквально на глазах. Историки науки сообщают такой факт: в 1811 году в Германии был построен первый завод по переработке калийных солей. Через год их стало уже четыре, а в 1872 тридцать три завода Германии переработали более полумиллиона тонн сырой соли.

Вскоре после этого во многих странах были созданы заводы по выработке калийных удобрений. А теперь во многих странах добыча калийного сырья во много раз превосходит добычу поваренной соли.

Примерно сто лет спустя после открытия азота один из крупных микробиологов писал: «Азот более драгоценен с общебиологической точки зрения, чем самые редкие из благородных металлов». И был совершенно прав. Ведь азот — составная часть практически любой белковой молекулы, как растительной, так и животной. Нет азота — нет и белка. А нет белка — нет жизни. Энгельс сказал, что «жизнь — это форма существования белковых тел».

Для создания белковых молекул растениям необходим азот. Но откуда же они его берут? Азот отличает малая химическая активность. При обычных условиях он не вступает в реакции. Стало быть, азот атмосферы растения использовать не могут. Прямо-таки «…хоть видит око, да зуб неймет». Значит, азотная кладовая растений — почва. Увы, кладовая довольно скудная. Соединений, содержащих азот, в ней маловато. Вот почему почва быстро растрачивает свой азот, и ее необходимо дополнительно им обогащать. Вносить азотные удобрения.

Сейчас понятие «чилийская селитра» стало уделом истории. А примерно лет семьдесят назад оно не сходило с уст.

На обширных пространствах республики Чили простирается унылая пустыня Атакама. Она тянется на сотни километров. На первый взгляд это самая обычная пустыня, однако от других пустынь земного шара ее отличает одно любопытное обстоятельство: под тонким слоем песка здесь находятся мощные залежи азотнокислого натрия, или натриевой селитры. Об этих залежах знали давно, но, пожалуй, впервые вспомнили о них тогда, когда в Европе стало не хватать пороха. Ведь для производства пороха раньше использовались уголь, сера и селитра.

Срочно снарядили экспедицию для доставки заокеанского продукта. Однако весь груз пришлось выбросить в море. Оказалось, что для производства пороха годится только калиевая селитра. Натриевая жадно поглощала влагу из воздуха, порох отсыревал, и использовать его было невозможно.

Не в первый раз пришлось выбрасывать европейцам заокеанский груз в море. В XVII веке на берегах реки Платино-дель-Пино были найдены крупинки белого металла, получившего название платины. Впервые в Европу платина попала в 1735 году. Но с ней не знали толком, что делать. Из благородных металлов в то время были известны лишь золото и серебро, и платина не находила себе сбыта. Но вот ловкие люди обратили внимание, что по удельному весу платина и золото довольно близки друг к другу. Воспользовались этим и стали добавлять платину к золоту, которое шло на изготовление монет. Это уже была подделка. Испанское правительство запретило ввоз платины, а те запасы, которые еще остались в государстве, — собрали и в присутствии многочисленных свидетелей утопили в море.

Но история с чилийской селитрой не окончилась. Она оказалась превосходным азотным удобрением, благосклонно предоставленным человеку природой. Других азотных удобрений в то время не знали. Началась интенсивная разработка природных месторождений натриевой селитры. Из чилийского порта Иквикве ежедневно отчаливали суда, доставлявшие столь ценное удобрение во все уголки земного шара.

…В 1898 году мир был потрясен мрачным предсказанием знаменитого Крукса. В своей речи он предрекал человечеству смерть от азотного голода. Ежегодно вместе с урожаем поля лишаются азота, а месторождения чилийской селитры постепенно вырабатываются. Сокровища пустыни Атакамы оказались каплей в море.

Тогда ученые вспомнили об атмосфере. Пожалуй, первым человеком, обратившим внимание на безграничные запасы азота в атмосфере, был наш знаменитый ученый Климент Аркадьевич Тимирязев. Тимирязев глубоко верил в науку и силу человеческого гения. Он не разделял опасений Крукса. Человечество преодолеет азотную катастрофу, выпутается из беды, считал Тимирязев. И оказался прав. Уже в 1908 году ученые Биркеланд и Эйде в Норвегии в промышленном масштабе осуществили фиксацию атмосферного азота с помощью электрической дуги.

Примерно в это же время в Германии Фриц Габер разработал метод получения аммиака из азота и водорода. Так была окончательно решена проблема связанного азота, столь необходимого для питания растений. А свободного азота в атмосфере много: ученые подсчитали, что если весь азот атмосферы превратить в удобрения, то этого растениям хватит более чем на миллион лет.

Юстус Либих считал, что растение может поглощать азот воздуха. Удобрять почву необходимо лишь калием и фосфором. Но именно с этими элементами ему и не повезло. Его «патентованное удобрение», которое взялась выпускать одна из английских фирм, не приводило к прибавке урожая. Лишь через много лет понял и открыто признал свою ошибку Либих. Он использовал нерастворимые фосфорнокислые соли, боясь, что хорошо растворимые будут быстро вымыты из почвы дождями. Но оказалось, растения не могут усваивать фосфор из нерастворимых фосфатов. И человеку пришлось готовить для растений своеобразный «полуфабрикат».

Каждый год урожаи всего мира уносят с полей около 10 миллионов тонн фосфорной кислоты. Для чего же нужен фосфор растениям? Ведь он не входит ни в состав жиров, ни в состав углеводов. Да и многие белковые молекулы, особенно наиболее простые, не содержат фосфора. Но без фосфора все эти соединения просто не могут образоваться.

Фотосинтез — это не просто синтез углеводов из углекислоты и воды, который «шутя» производит растение. Это сложный процесс. Фотосинтез идет в так называемых хлоропластах — своеобразных «органах» растительных клеток. В состав хлоропластов как раз и входит много соединений фосфора. Грубо приближенно хлоропласты можно представить себе в виде желудка какого-либо животного, где происходит переваривание и усвоение пищи, — ведь именно они имеют дело с непосредственными «строительными» кирпичиками растений: углекислотой и водой.

Поглощение растением углекислоты из воздуха происходит с помощью фосфорных соединений. Неорганические фосфаты превращают углекислый газ в анионы угольной кислоты, которые в дальнейшем и идут на постройку сложных органических молекул.

Конечно, роль фосфора в жизнедеятельности растений этим не ограничивается. Да и нельзя сказать, что его значение для растений уже выяснено полностью. Однако даже то, что известно, показывает его важную роль в их жизнедеятельности.

Это действительно война. Только без пушек и танков, ракет и бомб. Это «тихая», иногда многим незаметная, война не на жизнь, а на смерть. И победа в ней — счастье для всех людей.

Много ли вреда причиняет, например, обычный овод? Оказывается, это зловредное создание приносит убыток, только в нашей стране исчисляемый миллионами рублей в год. А сорняки? Только в США их существование стоит четыре миллиарда долларов. Или взять саранчу, сущее бедствие, превращающее цветущие поля в голую, безжизненную землю. Если подсчитать весь вред, который наносят сельскому хозяйству мира растительные и животные грабители за один-единственный год, получится невообразимая сумма. На эти деньги можно было бы целый год бесплатно кормить 200 миллионов человек!

Что такое «цид» в переводе на русский язык? Это значит — убивающий. И вот созданием различных «цидов» и занялись химики. Ими были созданы инсектициды — «убивающие насекомых», зооциды — «убивающие грызунов», гербициды — «убивающие траву». Все эти «циды» находят сейчас самое широкое применение в сельском хозяйстве.

До второй мировой войны широко применялись в основном неорганические ядохимикаты. Различных грызунов и насекомых, сорняки обрабатывали мышьяковыми, серными, медными, бариевыми, фтористыми и многими другими ядовитыми соединениями. Однако, начиная с середины сороковых годов, все большее распространение начинают находить органические ядохимикаты. Такой «крен» в сторону органических соединений был сделан вполне сознательно. Дело не только в том, что они оказались более безвредными для человека и сельскохозяйственных животных. Они обладают большей универсальностью, да и требуется их значительно меньше, чем неорганических, для получения того же эффекта. Так, всего миллионная доля грамма порошка ДДТ на один квадратный сантиметр поверхности полностью уничтожает некоторых насекомых.

В использовании органических ядохимикатов были и свои курьезы. Одним из действенных ядохимикатов считается в настоящее время гексахлоран. Однако, наверное, мало кому известно, что это вещество было получено впервые еще Фарадеем в 1825 году. Больше ста лет исследовали гексахлоран химики, даже не подозревая о его чудесных свойствах. И лишь после 1935 года, когда за его изучение взялись биологи, этот инсектицид стал выпускаться в промышленных масштабах. Лучшими инсектицидами в настоящее время являются фосфорорганические соединения, например фосфамид или препарат М-81.

До недавнего времени использовали для защиты растений и животных препараты наружного действия. Однако посудите сами: прошел дождь, подул ветер, и ваше защитное вещество исчезло. Все надо начинать сначала. Ученые задумались над вопросом — нельзя ли вводить ядохимикаты внутрь защищаемого организма? Делают же человеку прививки — и болезни ему не страшны. Как только микробы попадают в такой организм, они немедленно уничтожаются невидимыми «хранителями здоровья», появившимися там в результате введения сыворотки.

Оказалось, что создать ядохимикаты внутреннего действия вполне возможно. Ученые сыграли на различном строении организмов насекомых-вредителей и растений. Для растений такой ядохимикат безвреден, для насекомого — смертельный яд.

Химия защищает растения не только от насекомых, но и от сорняков. Были созданы так называемые гербициды, которые угнетающе действуют на сорняки и практически не вредят развитию культурного растения.

Пожалуй, одними из первых гербицидов, как это ни странно, были… удобрения. Так, уже давно отмечалось практиками сельского хозяйства, что если на поля вносить повышенные количества суперфосфата или сульфата калия, то при интенсивном росте культурных растений рост сорняков угнетается. Но и здесь, как и в случае с инсектицидами, в наше время решающую роль играют органические соединения.

Мальчишке перевалило за шестнадцать. И вот он, пожалуй, первый раз в парфюмерном отделе. Он здесь не из любопытства, а по необходимости. У него уже начали пробиваться усы, и их надо брить.

Для начинающих это довольно интересная операция. Но примерно лет через десять-пятнадцать она до того надоест, что иногда хочется отрастить бороду.

А возьмите, например, траву. На железнодорожном полотне она недопустима. И люди из года в год «бреют» ее серпами и косами. Но представьте себе железную дорогу Москва — Хабаровск. Это девять тысяч километров. И если всю траву на ее протяжении скашивать, да еще не один раз за лето, на этой операции придется держать почти тысячу человек.

А нельзя ли придумать какой-нибудь химический способ «бритья»? Оказывается, можно.

Чтобы скосить траву на одном гектаре, необходимо, чтобы целый день работали 20 человек. Гербициды заканчивают «операцию по уничтожению» на такой же площади за несколько часов. Причем уничтожают траву начисто.

А известно ли вам, что такое дефолианты? «Фолио» — значит «лист». Дефолиант — вещество, вызывающее их опадение. Их применение позволило механизировать уборку хлопка. Из года в год, из века в век выходили люди на поля и вручную обирали кусты хлопчатника. Тот, кто не видел ручную уборку хлопка, вряд ли может представить всю тяжесть такой работы, которая, кроме всего, происходит при отчаянной жаре в 40–50 градусов.

Теперь же все значительно проще. За несколько дней до раскрытия коробочек с хлопком плантации хлопчатника обрабатываются дефолиантами. Самый простейший из них — Mg[ClO₃]₂. Листья с кустов опадают, и вот уже на полях работают хлопкоуборочные комбайны. Кстати, в качестве дефолианта может использоваться CaCN₂, а это значит, что при обработке им кустов в почву дополнительно вносится азотное удобрение.

Но в своей помощи сельскому хозяйству, «в исправлении» природы, химия пошла еще дальше. Химиками были открыты так называемые ауксины — ускорители роста растений. Правда, поначалу природные. Простейшие из них, например гетероауксин, химики научились синтезировать в своих лабораториях. Эти вещества не только ускоряют рост, цветение и плодоношение растений, но повышают их устойчивость и жизнеспособность. Кроме этого, оказалось, что применение ауксинов в повышенных концентрациях оказывает прямо противоположный эффект — затормаживает рост и развитие растений.

Здесь наблюдается почти полная аналогия с лекарственными веществами. Так, известны лекарственные препараты, содержащие мышьяк, висмут, ртуть, однако в больших (скорее, повышенных) концентрациях все эти вещества ядовиты.

Например, ауксины могут намного удлинить сроки цветения декоративных растений, и в первую очередь цветов. При внезапных весенних заморозках затормозить распускание почек и цветение деревьев и так далее и тому подобное. С другой стороны, в холодных районах с коротким летом это позволит выращивать «ускоренным» методом урожаи многих фруктов и овощей. И хотя эти способности ауксинов еще не реализованы в широком масштабе, а представляют собой лишь лабораторные опыты, можно не сомневаться, что в недалеком будущем помощники земледельцев выйдут на широкий простор.

Вот факт для газетной сенсации: маститому ученому признательные коллеги преподносят… вазу из алюминия. Любой подарок заслуживает благодарности. Но не правда ли, дарить алюминиевую вазу… Есть над чем поиронизировать…

Это теперь. Сто лет назад такой дар показался бы исключительно щедрым. Его действительно преподнесли английские химики. И не кому-нибудь, а самому Дмитрию Ивановичу Менделееву. В знак великих заслуг перед наукой.

Видите, как все в мире относительно. В прошлом столетии не знали дешевого способа добычи алюминия из руд, и потому металл был дорог. Нашли способ, и цены стремительно полетели вниз.

Многие элементы периодической системы и поныне стоят недешево. И это часто ограничивает их применение. Но мы уверены, до поры до времени. Химия и физика еще не раз проведут «снижение цен» на элементы. Проведут обязательно, ведь чем дальше, тем больше обитателей менделеевской таблицы вовлекает практика в сферу своей деятельности.

Но среди них есть и такие, что в земной коре либо вовсе не встречаются, либо их безумно мало, почти что нет совсем. Скажем, астат и франций, нептуний и плутоний, прометий и технеций…

Однако их можно приготовить искусственно. А уж коль скоро химик держит в руках новый элемент, то начинает задумываться: как дать ему путевку в жизнь?

Наиболее практически важным искусственным элементом является пока плутоний. И его мировое производство превышает ныне добычу многих «обычных» элементов периодической системы. Добавим, что химики относят плутоний к числу самых изученных элементов, хотя ему «от роду» чуть больше четверти века. Все это не случайно, поскольку плутоний — превосходное «горючее» для ядерных реакторов, ничем не уступающее урану.

На некоторых американских спутниках Земли источником энергии служили америций и кюрий. Эти элементы отличаются сильнейшей радиоактивностью. При их распаде выделяется много тепла. С помощью термоэлементов оно преобразуется в электричество.

А прометий, до сих пор не найденный в земных рудах? Миниатюрные батарейки, размером чуть больше шляпки обычной канцелярской кнопки, созданы с участием прометия. Химические батареи в лучшем случае служат не более полугода. Прометиевая атомная батарейка беспрерывно работает в течение пяти лет. И диапазон ее применений весьма широк: от слуховых аппаратов до управляемых снарядов.

Астат готов предложить свои услуги врачам для борьбы с заболеваниями щитовидной железы. Ее пытаются ныне лечить с помощью радиоактивных излучений. Известно, что в щитовидке может накапливаться йод, а ведь астат — химический аналог йода. Введенный в организм, астат будет концентрироваться в щитовидной железе. Тогда-то и скажут веское слово его радиоактивные свойства.

Так что некоторые искусственные элементы отнюдь не пустое место для потребностей практики. Правда, служат человеку они односторонне. Люди могут использовать только их радиоактивные свойства. До химических особенностей руки пока не дошли. Исключение — технеций. Соли этого металла, как выяснилось, могут делать стальные и железные изделия устойчивыми против коррозии.