2 августа 2021, понедельник, 13:45
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

29 марта 2021, 18:00

Химия навсегда

Издательства «КоЛибри» и «Азбука-Аттикус» представляют книгу шведского химика Ларса Орстрёма «Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша» (перевод Оксаны Постниковой).

Почему дирижабль «Гинденбург» был наполнен водородом, а не гелием, и почему это привело к трагедии? Чем занимались зелейщики и почему крестьяне их не жаловали? Зачем ацетон был нужен военно-морскому флоту Великобритании? Действительно ли оловянные пуговицы сыграли фатальную роль в наполеоновской кампании 1812 года? Ларс Орстрём, шведский химик, специализирующийся в области неорганической химии, преподаватель и ведущий научно-популярного подкаста журнала Chemistry World, с непринужденностью и азартом настоящего ученого распутывает детективные сюжеты из литературы и из жизни, рассказывая захватывающие истории о химических элементах и нашем взаимодействии с ними.

«Химия может быть математически сложной, но при этом такой же простой, как детский деревянный конструктор, полагающейся на такие элементарные вещи, как разница в размерах. Время от времени мы достаем свои конструкторы из ящика, однако теперь всё чаще используем компьютер. И совсем как маленькие дети, которых зачаровывает цвет, форма и текстура набора шариков, химики испытывают потребность потрогать пальцем атомы и молекулы, чтобы выяснить, какими свойствами они обладают», — говорит Ларс Орстрём.

Предлагаем прочитать фрагмент одной из глав книги.

 

Смерть в доме № 29

В этой главе мы познакомимся с людьми с высоким содержанием тестостерона в организме и узнаем, как медь теряет электроны, а высший свет — людей.

Остальные пятеро пошли раньше, по одному, и в тогдашних источниках отмечалось, каким гуманным было это зрелище, поскольку его участникам не пришлось видеть друг друга. Тысячи жителей Стокгольма собрались на улице в холодный день 30 января 1744 года, чтобы посмотреть, как последний из этой шестерки, Густаф Шедин, счетовод медеплавильного завода Иншё, поднялся на эшафот. В качестве кульминации представления его должны были обезглавить, а затем разрубить тело на куски.

Летом предыдущего года Шедин руководил четвертым Даларнским восстанием — последним маршем старателей и крестьян Даларны (изобилующей рудниками шведской провинции в 100 милях к северо-западу от Стокгольма) на шведскую столицу. Это движение стало выражением сильного недовольства населения королем Фредериком I и гибельной для страны войной, которую тот вел с Россией. Такое уже случалось раньше и приводило к успеху: чрезвычайно свободомыслящие жители Даларны традиционно обладали некоторой властью благодаря богатым природным ресурсам, жемчужиной которых был крупный горный медный рудник в Фалуне. Некогда он был крупнейшим подобным рудником в мире и производил около 70 % мирового объема меди.

Рудник в Фалуне, как и многие другие, когда-то управлялся как кооперативное предприятие, и работали там свободные старатели, или бергсманы (bergsmän — «горные люди»), у которых были особые привилегии и свои законы. Однако их время подошло к концу. В 1743 году восстание закончилось кровавой резней в Стокгольме, а теперь должны были казнить шестерых его руководителей. Медный рудник также терял свое привилегированное положение. Он давал шведским королям и королевам экономическую опору для многочисленных более или менее успешных военных авантюр на территории континентальной Европы, но теперь пришел в упадок, как и военная мощь Швеции.

Это традиционно мужское занятие — рассердиться и собрать парней, чтобы разобраться с людьми и делами, — на химическом уровне связано с высоким уровнем большой органической молекулы под названием тестостерон. Для специалиста в неорганической химии, ищущего интересную историю, сейчас было бы прекрасно показать прямую связь между медью и тем, как эта молекула создается в нашем теле, начав с холестерина и заявив, что тестостерон делал мужчин из Даларны более склонными к поспешным революционным действиям. Что ж, забудьте об этой идее, потому что в этой цепочке событий нет ни следа меди. Для некоторых ферментов — белков, которые играют роль катализаторов в этих реакциях в человеческом теле, — крайне важны железо и цинк, но не медь, насколько нам известно; хотя медь играет роль реакционного центра для многих других ферментов. Этого слишком мало для обоснования, так что пойдем дальше и обсудим несколько других случаев, когда политические беспорядки были связаны с добычей меди.

Я слишком молод, чтобы помнить 1961 год, но у меня есть некоторые туманные воспоминания о 1973-м: знаменитое последнее фото президента Альенде в шлеме у главного входа во дворец Ла Монеда в Сантьяго, а рядом с ним — молодой человек в костюме с галстуком и с автоматом в руках. В 1961 году произошла авиакатастрофа под Ндолой на территории нынешней Замбии: на фотографиях изображен разбившийся самолет DC-6 и офицеры Северной Родезии в шортах. Меньше на Западе помнят о демократически избранном конголезском премьер-министре Патрисе Лумумбе, убитом в заключении при режиме Мубуто в 1961 году, с молчаливого одобрения правительства Бельгии (поступок, за который в 2002 году были принесены официальные извинения).

Власть и богатство, а также война, убийство и различные ожесточенные конфликты — всё это тесно связано с двумя более тяжелыми элементами в группе трех так называемых благородных металлов: серебром (Ag) и золотом (Au), а золото даже называют самым ядовитым из всех элементов, особенно опасным для разума. Все мы видели изображения пиратов, дерущихся за сундук, полный золотых дублонов, однако вряд ли в истории случались потасовки за ящик медных пенни. И однако же, вероятно, именно медь лежала в основе конфликтов в Чили и Конго, унесших жизни президента Сальвадора Альенде и Генерального секретаря ООН и шведского дипломата Дага Хаммаршёльда.

Оба эти человека представляли собой реальную или ощутимую угрозу для влиятельных компаний по добыче меди. Хаммаршёльд пытался разрешить конфликт, возникший из-за отделившейся республики Катанга на юго-востоке недавно обретшей независимость республики Конго; Альенде, будучи первым избранным социалистическим президентом, за несколько лет до того национализировал чилийские медные рудники. Альенде почти наверняка покончил с собой во время переворота и нападения на президентский дворец; однако авиакатастрофа, оборвавшая жизнь Хаммаршёльда и еще 15 пассажиров и членов экипажа, всё еще является предметом споров, и в этом деле были предъявлены новые факты, особенно после падения режима апартеида в Южной Африке.

Шахта — это глубокое отверстие в земле с химической фабрикой наверху. Это особенно справедливо в отношении добычи и производства меди, поскольку с таких заводов очень часто вывозятся не один, а два важных продукта — твердый и жидкий. Так же, как и ферменты в нашем теле, медь обычно не встречается в природе в виде блестящего металла. Вместо этого, имея 29 электронов, 11 из которых — на внешней оболочке, она обычно теряет два электрона и становится медью (II), Cu2+, или теряет один электрон и становится медью (I), Cu+. Нам это удобно, так как эти ионы часто водорастворимы и легче усваиваются организмом, чем твердые куски медной пластины.

В нашем организме за ионами меди присматривают главным образом атомы азота в составе белков (аминокислота под названием гистидин справляется с этим особенно хорошо); также этим занимаются содержащие серу аминокислоты цистеин и метионин. Откроем маленький секрет: медь и серу связывают вечные любовные узы, и наши ферменты пользуются этим, чтобы заставить медь выполнять некоторые весьма важные реакции в организме. Эта связь проявляется не только в любви меди к аминокислотам с серой, но и в зеленовато-синей патине, которая покрывает медные статуи (кстати, нет ни одной такой статуи Фредерика I — кажется, все решили, что о нем лучше забыть) и другие предметы из меди, подвергающиеся воздействию внешней среды и серосодержащих загрязняющих веществ.

Связь «медь — сера» также можно обнаружить под землей, поскольку многие минералы, содержащие медь, имеют в своем составе серу — например, медный колчедан (CuFeS2). Когда стали массово появляться медеплавильные заводы, разлучение этих двух влюбленных начало представлять угрозу для окружающей среды. Причиной этого был тот факт, что в этом процессе используется кислород из воздуха, который вместе с ионами Cu2+ забирает по два электрона у каждого атома серы. Эта реакция превращает медь (II) в металлическую медь, а ионы серы (S2–) — в молекулы оксидов серы (IV) или (VI) — SO2 или SO3 соответственно, — где атом серы хорошо спрятан в оболочку из атомов кислорода и больше не может испытывать влечения к атому меди. Разумеется, и SO2, и SO3 — оба они газообразны — просто выпускали из заводской трубы: всё, проблема решена!

3Cu2S + 3O2 → 6Cu + 3SO2.

Но, как это часто случается, то, что для одного — мусор, для другого — клад. Вместо того чтобы выбрасывать SO2 и SO3 в воздух, где, смешавшись с водяным паром, они превратились бы в сернистую (H2SO3) и серную (H2SO4) кислоты и вызвали бы кислотный дождь, эти газы можно собрать и превратить в 100 % SO3 путем окисления кислородом О2 из воздуха при помощи новых умных катализаторов. После этого к газу добавляется вода, и мы вновь получаем серную кислоту, но теперь можем ее продать. И существует довольно большой рынок спроса: год за годом серная кислота возглавляет первую десятку химических продуктов по всему миру.

Швеция в настоящее время производит всего 1 % мировой меди, а рудник в Фалуне закрыл производство в 1992 году. Сейчас это объект мирового наследия ЮНЕСКО, и вы можете посетить и надземную, и подземную его часть. Изначальная старательская компания «горных людей» со временем превратилась в Stora Kopparbergs Bergslags Aktiebolag (Великую гильдию медных старателей), которая, вероятно, является старейшим в мире акционерным предприятием. В 1998 году она слилась с финской компанией Enso и теперь занимается гораздо более мягкими вещами, поскольку Stora Enso — одна из крупнейших в мире лесопромышленных компаний и производителей бумаги.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы малярия мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика табак такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.