Без химии?
Посмотреть дискуссию «Без химии?» с участием кристаллографа Артема Оганова и журналиста Павла Лобкова можно в видеоархиве «Прямой речи».
Павел Лобков:
➤ Девочка с розовыми волосами, зоозащитница, хочет всё без химии. Но у нее депрессия, она идет к психотерапевту и просит выписать ей селективные ингибиторы обратного захвата серотонина. У нее от таблеток повышается настроение. Но все это, конечно, произошло без химии, ага.
Бабулька продает на рынке лук, который она щедро удобряет навозом на грядках. Она тоже говорит, что лук — без химии.
Или молодой айтишник в Калифорнии после медитации на пляже вставляет ключ в свою «теслу», работающую на никель-ионных аккумуляторах — и конечно, он тоже за мир без химии.
Мы живем в эпоху тотального лицемерия.
Артем Оганов:
➤ Люди поступают неразумно, движимые жаждой прибыли. Они используют в продуктах или косметике химические вещества, которым там вообще-то не место.
Например, во Франции только что решили выплачивать компенсации фермерам, которые получили болезнь Паркинсона из-за такого пестицида как глифосат. Его широко применяют и доказано, что он вызывает болезнь Паркинсона.
Другой пример: помните фильм «Эрин Брокович»? Это реальная история. Одна компания для борьбы с коррозией в своих трубах использовала соединение шестивалентного хрома, про который хорошо известно, что это сильнейший канцероген, вызывающий рак.
Еще пример: вещество бромат калия — окислитель и канцероген. Но примерно половина производителей хлеба добавляют его в свои булки, чтобы корочка была красивее. В России, к счастью, это запрещено. Производители говорят, что бромат калия окисляется и становится безвредным бромидом. Но мы не знаем, какой процент вещества остается в первозданном виде. И в любом случае, постоянный прием брома разрушает нервную систему.
➤ От чего умер Наполеон? Шведский химик Карл Вильгельм Шееле (1742–1786) открыл марганец, хлор, синильную кислоту и замечательную краску, которую называли «парижская синь». Это гидроарсенид меди, который стал в 19-м веке очень популярным благодаря своему яркому цвету. У Наполеона стены в доме были выкрашены этой краской. И после смерти в его организме нашли высокий уровень мышьяка (лат. Arsenicum).
➤ С детьми на даче мы смогли воспроизвести древнекитайскую и древнеегипетскую краску. Еще 6 тысяч лет назад в Египте синтезировали красу «египетская лазурь». А 3 тысячи лет назад китайцы создали «ханьскую лазурь». Обе краски — безопасные и представляют собой довольно сложные химические соединения. Китайская — силикат бария и меди, но откуда китайцы брали барий, открытый только в 18-м веке?
➤ Клод Моне очень любил фиолетовый цвет. Он говорил, что такого цвета воздух. Для фиолетовой краски он использовал сложное соединение — пирофосфат марганца и аммония.
Павел Лобков:
➤ Сульфат бария — белоснежная краска, с которой все тоже интересно. Она поглощает рентгеновский свет. На рентгене эта краска — черного цвета. Поэтому ее используют для проверки на рентгене проходимости, например, кишечника. А видимый свет краска пропускает, поэтому ее используют для создания анти-парниковых покрытий.
Артем Оганов:
➤ Клинок из дамасской стали я привез из Индии. Дамасская сталь обладает странными характеристиками: она одновременно очень твердая и при этом — пластичная. Чтобы железо стало твердым, нужно много углерода. Но углерод делает железо хрупким — превращает в чугун, из которого клинок не сделаешь. Дамасская сталь содержит больше углерода, чем ей положено.
Выяснилось, что углерод там — в виде нанотрубок. Сталь армирована ими. Прочность углеродных нанотрубок во много раз выше, чем у стали. Непонятно до сих пор, как это делали в те времена. Люди часто додумываются до странных вещей.
Павел Лобков:
➤ Это как знаменитая багдадская батарейка, созданная в 3-4 веке до н.э. и найденная в 30-х годах 20 века. Это обычный глиняный кувшин, в котором содержится медная трубка, а внутри трубки — железный гвоздь. Все это закрыто асфальтовой пробкой — изолятором. Если вы нальете в кувшин соленую воду или лимонный сок, можно получить ЭДС (электродвижущую силу) до 1 вольта. Зачем этот вольт был нужен, когда электричество еще не изобрели — вопрос до сих пор открытый.
Артем Оганов:
➤ Красные стекла красные из-за наночастиц золота и серебра определенного размера. Цвет причем зависит от размера частиц. Эти частицы и есть квантовые точки, за которые дали Нобелевскую премию. Опубликовав об этом статью в начале 80-х, Алексей Екимов называл эти частицы микрокристаллами. Он экспериментировал и показал, что в зависимости от размера частицы вещества у него будут разные свойства (например, разный цвет). И у вас уже не одно вещество, а целая палитра материалов. Температура плавления, каталитические свойства, магнитные, реакционная способность, сверхпроводимость и куча других характеристик зависят от размера частицы.
Павел Лобков:
➤ Интересна история аспирина. Отвар ивовой коры (ива на латыни — «salix») был известен как минимум при Гиппократе, а то и раньше — 2-3 век до нашей эры, он использовался в качестве жаропонижающего средства. Механизм действия аспирина стал понятен только в середине 20 века, и он очень сложный, связан с нашими внутренними медиаторами простагландинами. За это тоже была выдана Нобелевская премия в 1982 году. А аспирином, получается, человек пользовался уже к тому времени веков эдак 25.
➤ Химия имеет не только объяснительную силу, но и предсказательную. Ученые могут предсказать, а потом начать искать вещество.
Артем Оганов:
➤ Ценный литий концентрируют растения: василисник, лютик и табак. Если попытаться сжечь горелкой сахар — ничего не получится, он будет просто карамелизоваться. Но если другой кубик сахара посыпать табачным пеплом, то он сгорит. Потому что в табачной золе содержатся соединения лития, которые катализируют окисление (горение) сахара.
Павел Лобков:
➤ Вот эти химические «танцы» с соединениями очень похожи на вязание: что-то там крутит-крутит мастерица — и получаются бельгийские кружева. И в химии кружева создаются подобным образом. Две молекулы сшиваются определенным образом с добавлением катализатора — и получается новый антибиотик. Это называется «клик-химией». И тоже Нобелевская премия.
➤ Никто не знает, что получится из новой технологии. Из одной и той же технологии может получиться атомный ледокол и атомная бомба, в зависимости от того, в какие руки попадет открытие.
Артем Оганов:
➤ Например, сернистый газ — страшно токсичная штука. Но когда он вырабатывается нашими клетками (эндогенный) — он полезен. Потому что он мощный антиоксидант, борется с излишками кислоты, которая образуется в теле и разрушает клетки. Антиоксиданты позволяют нам стареть медленнее.
➤ Габер и Бош придумали механизмы синтеза аммиака. Благодаря этому появились удобрения. Когда люди научились получать соединения азота для удобрений, это фактически решило проблему голода на планете.
Павел Лобков:
➤ А как китайцы изобрели порох? Они выкапывали яму, устилали ее глиной, заливали туда мочу и добавляли бактерии. Со временем на поверхности образовывались кристаллы мочевины, они их собирали и использовали как селитру для создания пороха. Потому что в мочевине тот же азот, что и в селитре.
Артем Оганов:
➤ В 1963 году немецкий кристаллограф Армен Вайс в Альпах нашел белую глину, каолинит, из которой древние китайцы делали свой волшебный фарфор. Но каолинит имеет слоистую структуру. И в этом альпийском каолините между слоями было органическое вещество (мочевина и другие). Оказалось, там веками были сараи со скотом. При спекании фарфора реакция идет тем лучше, чем более мелкозернистое сырье. При таком необычном строении вещества кристаллограф смог воспроизвести китайский фарфор. Уже потом, изучая летописи, он обнаружил, что китайцы прямо так и писали про производство фарфора: берем каолинит, ставим в мочу... До этого исследователи думали, что этот шаг с мочой — просто глупое суеверие древних китайцев. А в готовом фарфоре не остается и следа от мочевины, она улетучивается при выпекании.
➤ Еще одно интересное открытие немцев — процесс Фишера-Тропша (создание искусственной нефти). Это 20-е годы прошлого века, время необычайного расцвета немецкой науки. В Германии нет нефти. Они произвели дизель из угля. Четверть всего топлива у гитлеровской армии была сделана процессом Фишера-Тропша. Сейчас в Китае они эту технологию осваивают — создали новый хороший катализатор (в Китае нет нефти и очень много плохого угля, подходящего для технологии).
➤ В нашем организме тоже есть катализаторы, без которых ни одна химическая реакция невозможна: это ферменты. Когда человек потребляет алкоголь, его переработка в упрощенном виде состоит из 2 шагов: на первом шаге образуется токсичный альдегид, а на втором шаге альдегид перерабатывается в СО2 и воду. У некоторых народов (например, у китайцев) нет фермента, который перерабатывает альдегид. Поэтому у них быстро наступает похмелье и длится оно намного дольше.
➤ Для синтеза ферментов организму нужны микроэлементы и витамины. Например, при недостатке магния вы наступаете буквально на 300 различных граблей. Именно столько реакций в организме не протекает без магния и в любой из них может что-то пойти не так при его дефиците.
