Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Александр Михайлович Бутлеров родился в 1828 году, учился в Казанском университете, после отъезда Карла Клауса в город Дерпт (о Карле Карловиче — в главе 14) возглавил преподавательский корпус химии в Казанском университете и в 1861 году впервые огласил на Съезде немецких естествоиспытателей и врачей свою теорию строения органических соединений. Сейчас ее положения показались бы очевидными, однако, как ни странно, до Бутлерова ученых как-то мало занимал хорошо известный сегодня факт, что химические и физические свойства любого индивидуального вещества зависят не только от его состава, то есть количества тех или иных атомов, но и от того, в каком порядке «собрана» молекула вещества из этих атомов, — то есть от строения молекулы. А как же иначе, спросите вы? А вот так: до Бутлерова вещество (точнее, молекулу вещества) считали этаким мешком, в который насыпали столько-то атомов углерода, столько-то азота, столько-то кислорода и так далее. Мешок потрясли и получили вещество.

Хотя само явление изомерии было обнаружено еще Юстасом Либихом в 1823 году, но не в случае органических веществ, а при изучении серебряных солей гремучей и изоциановой кислот. Либих сумел выяснить, что гремучее серебро Ag-O-N=C (или фульминат серебра) и изоцианат серебра Ag-N=C=O имеют одинаковый состав и совершенно различные свойства. Правда, написать формулы таким образом он не мог, в те времена еще не существовало методов установления химического строения, да не было и самих формул с использованием «черточек», обозначающих химические связи. Просто Либих получил гремучее серебро и изоцианат серебра в результате реакций с использованием различных соединений, но выделил два продукта одинакового, как теперь говорят, брутто-состава. Через несколько лет после Либиха сам великий Берцелиус ввел понятие изомерии (от греческого слова, означающего «равнодольные»).

И только Бутлеров сумел разобраться в этом вопросе и объяснил явление изомерии, пояснить которое проще всего на примере углеводорода бутана.

Углеводороды, соединения только атомов углерода и водорода, имеют главную и побочную цепь связанных между собой атомов углерода начиная от простейшего метана СН₄. Затем следует этан С₂Н₆, за ним пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и так далее, вплоть до углеводородов с числом атомов углерода 100 и более. Да, кстати, здесь речь идет о предельных углеводородах, в которых все связи углерод-углерод одинарные. Так вот, формулу пропана можно записать только так: СН₃-СН₂-СН₃, у пропана изомеров нет. А вот у бутана C₄H₁₀ уже два изомера: СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ (линейный изомер) и СН₃-СН₂(СН₃) — СН₃. Скобка означает, что метильная группа СН3, как ветка у дерева, направлена в сторону от главной цепи — это разветвленный изомер. То есть изомеры имеют одинаковый состав, но разное строение и соответственно разные химические и физические свойства. Например, тот же линейный изомер бутана (нормальный, н-бутан) имеет температуру плавления -138 °C, а его изомер изо-бутан плавится при -160 °C.

Лучшим доказательством справедливости любой теории, хоть химической, хоть в области общественных явлений, является правильное предсказание. Справедливость структурной теории Бутлерова была доказана еще им самим, когда он предсказал существование четырех различных изомеров бутилового спирта (бутанола), различающихся по своим физическим и химическим свойствам. Ко времени создания теории был известен лишь один бутанол: (CH₃)₂CHCH₂OH. А Бутлеров предсказал и написал формулы еще трех бутанолов: CH₃CH₂CH₂CHOH, CH₂CH(CH₃)CHOH и (CH₃)₃COH. Вскоре эти изомеры были синтезированы, и теория блестяще подтвердилась.

Братья цис и транс

Со времен Бутлерова открыт целый ряд других видов изомерии, в частности самая утонченная цис-транс-изомерия. Представим себе молекулу этилена CH₂=CH₂. Теперь по одному атому водорода у каждого из углеродов заместим на какую-нибудь группу, хоть на тот же простейший метил CH₃-. Получим CH₃-CH=CH-CH₃. Эти группы, как и оставшиеся атомы водорода, все лежат в одной плоскости, по оси которой расположена двойная связь. И у метильных групп появляется возможность расположиться либо по одну сторону от этой двойной связи, либо по разные стороны. Если бы связь была одинарная, то никакой разницы не было бы, вокруг этой связи группы CH₃- могут «вращаться» — и мысленно, и на самом деле. Для двойной связи так не проходит, и мы получаем два изомера диметилэтилена. Если по разные стороны — это транс-изомер. Одна из групп как бы переехала (транспортировалась) на другую сторону от двойной связи. «Транс» по-латыни — это «через», «за». Если по одну сторону — это цис-изомер. Приставка «цис-» так и переводится с латыни — «по одну сторону». (Раньше ближневосточная страна Иордания называлась Трансиорданией, то есть «за рекой Иордан». Иорданией эта страна стала называться только после первой войны с Израилем, когда Трансиордания захватила кусок Палестины за рекой Иордан и старое название потеряло смысл. Эти территории, уже не принадлежащие Иордании, называются сейчас Западным берегом реки Иордан или Палестинской автономией, а иногда используется термин Цисиордания.)

Конечно, цис- и транс-изомеры обладают различными свойствами. Иногда эти различия очень велики. Например, природный каучук из млечного сока дерева гевеи представляет собой цис-полимер вещества изопрена CH₂=C(CH₃)-CH₂=CH₂, трансполимер в этом соке полностью отсутствует. И этот цис-полиизопрен является самым лучшим материалом для изготовления резины, идущей на автопокрышки. Разумеется, химики постарались синтезировать каучук, чтобы не зависеть от капризной гевеи, но очень долго не удавалось подобрать такие условия и катализаторы, чтобы получался только цис-изо-мер, обычно на выходе имели смесь двух изомеров. Сейчас стереорегулярный, то есть состоящий почти полностью из цис-изомера, каучук делать научились, но это все еще дорогое и трудное предприятие. Вот почему в Малайзии, Индонезии и Вьетнаме под плантации гевеи продолжают вырубать уникальные дождевые леса.

Еще одно отличие между цис- и транс-изомерами — это их различное поведение в человеческом организме. Еще совсем недавно самым страшным врагом рода человеческого считалось сливочное масло, «от которого холестерин». Это правда, в сливочном масле немало этого вещества, оно откладывается на стенках наших сосудов и может их закупорить, образовать тромб и так далее. Альтернативой считалось растительное масло, в котором холестерина нет, и маргарин, в котором холестерина тоже нет, да к тому же твердый маргарин удобен для готовки и намазывания на хлеб. Однако лет десять назад выяснилось, что маргарин-то пострашнее сливочного масла будет — в нем обнаружились трансжиры! Собственно, никто в этом и не сомневался, но на эти изомеры ранее внимания не обращали.

Жиры — это сложные эфиры глицерина и карбоновых кислот. А карбоновые кислоты могут быть либо только с одинарными связями углерод-углерод, либо и с двойными связями, причем такие жиры считаются полезнее. Однако лишь в том случае, если они представлены цис-изомерами. Жиры с транс-изомерами карбоновых кислот, которые для краткости так и называют трансжирами, оказались довольно вредными. Выяснилось, что любители маргарина более склонны к развитию стенокардии, инфаркта миокарда, аритмии и сердечной недостаточности. Теперь за границей требуют указывать на этикетках маргаринов, есть ли в них трансжиры, и если есть, то сколько.

Вот еще один пример различия свойств цис-и транс-изомеров, причем особенно важный для любителей анисовки — содержащих алкоголь напитков типа французского «Перно», греческого «Узо» и болгарской «Мастики». В этих анисовках содержится эфирное масло семени аниса, на 90 % состоящее из вещества анетола. У анетола есть и цис-, и транс-изомер, причем транс-анетол является широко распространенным ароматизатором и совершенно не ядовит, а цис-анетол очень токсичен. К счастью, цис-анетола в эфирном масле очень немного и при умеренном употреблении анисовки никакого отравления не происходит. Однако при длительном хранении напитка, особенно на свету, доля цис-анетола возрастает и этой анисовкой можно отравиться. Именно поэтому содержащие анетол напитки разливают в бутылки из темного, обычно зеленого или синего, стекла.

Звезда полынь

Впрочем, отравиться можно и вполне свежим «Перно». Кроме анетола, в «Перно» ранее содержался экстракт горькой полыни и напиток относился к группе абсентов (латинское название полыни — absinthium). Полынь — растение знаменитое. О нем даже в Священном Писании говорится: «Третий ангел вострубил, и упала с неба большая звезда, горящая подобно светильнику, и пала на третью часть рек и на источники вод. Имя сей звезде полынь, и третья часть вод сделалась полынью, и многие люди умерли от вод, потому что они стали горьки» (Откровение Иоанна Богослова).

Из эфирного масла экстракта полыни выделено вещество туйон, как считается вызывающее галлюцинации, что не доказано, и состояние измененной реальности, что уже совершенно точно известно. Лучшим свидетельством этого является известная картина Пикассо «Любительница абсента» с изображенной на ней дамочкой явно не в себе. Абсентом особенно увлекались во Франции в начале прошлого века, и существует даже предположение, что именно под воздействием абсента возникло «упадочное искусство» — декаданс. Сейчас туйон научились из абсента извлекать, и этот напиток снова входит в моду. Существует даже изящный способ употребления напитков с эфирными маслами, не только «Перно», но и других, содержащих прежде всего анисовое масло. В неразбавленном состоянии эти напитки совершенно прозрачны, поскольку нерастворимое в воде эфирное масло растворяется в спирте и его крепких растворах (в данном случае 40°). Но если разбавить «Узо» водой раза в три-четыре, концентрация спирта падает, и в таком слабом водно-спиртовом растворе анисовое масло раствориться уже не может. В результате высвобождаются мельчайшие капельки масла, равномерно распределенные в стакане разбавленного напитка. Эту молочно-белую эмульсию крепостью градусов десять и пьют, а сам эффект помутнения раствора вызывает большой интерес у окружающих.

Изомерия в зазеркалье

Кроме цис- и транс-, был обнаружен еще один элегантный вид изомерии — хиральность (от древнегреческого «хейрос» — рука). Обнаруженная еще в середине XIX века, эта изомерия тоже связана с пространственным расположением одних частей молекулы относительно других, но особым образом. Хиральность — это когда отражение предмета в зеркале не совпадает с ним самим. Правая рука в зеркале становится левой. Или другой пример:

Так беспомощно грудь холодела, Но шаги мои были легки, Я на правую руку надела Перчатку с левой руки.

Левая и правая перчатки — классический пример хиральности, которая как раз и основана на том, что ничего у героини Анны Андреевны Ахматовой выйти не могло, эти перчатки в принципе не совмещаются. То есть кое-как натянуть-то можно, но правой руке будет очень неудобно. Не этим ли объясняется волнение героини, а вовсе не расставанием с любимым, как принято думать? Не перепутаны ли причина и следствие?

Почти все биологические молекулы хиральны, поэтому при синтезе, например, лекарств это приходится учитывать. Различные клетки человеческого организма могут взаимодействовать только с «правыми» или «левыми» молекулами лекарства, а молекула противоположной хиральности может оказаться даже ядовитой. Так произошло с известным лекарством талидомидом, которое в 1960-е годы прописывали беременным в качестве успокаивающего средства. Тератогенность (от греческого «тератос» — уродство) талидомида привела к появлению приблизительно 10 тысяч детей с врожденными уродствами — без ручек, или без ножек, или с исковерканными конечностями. Тератогенен лишь один из изомеров талидомида, но этого оказалось достаточно, чтобы множество людей стали несчастными.

Критические различия в свойствах веществ одинакового химического состава и лишь с небольшими различиями в строении молекул являются одним из удивительных свидетельств могущества Природы, а обнаружение этих различий — могущества химической науки. Знание свойств изомеров позволяет целенаправленно получать более интересные с какой-либо точки зрения продукты. Например, октановое число углеводородов с разветвленной углеродной цепочкой обычно выше, чем у линейных углеводородов, и в нефтехимической промышленности проводят изомеризацию получаемых из нефти алканов (углеводородов только с одинарными связями) в изоалканы. Открытый Карозерсом (см. главу 15) капрон можно получить только из капролактама, который синтезируют из его изомера циклогексаноноксима.

Обычный белый сахар, или сахароза C₁₂H₂₂O₁₁, представляет собой соединенные химической связью два изомерных моносахарида — глюкозу и фруктозу, и при пищеварении на эти два вещества сахар сначала и распадается. Глюкоза C₆H₁₂O₆ является источником энергии для функционирования организма человека и при этом опасна для больных диабетом, у которых заторможена или вообще отсутствует активность фермента инсулина. В то же время ее изомер фруктоза с той же брутто-формулой C₆H₁₂O₆, обусловливающая сладость множества ягод и фруктов, диабетикам ничем не угрожает, для ее переработки инсулин не требуется. Кроме того, фруктоза почти в два раза слаще сахара, и соответственно для подслащивания чая или компота ее требуется значительно меньше. Для многих, к сожалению, очень многих жителей нашей страны особенно важно еще одно свойство фруктозы: она ускоряет перерабатывание алкоголя и превращение вреднейшего уксусного альдегида в безвредную уксусную кислоту CH₃COOH. Уксусный альдегид CH₃COH — вещество, образующееся при распаде этилового спирта C₂H₅OH и вызывающее тяжелое состояние похмелья.

Препараты с фруктозой против этого синдрома уже производятся, а про другие вещества, используемые вместо сахара, рассказано в следующей главе. А заодно и про вещества «наоборот» — горькие и жгучие.

Глава 4

Почему сладкое сладко, а горькое горько

Мы часто говорим: «О вкусах не спорят», при этом имеем в виду не только книги, музыку или кино, но и творения кулинаров. Одни, особенно дети, любят сладкое, другие — вкус бифштекса с кровью, на Востоке обожают полакомиться жареными личинками насекомых, во Франции едят лягушек. Но вкусы любых блюд можно все-таки попытаться определить как сочетание основных вкусов, которых не то четыре, не то пять, не то двадцать пять. Самый простой и традиционный вариант — это четыре вкуса: сладкое, соленое, горькое, кислое. Причем любопытно, что эти, да и все другие возможные вкусы обнаруживаются нашим языком только если вещество вкуса растворено в воде. Если положить на сухой язык кристаллы сахара, то человек ничего не почувствует.

Теория вкусности

Известно, какие зоны языка, на которых находятся так называемые вкусовые сосочки, отвечают за определенные вкусы. К сладкому наиболее чувствителен кончик, к соленому — тот же кончик и края языка, к кислому — тоже края и, наконец, к горькому — корень языка. Связь между строением химического вещества и его вкусом установлена только в одном случае — для кислого вкуса. Этот вкус всегда вызывают вещества, имеющие в своем составе отщепляемый ион водорода, а это почти все кислоты и другие соединения, дающие в растворе кислую реакцию. Ион водорода — это ведь «голый» протон, элементарная частица. На одной из школьных олимпиад по химии был поставлен такой вопрос: какого вкуса протон? И далеко не все сумели найти ответ — кислый. Любопытно было бы узнать, а какого вкуса, например, электрон?

Соленый вкус в своем чистейшем виде проявляется во вкусе обычной поваренной соли — хлорида натрия NaCl. Поскольку другие соли с анионом хлора такого вкуса, как правило, не вызывают, считается, что соленость — это свойство катиона натрия. Хотя при увеличении молекулярной массы соли вкус постепенно изменяется в сторону горького. Сульфат натрия Na₂SO₄ уже довольно заметно горчит. Присутствие серы чаще всего придает веществу горький вкус, хотя тут уже все гораздо сложнее, такой вкус имеют очень многие вещества. Удивительно, что самыми сладкими или самыми горькими являются растворы соответствующих веществ не самой высокой, а средней концентрации. Максимально сладок 20 %-ный раствор сахара, максимально горько-солён 10 %-ный раствор поваренной соли.

Существует несколько теорий вкуса, лучше других «поведение» куска торта на языке описывает гипотеза Шалленбергера, связывающая строение вещества и строение вкусовых центров на языке. Однако гипотеза гипотезой, а почти все сладкие вещества люди обнаружили случайно и именно «по вкусу». Дисахарид сахарозу, то есть попросту наш обычный сахар, и моносахариды фруктозу и глюкозу человечество раскусило еще в незапамятные времена, попробовав сладкий тростник, дикие фрукты и виноград, а другие подсластители были обнаружены лишь в позапрошлом и прошлом веках.

Борьба феминисток за равноправие женщин и мужчин привела к некоторым неожиданным результатам. Например, в западных странах теперь не принято уступать дамам место в автобусе, и настояли на этом вовсе не мужчины, а женщины. А ведь различия между полами все же есть, и не только те, о которых сразу можно подумать. Оказывается, чувствительность женских вкусовых сосочков заметно отличается от чувствительности мужских. Прежде всего вкус к сладкому у женщин развит больше, чем у мужчин. Вот о сладости, точнее, о подслащивающих веществах, и поговорим.

То, что сахар вреден и от него кариес, а также что от сахара полнеют и сахар провоцирует диабет, — это всем известно. Доказано также, что сластены чаще становятся алкоголиками и вообще сахар — это белая смерть. Ну что возразить на все эти обвинения? Только вот это: во-первых, сахар вкусный, а во-вторых, другие подсластители напитков, мороженого и кондитерских изделий не лучше. Подсластителями называют все вещества, добавляемые для придания продукту сладкого вкуса. Таких подсластителей — натуральных и искусственных — множество, и общее у них только одно — они сладкие.

Сладкая спекуляция

Про случайные открытия в химии более подробно рассказывается в главе 15, но и здесь нам придется пользоваться словом «случайно», поскольку большинство подсластителей было открыто именно так. Сахарин случайно был открыт в Америке в 1879 году русским эмигрантом К. Фальбергом, работавшим в лаборатории известного химика А. Ремсена. К 1884 году было уже налажено промышленное производство сахарина. Занимались им немногие — бизнес этот не приносил особенных доходов. Но с началом Второй мировой войны и блокадой морских коммуникаций о сахарине вспомнили, поскольку основным поставщиком тростникового сахара к тому времени стала Америка. В СССР сахарная свекла росла только на оккупированной Украине, поэтому сахарин во время войны мгновенно стал предметом спекуляции наряду с американскими сигаретами, пенициллином и нейлоновыми чулками. Успеху сахарина способствовала его чудовищная сладость — он слаще сахара в 500 раз!

Кстати, о том, как определили величину сладости сахарина. Современные теории не дают возможности количественно определить степень сладости (а также горечи или солености), не существует и приборов-сладкомеров. Поэтому сравнивают так называемые пороговые концентрации веществ, при которых обычный человек уже начинает чувствовать сладость. Установлено, что сладкий вкус ощущается при содержании сахара в стакане воды около 700 миллиграммов, а сахарина — всего 1,4 миллиграмма. Вот отсюда и получается, что сахарин слаще сахара в 500 раз.

Не закончилась еще битва союзников с Третьим рейхом, как на сахарин набросились сахарные монополии. Были проведены сотни опытов с целью доказать вредность этого подсластителя, но в результате было показано только, что не стоит есть сахарин каждый день и помногу. Установлено и это «много» — разрешенной дозой является 5 миллиграммов сахарина на 1 килограмм веса в день. Для человека массой 90 килограммов это означает 0,45 грамма. Такое количество сладости содержится в 0,45 × 500 = 225 граммах сахарозы, то есть в полном стакане сахара. Столько есть в день, конечно, не следует.

Обычно сахарин выпускают в таблеточках, в которых он содержится в виде своей натриевой соли. Для лучшей растворимости к ней добавлена лимонная кислота и сода, которая еще и уменьшает горьковатый привкус, свойственный сахарину. Неожиданным примером применения сахарина может служить так называемый сладкий сахар. Производители этой муры, просто добавив к обычному белому сахару немного сахарина, уверяют, что 1 килограмм полученной смеси заменяет 3 килограмма обычного сахара при варке варенья. Однако сахароза в варенье добавляется вовсе не только для сладости, а в первую очередь в качестве бактерицидного вещества: осмотическое давление сахарного сиропа разрывает клетки вредных микробов. Кстати, по той же причине болят зубы от сладкого: сироп внедряется в микротрещины эмали и пытается их раздвинуть. Это так называемый эффект Ребиндера, советского ученого, работавшего в области коллоидной химии. А сахарин бактерицидными свойствами не обладает, так что варенье с резко пониженным содержанием сахарозы скорее всего скиснет. Хотя с точки зрения сладости «сладкий сахар» действительно втрое слаще.

Так же случайно было открыто и другое популярное подслащивающее вещество. В 1937 году химик Сведа после опыта по синтезу аминосульфоновой кислоты решил закурить, не помыв руки, и поразился сладкому вкусу сигареты. Производные этой кислоты были тщательно исследованы. Их назвали цикламатами. Удивительное дело — они оказались в 50 раз слаще сахара! Цикламат считается безвредным веществом, хотя очень большие его количества вызывали рак мочевого пузыря, но не у человека, а у крыс. Изучение возможной вредности цикламата продолжается, однако эти работы сейчас малоактуальны, поскольку самым распространенным подсластителем стал аспартам.

Аспартам — это так называемый дипептид фенилаланин, вполне природное вещество. Оно входит в состав многих белковых продуктов, например любого мяса. Аспартам не вызывает кариеса, практически безвреден для большинства людей, за исключением больных фенилкетонурией, страшной и редкой болезнью мозга. Поэтому на товарах с аспартамом производители обязаны писать: «содержит фенилаланин» или «не для больных фенилкетонурией». На этикетках, например, жевательных резинок меленькими буквами так и написано. Сладкий вкус аспартама (в 200 раз слаще сахара) был открыт опять же случайно, химик снова не помыл руки после опыта. Это вещество, по структуре представляющее собой как бы кусочек молекулы белка, добавляют сейчас во многие пищевые продукты и лекарства, чтобы «подсластить пилюлю», особенно детскую. Он очень нравится производителям напитков. В аптеке аспартам продается в виде таблеток.

Все наветы на белый сахар — полная правда. Однако пищевые продукты с сахаром продолжают выпускать, поэтому стоит присмотреться к содержанию в них «белой смерти». Выяснить, сколько сахара в торте, довольно трудно, потому что на этикетке будет написано: жиров — столько-то, белков — столько-то, а углеводов — столько-то. И какую долю этих углеводов составляет именно сахароза, совершенно неизвестно.

Элементы сладкой жизни

Гораздо проще с напитками. Все содержащиеся в них углеводы — это именно сахароза, белый сахар. Можно посчитать, сколько сахара содержится в любой «коле», отечественных прохладительных сладких напитках и псевдоквасе. Для этого надо всего лишь взять лупу и внимательно прочитать этикетки. Сразу видно, что в 100 миллилитрах всех этих жидкостей 10–11 граммов углеводов, то есть сахарозы, поскольку никаких других углеводов там нет. Один кусок сахара весит примерно 5,5 грамма. А значит, в 100 миллилитров напитка положили 2 куска сахара. В алюминиевую 330-граммовую баночку — 7 кусков, в двухлитровую бутылку 40 (да-да, сорок) кусков!

Наверное, уже все заметили, что сладкие импортные и отечественные напитки жажду не утоляют. После них все равно хочется пить, и понятно почему: они слишком сладкие и предназначены не для утоления, а для возбуждения жажды и покупки следующей бутылки. К тому же от сахара толстеют. На «проклятом» в этом уже разобралось и потребовало убрать сахар из кока-колы и пепси-колы. Производители остроумно решили возникшую проблему падения спроса, вспомнив про подсластители. Так возникли напитки «лайт», «дайт» (диетический) и «ноль калорий».

И сахарин, и аспартам оказались чрезвычайно выгодными для производства напитков — вместо мешка сахара в бак с будущей «колой» надо высыпать всего лишь кружку подсластителя. Каждому понятно, насколько проще производственный процесс, насколько меньше нужен склад и так далее. Поэтому-то западные, а теперь и множество наших фирм так увлеклись подсластителями — а вовсе не из-за заботы о нашем здоровье! Возьмешь наугад любой напиток в магазине, и в 9 случаев из 10 он будет на аспартаме. Даже в тех случаях, когда такое в принципе не должно быть, например при производстве кваса. Квас, по определению, напиток брожения, а бродит в нем только углевод сахароза, аспартам тут ни при чем, он бродить не может. Так что, если увидите на этикетке кваса слово «аспартам», знайте — это не квас! Это сладковатый раствор коричневого красителя с добавкой лимонной кислоты.

Впрочем, кое в чем производители правы: количество аспартама или тем более сахарина в напитке столь ничтожно, что калорий в них действительно почти ноль, поскольку нет калорийного сахара. Но вот насчет возбуждения жажды ничего не изменилось — после употребления напитков с подсластителями во рту остается довольно мерзкое ощущение приторности, которое так и хочется снять… новой порцией напитка. Объясняется все очень просто: во-первых, подсластитель надолго связывается со вкусовыми сосочками и, во-вторых, на заводах его часто передозируют. Действительно, при таком уровне сладости переложить подсластитель очень легко.

На рынке сейчас можно обнаружить десятки напитков на аспартаме. В некоторые добавляют сразу и сахарин, и аспартам, и цикламаты, поскольку совместное применение этих подсластителей несколько снижает привкус горечи сахарина и приторность аспартама. Стоит запомнить или записать значки Е 951, Е 952 и Е 954 — это псевдонимы аспартама, цикламата и сахарина. Справедливости ради напомним, что все эти вещества безвредны, а если уж вредны, то только для кошелька.

Приведем еще один пример обмана — нерафинированный сахар. Прошли те времена, когда все стремились одеваться в тонкие белоснежные одежды и использовать кристально чистые соль и сахар. Теперь экологически подкованный гражданин носит грубые, неотбеленные льняные рубашки, добавляет в пищу грязноватую крупную соль и коричневатый сахар. Спрос на «натуральные» продукты опережает предложение, и производители начали выпускать неотбеленный, очень-очень «природный» сахар. Казалось бы, надо просто прекратить отбеливать сахар-сырец, однако убрать одну из стадий в технологической цепочке без нарушения всего отлаженного процесса довольно сложно. Поэтому большинство продающегося сейчас коричневого сахара представляет собой обычный рафинированный сахар, подкрашенный карамелью в коричневый цвет, причем об этом честно (но мелкими буквами) указано на упаковке! Такой сахар чуть не вдвое дороже обычного, однако его охотно покупают! Как ни горько это говорить, но нет предела человеческой доверчивости.

И вправду горько

Вот именно, теперь можно немного поговорить о горечи, так сказать, антониме сладости. А еще больше — о крайнем случае горечи, жгучем вкусе, хотя такое определение жгучести не совсем правильно. Как уже говорилось, горький вкус ощущается на корне языка. Горьких веществ в природе очень много, причем горчат большинство ядов природного происхождения. Поэтому горький вкус какого-нибудь вершка или корешка издавна ассоциировался с токсичностью, и специалисты по эволюции человека считают, что это не случайно. Не будь белладонна такой горькой, небольшое племя наших далеких предков могло бы ею отравиться и не превратиться в хомо сапиенсов. В белладонне, этой «прекрасной даме» (с итальянского), содержатся алкалоиды группы атропина — сильнейшие яды. Но, как это часто бывает, в небольших концентрациях растворы белладонны — лекарство, применяемое для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, желчных и почечных колик, геморроя. А скополамин, также содержащийся в экстрактах белладонны, — главный компонент аэрона, таблетки которого глотают для профилактики морской и воздушной болезни.

Чаще всего нам не нравятся блюда с горьким привкусом, поэтому специально горькие вещества вводить в какие-либо продукты никому в голову не приходит. За одним, но очень важным исключением — хинином C₂₀H₂₄N₂O₂. Об этом лекарстве от малярии европейцам стало известно в начале XVII века от индейцев Перу, которые лечились корой хинного дерева (семейство мареновых) от местной лихорадки.

А в середине XIX века англичане в Индии использовали тонны хинина для изготовления особого напитка — тоника. В тропических странах в те времена свирепствовала малярия, и необходимо было заставить британские войска и чиновников в покоренной Индии регулярно принимать хину — растолченную кору хинного дерева. Однако хинин чрезвычайно горек и служит даже эталоном горечи, поэтому британцы уклонялись от такой профилактики. И тогда британские медики разработали коктейль из любимого колониалистами джина и раствора хинина с добавлением сока лайма или лимона. Коктейль (а он и есть то, что мы называем ныне «тоник») получился удачным, он понравился бравым колонистам, а вскоре и просто вошел в моду. Так англичане перестали болеть малярией. На сколько при этом увеличилось потребление джина и сколько в колониальной Индии появилось сагибов-алкоголиков, история умалчивает. Интересно, что в огромных количествах тоник пьют и в России, причем не только в смеси с водкой, но и в чистом виде. В первую очередь это говорит о том, что понятие «горько» не тождественно понятию «невкусно».

Как и степень сладости, степень горькости определяют по минимальной концентрации горького вещества, которую человек воспринимает именно как горечь. Хинин ощущается горьким даже при сильном разведении, но рекордсменом по горечи является не природное вещество, а синтезированный химиками бензоат денатония С₂₈Н₃₄N₂O₃. Это невыносимо горькое вещество добавляют в ничтожной концентрации в растворы этилового спирта, не предназначенные для празднования дней рождения, то есть в денатураты. Такой денатурированный спирт не то что выпить, даже попробовать невозможно, а для технических целей он вполне пригоден. Кстати, раньше спирт денатурировали пиридином, крайне неприятно пахнущим и среднеядовитым веществом, а также подкрашивали метиленом фиолетовым. Но ничего, в России дешевый денатурат покупали и пили, только вот иногда умирали. Со временем умельцы даже придумали остроумный способ очистки денатурата от пиридина: фиолетовый раствор пропускали через фильтрующую коробку противогаза, на выходе получался сравнительно чистый спирт. Государство спохватилось, и вскоре продажа этой мерзости была запрещена. Сейчас денатурат купить можно, но его уже не пьют, поскольку он ныне не дешевле обычной водки.

Из интересных особенностей горьких веществ отметим нечувствительность некоторых людей к их горечи. Так, фенилтиомочевину только 70 % населения мира ощущают как горькое вещество, а остальные 30 % ее горечи не ощущают. Разумеется, это связано с генетикой. Кстати, в случае жгучего вкуса ничего подобного не наблюдается — ни на одном континенте не отмечено ни одного случая, чтобы кто-нибудь не ощущал жгучесть красного перчика или любого другого жгучего растения. В качестве исключения укажем на персонаж Жана Рено, который в кинофильме «Васаби» ложками ел японский, страшно жгучий зеленый хрен васаби и получал удовольствие. Но это все-таки кино.

Жуть как жгуче!

Жгучесть перца и многих других жгучих растений обусловлена присутствием в них алкалоида капсаицина C₁₈H₂₇NO₃, бесцветного кристаллического вещества. Капсаицин был выделен из стручкового перца еще в 1912 году, причем на основе именно содержания капсаицина американский химик-фармацевт Уилбур Сковилл разработал свою шкалу жгучести. Определяется шкала как обычно: изготавливается спиртовой экстракт перца какого-то сорта и пробуется на язык. Жжется? Разбавляем экстракт в 10 раз. Жжется? Уже меньше, но ощущение жгучести еще есть. Разбавляем эстракт еще в 10 раз и так далее, пока язык не перестанет чувствовать жгучесть. То же самое делаем с перцем другого сорта и составляем шкалу Сковилла.

По этой шкале у перцового острого соуса «Табаско» степень жгучести равна 7500, у перца хабанеро — 200 тысяч, струя газа из перцового баллончика дает 2 миллиона единиц, а чистый капсаицин — 15 миллионов! Рабочие, изготавливающие соусы из жгучего перца на пищевых фабриках, обязаны работать в перчатках. Впрочем, заставлять их не приходится: попадание концентрата на открытые участки тела причиняет большие страдания.

Сегодня механизм воздействия капсаицина разгадан. Оказалось, это вещество воздействует на систему передачи сигналов по нейронам. Молекула капсаицина открывает канал в мембране нейрона, через которую катион кальция переходит внутрь нервной клетки, которая немедленно сообщает об этом мозгу. Поскольку вообще-то такое воздействие положительным не назовешь, мозг обозначает его как жжение. Самое интересное, что точно такое же ощущение возникает при контакте с горячими предметами, то есть мозг не разделяет жжение перцем и ожог. Очень экономная система.

Для завершения разговора о химии вкуса упомянем о пятом, не входящем в классическую классификацию вкусе — умами. Этот вкус выделили в отдельную строку жители Восточной Азии, прежде всего японцы. Вкус умами — это вкус свободных аминокислот белка, прежде всего глютаминовой кислоты. В виде глютамината натрия (неправильно называемого глютаматом) это вещество добавляют сейчас куда попало, но прежде всего в мясные продукты. Считается, что глютаминат не сам по себе придает колбасе специфический вкус, а просто усиливает вкусовые ощущения путем активизации вкусовых сосочков. Усиливает он таким образом вкус и многих других продуктов, так что японцы даже называют глютаминат основой вкуса (по-японски — «адзиномото»).

Первоначально глютаминат получали из морских водорослей, которые японцы традиционно добавляли в свои блюда, но теперь адзиномото синтезируют микробиологическим способом. Время от времени поднимается шум по поводу вредности глютамината, и действительно, если есть глютаминат килограммами, то будет не очень хорошо. Впрочем, еще хуже будет, если в таких количествах есть поваренную соль. Глютамината в виде пищевой добавки содержится в продуктах совсем немного, и в таких количествах адзиномото совершенно безопасен. В отличие от по-настоящему ядовитых веществ, часть из которых использовались, а может, используются и сейчас.

Глава 5

Яды вредные и полезные

Этот день — 22 апреля 1915 года — навсегда вошел в историю человечества. Именно тогда люди впервые применили отравляющий газ, чтобы убить себе подобных. Это произошло на Западном фронте Первой мировой войны, где около реки Ипр со стороны немецких позиций на англо-французские войска был выпущен смертельно ядовитый зеленоватый газ хлор.

Химия против жизни

Химическая атака оказалась чрезвычайно «результативной» — было отравлено 15 тысяч солдат, из которых 5 тысяч умерли, а из остальных 10 тысяч половина навсегда остались инвалидами. «Черный день на Ипре» считается началом химической войны, но это справедливо лишь отчасти. Если говорить о массированном «высоконаучном» применении отравляющих веществ в военных целях, то 22 апреля 1915 — действительно историческая дата. Однако использование химических поражающих факторов с целью уничтожения живой силы и боевой техники врага началось гораздо раньше. Еще спартанцы в V веке до н. э. бросали в костры серу, дающую при сгорании сернистый ангидрид. При благоприятном направлении ветра достигался ощутимый отравляющий эффект.

В том же веке в битве при Делии (424 год до н. э.) якобы была использована огнеметная труба, выплевывавшая на противника горючую смесь серы, нефти и растительного масла. Правда, неясно, как именно достигалось выбрасывание смеси. Зато совершенно достоверно, что при осаде крепостей в Средние века на осаждающих сыпались не только стрелы и камни, но и горшки с горючими веществами типа природного битума или просто нефти.

Самым знаменитым примером такого рода является «греческий огонь», который византийцы еще в VII веке н. э. применяли против арабов в морских сражениях. Состав «греческого огня» тщательно скрывался и точно до сих пор не известен, хотя большинство компонентов описаны в летописях. Известно, что «греческий огонь» было почти невозможно погасить водой и даже песком. Отсюда следует, что в состав «огня» должно входить не только топливо, но и окислитель. Топливом были нефть и сера, византийцы могли добавлять еще и какую-нибудь смолу, а единственным известным тогда окислителем была калиевая селитра. В кое-каких источниках сообщается, что «греческий огонь» не только не боялся воды, но даже наоборот, смесь загоралась при соприкосновении с водой. Веществ, «горящих» в воде, мы знаем сейчас достаточно много, но византийские алхимики, скорее всего, использовали негашеную известь CaO, которая при гашении водой выделяет большое количество тепла.

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

При этом легковоспламеняющаяся нефть или сера могли и загореться. Так что состав «греческого огня» таков: нефть, сера, селитра, негашеная известь. Выделение большого количества тепла при гашении извести использовали в более поздние века алхимики, фокусники и мошенники, уверяя, что умеют поджигать дрова — не может быть! — водой. А делается это так: в камин помещаются нетолстые сухие дровишки, пересыпанные негашеной известью. Неплохо бы добавить и чего-нибудь легковоспламеняющегося, например того же спирта. Если затем поливать водой всю эту конструкцию, то она легко загорается.

Однако неоднократные попытки воспроизвести по рецепту византийцев негаснущую в воде смесь к успеху не привели. То ли не так смешивали, то ли не так применяли. Можно предположить, что византийцы использовали смесь легких и тяжелых сортов нефти. Тяжелая нефть обеспечивает устойчивое горение, хотя и с трудом загорается, а легкая энергично горит и поджигает тяжелую фракцию. Кроме того, при горении легкой нефти выделяется так много тепла, а деревянные корабли так легко вспыхивают, что арабы, возможно, просто не успевали гасить свои палубы и мачты, поливая их водой.

В данном случае также возникает вопрос о механизме забрасывания «греческого огня» на корабль противника. Простейшим вариантом может быть катапульта, стреляющая горшками с горючей смесью.

Пишут о каких-то бронзовых сифонах, но их устройство остается неясным. Хотя простецкие насосы тогда уже были известны.

Отметим, что византийцы поливали «греческим огнем» не только арабов, но и наших далеких предков. В 941 году при помощи этого секретного оружия была одержана победа над флотом князя Игоря, который подошел к Константинополю.

Но вернемся в нашу эпоху. Та первая атака с использованием хлора была проведена простейшим способом — немцы подвезли к фронту почти 6 тысяч баллонов с хлором, дождались ветра в сторону англо-французских окопов и открыли вентили. Это, конечно, не самый удачный вариант использования химического оружия: в первый раз все удалось, но потом уже союзническая авиация тщательно следила за поставками баллонов с хлором. Англичане поступили хитрее. Были разработаны специальные газометы, представлявшие собой вариант минометов и стрелявшие на 2–3 километра минами с жидким отравляющим веществом — дифосгеном и хлорпикрином. Вскоре последовало использование снарядов с четыреххлористым оловом SnCl₄ и треххлористым мышьяком ASCI₃, а в 1917 году немцы применили снаряды с твердым дифенилхлорарсином, раздражающим верхние дыхательные пути. К тому времени уже изобрели противогаз (в России — великий химик Николай Дмитриевич Зелинский), но дифенилхлорарсин проникал через адсорбент противогаза. Пришлось установить дополнительный фильтр.

Новый этап развития химического оружия в Германии связан с синтезом несимметричного дихлордиэтилсульфида S(CH₂CH₂Cl)₂ — жидкого отравляющего вещества общеядовитого и кожно-нарывного действия. По традиции немцы снова использовали его под бельгийским городом Ипр, потому это вещество французы и назвали «иприт». Англичане же называли его горчичным газом, поскольку оно пахло горчицей. Иприт легко проникал сквозь кожу, и военнослужащих пришлось одевать в защитные одежду и обувь.

Всего за годы Первой мировой войны было применено 125 тысяч тонн отравляющих веществ, при этом пострадали более миллиона человек, из которых 100 тысяч умерли.

По Версальскому договору Германии было запрещено применять и разрабатывать химическое оружие. Публично осуждали его и победители, что не помешало им начать широкомасштабные исследования в этой области. В России уже в 1921 году будущий маршал Тухачевский травил газами восставших, ограбленных коммунистами крестьян Тамбовской губернии (Антоновский мятеж). Он довольно быстро подавил восстание, убив тысячи несчастных граждан своей собственной страны.

Впрочем, белогвардейцы тоже применяли химическое оружие (снаряды с ипритом и фосгеном COCI₂). Атаман Войска Донского генерал Петр Краснов использовал это оружие против красноармейцев и гражданских лиц во время обороны Царицына. Но это все-таки была война, хоть и Гражданская, с фронтом и тылом, а не истребление голодающих крестьян.

Следующим примером применения химического оружия стала война между Италией и Абиссинией (Эфиопией). Из общих потерь проигравшей войну Абиссинии — 750 тысяч человек — треть приходится на потери от отравляющих веществ, которые итальянцы сбрасывали на африканских православных христиан в авиационных бомбах. Эту войну итальянцы выиграли, в отличие от последующих войн — с Албанией и Грецией, — которые они позорно провалили. Тогда им пришлось обращаться за помощью к Гитлеру.

Сами же гитлеровцы не решились использовать химическое оружие, хотя тайно накопили громадное количество отравляющих веществ, сумев изобрести при этом такие чудесные яды, как зарин, зоман и табун. Еще в самом начале войны англичане и американцы через нейтральные страны предупредили немцев: в ответ на их возможное использование химического оружия на германские города посыплются десятки тысяч тонн таких же веществ, что в условиях большой плотности населения Германии сразу приведет к окончанию войны. Но, по некоторым сведениям, немцы все-таки тайно использовали отравляющие вещества на оккупированной территории СССР — против засевших в катакомбах Крыма и Одессы партизан и окруженных частей Красной армии.

Своеобразным химическим оружием, пожалуй, можно считать дымовые завесы, которые ставили корабли во время той войны. Дым безвреден, однако играет важную роль в военных действиях. Наверное, это химическое оружие — единственное, которое широко применялось во Второй мировой войне и будет применяться и впредь.

Этническое оружие

В послевоенные годы отравляющие людей вещества практически не использовали. В советской литературе приводятся свидетельства о применении химического оружия в Корейской войне 1950–1953 годов, но эти свидетельства малоубедительны. Зато позже, во время войны в Индокитае (1960-е годы), американцы интенсивно использовали химическое оружие, правда, не против людей, а против вьетнамской природы. Прежде всего, надо упомянуть дефолианты — вещества, вызывающие опадение листьев в джунглях и демаскирующие северо-вьетнамские войска (от латинского folium — лист). Сам по себе дефолиант сравнительно мало вреден для человека, однако в нем впоследствии нашли примеси сильнейшего яда диоксина.

Вызванные диоксином отравления привели к инвалидности и смерти десятков тысяч вьетнамцев, а также и сотен американских солдат, случайно попавших под обработку джунглей дефолиантом CS. В связи с этим ученые занялись созданием отравляющих веществ избирательного действия, так называемого этнического оружия. Имеется в виду такое химическое оружие, которое действует на «желтых» вьетнамцев, но не действует на «белых» американцев, поскольку биохимия представителей разных рас несколько отличается. Такое оружие даже было создано, но применить его не удалось: чисто «белых» в американской армии не обнаружилось, эта нация образовалась путем смешения людей самого различного происхождения.

Надо добавить, что страшный яд диоксин найден и в некоторых видах косметико-гигиенической продукции. Сей факт заставляет задуматься о необходимости использования антимикробного хлорсодержащего средства триклозан, в качестве примеси иногда содержащего диоксин.

Сейчас около четверти продающегося в мире туалетного мыла содержит триклозан. Однако надо ли уничтожать все микробы на руках? Специалисты считают, что совершенно не обязательно. Наша микрофлора противостоит вредному воздействию попадающих на руки и лицо «чужих» микробов, и если «своих» убить, то эти «чужие» радостно набросятся на свежие поверхности кожи. Средства с триклозаном могут быть полезны, например, гинекологам или хирургам; стоит вымыть руки мылом с триклозаном также после общения с домашними животными и при уходе за инфекционными больными. Даже если производитель гарантирует отсутствие диоксина, использовать хлорсодержащие бактерициды нужно с большой осторожностью, поскольку они способны вызывать дерматиты у лиц с чувствительной кожей.

Последним, кто использовал химическое оружие в XX веке, причем против граждан своей страны — курдов, был иракский правитель Саддам Хусейн. Его главный специалист по отравлению курдских крестьян даже получил прозвище Али-химик. А еще в токийском метро в 1995 году распылили ядовитый зарин фанатики секты «Аум Синрикё» («Учение истины»). Тогда погибли десять пассажиров, а около пяти тысяч сильно отравились.

Несмотря на явно продолжающиеся во всем мире разработки нового химического оружия, основная проблема с этим оружием — его уничтожение. На планете накоплено огромное количество отравляющих веществ, особенно в России, а оказалось, что уничтожить эти вещества едва ли не труднее, чем синтезировать. Строительство заводов по уничтожению химоружия вызывает постоянные протесты окружающего населения, проблема утилизации отходов до конца не решена, и нам еще не раз придется читать в газетах сообщения об отравлении мирных граждан случайно разлившейся ядовитой смесью или о взрыве заржавевшего снаряда с ипритом времен последней мировой войны (это произошло, например, осенью 2005 года в Саратовской области).

Один из заводов по уничтожению запасов химического оружия находится в г. Шиханы Саратовской области, и занимаются там сжиганием ядов, в том числе нервно-паралитического действия. Но и до сих пор уничтожили не всё. Кстати, крупный предприниматель Иван Кивелиди в 1995 году был отравлен редким нервно-паралитическим ядом, который, как выяснило следствие, был произведен (или просто похищен со склада) именно в Шиханах. Об эффективности этого яда говорит тот факт, что Кивелиди отравился, всего лишь подержав в руке телефонную трубку, намазанную ничтожным количеством вещества. Предприниматель даже не заметил следов яда на трубке, но это еще не все: упавшую на пол трубку подобрала секретарша и тоже скончалась. Но и на этом дело не закончилось! Отравился и эксперт, вскрывавший тело Кивелиди. Могучая все-таки эта наука — химия.

Благородные и простонародные яды

Сначала определение. Их много, можно воспользоваться, например, вот таким: яды — вещества, отличающиеся высокой токсичностью и способные часто в ничтожных количествах вызывать тяжелые нарушения жизнедеятельности или даже смерть живого организма. Даты изобретения ядов не существует — просто потому, что первыми используемыми человеком ядами были вещества природного происхождения и отравлялись ими еще наши далекие предки, по внешнему виду сильно отличавшиеся от химиков в белых халатах. Первые природные яды, наверное, были еще и одним из инструментов эволюции: выжили и дали потомство те из питекантропов, что не лопали все подряд.

Прошли века, и люди стали относиться к ядам с сознанием дела. Отбор и выделение природных ядов зафиксированы в исторических документах. О вытяжке сильнодействующего яда из какого-то травянистого растения написано на шумерских клинописных табличках, придворные врачи китайских императоров в начале первого тысячелетия уже точно знали, какой порошок следует подсыпать неугодному министру. В Египте жрецы Тутанхамона использовали для умерщвления рабов белену, стрихнин, опий и даже синильную кислоту, которую получали из косточек миндаля и персиков. В Древней Индии также знали белену, применялись и местные разновидности поганок.

Ядами «с успехом» пользовались и древние греки, и древние римляне. Первое массовое (и умышленное) отравление в Риме произошло еще в IV веке до н. э. В Греции приговоренный к смерти за «поклонение новым богам и развращение молодежи» древнегреческий философ Сократ (470–399 годы до н. э.) должен был выпить раствор яда растительного происхождения — экстракт болиголова или подобного растения, содержащего алкалоиды кониин или цикутотоксин. Выпив знаменитую чашу с цикутой, философ умер от паралича окончаний двигательных нервов.

Изобретением в области ядов может считаться изготовление ядовитого вещества из неядовитых компонентов. Еще в IV веке до н. э. в Персии знали минерал аурипигмент (сульфид мышьяка AS₂S₃), который после обжига превращается в белый оксид мышьяка AS₂O₃. Однажды, когда Александр Македонский был в Персии, ему рассказали об этом сильнейшем яде. Огромное количество ядов получили алхимики — производные ртути, свинца, мышьяка. В виде уже упомянутого оксида мышьяк весьма уважали отравители Средневековья. Дело в том, что это вещество не обладает ни вкусом, ни запахом, ни цветом, и поэтому подмешать его в пищу жертве ничего не стоит. Мышьяком пользовались члены знаменитого семейства Борджиа (XV век). Существует версия, что и Наполеон был отравлен мышьяком. В доказательство приводят результаты спектрального анализа волос императора, умершего в ссылке на острове Святой Елены. При этом некоторые историки полагают, что Наполеона отравил кто-то из приближенных, понемногу, но постоянно добавляя мышьяк в пищу пленника. Другие же ученые считают, что отравление было случайным. Действительно, спальня Наполеона была отделана обоями, покрашенными зеленой краской на основе мышьяка — так называемая шеелева зеленка, арсенид меди CU3AS. Это соединение предложил использовать в качестве краски знаменитый шведский химик Карл Шееле, не догадываясь о возможных последствиях. В сыром помещении завелись грибки, которые постепенно разлагали краску, и мышьяк выделялся в атмосферу помещения. Впрочем, ни одна из версий не считается доказанной, поскольку, например, нет строгих доказательств, что проанализированные на спектрометре волосы принадлежали именно Наполеону Бонапарту. Но зато точно известно, что император был в некотором смысле отомщен: Карл Шееле умер, отравившись им же открытой синильной кислотой.

Соединения мышьяка чрезвычайно ядовиты. Описан случай, когда от них практически вымерла целая венгерская семья, построившая себе дом на склоне горы, где за 80 лет до этого виноградари регулярно промывали свои опрыскиватели виноградной лозы. Опрыскивание содержащими мышьяк препаратами применялось против болезни винограда — филлоксеры — и было давно прекращено из-за частых случаев профессионального «рака виноградарей». Члены того несчастного семейства еще и пили воду из колодца, вырытого на этом участке склона.

Благодаря ядовитым свойствам мышьяка, точнее, оксида AS₂O₃, его активно используют в стоматологии — для удаления зубных нервов. Непосредственный контакт оксида мышьяка с тканями приводит к их гибели, но протекает практически безболезненно. На обнаженную пульпу зуба наносят кусочек пасты из оксида величиной с булавочную головку, и через сутки-двое нерв погибает.

Ртутная история

В 1950-е годы в небольшом поселке около бухты Минамата в Японии произошла страшная трагедия — жители этого селения отравились ртутным соединением метилртутью. В бухту попадали без очистки отходы от расположенного поблизости завода по производству полимеров с использованием в качестве катализатора соединений ртути. Попавшая в воду ртуть накапливалась в организме рыб, которые настолько ослабевали, что их можно было ловить простым сачком. Чем радостно и занялись жители поселка, только вот потом стали умирать — от ртутного отравления, причем симптомы его были настолько специфичны, что появился даже термин «болезнь Минамата». Ртуть поражает головной мозг, нарушается координация движений, возникает слепота, больные дергаются и напоминают «живых кукол». Дети больных родителей рождаются уродами.

Ртуть обладает огромной силой. Она может даже изменить историю. Например, слабое сопротивление инков и соседних племен Южной Америки ничтожному количеству конкистадоров некоторые историки всерьез объясняют ртутным отравлением. А еще ртуть помогает обрести самый ценный в мире металл — золото. Намывающие золотые крупинки из речного песка старатели не подвергаются при этом особым опасностям, если не считать разбойников и налоговой инспекции. Однако с помощью лотка добывается лишь очень незначительное количество золота, а большая его часть извлекается из руды химическими методами. И есть какая-то злая ирония в том, что для отделения драгоценного «желтого дьявола» от пустой породы приходится использовать крайне ядовитую ртуть или цианиды.

До недавних пор считалось, что ртутный метод добычи золота был придуман в Европе еще в начале первого тысячелетия, но получил распространение только в XII веке, хотя в Турции находили золото, полученное по этой технологии, за несколько тысячелетий до новой эры. Огромное количество золота инков, вывезенного конкистадорами из Америки в XVI веке, полагали старательским, а ртутную технологию добычи золота якобы завезли в Америку именно испанцы. (В Испании существует огромное месторождение ртути Альмаден — здесь и сейчас добывается три четверти всей ртути в мире.)

Однако ученых всегда удивляло, что старательского индейского золота было слишком много. Чтобы решить проблему, южноамериканские геологи проанализировали 7 образцов золотой фольги из поселения Уакала-Вентана культуры Сикан в Перу (VIII–XIV века), а также из Колумбии и Эквадора. Методом индуктивно-связанной плазмы они установили, что во всех образцах содержится значительное количество ртути, то есть индейцы с успехом применяли ртутный метод добычи золота задолго до появления конкистадоров.

Этот метод состоит в следующем. Жидкой ртутью обрабатывают золотосодержащую руду, при этом образуется сплав ртути и золота — так называемая амальгама. При промывке более тяжелая амальгама опускается на дно и отделяется от породы. Затем ее нагревают, испаряют ртуть и получают золото. Пары ртути чрезвычайно ядовиты, поэтому смертность на средневековых фабриках по амальгамации была очень велика, и сейчас этот метод применяют редко. Впрочем, очень вредна и остаточная ртуть в золотых изделиях индейцев, поэтому инкская аристократия и правители империи были вялыми, как рыба в Минамата, и почти не сопротивлялись оккупантам.

Ртуть и сифилис