Помоги проекту - поделись книгой:
Однако неверное. Наука «на коленке» сохранилась! И не только у физиков-теоретиков, которым вполне достаточно ручки и писчей бумаги формата А4. Существует и экспериментальная домашняя наука, за достижения в которой даже была присуждена Нобелевская премия. Ее получил Питер Митчел в 1978 году «за вклад в объяснение переноса биологической энергии и разработку хемиосмотической теории».
В 1939 году Митчел с огромным трудом поступил в Кембриджский университет, а в 1963 году из-за болезни вынужден был удалиться в сельскую местность, где на небольшой ферме организовал лабораторию на свои собственные средства. И именно в этой домашней лаборатории он сумел решить сложнейшую проблему передачи энергии в клетке, опередив целые научные коллективы. И среди них — биоэнергетическая лаборатория будущего академика Владимира Скулачева в МГУ, которая состояла из двух десятков человек. Они отстали от Митчела, быть может, всего на неделю, но все-таки отстали — первым оказался фермер из Корнуэлла.
Но вернемся к соли. Не менее важен и второй элемент, входящий в состав ее молекулы, — хлор, который, в частности, необходим для образования в желудке соляной кислоты HCI. Без нее невозможно переваривание пищи, а значит, невозможна и жизнь. В результате видно, что без соли, объединяющей в себе два необходимейших элемента натрий и хлор, никуда не деться. Добавим только, что натрий нужен не только сам по себе, но в определенном соотношении с ионом калия, и если в рационе питания человека слишком много натрия, то происходит потеря калия, что тоже очень нехорошо. Поскольку соль входит в состав чуть ли не любых видов пищи, в принципе мы могли бы и не подсаливать еду — как это, вероятно, и делали первые люди, которые далеко не сразу попробовали на вкус этот белый минерал. Однако соль действительно «заостряет» вкус множества продуктов, и человек давно подсел на этот почти наркотик. В результате чаще всего мы съедаем в день соли больше, чем физиологически требуется организму. Поэтому сейчас даже выпускается соль с пониженным содержанием соли, в смысле с пониженным содержанием хлористого натрия. Вместо него в эту «профилактическую соль» в изрядном количестве введен калий в виде хлористого калия. Вредность переедания соли прежде всего в повышении вероятности гипертонической болезни. Сейчас считается, что лучше бы ограничить потребление соли пятью-шестью граммами в день, а склонным к гипертонии даже вообще не солить пищу, а ограничиваться естественной солью из продуктов питания.
Но ничего хорошего нет и при недостатке соли, то есть в данном случае натрия, — появляются такие признаки гипонатриемии, как сухость кожи и снижение ее эластичности и тургора (упругости), мышечные судороги, тошнота, апатия, сонливость и анорексия (отказ от еды). Снижается артериальное давление и возникает тахикардия, а также анурез (задержание мочеиспускания).
Садочной соли у нас нет
Поскольку изобретать соль человеку не пришлось, ее нужно было только найти, история соли в действительности есть история ее получения и рассказ о событиях, происходивших при отсутствии и недостатке соли. Получают соль в основном двумя путями: разрабатывая месторождения твердой каменной соли и выпаривая соленую воду. Впрочем, есть еще самосадочная соль, которая выпадает в осадок на дно перенасыщенных солью озер, самым крупным таким озером у нас является известное озеро Баскунчак. В его соли много примесей, особенно кальциевых солей, и ее приходится специально очищать. Месторождения каменной соли находятся во многих государствах и кое-где продолжают разрабатываться, а в некоторых странах перешли в разряд санаториев — считается, что воздух в старых штольнях, пробитых в слоях каменной соли, насыщен ионами (очевидно, натрия и хлора) и поэтому полезен больным астмой и прочими заболеваниями дыхательного аппарата. Это не очень понятно, вероятнее всего, механизм положительного воздействия соляных штолен какой-то другой, если он, конечно, вообще существует, а не является плодом самовнушения.
Выпаривание воды из соляных растворов сейчас распространено гораздо больше, чем добыча каменной соли, несмотря на превосходство последней по качеству. Получаемая выпариванием воды соль делится на выварочную и садочную. Выварочную соль получают при упаривании естественных или искусственных рассолов, добываемых из недр Земли. Естественные рассолы образуются при самопроизвольном растворении подземных залежей каменной соли, а искусственные — при растворении пластов каменной соли в принудительно подаваемой через скважину воде. Перекачанные на поверхность солевые растворы упаривают либо в плоских чанах прямо на воздухе, либо в вакуум-аппаратах (при пониженном давлении). Вакуум-выварочная соль — самая высококачественная из всех видов поваренной соли. Она представляет собой чисто-белый мелкокристаллический продукт с чисто соленым вкусом. Содержание в ней NaCI достигает 99,7 %. В России выварочную соль вырабатывают в Пермской и Иркутской областях, а также в Республике Коми.
Садочную соль получают, выпаривая воду океанов, морей, озер и отводя воду в неглубокие лиманы. Делают это обычно в местах с жарким климатом, где вода испаряется просто под солнцем. После распада СССР Россия потеряла практически все эти лиманы, ведь большинство из них находятся вокруг Крыма. Очень важный момент — состав получаемой соли вовсе не совпадает с солевым составом морской воды, в противном случае соль должна была бы горчить из-за присутствия ионов магния. И здесь соледобытчики сыграли на различной растворимости разных солей в воде. Прежде всего в осадок выпадают малорастворимые соли железа и кальция, оставшийся раствор переливают в другой бассейн, где выпадает хлористый натрий, хотя и со значительным количеством примесей. Эти примеси — хлориды магния MgCl2 и кальция CaCl2, — впоследствии удаляют с помощью специальных приемов, не будем останавливаться на этом, скучновато. Соль, которая получается в результате, не отличается высокой чистотой. Ну да и ладно, садочную соль добывают в небольших количествах.
История обессоливания
Понятно, что в любом случае солеварение устраивали всегда рядом с источником соляного раствора, то есть около морей, соленых наземных или подземных озер. В России начиная с XII века солеварни распространились у поморов на Белом море, хотя первые свидетельства о выварке соли на Руси известны с X века. Соли никогда не было в избытке, к тому же отечественное начальство облагало ее большими налогами. В 1648 году коса нашла на камень, произошел Соляной бунт, в ходе которого горожанами было убито изрядное количество бояр. Царя не тронули, царь, как впоследствии и другие руководители нашего государства, «ничего не знал» о злоупотреблениях своих клевретов. Дольше всех бунтовал Псков. Налоги были все-таки уменьшены. В 1675 году снова прошли соляные бунты, причем не только в России, но и во Франции, где королевская камарилья поступала с солью вообще самым подлым образом: мало того что был установлен немалый налог на соль и ее продажа была монополизирована государством, так власти еще и в приказном порядке определили, сколько соли обязан (!) был покупать каждый подданный в неделю.
Как и в случае с водкой, российские правительства тоже всегда стремились монополизировать продажу соли, продукта повседневной необходимости, — ведь все равно купят, куда денутся? При этом цена казенной соли была, разумеется, существенно выше, чем у частных производителей. В России соляная (и табачная) монополия появились при Петре I, а вскоре была создана и Соляная контора для прокорма очередной банды чиновников, отслеживавших соблюдение монополии и регулярное поступление доходов в казну и в свой карман. Все это привело к обычному для государственного ведения хозяйства результату — соли стало катастрофически не хватать. Александр II Освободитель в 1861 году отпустил крепостных, а в следующем году — соль. И о чудо! Кто бы мог подумать! Дефицит соли немедленно исчез.
Соленый наркотик
Во Франции налог на соль отменила Великая французская революция. Вообще не будет большим преувеличением определить тиранию как способ правления с обязательной соляной монополией, а демократию — как свободу покупать и продавать соль кем и кому угодно. В СССР, где соль была монополизирована государством, теоретически ее было сколько угодно, ведь страна располагала громадными месторождениями каменной соли, да и могла бы вырабатывать прорву морской соли. На практике соль то была в продаже, то исчезала, а во время Великой Отечественной войны и много лет после нее стала остродефицитным продуктом. Конечно, эта экономическая проблема была успешно решена с другой, так сказать, стороны — невероятным сокращением количества потребителей соли, погибших во время войны и в послевоенные голодные годы.
Сейчас соли полно. Появились даже изыски. Не говоря об отечественных «профилактической» и йодированной соли, продается импортная «морская соль», содержащая не обычные 98 % хлористого натрия, а существенно меньше за счет наличия в этой соли других ионов — магния, кальция, йода, брома, сульфата. Возникла и мода на «природную» соль, которая представляет собой крупнозернистый грязноватый продукт первичного вываривания. Никаких преимуществ перед очищенной солью у него, конечно, нет, за исключением того, что в растворе такой соли лучше солить огурцы — они получаются более упругими, прочными и хрустящими. (Говорят, за счет присутствия в такой соли большего количества солей магния.)
В заключение — анекдот, который вполне мог быть и былью. Однажды президент Колумбии, естественно, бывший крупный наркобарон, прилетел в СССР по приглашению наших партии и правительства. Внизу у трапа его ждали девушки в русских одеждах с хлебом-солью. Потрясенный президент ухватил щепотку соли, вдохнул в ноздрю и восторженно произнес: «Вот это да, нигде меня так не встречали!»
А теперь пора поговорить и об элементах вообще, причем о самых интересных — о новых элементах в Таблице Менделеева.
Глава 11
Самые новые
Удивительное явление радиоактивности было впервые обнаружено при изучении люминесцентной соли урана (см. главу 15). Следующими открытыми радиоактивными элементами стали радий и полоний, но сейчас для нас важно то, что все эти три элемента присутствуют в природных источниках. Устойчивым изотопом урана является уран-238 с периодом полураспада 4,5 миллиарда лет, что практически совпадает с возрастом Земли. Другими словами, у элемента урана имеются собственные руды, из которых его можно извлекать.
До урана и за ураном
У радиоактивного элемента радия Ra имеется изотоп радий-226 с периодом полураспада 1600 лет, у полония — изотоп полоний-209 с периодом полураспада 102 года. И то и другое намного меньше возраста Земли, и собственных руд ни радий, ни полоний не имеют, а образуются в природе при распаде изотопов урана или тория. И выделяют их из урановой руды.
В Таблице Менделеева элементы с номерами 90-103, от тория Th, протактиния Pa и урана U до лоуренсия Lr, выделены в особую группу под названием «актиноиды». Это связано с тем, что при переходе от актиния к каждому последующему элементу электрон попадает не на внешний электронный слой, а на внутренний, так называемый f-слой. А поскольку химические свойства элемента определяются составом внешнего электронного слоя, а он практически одинаков для всех актиноидов, то и химические свойства этих элементов очень близки. Поэтому вся группа целиком помещается в клетке актиния № 89.
Аналогично актиноидам выделены в особую группу и лантаноиды, целиком помещающиеся в клетке элемента лантана La. Любопытно, что запоздалое открытие этих элементов очень поспособствовало Дмитрию Ивановичу Менделееву в открытии его периодического закона и Периодической таблицы. Если бы эти 14 элементов были открыты раньше, Менделееву никак бы не удалось составить свою таблицу, ведь тогда о строении электронных слоев и возможности помещать кучу элементов всего в одну клетку никто и не подозревал.
Самым устойчивым и самым распространенным элементом группы актиноидов являются торий и уран, открытый в конце XVIII века и названный так в честь планеты Уран. Это один из тех элементов, для которых Менделеев волюнтаристски, но совершенно правильно изменил значение атомной массы. До открытия им периодического закона считалось, что атомная масса урана равна 120, но это никак не соответствовало логике Таблицы элементов. Дмитрий Иванович, не проводя никаких экспериментов, а только имея информацию о химических свойствах урана и его соединений, присвоил урану атомную массу 240. Сейчас известны три природных изотопа урана — уран-234, уран-235 и уран-238, и принятое среднее значение атомной массы составляет 238,029. От присвоенного Менделеевым значения эта величина отличается всего на ничтожные 0,82 %.
Уран, точнее, его изотоп уран-238, является последним стабильным элементом Таблицы Менделеева, все последующие элементы стабильных изотопов с периодом полураспада не меньше возраста Земли не имеют. Они были получены искусственно. Так, например, следующий за ураном элемент № 93 был получен в 1940 году путем бомбардировки урана нейтронами. В Солнечной системе за планетой Уран находится планета Нептун, в честь нее этот элемент назвали нептунием. А полученный таким же образом элемент № 94, знаменитый плутоний атомных бомб, назвали в честь следующей за Нептуном планеты Плутон. Плутоний — тот самый элемент, с использование которого была создана бомба «Толстяк», сброшенная на Нагасаки в 1945 году. И нептуний, и тем более плутоний можно теоретически выделить из природного сырья, но их там так мало, что приходится получать эти элементы в ядерных реакциях. Причем оружейного плутония накоплено уже около 300 тонн. Когда на циклотроне были получены первые несколько миллиграммов плутония, все сотрудники Калифорнийского университета сбежались посмотреть на это чудо. Однако показать было практически нечего, а потому авторы открытия насыпали немного первого попавшегося под руку порошка в пробирку и демонстрировали ее, гордо сообщая, что этот порошок и есть искусственный элемент плутоний.
Следующие искусственно получаемые элементы америций Am, кюрий Cm, берклий Bk, калифорний Cf, фермий Fm и менделевий Md имеют изотопы с периодами полураспада от тысяч лет до нескольких суток, самый долгоживущий изотоп элемента № 102 нобелия No наполовину распадается уже менее чем через час, а элемента № 103 лоуренсия Lr — за три минуты. На этом элементе заканчивается семейство актиноидов. Обратим внимание на символ элемента кюрия, названного, разумеется, в честь семейства Кюри. Казалось бы, ненужная в данном случае латинская m подчеркивает роль в изучении радиоактивности madam Кюри.
По завершении семейства актиноидов взгляд возвращается в основную часть Таблицы Менделеева, и первым после лоуренсия мы видим элемент № 104 резерфордий Rf, а затем — № 105 дубний Db, № 106 сиборгий Sg и № 107 борий Bh с периодом полураспада уже меньше минуты, а именно 17 секунд. Дубний назван в честь города Дубны, где он был впервые синтезирован в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ). Большинство изотопов следующего элемента № 108 хассия Hs имеют период полураспада меньше секунды, а у элемента № 109 мейтнерия Mt все изотопы наполовину распадаются за доли секунды.
Однако элемент № 110, дармштадтий Ds, имеет изотопы с периодом полураспада уже более секунды. Существует теория, что последующие элементы должны иметь все большие периоды полураспада вплоть до «острова стабильности» в районе 120-го элемента. Настолько большие, что могут быть даже обнаружены в природе, существуя со времен возникновения Земли. Новый элемент № 112 с временным названием «унунбий» (то есть «один-один-два» по латыни) был впервые получен в 1996 году на ускорителе тяжелых ионов в Центре исследования тяжелых ионов в Дармштадте (Германия).
Это одна из трех главных организаций, в которых проводится синтез новых трансурановых элементов, две другие — это наш ОИЯИ в Дубне и американская Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли. Между этими центрами ведется гласная и негласная конкуренция за открытие новых элементов, особенно в связи с приближением к этому самому «острову стабильности». И действительно, у № 112 уже вполне приличный период полураспада — 34 секунды.
После длительных проверок, в том числе в Дубне, Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) признал приоритет Дармштадтского центра и сам факт открытия. Это означает, что немецкие ученые получили право выбрать имя для элемента с неказистым названием унунбий, и они предложили назвать его коперникием — понятно, что в честь Коперника. Эти ученые уже присваивали названия для элементов № 107 (борий), № 109 (мейтнерий) и № 110 (дармштадтий). Довольно благородный поступок немецких ученых, назвавших открытый ими элемент коперникий в честь поляка. Хотя как сказать. Мать Николая Коперника была немкой, на польском языке он не написал ни строчки, а использовал исключительно латынь и немецкий, город Торунь, где родился великий ученый, был основан немцами и длительное время входил в состав Пруссии.
Союз ИЮПАК утвердил название коперникий (Cp) для унунбия. В свое время Менделеев для обозначения еще не открытых элементов использовал метод аналогии и приставку «эка», что на санскрите означает «один». В таком случае № 112 должен был бы называться (разумеется, временно) эка-ртутью («ртуть плюс один»). По аналогии с ртутью коперникий должен быть вторым, после ртути, жидким металлом при нормальных условиях, хотя получить № 112 в заметных количествах вряд ли удастся. А жаль, было бы интересно посмотреть на второй жидкий при нормальных условиях металл.
В последние годы в ОИЯИ под руководством академика Юрия Оганесяна уже получены элементы № 113–116 и № 118. Об истории получения элемента № 117 стоит рассказать подробнее, как и о самом «острове стабильности».
Как мы уже видели, при переходе от № 92 урана к № 102 нобелию период полураспада элементов уменьшается на 16 порядков — от 4,5 миллиарда лет до нескольких секунд. Считалось, что продвижение в область еще более тяжелых элементов приведет к пределу их существования, то есть обозначит
Остров везения
Гипотеза о существовании сверхтяжелых элементов впервые получила экспериментальное подтверждение в Дубне, где удалось полностью изменить подход к синтезу сверхтяжелых элементов. В ОИЯИ обстреливали мишени из элемента № 97 берклия «снарядами» из исключительно редкого и дорогого изотопа кальция № 20 с массой 48. При слиянии ядер получается элемент № 117 (97 + 20 = 117). Эффект был поразительный, в течение каких-то пяти лет впервые были синтезированы сверхтяжелые элементы с атомными номерами 114, 116 и 118. Ученые ОИЯИ показали (а через несколько лет их результаты были получены и в других лабораториях мира), что эти элементы живут в сотни и тысячи раз дольше, чем их более легкие предшественники.
Очень интересно, как в ОИЯИ появился искусственный элемент берклий, ведь в Дубне его не получали. Дело в том, что период полураспада нужного изотопа составляет всего 320 дней, поэтому из-за такого короткого времени жизни наработку берклия в нужном количестве (20–30 миллиграммов) надо вести в реакторе с очень высокой плотностью потока нейтронов, а такой реактор есть только в Национальной лаборатории США в Оук-Ридже (кстати, именно здесь был впервые произведен плутоний для американской атомной бомбы). Поскольку с момента производства берклия его количество убывает вдвое через 320 дней, при доставке элемента в Дубну необходимо было все делать очень быстро: быстро пройти американские и российские формальности, связанные с сертификацией необычного материала, транспортировкой высокорадиоактивного продукта наземным и воздушным транспортом, техникой безопасности и так далее. Достойно приключенческой повести!
В конце концов в начале июня 2009 года контейнер прибыл в Москву. Дубнинские умельцы изготовили мишень в виде тончайшего слоя берклия, нанесенного на титановую фольгу. Уже при первом облучении мишени детекторы пять раз зарегистрировали картину образования и распада ядер 117-го элемента. Как и ожидалось, ядра этого элемента трансформировались в ядра 115-го элемента, который в свою очередь превращался в 113-й, а тот переходил в 111-й. А 111-й элемент распадался с периодом полураспада 26 секунд. В ядерном масштабе это огромное время!
Никакого практического значения получение этого элемента, конечно, не имеет, однако представления о нашем мире теперь должны сильно измениться. Ведь если будут синтезированы элементы с огромным периодом полураспада, то не исключено, что они существуют и в природе. Эксперименты по их поиску уже ведутся, в глубине Альпийских гор стоит специальная установка по регистрации таких элементов.
Как элемент назовешь, так он и заживет
Кстати, а как вообще у элементов появились названия? Прежде всего напомним, что химический элемент — это отдельный вид атомов с определенным зарядом ядра. Номер элемента в Таблице Менделеева — это и есть заряд ядра. Несколько элементов известны с глубокой древности и тогда же получили свои названия, как правило, связанные с внешним видом или каким-либо физическим свойством. Например, «золото» и «ртуть» происходят от индоевропейских корней, означающих соответственно «желтый» и «бежать»: золото — металл желтого цвета, а капли пролитой ртути действительно так разбегаются во все стороны, что собрать их довольно трудно. Другие элементы, такие как серебро и железо, медь и сера, углерод и цинк, были известны еще в Древнем Египте.
В Средние века алхимики открыли мышьяк, висмут и фосфор (последний — из человеческой мочи). Алхимик Бранд выделил не тот красный фосфор, который содержится в намазке спичечной коробки, а фосфор белый, который окисляется на воздухе и светится. Вот почему этот элемент и назвали «фосфор» — от греческого «светоносец».
В XVIII и XIX веках химики открыли множество элементов. Их называли в честь планет Солнечной системы (уран, плутоний) или мифологических героев (торий — от скандинавского бога грома Тора), по внешнему виду (хлор — от греческого «зеленый») или по имени родины первооткрывателя (рутений — от латинского «Рутения», то есть Россия). Все эти элементы существуют в природе. Любопытно, что многие из них названы в честь государств или географических названий — тот же рутений, германий, франций, европий, америций, полоний, дубний, галлий, скандий (в честь Скандинавии). И только в одном случае вышло наоборот: Аргентина получила свое имя в честь серебра (от латинского argentum), да и то по ошибке. Испанские конкистадоры были уверены, что в этой части Южной Америки огромные залежи серебра, но надежды их не оправдались. Да и с какой стати испанцы решили, что эти залежи здесь должны быть, — совершенно непонятно. Приводятся какие-то легенды, неразборчивые предания неграмотных аборигенов, но истины сейчас уже не найти.
Забавно происхождение названия другого элемента — платины, которое также связано с элементом серебро. С платиной конкистадорам как раз повезло: они нашли и месторождения этого самородного металла, и некоторое количество платиновых изделий, созданных индейцами на территории будущей Колумбии. Однако своего везения испанцы не поняли и пренебрежительно назвали этот похожий на серебро, но очень тугоплавкий металл серебришком от испанского названия серебра — plata. Платина плавится при гораздо более высокой температуре, чем серебро, поэтому металл казался малоперспективным для использования в ювелирном или монетном деле и оценивался в два раза дешевле самого серебра. Сейчас благородный металл платина стоит заметно дороже золота и в 50 (!) раз дороже серебра. В России платину обнаружили на Урале и вначале использовали для производства ружейной дроби. Нетрудно догадаться, что выстрел из дробовика с платиновой дробью стоит во множество раз больше, чем подстреленная утка или глухарь.
В первой трети и середине XX века получили свои названия радиоактивные элементы, которые быстро распадаются, в природе не существуют и могут быть получены только искусственным путем. Хотя традиция использовать географические названия сохранилась (америций, берклий, калифорний, наш дубний, как уже упоминалось, в честь Дубны), новым элементам стали давать названия преимущественно в честь великих ученых. Так в нижней строчке Таблицы Менделеева появились фермий и эйнштейний, кюрий и резерфордий, нобелий и менделевий. Раньше и правильнее у нас элемент называли «менделеевий», но постепенно смирились с англоязычным наименованием, тем более что и открыли, и назвали этот элемент № 101 американцы.
Кстати, с теми же американцами связана и история двойного наименования элемента ниобия № 41. Этот элемент был выделен из минерала колумбита в 1801 году. Его первооткрыватель англичанин Ч. Хатчет назвал элемент «колумбием». Сам минерал был обнаружен в канадской части бассейна реки Колумбия, а англичанин оказался в Канаде просто потому, что в те годы эта огромная часть Североамериканского континента принадлежала Великобритании. Однако в 1844 году немецкий химик Генрих Розе, не имея на то никаких прав, взял да и переименовал колумбий в ниобий в честь Ниобы, дочери героя древнегреческого мифа Тантала. Некоторые основания для такого переименования были, а именно большое сходство химических свойств этих двух элементов, находящихся в одной и той же V группе Таблицы Менделеева, причем ниобий стоит прямо над танталом. Однако ни англичане, ни солидаризировавшиеся с ними американцы (река Колумбия протекает в основном по территории США) не согласились с этим переименованием и упрямо помещали в клетку № 41 значок Cb. И сейчас можно встретить колумбий в американской химической литературе, несмотря на принятое в 1950 году решение ИЮПАК об использовании исключительно названия «ниобий». Похожая история произошла и с вольфрамом. Этот элемент был впервые выделен из минерала вольфрамита, который часто сопутствует оловянным рудам и мешает выплавке олова, переводя олово в шлаковую пену. За это он и был назван «волчьей пеной» — wolf rahm по-немецки. Однако в Великобритании, США и Франции этот элемент и самый тугоплавкий металл называют не вольфрамом, а тунгстеном. Путаница происходит оттого, что вольфрам-тунгстен почти одновременно открыли два испанских химика и великий швед Карл Вильгельм Шееле. Испанцы присвоили элементу № 74 имя вольфрам, а Шееле — тунгстен по аналогичному названию минерала тунгстена, из которого он этот металл выделил. Тот же ИЮПАК требует использовать только символ W и название «вольфрам», но эта организация не в состоянии запретить химикам использовать название «тунгстен» и символ Tu.
Примером правильного использования символа и устаревшего названия являются элементы натрий и калий, который по-английски называются «содиум» от натриевой соды и «потассиум» от калиевого поташа. Но пишутся Na и K. При переводе на русский язык этикеток моющих средств, которые часто содержат соединения натрия и калия (например, лаурилсульфат натрия — поверхностно-активное вещество), иногда ошибаются и появляется загадочное образование лаурилсульфат содиума.
Уран, нептуний, плутоний были названы в честь планет Солнечной системы, но открыты или получены они были в земных лабораториях. И лишь один элемент вначале обнаружили на другом небесном теле, а именно на Солнце, — этот элемент назвали гелий, в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса. Открыли гелий так: в солнечном спектре увидели его линию вблизи желтой линии натрия. В 1871 году было сделано предположение, что эта линия соответствует новому элементу, и лишь через 27 лет гелий был выделен великим химиком Рамзаем из уранового минерала клевеита. А в 1906 году выяснилось, откуда в минерале, то есть попросту куске камня, взялся газ. Еще более великий Резерфорд выяснил, что при радиоактивном распаде урана испускаются альфа-частицы, которые как раз и представляют собой ядра атомов гелия. При этом гелий является одновременно и вторым по распространенности элементом во Вселенной (после водорода), и вторым по легкости химическим элементом (тоже после водорода). И наконец, благородные гелий и неон — единственные химические элементы, которые не удалось заставить вступить в реакцию с какими-либо другими веществами или элементами. Остальные благородные газы — аргон, криптон, ксенон и радон — уже сдались и свой аристократизм утеряли (об этом см. в главе 15). Принципиальная негорючесть гелия сделала этот газ идеальным для наполнения воздушных шаров и дирижаблей вместо крайне опасного водорода. Единственный недостаток — гелий заметно дороже водорода.
На Земле больше всего изотопа с двумя нейтронами — гелия-4, а легкого стабильного изотопа гелия-3 намного меньше. На Луне же количество гелия-3, попавшего на наш спутник из солнечного ветра, по оценкам, сотни миллионов тонн. И руководители нашего космического агентства даже заявляли, что этот гелий можно будет собрать, отправить на Землю и здесь провернуть термоядерную реакцию синтеза гелий-3 + дейтерий (в результате этой реакции получается энергия), ведь дейтерия на Земле полно. Всю годовую потребность Земли в энергии может обеспечить всего 100 тонн гелия-3. Однако это лишь прекраснодушные расчеты. Управляемую термоядерную реакцию запустить до сих пор не удалось, хотя физики занимаются этой проблемой уже больше 60 лет, и даже кинофильму «Девять дней одного года», в котором герой Алексея Баталова пытается найти «термояд», уже пятьдесят лет. На юге Франции начато строительство международного экспериментального реактора ИТЭР, но дата запуска все время отодвигается, последняя из называемых дат — 2026 год. Но как планировать на столько лет? Поневоле вспоминаешь знаменитого осла, которого Насреддин обещал шаху научить разговаривать через 15 лет. Насреддин понимал, что за 15 лет кто-нибудь да умрет. Либо шах, либо сам Насреддин. Либо, в конце концов, осел.
К настоящему времени в Таблице разместилось 117 химических элементов с номерами 1-116 и 118, элемент № 117, как уже говорилось, не так давно синтезировали в ОИЯИ в лаборатории академика Юрия Оганесяна. Названы, однако, только элементы до № 112. Как правило, новые элементы, то есть элементы с большим зарядом ядра (номером), получают при слиянии ядер уже известных элементов. Так, уже упоминавшийся элемент № 112 был открыт в результате обстреливания ядрами цинка (номер в Таблице — 30) мишени из свинца (номер 82). Ядра цинка и свинца слились и образовали ядро нового элемента (30 + 82 = 112).
А пока элемент № 117 носит неказистое название «один-один-семь», то есть унунсептий. Но ученые из лаборатории академика Юрия Оганесяна, как авторы открытия, имеют полное право дать настоящее имя этому элементу, а также открытым ими элементам № 114–116 и 118. Как сообщают из ОИЯИ, элемент № 116 предполагается назвать московием, но вовсе не в честь города Москвы, а в честь Московской области, в которой находится Дубна и ОИЯИ. А элемент № 114 — флеровием в честь академика Георгия Флёрова, открывшего спонтанное деление урана и первым еще в 1942 году сообщившего Иосифу Сталину о возможности и необходимости создания отечественной атомной бомбы. Кстати, это интересная история.
Бомба Флёрова
Лейтенант Георгий Флёров, однажды оказавшись в прифронтовом Воронеже, зашел в Воронежский университет, в библиотеку которого даже во время войны поступали иностранные англоязычные физические журналы. Пролистав их, Флёров обнаружил полное отсутствие статей об уране, цепной реакции, получении трансурановых элементов и вообще о ядерной физике, хотя в предыдущие годы до половины объема журналов было посвящено этим горячим темам. Ему стало совершенно ясно, что все такого рода исследования засекречены — значит, американцы и англичане начали работу по изготовлению атомной бомбы, принципиальная возможность которой уже была доказана, в том числе и расчетами самого Флёрова. Тогда-то он и написал письмо генералиссимусу, а в 1943 году Флёрова отозвали с фронта и включили в группу ученых, занимавшихся советским атомным проектом. Малообразованный генералиссимус и его клевреты в то время не понимали, что это там задумали физики, и по-настоящему делать бомбу в СССР начали только после бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, когда даже недалекое советское руководство сумело оценить невиданные возможности атомного оружия. Уже отмечалось благородство немецких ученых, назвавших № 112 в честь великого поляка коперникием. Ранее открытые ими элементы № 108 и № 109 они назвали в честь немецкой земли Гессен (хассий) и великой Лизе Мейтнер (мейтнерий), которая открыла деление урана, то есть фактически изобрела атомную бомбу.
Синтез элементов с номерами вблизи и на «острове стабильности» не является просто удовлетворением любопытства ученых и развитием фундаментальной науки. Существуют предположения, что на основе этих элементов будет создана совершенно новая ядерная энергетика.
Итак, безымянны открытые в России элемент № 113 унунтрий (1-1-3), № 114 унунквадий (1-1-4), унунпентий (1-1-5), унунгексий (1-1-6) и унуноктий (1-1-8). Все эти унылые «унуны» представляют собой всего лишь кодовые наименования, используемые для удобства — хотя какое тут удобство, особенно для русскоязычного читателя? Вообще надо признать, что ИЮПАК мышей не ловит, или по крайней мере делает это крайне медленно. Дубнинские исследователи предложили для синтезированного ими в 2003 году унунтрия название «беккерелий» — в честь Анри Беккереля, открывшего радиоактивность. Но неожиданно в эту историю втерлись японцы, которые в 2004 году якобы синтезировали один (!) атом унунтрия. Они тут же предложили назвать его нихонием (от «Нихон» — Япония). Почему ИЮПАК до сих пор не вынес своего решения — бог весть.
Унунквадий № 114 уже предлагалось назвать ога-нессием в честь понятно кого — но в отношении действующих ученых так обычно не делается. Унунпентий № 115 дубнинские физики предлагали назвать ланжевением в честь известного французского физика и иностранного члена нашей Академии наук Поля Ланжевена. Элементу № 116 пока имени не подобрали, а № 118 предлагали назвать московием (см. выше). Ни одно из этих названий ИЮПАК пока не утвердил.
Как видим, в химии нашлось место и лингвистике. Стремясь назвать новый элемент в честь своего соотечественника или места открытия, ученые тратят огромные — причем, не свои — деньги. Интересно, что и сами химические вещества могут стать словами некоего языка живых существ. Такие вещества называют феромонами.
Глава 12
Страстные бабочки и пряные девчонки
Бабочки не умеют разговаривать, но ведь надо же им как-то общаться? Некоторые насекомые, например пчелы, сообщают своим соплеменникам о местонахождении вкусной пыльцы с помощью специальных танцев в воздухе. А вот бабочкам природа подарила химический язык, прежде всего для привлечении самца (или самки) с целью продолжения рода. Выделяя специальные вещества, так называемые феромоны, бабочка-капустница сообщает возможному партнеру о желании познакомиться поближе. Такие феромоны называют еще половыми аттрактантами (от английского to attract — привлекать). Поразительна чувствительность рецепторов партнера — некоторые бабочки улавливают феромоны в концентрации 1 (одна!) молекула в кубическом метре. Первоначально ученые даже не могли объяснить, как самец — а у бабочек активной, привлекающей стороной является как раз самка — может эту молекулу отыскать в кубическом метре. Но потом все выяснилось, самец просто очень быстро и много летает, буквально обшаривая крылышками окружающее пространство.
Любовь и ловушки
Феромоны насекомых представляют собой довольно сложные органические соединения (чаще всего стероиды), на синтез которых химики потратили сотни часов в лабораториях, оснащенных изощренной аппаратурой. И результат оказался впечатляющим: сейчас до трети всех средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур представляют собой ловушки с искусственными феромонами, на которые незадачливые жучки-бабочки-паучки слетаются, как пчелы на мед, а вылететь из липкой ловушки уже не могут. Так, без всякого вредного химического воздействия на природу удается спасти урожай капусты и прочей морковки.
Химический язык распространен не только у насекомых. Молекулярными сигналами обмениваются рыбы, например лососи на нересте, птицы, млекопитающие — бобры, скунсы. Причем у млекопитающих отмечены и половые аттрактанты. Например, при появлении в слюне хряка некоторых веществ соседняя свинка принимает «характерную позу неподвижности», как скромно, потупив глазки, сообщает нам энциклопедия.
У человека чувствительность к запахам, разумеется, гораздо ниже, чем у собак, обнаруживающих ничтожные следы наркотиков в багаже авиапассажиров, но тоже достаточно велика и носит вполне значимый характер. Это подтвердит каждый, случайно оказавшийся рядом с бомжом в общественном транспорте или зашедший в парфюмерный магазин где-нибудь на Тверской или на Невском. Видимо, эту чувствительность и пытаются использовать некоторые компании, выпускающие духи с феромонами.
Человек — мыслящее, но все же животное. В организмах мужчин и женщин присутствуют половые гормоны — андрогены и эстрогены. Эти вещества принимают прямое участие в развитии половой системы, вторичных половых признаков, а у женщин еще и в управлении циклической половой деятельностью. Например, андрогены (тестостерон, андростерон, дегидроандростерон) стимулируют рост волос на подмышках и кое-где еще, огрубление голоса и появление усов и бороды. Однако половыми аттрактантами эти вещества не являются и к привлечению партнера никакого отношения не имеют! Тем не менее если и искать вещества с феромонной активностью, то среди производных половых гормонов.
Таким производным является, например, андростенонон, который по своей структуре лишь чуть-чуть отличается от андростерона и также обладает гормональной активностью. Для интересующихся приводим точное химическое название этого соединения: 5а-андрост-16-ен-3-он. Чистейшие препараты андростенона получены уже давным-давно и могут быть проданы каждому, кто воспользуется Справочником-прейскурантом по биохимическим соединениям «Сигма» (рассылается бесплатно).
А как насчет феромонной активности, то есть является ли андростенон половым аттрактантом? Существуют некоторые подтверждения на этот счет, но основная часть исследователей считают, что предпочтение женщинами именно того мужчины, который был намазан андростеноном, не превышает ошибки эксперимента. Более того, у значительного числа исследованных красавиц такие мужчины вызывали негативную реакцию! Что и неудивительно: андростенон попахивает нашатырным спиртом.
А вообще наивно думать, что, намазавшись андростенонным лосьоном, можно завоевать с первого взгляда, то есть первого нюха, сердце красавицы на соседнем сиденье в троллейбусе. Как родственник половых гормонов, андростенон может оказывать эротизирующее влияние — это давно известно. Однако влияние не на особь противоположного пола, а на самого покупателя лосьона. То есть парфюмированный мачо сам-то занервничает, но дама ничего не почувствует.
Впрочем, приходится признать, что половые аттрактанты действительно существуют и у людей. Хотя это не всегда только химические вещества. К таким аттрактантам относятся и парфюмерные ароматы — женская «Шанель» и мужской «Босс», и запах шоу-бизнеса, о котором мечтают многие девочки, и запах власти, и, конечно запах денег, особенно больших денег. Не обязательно новых, пахнущих американской зеленой краской. Годятся и рубли, и старые купюры и даже карточки viza.
Однако тайна любви и сегодня остается тайной. И дело тут не в каких-то загадочных человеческих половых аттрактантах, а в загадочной человеческой психике. Женщины любят красивых — но и безногих инвалидов войны, богатых бизнесменов — но и нищих поэтов. Они любят умных, но «дурачок ты мой» также входит в сферу их интересов. А уж про то, что женщины любят ушами (а не носами!), и вовсе известно со времен шумерского «Сказания о Гильгамеше».
Тем не менее влияние запахов, приятных и не очень, на человека чрезвычайно велико и разнообразно. Как подметил еще Владимир Набоков, ничто с такой силой не пробуждает воспоминания, как аромат духов любимой женщины. Воздействие пахучих веществ на человека поразительно: известны случаи, когда люди умирали от постоянной вони, и, наоборот, ароматы некоторых растений способствуют выздоровлению больных астмой. Привлекающими свойствами душистых веществ пользовались еще вавилонские и египетские красавицы, в состав бальзамов для мумифицирования покойных фараонов входят десятки ароматических веществ, и их запах ощущается даже сейчас, через тысячи лет. Первые рецепты благовоний содержатся в древнеегипетских папирусах возрастом три с половиной тысячи лет. Например, немецкие ученые раскрыли рецепт духов, которыми пользовалась царица Хатшепсут.
Эта правившая в XV веке до н. э., то есть 3,5 тысячи лет назад, Хатшепсут первоначально была регентом при малолетнем Тутмосе III (как царевна Софья при Петре I), но довольно скоро стала царицей (фараоном). По древнеегипетским правилам фараоном мог быть только мужчина, однако этот сексистский, неполиткорректный закон царицы легко обходили, просто появляясь на публике в мужском платье и с накладной бородой. Поскольку по своему статусу царица являлась дочерью бога Амона и соответственно тоже богиней, а кроме того, полностью контролировала силовиков, никому и в голову не приходило задавать лишних вопросов.
Однако пользоваться чисто женской косметикой и парфюмерией Хатшепсут не прекращала. Современные археологи нашли запечатанный пузырек с высохшими духами, причем его принадлежность самой царице подтверждается надписью на пузырьке. Иметь запас парфюма и пользоваться духами в Древнем Египте могли себе позволить лишь весьма высокопоставленные особы. Компоненты для составления композиций привозили из страны Пунт (современная Эритрея), откуда импортировались также золото, слоновая кость и изысканные ткани.
Ученые исследовали химический состав духов Хатшепсут методом рентгеноструктурного анализа. Пока установлено, что основой композиции служил ладан — высохшая смола африканских и аравийских растений. Вполне возможно, что вскоре Хатшепсут будет прославлена своей парфюмерной линией не меньше, чем другая знаменитая дама — Коко Шанель. На флаконе можно будет написать «Established in 1500 B.C. All rights reserved». То есть основано за полторы тысячи лет до Рождества Христова. С давних времен человек задумывался над природой запаха и пытался конструировать новые душистые смеси. Наше современное слово «парфюм» происходит от древней латыни, составлено из двух слов «пер фумум», что означает «сквозь дым» или «воскурение».
Теории запаха
Однако систематическое изготовление ароматных композиций на основе вытяжек из различных частей растений началось только в конце XV века в Провансе, а через пару столетий лавандовое и розмариновое масла стали важным предметом экспорта с юга Франции. И сейчас тысячи гектаров прованской земли заняты под лавандовые плантации. Одеколон (о-де-Колон, «кёльнская вода») появился в первой четверти уже XVIII века, но первые теории о связи запаха с химическим строением душистого вещества ученые придумали только во второй половине ХХ столетия.
Прежде всего простыми опытами было доказано, что запах носит молекулярный характер, то есть для возникновения ощущения запаха на обонятельные рецепторы должны попасть молекулы пахучего вещества, а не электромагнитные волны, испускаемые или отражаемые одеколоном. Это ощущение полностью пропадало, когда между рецепторами в носу и источником запаха устанавливалась перегородка. В 1948 году британский ученый Джон Эймур выделил семь первичных запахов (эфирный, камфарный, цветочный, мятный, мускусный, гнилостный и острый) и предложил теорию, которую сейчас можно было бы назвать «теорией ключа и замка» (как и в случае ферментов, см. главу 6). Он считал, что каждому из запахов соответствует определенная негибкая форма молекулы вещества («ключ»), а обонятельный рецептор имеет подходящую форму «замка». Увы, слишком большое количество фактов противоречит этой теории, молекулы веществ с одинаковыми запахами имеют совершенно различные структуры, а множество веществ с похожей геометрией молекул обладают несравнимыми ароматами. Например, розой пахнет не только вещество розатон, согласно своему названию, но и 3-метил-1-фенил-3-пентанол С6Н5СН2СH2С(СН3)(С2Н5)ОН, гераниол и розеноксид.
C другой стороны, одно очень сложное по строению соединение интенсивно пахнет амброй, а чрезвычайно структурно близкое ему соединение с заменой всего-то атома водорода на метильную группу — СН3 вообще не пахнет.
Химики попытались уточнить эту теорию, отдав должное пространственному строению молекулы пахучего вещества, но присвоили основную роль в происхождении запаха положению функциональных групп. И действительно, среди душистых веществ можно выделить несколько больших классов с соответствующими функциональными группами — это сложные эфиры, альдегиды, кетоны, спирты. Однако и эта теория не дает возможности предсказать, каким будет запах нового синтезированного вещества.
В целом ряде случаев была установлена связь строения молекулы пахучего вещества с частотой колебания атомов или функциональных групп, но и это, как и несколько десятков других теорий, не позволяет решить задачу о создании определенного запаха. Впрочем, совсем недавно было показано, что мухи дрозофилы действительно реагируют на колебания атомов, вызывающих электромагнитное излучение, а не на геометрию молекулы. Оказалось, что при наличии выбора мухи предпочитают приятно пахнущий для них ацетофенон, в котором обычный изотоп водорода протий заменен на вдвое более тяжелый изотоп дейтерий. Молекула ацетофенона при такой замене не изменяется геометрически, и ее химическая активность тоже остается без изменений. А вот колебания у дейтерированного ацетофенона совсем иные.
Но теория теорией, а и сейчас, в начале третьего тысячелетия, лишь огромный накопленный химиками и парфюмерами опыт и тысячи экспериментальных фактов служат основой для разработки новых душистых композиций. Например, установлено, что сложные эфиры, вещества общей формулы
где R1 и R2 — углеводородные радикалы, обладают чаще всего цветочным или фруктовым запахом. Всем известная грушевая эссенция не что иное, как изоамиловый эфир уксусной кислоты C7H14O2, а запах ананаса отлично передает этиловый эфир масляной кислоты C8H16O2. Промышленный синтез таких веществ не представляет особого труда, и во многих кондитерских изделиях, напитках и парфюмах присутствуют эти или другие эфиры.
Интересные закономерности были обнаружены, когда химики стали сравнивать запах веществ, принадлежащих к одному классу соединений, так называемому гомологическому ряду. Оказалось, что такие вещества обладают примерно одинаковым запахом, который, однако, постепенно ослабевает с увеличением количества атомов углерода в цепи. Соединение с 18 атомами углерода часто уже вовсе не пахнет. В свою очередь, запах соединений с углеродными циклами зависит от величины этого цикла. Пяти-шестичленные циклы пахнут миндалем или ментолом, девяти-двенадцатичленные циклы — камфорой, последующие циклы благоухают кедровой смолой, мускусом, луковым соком. А начиная с 19 атомов углерода в цикле эти вещества теряют запах.
Важно, что запах вещества воспринимается по-разному в зависимости от его концентрации. Во-первых, существует пороговая концентрация веществ, начиная с которой человек ощущает запах. Обычно это примерно 10-7 граммов вещества или примерно 10 тысяч триллионов молекул в кубическом метре воздуха. Впрочем, такое вещество, как тринитробутилтолуол, наши рецепторы ощущают при концентрации в 10 тысяч раз меньшей — 10–12 граммов в кубическом метре. Чувствительность обонятельных рецепторов собак неизмеримо выше. Собака чувствует запах испорченного сливочного масла (масляную кислоту) при концентрации всего 10 миллионов молекул в кубическом метре воздуха, то есть собачий нос в миллиард раз чувствительнее человеческого. Недаром наркотики и взрывчатку в аэропортах и на станциях метро выискивают специально обученные собаки. Во-вторых, в чистом виде запах, например цибета (см. ниже), довольно неприятен, при разбавлении же и в составе парфюмерных композиций доставляет явное удовольствие. Похожая история и со знаменитой амброй, образующейся в желудках кашалотов. В обычных условиях амбра пахнет, как и положено продукту жизнедеятельности животного, фекалиями, но в составе дорогих духов амбра играет роль закрепителя запаха и ценится очень высоко.
Чуткие носы
Понятно, что изучение душистого вещества начинается с его анализа. Решающую роль в этом сыграла хроматография — метод разделения сложных смесей на отдельные компоненты, кстати, открытый российским ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1900 году. Он взял стеклянную трубку, заполнил толченым мелом и пропустил через нее водный цветочный экстракт. Входившие в состав экстракта пигменты адсорбировались на разных участках трубки, и далее их было легко выделить и идентифицировать. М. С. Цвет назвал этот метод «цветописью», то есть хроматографией, но понять, в честь разделения цветных пигментов или в свою честь он так сделал, уже нельзя. Свою совершенно революционную работу он опубликовал в провинциальных ботанических журналах, так что про его метод, как это часто случалось с российскими открытиями, за рубежами нашей Родины никто не услышал, зато в 1952 году за разработку одного из видов хроматографии англичане А. Мартин и Р. Синг получили Нобелевскую премию.
Идентификация компонентов вещества, то есть установление химической формулы и строения, сейчас проводится с использованием масс-спектрометрии, — метода «разбиения» молекулы вещества на отдельные фрагменты с последующим компьютерным воссозданием структуры. До появления этого метода в качестве своеобразных идентификаторов выступали опытные парфюмеры, которые держат в памяти несколько сотен запахов и в состоянии хотя бы примерно определить, какому веществу соответствует данный пик на самописце. Интересно, что дегустаторов запаха, или, как их еще называют, «носов», до сих пор нанимают парфюмерные компании для экспресс-анализа духов конкурентов, причем за большие деньги. Сия задача весьма непроста: в состав знаменитой «Шанели № 5» входит около сотни различных соединений, причем точный состав этих духов до сих пор знают только его изготовители.
Очень многие соединения, использующиеся в парфюмерной промышленности, сейчас искусственно производят в больших количествах. Например, пахнущий ландышем линалоол получают из продуктов переработки древесины. Успехи химии позволили синтезировать такие важнейшие душистые вещества, как мускон C16H30O (действующее начало мускуса из железы самцов кабарги) и цибетон C17H30O (действующее начало мазеобразного вещества цибета из железы африканской кошки циветты).
А ведь еще 40 лет назад для получения всего 2 тонн мускуса ежегодно убивали более 60 тысяч самцов кабарги, а для выделения 1 килограмма розового масла было необходимо переработать 3 тонны лепестков розы! Сейчас мировое производство душистых веществ, в основном синтетических, достигает 150 тысяч тонн. При этом сложные композиции содержат часто десятки, если не сотни различных химических веществ, и уже никто не сетует, что в большинстве своем эти вещества не «природные», а получены в результате синтеза, хотя и сегодня используются вещества растительно-животного происхождения. Знаменитые советские духи «Красная Москва» содержат около 100 синтетических и природных соединений.
Душистые вещества играют огромную роль в нашей жизни еще и потому, что мы «не живем, чтобы есть, а едим, чтобы жить», и запах пищи оказывает сильнейшее воздействие на человека. За тысячелетия эволюции люди научились определять несъедобную или гнилую пищу просто по запаху, даже не пробуя на язык. О вкусе пищи мы уже говорили в главе 3, а здесь займемся ее ароматами и ароматизаторами.
Острова пряностей
Современная пищевая промышленность — это большое и серьезное производство, в котором используются новейшие технологии и тысячи самых разнообразных веществ. Важное место среди них занимают ароматизаторы, о содержании которых в пакетике супа или брикете киселя необходимо указывать. Многие из этих веществ применяют уже столетиями.
Вообще ароматизаторы входят в группу «пряностей и приправ», а пряности — это корица, лавровый лист, мускатный орех, стручки ванили и ванильный сахар, высушенные гвоздичные почки, три вида молотого перца, имбирь, кардамон и множество других экзотических продуктов. Именно экзотических — так уж случилось, что большинство теплолюбивых растений, из которых получают пряности, в Европе не растет. В Средние века за ними на Восток снаряжали целые экспедиции, и именно за пряностями в 1492 году поплыл в «Индию» Колумб, а в 1520 году отправился в кругосветное путешествие Магеллан. «Островами пряностей» назывался один из архипелагов нынешней Индонезии. За обладание «пряными» странами и островами боролись крупнейшие европейские державы. И дело здесь не только во вкусовых пристрастиях богатых европейцев — пряности обладают сильным бактерицидным эффектом. Холодильников тогда еще не изобрели, а потому сохранение продуктов, особенно мяса, было сложнейшей, жизненно важной проблемой.
В ХХ веке, с появлением холодильников и фабричных консервов, эта проблема была практически решена, но потребность в ароматизаторах только возросла: людей стало на Земле гораздо больше, а питаться они хотели лучше и разнообразнее. Тут на первое место вышло другое свойство пряностей — способность придавать пище изысканный вкус и аромат, этакий «перчик». Именно это свойство пряностей использовала английская поп-группа Spice girls, название которой неправильно переводили как «Девушки-специи». Нет-нет, их продюсеры имели в виду «Пряные девчонки»! Кстати, согласно точному определению, ароматические вещества придают пище только аромат, не создавая нового вкуса или привкуса, и не обладают бактерицидными свойствами. Из-за нехватки природных ароматизаторов в ХХ веке начались работы по созданию заменителей. Поэтому-то на ярких пакетиках растворимых напитков, бутылках разных «кол» и многих других продуктов можно увидеть надпись «природные и синтетические ароматизаторы». Вот это слово — «синтетические» — и настораживает иногда покупателя, но совершенно напрасно.
Чем пахнет груша
Типичным примером синтетического ароматизатора является ванилин, который получают не из стручков ванили, а из совершенно другого сырья. Ванильный сахар, смесь ванилина с сахарной пудрой, используют не только для приготовления некоторых напитков, но и традиционно в кондитерской промышленности и домашней кулинарии.
Собственно ваниль — это высушенные после специальной обработки стручкообразные плоды вьющегося тропического растения, лианы из семейства орхидных. Для получения ванили используют два вида растения — Vanilla planifolia и Vanilla pompona. Первый из них дает наиболее высококачественные стручки длиной до 25 сантиметров.
Родиной растения является Мексика, но сейчас крупнейшим производителем ванили выступает Мадагаскар, экспорт с этого острова достигает 2 тысяч тонн в год. Впервые ваниль была завезена в Европу в начале XVI века и первоначально использовалась исключительно для ароматизации какао. Борьба за плантации ванили неоднократно приводила к локальным колониальным войнам между Португалией, Испанией и Францией.
В процессе сушки после термической обработки стручков в них образуется ванилин, который откладывается на поверхности стручков в виде тонких игольчатых кристаллов. Давно придуман способ послеуборочной обработки плодов с помощью горячей воды: стручки пару раз окунают в горячую воду, затем в специальных шерстяных полотенцах выставляют на солнце «попотеть», после чего уже высушивают.
Ванилин был синтезирован независимо в Англии в 1858 году, в Германии в 1874 году и немного позже во Франции, причем каждая из стран держала секрет синтеза в тайне. Только в начале ХХ века он стал общеизвестен. Химическое название ванилина — 4-гидрокси-3-метоксибензальдегид; получают его из отходов производства древесной целлюлозы сульфитной варки и отходов производства гидролизного спирта (барды). Ванилин, подобно йоду, переходит в газообразное состояние, минуя жидкую фазу (сублимируется), без разложения. Это свойство ванилина иногда используют в кулинарии, заставляя сублимирующийся ванилин осаждаться на холодных кулинарных изделиях. А порой ваниль или синтетический ванилин добавляют в лекарства, чтобы не так противно было глотать горькие таблетки и пить невкусные микстуры.
В России пищевые ароматизаторы производятся с 1935 года на Санкт-Петербургском комбинате химико-пищевой ароматики. Забавно, что комбинат был создан на базе производственно-кооперативного предприятия «Политкаторжанин», выпускавшего экстракты из дикорастущих клюквы и брусники. Так и видятся политкаторжане, которые по недостатку пайки собирают и тут же отправляют в рот дикие ягоды. Дабы не показаться циничным, отмечу, что имелись в виду политкаторжане дореволюционные, а не сталинских времен, и с голодухи на царской каторге никто не помирал — в отличие от каторги советской.
Другие искусственные ароматизаторы также получают из вполне природного сырья, но нетрадиционным путем. Глютаминат натрия, который усиливает вкус мясных и рыбных блюд, выделяют из отходов сахарного производства и из пшеничной клейковины, а всем известная лимонная кислота, которая тоже вносит вклад в улучшение вкуса и аромата пищи, образуется при лимоннокислом брожении сахаров или извлекается из… махорки! Можно и из лимонов, но где тогда будем брать лимоны к чаю?
Поделиться книгой: