Таблица Менделеева. Элементы уже близко

Чистый молибден представляет собой светло-серый металл, достаточно твердый для металла (4,5 единицы твёрдости по шкале Мооса), но, по мере очистки от примесей и «хвостов», становящийся более мягким. Молибден относится к тугоплавким металлам, его температура плавления 2620 °C, а температура кипения – 4639 °C. Металлический молибден используется для легирования сталей, а также как компонент жаропрочных и коррозионностойких сплавов. Взгляните на лампочку накаливания – твёрдые и прочные куски проволоки, которые поддерживают вольфрамовую нить накаливания, обычно сделаны из молибдена.

Одни соединения молибдена находят применение как катализаторы нефтепереработки, другие помогают работать продуктам переработки нефти – добавка сульфидов молибдена в смазочные масла позволяет увеличить их коэффициент скольжения, не давая углеводородам загустеть, перегреться и воспламениться от трения.

Тем не менее самое главное применение молибдена, то, благодаря которому возможна жизнь на Земле, появилось без участия человека и задолго до его появления. Будучи переходным металлом, способным принимать различные степени окисления, молибден работает в активных центрах ферментов, включая активные центры ферментов-нитрогеназ, позволяющих азотфиксирующим бактериям усваивать атмосферный азот, не только получая из него свои собственные азотсодержащие соединения – аминокислоты и азотистые основания, но образуя те производные азота, которые могут усваиваться растениями. Выросшие, потребляя связанный с участием молибдена почвенный азот, некоторые растения попадают нам на стол, а некоторые поедаются животными, которые тоже могут оказаться у нас на столе, то есть содержащие молибден ферменты-нитрогеназы обеспечивают и работу пищевых цепей, и круговорот азота в природе. Изучая строение активного центра нитрогеназ, исследователи пытаются имитировать их, получив низкомолекулярные комплексы, способные превращать атмосферный азот в его соединения (в целом, подход, при котором идею для разработки химического метода или вещества берут у природы, называется биомиметическим), однако получить катализатор, который бы помогал связывать азот в столь мягких условиях, при которых справляются ферменты, не получается, а жаль – низкотемпературное связывание азота стало бы такой же революцией в химической технологии, какой в своё время стал процесс Боша-Габера (см. главу про азот). Содержащие молибден ферменты встречаются не только у бактерий. В организме человека молибденсодержащий фермент ксантиноксидаза участвует в обмене пуриновых оснований, а нарушение его работы может приводить к накоплению в суставах солей мочевой кислоты – уратов и развитию «болезни королей» – подагрического артрита, более известного как подагра.

43. Технеций

В 1860–70 годы систематизировать химические элементы пытался (и весьма успешно) не только Менделеев. Так, в 1870 году немецкий химик Лотар Мейер опубликовал статью «Природа элементов как функция их атомного веса», в которой приводились рассуждения, практически аналогичные менделеевским. В 1882 году Лондонское Королевское общество присудило золотые медали Дэви совместно Менделееву и Мейеру с формулировкой «За открытие периодических соотношений атомных весов».

Позже, в ХХ веке, создателем Периодической системы среди мировой научной общественности стал считаться уже только Менделеев, а про Мейера как автора Периодической системы в наше время чаще вспоминают разве что в Германии. В чем причина? То, что и у Мейера, и у Менделеева начиналось как попытка простой систематизации, у Мейера систематизацией и закончилось, а Дмитрий Иванович смог разглядеть в системе фундаментальный закон, который и использовал для предсказаний свойств не открытых еще элементов. Наиболее исчерпывающие предсказания Менделеев дал для свойств четырёх к тому времени неизвестных элементов. О трёх из них – галлии, скандии и германии – уже было рассказано выше, а теперь пришла пора рассказать про предсказание, которому не так повезло (естественно – не по вине Дмитрия Ивановича). Четвёртый элемент, свойства которого в деталях предсказал Менделеев, был элемент №43, названный экамарганцем.

После открытия галлия, скандия и германия и превращения Периодической системы из средства систематизации в фундаментальный закон, поиски экамарганца начались с утроенной силой. В 1909 году профессор Токийского университета Масатака Огава, большой поклонник идей Менделеева, заявил, что, анализируя минералы торианит, реинит и молибденит, обнаружил элемент №43, который назвал «ниппонием» (nipponium, Np), однако открытие не было подтверждено. Как показали исследования 2004 года (Spectrochimica Acta Part B, 2004, 59, 1305–1310), «ниппоний» Огавы – это на самом деле открытый еще в 1871 году рений. В 1925 году немецкие химики Ида Ноддак и Отто Берг сообщили об обнаружении элемента №43 в уральской самородной платине, назвав его мазурием (masurium, Ма), и их открытие тоже не подтвердилось.

C развитием физики стало понятно, почему экамарганец не дается в руки химикам – оказалось, что этот элемент не должен иметь стабильных изотопов. В конце концов элемент №43 был обнаружен только в 1937 году, причём не химиками, а физиками. Первооткрывателями экамарганца считаются Карло Перрье и Эмилио Сегре из Университета Палермо, получившие его из молибденовой мишени, облучая на ускорителе-циклотроне ядрами дейтерия. В 1936 году Сегре посетил лабораторию Эрнста Лоуренса и принял участие в эксперименте по облучению молибдена. В начале 1937 года Лоуренс переслал Сегре образец молибденовой фольги. Сам Сегре больше разбирался в физике (в 1959-м он ещё успеет получить Нобелевскую премию по физике за открытие антипротона), однако вдвоем с минералогом Перрье он обнаружил в образце два радиоактивных изотопа элемента №43, который было предложено назвать технецием (Nature, 1937, 140: 193–194).

Название происходит от греческого слова «искусственный», оно подчёркивало то, что технеций был первым химическим элементом, полученным человеком. Однако, несмотря на название, следовые количества технеция все же содержатся в земной коре. Технеций – продукт самопроизвольного распада урана, и, хотя у этого элемента нет устойчивых изотопов, из каждого килограмма руды урана – урановой смолки, если сильно постараться, можно извлечь 0,2 нанограмма технеция, который, впрочем, быстро распадется сам. С развитием атомной энергетики содержание технеция в земной коре стало расти – элемент №43 содержится в отработанном ядерном топливе, и, по оценкам химиков и физиков, только на атомных электростанциях за последнюю половину столетия было «наработано» несколько тонн технеция.

Фраза «только на атомных электростанциях» неслучайна: один из изотопов технеция, нуклид 99Тс, период полураспада которого составляет около 6 часов, получают специально. С помощью этого нуклида ежегодно проводится около 20 миллионов случаев сцинтилляционной медицинской диагностики. Нуклид 99Тс распадается, испуская гамма-излучение. Врачи вводят в организм пациента образец, содержащий технеций (часто его предварительно успевают связать с определёнными органическими молекулами, которые смогут связаться со строго определёнными тканями или даже органоидами клетки), и с помощью детектора гамма-излучения следят за транспортом и накоплением технеция в организме пациента, чтобы определить, какие из его органов в порядке, а какие работают не должным образом. Малые количества технеция, нужные для такой диагностики, и его малый период полураспада приводит к тому, что организм пациента получает дозу излучения, сравнимую с эффектом ежегодного рентгенологического исследования лёгких (флюорографии).

44. Рутений

Замок и пряжки кожаного чехла, в котором хранится кубок Чемпионата мира по футболу 2018 года, проводившегося в России, сделаны из «самого русского» металла – рутения. Это не только единственный существующий в земной коре элемент, официально открытый в России, но и его название происходит от латинского Ruthenia – Русь, Россия.

Рутений был открыт в Казани, так что можно сказать, что для меня, коренного казанца, к тому же – казанского химика, этот металл ближе вдвойне. Однажды, десять лет назад, беседуя в твиттере, я даже не постеснялся указать редакции журнала Nature Chemistry, что они не правы, и они дважды извинились – за неправильную информацию в редакторской колонке про рутений и за стереотипы в подборе для неё иллюстраций. Колонку, размещённую в интернете, они даже исправили (наполовину) – указали, что источником для открытия рутения были уральские руды (в исходном варианте статьи речь шла про сибирские), но картинку матрёшки оставили.

Рутений был открыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом в 1844 году. Клаус выделил рутений в виде металла из уральской платиновой руды и указал на сходство между тройками элементов рутений–родий–палладий и осмий–иридий–платина. Название «рутений» Клаус придумал не сам – в 1828 году работавший в России Готфрид Озанн предложил это название для своего открытия, который он по ошибке принял за новый элемент, Клаус, удостоверившись в том, что он действительно открыл новый элемент, дал ему название, предложенное Озанном. В 1844 году Клаус опубликовал о новом элементе большую статью «Химические исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения» в «Учёных записках Казанского университета», журнале, который издаётся до нашего времени.

Как и другие металлы троек рутений–родий–палладий и осмий–иридий–платина, рутений мало распространён. По содержанию в земной коре он находится на 74-м месте, ежегодно добывается около 12 тонн рутения, а мировые резервные запасы этого металла оцениваются в 5000 тонн. Чаще всего рутений извлекается из руд совместно с другими металлами платиновой группы, а вот его содержание в разных платиновых рудах различается – в рудах, извлекаемых в Южной Африке, содержится до 11% рутения, а вот в уральских рудах металлов платиновых групп рутения только 2%.

Футбольный кубок, как и ювелирная продукция, для рутения – только хобби. Большую часть времени рутений проводит в химических лабораториях и предприятиях в области тонкого химического синтеза. С 1960-х годов начались ставшие успешными систематические попытки заставить металлы платиновой группы катализировать превращения органических и неорганических веществ. В начале в эффективности вперёд вырвались платина с палладием, которые показали себя успешными в ускорении химических реакций, будучи просто металлами, благодаря чему значительные количества этих металлов стали востребованы нефтехимическими комплексами, в которых эти металлы ускоряют процессы химической переработки нефти, и автопроизводителями – платиновый катализатор очистки выхлопных газов способствует доокислению угарного газа СО в менее опасный углекислый СО₂. Металлический рутений не мог похвастаться столь высокой эффективностью, и поэтому объектом исследования стали его соединения. Результатами этих исследований навскидку можно назвать пару Нобелевских премий. В 2001 году Нобелевским лауреатом стал Рёдзи Ноёри, получивший её за «…за их работу над хиральными катализаторами реакций присоединения водорода…». Катализаторы Ноёри (комплексы рутения с оптически активными β-аминоспиртами и производными 1,2-диаминов) применяются в процессах получения практически чистого (1R,2S,5R)-ментола и исходных веществ для синтеза полиамидных волокон. Комплексы Граббса, которые применяются в получении непредельных органических соединений с помощью реакций метатезиса (за исследования в области метатезиса Нобелевская премия по химии была присуждена в 2005 году), тоже представляют собой производные рутения.

Металлический рутений не зарекомендовал себя как катализатор, но как металл тоже работает – твёрдость «российского элемента» позволяет использовать его в сплавах с другими металлами платиновой группы, из которых делают износоустойчивые электрические контакты. Около половины производимого рутения используется в другой области электротехники – из диоксида рутения и рутенатов висмута производят детали для тонкоплёночных резисторов – элементов сопротивления в электросхемах. Если вы ещё не растеряли навык письма перьевой ручкой, есть шанс, что вы обладатель небольшого количества рутения. Золочёное перо выпускающихся с 1944 года ручек серии Parker 51 с маркировкой «RU» на 96,2% состоит из рутения, на 3,8% – из иридия.

Как и его близкий родственник – железо, рутений может образовывать различные оксиды. Один из таких оксидов – рутениевый красный, применяется для подкрашивания отрицательно заряженных биомолекул, например, нуклеиновых кислот, перед изучением биологических образцов с помощью микроскопии. Некоторые комплексы рутения изучаются как потенциальные противоопухолевые препараты.

45. Родий

С точки зрения строения атомного ядра родий можно считать уникальным – это единственный относительно тяжелый химический элемент, представленный в земной коре единственным устойчивым нуклидом 103Rh. Радиоактивные изотопы родия также существуют, но период полураспада самого долгоживущего из них – 101Rh – всего три года и четыре месяца, поэтому они не накапливаются в земной коре и можно говорить, что родий моноизотопный.

Родий – металл серебристо-белого цвета, который, как и все металлы платиновой группы (рутений – родий – палладий объединены в так называемую «малую платиновую группу»), отличается крайне низкой активностью. Царская водка (смесь соляной и азотной кислот), которая быстро и охотно растворяет золото, реагирует с родием только при заметном нагревании. Именно с помощью царской водки родий и был отделён от платины (платина с ней не реагирует совсем). Первооткрывателем родия является Уильям Хайд Волластон. Он выделил этот металл из платиновой руды, доставленной в Британию контрабандой с территории современной Колумбии. Эту руду в канун Рождества 1802 года приобрели Волластон и его друг и коллега Смитсон Теннант.

Контрабандная руда оказалась весьма ценной для обоих ученых. Её исследования позволили получить не только окрашенный в розовый цвет раствор хлорида – элемента, который Волластон назвал родием (от греческого «розос» – роза), но и другие находки. Волластон открыл в этом образце ещё и палладий, а Теннант – осмий и иридий.

Чаще всего мы сталкиваемся с родием, работающим в каталитической системе дожигания выхлопных газов от автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Правда, в этом случае наш контакт с этим элементом весьма опосредован – каталитическая система, которая служит для обеспечения полного сгорания некоторых небезопасных веществ, покидающих выхлопную трубу, расположена глубоко внутри автомобиля и к тем деталям, которые можно обслужить своими силами, не относится.

Помимо родия катализаторами дожигания выступают также платина и палладий, но их значение немного различается. Если палладий может выполнять работу платины и наоборот – ускорять окисление угарного газа СО в углекислый СО₂, то родий выполняет тот трюк, на который ни платина, ни палладий не способны. Его мишень – оксиды азота (их часто обозначают как NO_x), которые в присутствии аммиака и при посредстве родия разрушают на молекулярные азот и кислород (или воду). Родий работает с производными азота и в другом процессе – до сих пор не существует более эффективного катализатора окисления аммиака воздухом (эта реакция важна для производства азотной кислоты и нитратов). Ежегодно из руд извлекается не более 30 тонн родия, поэтому и отслужившие своё системы дожигания выхлопных газов, и катализаторы сжигания аммиака подвергаются вторичной переработке, и извлечённый из них родий заново пускают в дело.

Ещё один процесс, в котором родий применяется как катализатор, – получение уксусной кислоты в результате реакции монооксида углерода (СО) с метиловым спиртом (СН₃ОН). В 1960-е годы родий заменил в этом процессе «соседа сверху» – кобальт, сделав процесс более эффективным и протекающим с меньшим количеством побочных продуктов. С помощью родиевых катализаторов до недавнего времени в мире производили около пяти миллионов тонн уксусной кислоты, однако в последнее время на смену родию приходит его «сосед снизу» – иридий, делающий получение уксусной кислоты еще более эффективным.

Родий применяется и в ювелирном деле – например, для того, чтобы серебро не темнело, его покрывают тонким слоем родия. Пожалуй, самое известное ювелирное изделие из родия – родиевый диск-сертификат от Книги рекордов Гиннесса, который получил Пол Маккартни как самый успешный музыкант и сочинитель песен в истории (на момент вручения он был автором 43 песен, которые были проданы более чем миллионными тиражами). Всего же Маккартни за свою музыкальную карьеру получил 60 золотых дисков (42 – играя в Beatles, 17 – играя в Wings и 1 – в сотрудничестве с Билли Престоном).

46. Палладий

В апреле 1803 года наиболее известным британских химикам анонимно доставили рекламный листок: «Палладий или новое серебро», в котором были перечислены свойства нового благородного металла и предложение его купить. Реклама указывала единственного поставщика металла – магазин минералов, руд и металлов мистера Джейкоба Форстера в Сохо. Сам мистер Сохо на момент подачи рекламного объявления был в отъезде, и потенциальным покупателям пришлось иметь дело с его женой. Когда редактор британского журнала Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts Уильям Николсон попытался выяснить, как попал в лавку этот металл, миссис Форстер ответила, что оставивший на продажу образцы приятный и вежливый молодой человек пожелал остаться неизвестным.

Николсон перепечатал в своем журнале информацию, указанную в рекламе, но неудивительно, что необычный способ, который помог ученому сообществу обратить внимание на открытие, вызвал у многих подозрение. Проанализировавший образец палладия, купленный у миссис Форстер за целую гинею, английский химик Ричард Ченевикс заявил, что это никакой не новый элемент, а сплав платины с ртутью. После этой статьи Ченевикса Уильям Хайд Волластон (именно он и был тем самым вежливым молодым человеком, решившим сообщить об открытии нового элемента столь экстравагантным способом) опять же анонимно пообещал награду в 20 фунтов любому, кто получит разумное количество сплава платины со ртутью, соответствующего свойствам палладия. Естественно, награда осталась невыплаченной. В конце концов Волластон вышел из сумрака и в 1805 году опубликовал сообщение об открытии палладия в научном журнале (Philosophical Transactions of the Royal Society of London., 1805, 94: 419–430). Волластон назвал новый элемент по имени астероида Паллада, открытого в 1802 году, незадолго до открытия палладия. В свою очередь астероид назван в честь Афины Паллады из древнегреческой мифологии.

История объявления об открытии палладия – не единственный пример из жизни этого элемента, имеющего оттенок в определённой степени скандальной славы. В конце ХХ века палладий на какое-то время стал героем статей, обещающих переворот в мировой энергетике. В 1989 году электрохимики Мартин Флейшман и Стэнли Понс сделали удивительное заявление о том, что они провели термоядерный синтез в электролитической ячейке. Когда исследователи подавали электрический ток на ячейку, по их мнению, атомы дейтерия из тяжёлой воды, проникшие в палладиевый катод, сливались в атомы гелия, а энергия этого процесса превращалась в тепло. Флейшман и Понс утверждали, что этот процесс не может быть результатом ни одной известной химической реакции, и присовокупили к нему термин «холодный синтез». Однако физики-ядерщики и специалисты по физике плазмы не верили в «холодный термояд»[1]. Было известно, что два ядра дейтерия в принципе могут слиться с образованием ядра 4Не и высокоэнергичного гамма-кванта, но вероятность протекания такого процесса ничтожна. Обычно реакция двух ядер тяжелого водорода завершается рождением ядра трития и протона или же возникновением нейтрона и ядра 3Не, причем вероятности этих превращений примерно одинаковы. Если внутри палладия действительно идет ядерный синтез, то он должен порождать большое число нейтронов, которые можно было обнаружить с помощью нейтронных детекторов, то есть интерпретацию экспериментов Флейшмана и Понса можно было бы подтвердить с помощью стандартной радиометрической аппаратуры.

Однако из этого ничего не вышло. Флейшман убедил сотрудников британского ядерного центра в Харуэлле проверить его «реактор» на предмет образования нейтронов, но нейтроны так и не были обнаружены. Поиск гамма-лучей соответствующей энергии тоже обернулся неудачей. К такому же заключению пришли и физики из Университета Юты. Сотрудники Массачусетского технологического института попытались воспроизвести эксперименты Флейшмана и Понса, но опять же это ничего не дало. В конечном итоге «открытие десятилетия» обернулось закрытием на конференции Американского физического общества 1 мая того же года. Исследование забраковали, а холодный термоядерной синтез пополнил паноптикум лженауки.

Хотя палладию и не удалось стать металлом холодного термоядерного синтеза, в начале нашего века он стал незаменимым элементом для «холодного горения» – палладий применяется в качестве катализатора водородных топливных элементов – устройств, в которых химическая энергия окисления водорода непосредственно преобразуется в электрическую, минуя протекающие с низким коэффициентом полезного действия процессы горения.

Палладий хорошо растворяет водород (при атмосферном давлении в одном объёме палладия растворяется 600 объёмов водорода). Так как поры кристаллической решётки палладия пропускают только водород, его можно использовать для тонкой очистки водорода от других газообразных примесей. То обстоятельство, что палладий взаимодействует с водородом не только поверхностью, но и фактически всем объёмом, делает его хорошим катализатором присоединения водорода к непредельным углеводородам. Палладий применяется для изготовления ювелирных изделий, зубных пломб и зубных коронок, однако, как и родий с платиной, большей частью он используется в каталитических конверторах систем очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания – на это тратится до 100 тонн палладия из 160 потребляемых разными отраслями промышленности ежегодно.

47. Серебро

Блеск серебра известен и ценится людьми с глубокой древности. Серебро не столь редкий и дорогой металл, как золото, но всё же серебро – монетный металл. Археология говорит о том, что добывать серебро из сульфидных руд, чеканить из этого серебра монеты и делать украшения люди начали еще в четвертом тысячелетии до нашей эры. Серебро становилось основой экономической и военной мощи античных стран Средиземноморья. Так, именно Лаврионские серебряные копи позволили Афинам быстро построить военный флот, который в итоге и принес Элладе победу в греко-персидских войнах, а Афинам на некоторое время стать главным полисом в организованном ими же греческом союзе.

Серебро – мягкий и ковкий металл с относительно низкой температурой плавления (962 °C), который легко ковать и отливать в формы. Эти свойства серебра веками позволяли чеканить из него монеты, изготавливать вазы, кубки, тарелки и столовые приборы – столовую утварь, которую веками и до сих пор воспринимают как проявление достатка. Тем не менее столовое серебро – вещь капризная, оно быстро тускнеет. Даже при том, что соединений серы в воздухе не так уж много, серебро медленно покрывается слоем тёмного сульфида, который нужно удалять механически – именно из-за недолговечности блеска серебро оказалось в тени золота. Однако те же свойства серебра, которые оттеняют его внешний вид, втянули серебро в историю, позволяя фиксировать Историю – делать фотографии.

В 1727 году немецкий физик Иоганн Шульце обнаружил, что на свету паста из мела и нитрата серебра темнеет. Это наблюдение позволило ему получать первые картинки с помощью света, применяя трафареты. Реакция, которую обнаружил Шульце, ставшая началом фотографии, протекала благодаря тому, что соли серебра чувствительны к свету. Фотон выбивает из отрицательно заряженного нитрат-аниона электрон, который, присоединяясь к положительному иону серебра, восстанавливает его, а порошок металлического серебра делает поверхность материала тёмным. Открытие Генри Талботом в 1840 году ещё одного химического фокуса, который назвали «скрытым серебряным изображением», показалось современникам учёного магией или чем-то дьявольским – оказалось, что результат воздействия света на йодид серебра может быть проявлен действием галловой кислоты. Однако в появлении скрытого рисунка не было ничего мистического и тем более инфернального. Это была простая окислительно-восстановительная реакция – галловая кислота способствует восстановлению фотосенсибилизированных ионов серебра до металла. Способы нанесения фоточувствительного слоя на бумагу и прозрачную плёнку из целлулоида позволили появиться двум важнейшим из искусств.

Цветная, а затем цифровая фотография сократили применение серебра в фотографии, однако всё же не полностью заместили. Высокая электропроводность серебра служит свою службу и в цифровой фотографии (как и во всей микроэлектронике) – во многих узлах смартфонов и ноутбуков используются серебряные проволочки-проводники, серебряные контакты и серебряные детали источников питания. В наше время возвращаются даже хорошо забытые старые области применения серебра – на фоне возрастающей резистентности бактерий к антибиотикам ряд ученых предлагает вернуться к бактерицидным нанопокрытиям из серебра. Металлическое серебро убивает большую часть микроорганизмов (хотя природа этого эффекта до сих пор не ясна), но абсолютно безопасно для людей и даже применяется для украшения блюд на чрезвычайно гламурных обедах. Справедливости ради, в наше время применений у серебра меньше, чем в прошлом веке – некоторые благородные металлы выполняют его работу более качественно.

48. Кадмий

Доктор Айболит – вымышленный Корнеем Ивановичем Чуковским персонаж, а вот болезнь «Ай, болит» действительно существует. Точнее, она называется «болезнь итай-итай», что с японского языка можно перевести как «ой-ой больно», и была диагностирована в 1950 году в японской префектуре Тояма, расположенной на 100 километров к северу от Токио.

Симптомы болезни включали не только острые боли в суставах и позвоночнике, но и развитие почечной недостаточности, которая часто приводила к смерти заболевших. Как оказалось, симптомы развивались из-за хронического отравления кадмием – рис, культивировавшийся в очаге заболевания, выращивали на почвах, чрезвычайно богатых солями кадмия – выше по течению реки Дзиндзу, которая использовалась для орошения полей находилось производство горно-металлургической компании «Мицуи», работа которой привела к загрязнению воды солями тяжёлых металлов, прежде всего кадмия. В результате этого урожай риса, собранный в Тояме, содержал кадмия в десять раз больше, чем нормальный рис.

Ситуация с болезнью «Ай, болит» заставила производителей опасаться кадмия как огня – производители консервов исключили кадмий из состава припоя для изготовления консервных банок (хотя, строго говоря, кадмий и другие компоненты припоя мог попадать в продукты питания только после вскрытия банки – отсутствие воздуха внутри неё не даёт портиться не только продукту, но и делает невозможным окисление металлов, контактирующих с пищей). В 2010 году Кока-Кола отозвала с рынка США 22 000 стеклянных стаканов с фирменным дизайном, после того как в составе краски, которую использовали для нанесения логотипа, был обнаружен кадмий (хотя логотип был нанесён снаружи стакана и его контакт с напитками был исключён).

Любопытно, но в случаях хронического отравления кадмием превышение этого металла в потребляемой человеком пище было настолько высоко, что смогло преодолеть естественную защиту человеческого организма – малые дозы кадмия человек вполне в состоянии «переварить». Иод кадмия, как и ионы многих других тяжёлых металлов, тиофилен – он образует прочные связи с атомами серы, входящими в состав аминокислот и белков. При попадании в организм человека ионов тиофильных металлов начинается интенсивная выработка металлсодержащего белка металлотионеина, особо богатого серосодержащими аминокислотными остатками. Каждая молекула такого белка может связать до семи ионов кадмия или подобных ему тяжелых металлов и способствовать их выводу из организма. Люди, пострадавшие от болезни итай-итай, длительное время получали такие количества кадмия, с которыми не мог справиться естественный механизм защиты.

Кадмий был открыт в 1817 году немецким химиком Фридрихом Штромейером. Началось с того, что аптекари Магдебурга заподозрили, что в оксиде цинка, попадавшем в их аптеки, есть примесь мышьяка. Штромейер выделил из предоставленных образцов коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, которому дал название кадмий. Название элементу было дано по греческому названию руды, из которой в Германии добывали цинк, – кадмея. В свою очередь руда получила своё название в честь Кадма, героя древнегреческой мифологии, легендарного основателя Фив Беотийских и создателя греческого алфавита.

Хотя в последнее время репутация кадмия в общественном сознании – вполне определённая слава отравителя и канцерогена, этот элемент нельзя назвать полностью перешедшим на тёмную сторону. Около 20% кадмия применяется для изготовления ярких и не тускнеющих со временем красителей и пигментов, преимущественно сульфидов и селенидов кадмия, например «кадмиевый жёлтый» и «кадмиевый лимонный» (теперь вы знаете, что, если вы занимаетесь живописью, не стоит облизывать кисточку). Ещё 20% кадмия расходуется на изготовление источников электрического тока – никель-кадмиевых и свинцово-кадмиевых элементов. Наноразмерные кристаллы сульфида и селенида кадмия – полупроводниковые квантовые точки – могут использоваться в дисплеях и для медицинской диагностической визуализации.

И, наконец, есть в природе существа, которым кадмий не страшен – некоторые морские диатомеи «научились» замещать цинк фермента ангидразы на кадмий практически без потери его активности, то есть кадмий вполне может играть роль микроэлемента (Proc Natl Acad Sci U S A., 2000, 97(9): 4627–4631), хотя и не для людей. Мы же, потребляя кадмий с пищей (а иногда и с табачным дымом), можем только испортить себе здоровье.

49. Индий

Самым известным дальтоником среди химиков был Джон Дальтон (собственно говоря, он оказался не только самым известным химиком-дальтоником, но и первым описанным в медицине случаем цветослепоты), который до 26 лет даже не знал о существовании красного цвета, однако Дальтону его проблемы цветового восприятия не помешали заложить основы химической атомистики. Экспериментаторам всегда было сложнее – для открытия и описания новых веществ химикам, страдавшим от дальтонизма, приходилось надеяться на помощь ассистента.