Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

Главa 7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Все мы немного химики

Наше путешествие по миру, в котором мы живем и который сплошь состоит из вещества, подошло к концу. Мы с вами «подержали» в руках лишь маленькую часть веществ, что создала природа и гений исследователей и технологов, и совсем не поговорили о том, из чего сделаны продукты питания, мы сами и наши друзья на четырех ногах, с крыльями или с плавниками. На самом деле веществ миллионы, и никакой книги не хватит, чтобы рассказать обо всех. Но и так уже понятно, как прекрасен этот мир вещества и как потрясающе интересна химия, изучающая и создающая его.

Правда, химикам еще учиться и учиться у Природы. Пока что она непревзойденный создатель. В Природе грязи нет в том смысле, что все вещества, которые она производит, включены в гигантский круговорот веществ. А вот химические производства, созданные человеком, пока еще далеки от совершенства, хотя и становятся лучше год от года благодаря неустанным исследованиям и обновлению технологий. И все же отходы образуются, и частенько мы не знаем, что с ними делать или как их поймать.

Сделать химические технологии неотличимыми от природных, то есть безотходными, требующими мало энергии, воды и сырья, — это потрясающе интересная и гигантская задача, которую предстоит решать, возможно, вам, если вы выберите профессию химика. И она вовсе не фантастическая. Ведь природа, к счастью, продолжает потихоньку делиться своими секретами. И каждое такое открытие подталкивает ученых и технологов к новым, порой необычным, решениям.

Вот, к примеру, производство красителей. Оно довольно грязное и сложное, но необходимое — нужно красить волокна, ткани, пластмассу, потому что мы хотим ярких красок в повседневной жизни. Здесь еще одна проблема — многие красители не очень стойкие и выгорают на солнце. Вот почему бабушка частенько меняет занавески на окнах на даче: они выцветают и становятся блеклыми. А теперь давайте присмотримся к Природе — как она решает эту красочную проблему? Видимо, она пользуется какой-то особенной технологией, потому что фантастические краски на крыльях бабочек в коробках коллекционеров или Зоологическом музее совсем не выцветают.

Оказывается, настоящие красители Природа использует довольно редко. Чаще она манипулирует материалом, заставляя его играть разными красками. Поразительные переливчатые крылья бабочек и перья птиц — это результат особого устройства их поверхности. Они покрыты тончайшими слоями белков кератина (того самого, из которого сделаны наши волосы), которые чередуются со слоями воздуха. Сами по себе белки бесцветны, а их слои настолько тонкие, что прозрачны. Но солнечный свет так хитро отражается от разных слоев, что в результате на перьях и крыльях появляется насыщенный цвет, красный или синий, а то и радужные переливы. Нечто подобные мы видели в случае мыльных пузырей, но там эта красота нестабильна и преходяща, а слоистые структуры на поверхности крыльев и перьев переживают их обладателей. Эти структуры устроены по-разному, они могут быть сплошными или ажурными, с ячейками и перепонками, а бывает, что они сложены из чешуек по принципу черепицы. И во всех случаях мы будем видеть разные оттенки цвета, а поверхность будет матовой или глянцевой.

Природа не так часто использует разноцветные вещества, чтобы разукрасить птиц и бабочек. Для них у неё есть другой секрет — особая микроструктура поверхности перьев и крыльев, которая хитро отражает свет

Если мы научимся делать мельчайший повторяющийся узор на поверхности синтетических волокон, то они будут переливаться всеми цветами радуги без всяких красителей, как оперение этой прекрасной птицы.

Природа — волшебный художник. Она не только раскрашивает цветы и животных, но ещё и наделяет последних способностью менять окраску в зависимости от настроения и обстоятельств. Именно так переливается всеми цветами радуги хамелеон и его хвост

Вот так упорядоченные структуры могут порождать цвет. Поэтому ученые называют такую окраску структурной. И никакие красители не нужны. Впрочем, справедливости ради, надо сказать, что Природа использует три варианта окраски: только структурную, о которой мы только что говорили, только пигментную, как у бабочки лимонницы, и структурную в сочетании с пигментной. Именно этим способом окрашены крылья знаменитой бабочки Морфо. Чешуйчатая структура делает их яркого синего цвета, а небольшая добавка желтого пигмента прибавляет к синему зеленые переливы.

Вот вам и подсказка. Если мы научимся на поверхности синтетических волокон делать мельчайший повторяющийся узор, то мы получим волокна, которые будут переливаться всеми цветами радуги безо всяких красителей. И, разумеется, выцветать они не будут. Сегодня исследователи уже предлагают так называемые микрократерные волокна, поверхность которых испещрена ямками ничтожного размера. Они хорошо рассеивают падающий свет, углубляя окраску. Кстати, этим принципом пользуются многие насекомые черного цвета.

«Широко простирает химия руки свои». И трудно уже определить те границы, где кончается физики и биология и начинается химия. А мы и не будем их определять. Зачем? Для нас важно, что химия — это вещество. Значит, химия везде. Если вещество оказывается на своем месте, то мы получаем красоту и пользу, если не на своем — то грязь и вред. Управляться с веществами могут только химики, поэтому эта профессия всегда будет важна и нужна.

А вообще-то, все мы немного химики и вы в том числе. Почему? Во-первых, мы — порождения Природы, маленькие копии большого Создателя, которым даны все возможности и полномочия исследовать, думать и творить. А во-вторых, присмотритесь к тому, что вы делаете каждый день. Каждый день вы проводите простейшие манипуляции с веществом, когда, например, кладете ложку сахара в чай и размешиваете. Или когда зажигаете газ в плите, запуская реакцию горения. Или когда прижигаете ранку перекисью водорода, чтобы убить микробов реакцией окисления. А уж ваша бабушка и мама и вовсе законченные химики. Сколько химических реакций они проводят каждый день в кастрюлях и на сковородках, в раковине, когда моют посуду, за туалетным столиком, когда ухаживают за своими волосами и ногтями.

Давайте-ка сделаем им подарок в знак благодарности за их каждодневные труды. Заодно и проверим, годитесь ли вы в химики. Этот опыт потребует терпения, а умение ждать — одно из важных качеств химика. На самом деле в этом опыте вы будете выступать в качестве ассистента Природы.

Итак, нам понадобится стеклянная банка небольшого объема, желательно приземистая и с широким дном. Главное, чтобы у нее была плотно прилегающая крышка, в идеале — стеклянная с отшлифованным краем. Суть — содержимое должно быть надежно защищено от внешнего воздуха.

Теперь нам надо найти благоухающие розы. Возможно, они растут на даче у вас или у ваших знакомых. Ваша задача — собрать лепестки роз, а затем уложить их в банку плотными слоями. Причем поверх каждого слоя лепестков надо насыпать тонкий слой обыкновенной соли. У вас должен получиться слоеный пирог из лепестков и соли. Заполните банку не более чем на две трети, закройте крышкой и уберите в холодильник. Пусть она там стоит до подходящего случая. Лучше ее засунуть в пакет и предупредить своих домашних, чтобы не трогали, не открывали и не выбрасывали. Тут-то и начнется испытание. Руки так и будут чесаться залезть в холодильник и открыть банку. Но делать этого нельзя. Мы ждем торжественного случая.

А это может быть день рождения, Новый год, Рождество, Восьмое марта или просто воскресный семейный обед. И вот тут-то вы торжественно вносите свою банку в комнату, ставите на стол, открываете крышку и — комната наполняется ароматом розы. Запах будет столь яркий и насыщенный, что удивит всех. Не говоря уже о том, что все начнут улыбаться и радоваться. И все благодаря вам, а также соли, которая выступила в роли прекрасного консерватора запаха, да и самим ароматным веществам, которые впитались в слизистую оболочку носа и через рецепторы послали в мозг сигнал «Даешь хорошее настроение!».

И, может быть, именно за таким праздничным столом к вам придет первая секунда славы, когда бабушка воскликнет: «Да ты настоящий химик!»