Этот раздел о веществах, которых как бы нет – как того же воздуха, – мы естественным образом начнем с антивещества. А дальше будет о газообразных веществах.

Есть научные открытия и концепции, которые (в бесконечно упрощенном и даже, можно сказать, опошленном виде) успешно приживаются в массовой культуре, так сказать, завораживают общественное сознание, иной раз даже проникая в художественную литературу. Среди них, например, черные дыры и озоновые дыры, канцерогены (к которым желтая журналистика причисляет едва ли не все субстанции на свете), ГМО – генно-модифицированные организмы, глобальное потепление. Все это нередко служит основой того, что в старые времена называлось байками, а теперь именуется (калька с английского, разумеется) городскими легендами. И любой выпускник

колледжа

, получивший ученую степень бакалавра

клининга

и

мерчандайзинга

, непременно слышал про антивещество. Существует ли оно в природе – другой вопрос.

В 1928 году гениальный 26‐летний английский физик Поль Дирак вывел довольно абсурдную, с точки зрения здравого смысла, формулу – уравнение Дирака, – из которой следовало, что должен существовать электрон с отрицательной энергией. Однако здравый смысл (после появления теории относительности и квантовой механики изрядно подмочивший свою репутацию) уже утратил былую популярность, и физики согласились, что должна существовать частица с нормальной положительной энергией, но с положительным зарядом (электрон заряжен отрицательно). Эту частицу, позитрон, открыли уже в 1932 году, а в следующем году за свое блестящее предсказание Дирак получил Нобелевскую премию.

Вскоре после открытия позитрона стало понятно, что у любой частицы имеется своя античастица. За элегантным исключением – например, фотон является одновременно античастицей по отношению к самому себе. (Впрочем, у фотона отсутствует масса покоя, так что «полноценным человеком» его считать не приходится.) Такие частицы называются истинно нейтральными, к ним относится и пресловутый бозон Хиггса, на поиски которого уже потратили десяток миллиардов долларов – именно столько стоил Большой адронный коллайдер (БАК), недалеко от которого до сих пор кое‐кто изготовляет дефектный (с большим количеством дырок) швейцарский сыр.

Атеисты (включая одного из авторов) считают, что как из частиц получается вещество, так и из античастиц можно сложить антивещество. Правда, это антивещество живет ничтожное время, тут же взрываясь (аннигилируя) при соприкосновении с веществом. Но где‐то во Вселенной есть этого самого антивещества огромные залежи. И когда человечество построит Очень Большой Звездолет, то он привезет из созвездия Тау Кита Очень Много Антивещества. Мы поместим его в особую ловушку и будем понемногу аннигилировать, а получающуюся энергию тратить на освещение Лас-Вегаса и бизнес-центра Москва-Сити.

Физикам из ЦЕРНа (Европейский центр ядерных исследований) в конце концов удалось‐таки загнать в ловушку немножко антивещества, которое прожило аж 0,17 секунды – это рекорд! Хотя загнанное в ловушку антивещество Дэна Брауна из романа «Ангелы и демоны» может находиться там сколько угодно времени – пока террорист не выпустит этого джинна из бутылки и не взорвет Землю. Предсказание довольно страшное.

Увы, некоторые химические элементы тоже склонны к нетрадиционной ориентации, в последнее время занимающей умы многих наших соотечественников. Действительно, Господь (как считает один из авторов) или Природа (как считает другой автор) создавали элементы для того, чтобы они плодились и размножались, то есть вступали в связь с другими элементами, образуя все разнообразие химических веществ. У людей два пола, у элементов – куда больше, но разница тут непринципиальна.

Возьмем, например, кислород. Его задача (согласно Богу или, если угодно, Природе) – соединяться с другими элементами, отбирая у них электроны. Вот что об этом пишут умные люди.

Сильный окислитель взаимодействует практически со всеми элементами, образуя

оксиды

. Степень окисления –2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры (это и есть горение). Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:

В этой главке один из авторов, а именно Бахыт, немножко потянет одеяло на себя, процитировав для начала свое собственное стихотворение под заглавием «1904» из цикла «Светлое будущее». Вот оно:

Всякому автору кажется, что в любом его опусе заключен глубокий смысл. Надеемся, что в данном случае читателям удастся его обнаружить. Тем не менее несколько комментариев. В 1904 году по льду Невы действительно ходили трамваи. Декаденствующая молодежь действительно развлекалась не только опием, но и чудесами химии – диэтиловым эфиром и изоамилнитритом. Родился наследник российского престола царевич Алексей. Жизнь вообще была прекрасна, никакими войнами и революциями не пахло. И герой стихотворения под конец вспоминает, что «царевич Хлор» (из оды Державина императрице Екатерине Великой) мирно спит в своих баллонах, чтобы дождаться применения, например, для отбеливания тканей или химического синтеза. Увы, будущее оказалось существенно менее светлым, чем мнилось молодому петербургскому повесе.

Прошло чуть больше 10 лет, и 22 апреля 1915 года Homo sapiens впервые применил боевое химическое оружие для истребления своих собратьев. Это произошло на Западном фронте Первой мировой войны, где около реки Ипр со стороны немецких позиций на англо-французские войска был выпущен смертельно ядовитый зеленоватый газ – тот самый хлор. Из 15 тысяч отравленных военнослужащих 5 тысяч умерли, а еще 5 тысяч навсегда остались инвалидами. Этот «черный день на Ипре» считается началом химической войны. Однако это справедливо лишь отчасти. Если говорить о массированном «высоконаучном» применении именно отравляющих веществ в военных целях, то 22.04.1915 – действительно знаменательная дата в истории войн. Но в далеком прошлом обнаруживаются и другие попытки применения химических веществ с целью поражения живой силы и боевой техники врага. Еще спартанцы в V веке до н. э. бросали в костры серу, дающую при сгорании сернистый ангидрид. При благоприятном направлении ветра достигался ощутимый эффект – если не отравляющий противника, то, во всяком случае, сильно уменьшающий его боеспособность. В том же веке в битве при Делии (424 год до н. э.) якобы была использована огнеметная труба, выплевывавшая на противника горючую смесь серы, нефти и растительного масла. А при осаде крепостей в Средние века на осаждающих сыпались не только стрелы и камни, но и горшки с горючими веществами типа природного битума или просто нефти, дым от сгорания которых вполне можно счесть отравляющим веществом. То же самое относится и к знаменитому «греческому огню», который византийцы еще в VII веке применяли против арабов в морских сражениях. Считается, что он был изобретен неким Каллиником, сирийским ученым и инженером, беженцем из Маальбека. Византийские источники указывают даже точную дату изобретения «греческого огня»: 673 год. Состав «греческого огня» тщательно скрывался и точно до сих пор не известен, хотя большинство компонентов описаны в летописях. Известно, что его пламя было почти невозможно погасить водой и даже песком. Отсюда следует, что в состав «огня» должно входить не только топливо, но и окислитель. Топливом были нефть и сера, а единственным известным тогда окислителем была калиевая селитра. В кое‐каких источниках сообщается, что «греческий огонь» не только было невозможно загасить водой, но даже наоборот, смесь загоралась при соприкосновении с водой. Веществ, «горящих» в воде, мы знаем сейчас достаточно много, но византийские алхимики, скорее всего, использовали негашеную известь, которая при гидратации выделяет большое количество тепла. При этом легковоспламеняющаяся нефть или сера могли и загореться. Так что состав «греческого огня» таков: нефть, сера, селитра, известь. Однако неоднократные попытки воспроизвести по этому рецепту негаснущую в воде смесь к успеху не привели. То ли не так смешивали, то ли не так применяли. Нам кажется, что византийцы использовали смесь легких и тяжелых сортов нефти. Тяжелая нефть обеспечивает устойчивое горение, хотя и с трудом загорается, а легкая энергично горит и поджигает тяжелую фракцию. Кроме того, при горении легкой нефти выделяется так много тепла, а деревянные корабли так легко вспыхивают, что арабы, возможно, просто не успевали гасить свои палубы и мачты, поливая их водой.

В данном случае также возникает вопрос о механизме забрасывания «греческого огня» на корабль противника. Простейшим вариантом может быть катапульта, стреляющая горшками с горючей смесью. Пишут о каких‐то бронзовых сифонах, но их устройство остается неясным. Хотя простецкие насосы тогда уже были известны. Отметим, что византийцы поливали «греческим огнем» не только арабов, но и наших далеких предков. В 941 году при помощи этого секретного оружия была одержана победа над флотом князя Игоря, который подошел к Константинополю.

Теперь поговорим про удивительные жидкости.

Это ведь не только вода из крана, но и многое другое.

Авторы этой книги, если пользоваться чудовищным языком московских муниципальных объявлений, являются, если честно, лицами пожилого возраста. Или, выражаясь по законам поэтического творчества, представляют собой не стареющих душой ветеранов. Но и они когда‐то были не старше двадцати лет.

Некоторые из наших юношеских воспоминаний связаны с разнообразными напитками, в том числе даже и безалкогольными. Жили мы тогда, понятное дело, при советской власти, тосковать по которой в некоторых кругах сейчас считается хорошим тоном. Власть действительно была гораздо лучше, чем в Северной Корее, и поезда, как при Муссолини, ходили вовремя. Напитки предлагались населению в широком ассортименте. Но напиток – все‐таки не вещество, так что всевозможные «портвейны», «вермуты», «сухие вина» и прочее пакостное пойло оставим в покое, да будет им земля пухом. Остановимся на обычной питьевой воде.

Как‐то раз мы собрались на необычную вечеринку, на которой присутствовал заезжий молодой славист из Америки, измученный российской водкой не меньше, чем напористостью своих московских знакомых. Одни просвещали его на предмет преимуществ советской власти и агрессивности США, другие жаловались на бесчеловечность режима, подавлявшего всякую свободную мысль. И те, и другие норовили стрелять у него купленные на валюту в магазине для иностранцев (еще одно прелестное достижение советской власти) сигареты Dunhill, а также настаивали на том, чтобы славист по возвращении на родину непременно пересказал все эти беседы президенту США, дабы тот «узнал правду об СССР».

Наконец бедный юноша начал умолять нас прекратить разговоры о политике. Все растерянно умолкли. «Давайте говорить о жизни», – предложил славист. «Хорошо, – нашелся кто‐то. – А что у вас, Мэтью, пьют в Америке? Кока– колу?» – «В последнее время, – добросовестно сообщил славист, – все больше обыкновенную родниковую воду». – «Так за ней же надо ездить на природу, набирать?» – «Ну почему же. Она продается в бутылках в любом магазине. Ведь в водопроводной воде масса всякой химии…»

Собравшиеся остолбенели, а затем разразились дружным хохотом. Кто‐то даже процитировал известные строчки Киплинга о том, что «Запад есть Запад, Восток есть Восток, и им не сойтись никогда». Ни у кого не умещалось в голове, что драгоценные доллары можно тратить не на кассетные магнитофоны и американские джинсы, а на обыкновенную воду в бутылках.

Сто тысяч лет назад где‐то в Центральной Африке возвращался с работы в свою пещеру усталый кроманьонец. Его мучила жажда, а ручейка рядом не случилось, поэтому первобытный человек жадно набросился на валявшиеся в тени, допустим, дынного дерева крупные, изрядно подгнившие плоды. Минут через десять он повеселел, у него начали заплетаться ноги, а потом он упал и задремал. Так человечество впервые познакомилось с удивительными свойствами перебродивших фруктов.

Так, начнем. При нормальном спиртовом брожении сока винограда или фруктов концентрация спирта в получающемся продукте обычно не превышает 12 – 14 процентов. Даже если бы сахара, содержащегося в исходном сырье, дрожжам хватало на получение большего количества спирта, при дальнейшем повышении его концентрации они просто помирают. Существуют, правда, исключительные штаммы винных дрожжей, способные выдержать концентрацию алкоголя в 16 – 18 процентов (как в итальянском десертном «Амароне» или французском «Сотерне»), но это более или менее экзотика. Для получения крепленых вин типа вермута или портвейна в вино добавляется граппа (соответственно в Италии или Португалии) либо обыкновенный зерновой спирт (в Туле или в Адыгее). Хорошо еще, если зерновой.

Если же спирт не добавлять, а, наоборот, подвергнуть перебродивший сок (а чаще – виноградные отжимки) перегонке, то получается упомянутая граппа или чача (виноградная водка). Вкус ее, как и других фруктовых водок, определяется ничтожными примесями эфирных масел и высших спиртов, попадающих в продукт из исходного сырья.

Если перегонялась брага из пшеницы, ржи или, что хуже, картошки, то получается самогон или примитивная водка. Строго говоря, при правильной перегонке и очистке не так и важно, из чего гнать «хлебное вино», как называли водку в царской России, но для получения качественного продукта, настоящей «русской водки», положено использовать все‐таки зерновое сырье. Правда, польская водка беззастенчиво изготовляется из картофеля, что никак не мешает ее популярности в западных странах. Как говорится, на вкус и цвет товарища нет.

Напишем уравнения реакций, которые протекают при образовании спирта из любого растительного сырья, содержащего фруктовый сахар – фруктозу, или виноградный сахар – глюкозу, или сахарозу – наш обычный белый сахар. В последнем случае дрожжи сначала расщепляют сахар на глюкозу и фруктозу. Любые другие сложные углеводы, общую формулу которых можно записать как С

Еще в XVII веке немецкий химик Иоганн Глаубер, который открыл еще и глауберову соль – сульфат натрия, перегоняя каменноугольную смолу в стеклянном сосуде, получил смесь органических соединений, в которой содержалось знаменитое впоследствии вещество под названием… а впрочем, об этом стоит поговорить подробнее.

Глаубер получил смесь незнамо чего, в составе которой химики разобрались только лет двести спустя. Вещество, о котором идет речь, впервые выделил в индивидуальном виде вовсе не химик, а великий физик Майкл Фарадей из светильного газа (получаемого при пиролизе каменного угля, в обилии добывавшегося в Англии). Но имени все еще не было, пока в 1833 году другой немец не перегнал соль бензойной кислоты и получил в чистом виде бензол, в честь кислоты так и названный. Сама же бензойная кислота получается возгонкой бензойной смолы, или росного ладана. А это что за птица? Это такая благовонная смола (сравнительно недорогой заменитель настоящего ближневосточного ладана), которая медленно вытекает из надреза на стволе дерева стиракс бензойный, произрастающего в Юго-Восточной Азии. Арабы, путая Яву с Суматрой, называли ее luban jawi (явское благовоние). Европейцы почему‐то решили, что

lu –

это артикль, а оставшийся обрубок слова превратили в «бензоин».

Любопытно, что в словаре Брокгауза и Эфрона отмечается, что ранее это вещество называлось «бензин», как теперь именуют недешевую жидкость, получаемую, в свою очередь, перегонкой другой вязкой субстанции, из‐за обладания которой было пролито крови не меньше, чем заливается сегодня бензина в рычащие стада автомобилей. Кстати, по‐английски бензол именуется «бензином» и сейчас, а топливо для автомобилей носит название «petrol» (в Англии) или «gas» (в США). По мнению авторов, эта путаница существенно нарушает стройность мироздания.

Бензол – одно из легендарных органических веществ. Неясности со строением его молекулы начались сразу после установления его химической брутто-формулы С

6

Н

6

. Поскольку углерод четырехвалентен, то ясно, что в этой молекуле должны иметься двойные или тройные связи между атомами углерода, к которым прицеплен только один атом водорода – шесть на шесть, больше не имеем. Тройная связь сразу была отвергнута, потому что химические свойства бензола никак не соответствовали свойствам углеводородов ацетиленового ряда с такими связями. Но и с двойными связями было что‐то не так – в 60‐е годы позапрошлого столетия было синтезировано множество производных бензола, полученных путем присоединения различных радикалов ко всем шести атомам. И оказалось, что эти атомы совершенно равноценны, чего никак не могло получиться при линейном или как‐то разветвленном строении молекулы.

Загадку решил очередной немец Фридрих Август Кекуле. Став в возрасте 23 лет доктором химии, этот вундеркинд окончательно определил валентность углерода как четыре; затем именно он стал автором революционной идеи о цепочках углерода. Кекуле вполне заслуженно может считаться «изобретателем» органической химии, ведь это и есть химия цепочек углерода (сейчас, конечно, это понятие несколько расширилось).