Текст книги "Жизнь замечательных веществ"

1.5. Фуллерены – еще одна разновидность углерода

В 1967 году на Мировой ярмарке в Монреале павильоном американской композиции стало уникальное сооруженное, получившее название «Биосфера». Геодезический купол представлял собой конструкцию из стальных труб, обтянутых полимерной тканью. Внутри располагались 4 стальные платформы, разделенные на 7 уровней. Эти уровни соединял 37-метровый эскалатор – самый длинный из построенных к тому времени. «Биосфера» стала символом Монреаля.

Архитектором, построившим «Биосферу», был Ричард Бакминстер Фуллер, американский архитектор, дизайнер, инженер и изобретатель. Фуллер начал разрабатывать проекты таких невесомых куполов в 1950-е годы. Он надеялся, что его проекты станут основой прочных и при этом легких конструкций. Будучи не только архитектором, но и философом, он верил, что человеческое общество вскоре будет полагаться в основном на возобновляемые источники энергии, такие как электричество из солнечного света и энергии ветра. Он надеялся на наступление эры «всеуспешного образования и обеспеченности человечества». Не удивительно, что открытая через два года после его смерти в 1983 году молекула, строением напоминающая ажурные невесомые конструкции, созданные его воображением, была названа в честь Фуллера.

Открытая в 1985 году аллотропная форма углерода (аллотропными формами называются разные простые вещества, образованные атомами одного элемента – аллотропными формами элемента углерода, например, являются алмаз, графит, фуллерены и графен) получила название «бакминстерфуллерены». Правда, сами первооткрыватели в своей первой статье в журнале Nature признавались в том, что их «немного беспокоит большое количество гласных и согласных в названии». Тем не менее название оказалось оправданным – бакминстерфуллерены, или фуллерены, или бакиболы, первый обнаруженный представитель которых имел формулу С₆₀, очень похожи на каркасные архитектурные проекты Фуллера.

В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести– и пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида. Самый симметричный и наиболее полно изученный представитель семейства фуллеренов – [60]фуллерен (С₆₀), в котором углеродные атомы образуют усечённый икосаэдр, состоящий из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников и напоминающий футбольный мяч. Так как каждый атом углерода фуллерена С₆₀ принадлежит одновременно двум шести– и одному пятиугольнику, то все атомы в С₆₀ эквивалентны. Следующим по распространённости является фуллерен С₇₀, отличающийся от фуллерена С₆₀ вставкой пояса из 10 атомов углерода в экваториальную область С₆₀, в результате чего молекула С₇₀ оказывается вытянутой и напоминает своей формой мяч для игры в регби.

Высшие фуллерены содержат большее число атомов углерода (до 400), образуются в значительно меньших количествах и часто имеют довольно сложный изомерный состав. Среди наиболее изученных высших фуллеренов можно выделить С_n, где n=74, 76, 78, 80, 82 и 84. Когда в состав молекулы фуллерена помимо атомов углерода входят атомы других химических элементов, то если атомы других химических элементов расположены внутри углеродного каркаса, такие фуллерены называются эндоэдральными, а если снаружи – экзоэдральными.

В 1985 году Ричард Смолли и Гарольд Крото сообщили о том, что в углеродной плазме методом масс-спектрометрии (метод, позволяющий измерять молекулярные массы веществ и продуктов их распада) ими были обнаружены сигналы, как тогда казалось, странным образом соответствующие формуле С₆₀. Несмотря на отсутствие в то время иных свидетельств, кроме информации о массе частицы, они предположили, что С₆₀ должны образовывать форму искаженного икосаэдра, и окрестили их бакминстерфуллеренами. Построив модель фуллерена С₆₀, Смолли и Крото пришли к выводу о том, что такая частица должна быть устойчива, поскольку вся объемная клетка С₆₀ представляет собой ароматическую систему, для разрушения которой надо затратить значительное количество энергии.

В 1990 году интуиция Смолли и Крото подтвердилась – международная группа исследователей из США и Германии разработала способ получения углеродной плазмы с высоким содержанием фуллерена С₆₀, и им удалось наработать достаточное количество образцов для того, чтобы сканирующая электронная микроскопия смогла предоставить изображение фуллеренов и подтвердила идею, выдвинутую Смолли и Крото, и в итоге Смолли и Крото в 1996 году получили Нобелевскую премию по химии.

Есть ли у фуллеренов какое-то применение или это просто красивая молекула, просто ещё раз позволяющая химикам почувствовать себя повелителями вещества? На самом деле есть, но, если честно, они не так популяризованы, как их ближайший родственник – графен, двумерный гексагональный кристалл углерода, тоже, кстати, отмеченный Нобелевской премией, но по физике (2010 год). Фуллерены обладают низким коэффициентом трения, и поэтому разрабатываются рецептуры машинных масел с добавками фуллеренов; фуллерены рассматривают как потенциальные «емкости» для хранения водорода в водородной энергетике; рассматривается возможность применения фуллеренов в фотодинамической терапии рака: С₆₀ при облучении на воздухе способствует образованию активного синглетного кислорода, индуцирующего смерть опухолевых клеток. Правда, говоря начистоту, фуллерены являются лишь стартовыми моделями для изучения возможностей такого применения, и после доказательства способностей каркасных соединений углерода решать какую-то практическую задачу исследователи обычно пытаются работать с более дешевыми аналогами фуллеренов – углеродными нанотрубками.

Недавно астрономы из Университета Западного Онтарио и Корнеллского университета установили, что фуллерены С₆₀ и С₈₀ существуют в планетарной туманности Tc 1 (на расстоянии более чем 6000 световых лет от нас в созвездии Жертвенника), что опровергло бытовавшую среди космохимиков идею о том, что молекулы с большим количеством атомов не могут образоваться в межзвездном космическом пространстве. Правда, в космосе фуллерены получаются примерно в тех же условиях, что и в лаборатории – из углеродной плазмы, образующейся из старых углеродных звезд.

Может быть, фуллерены и не так широко применяются на практике, а в ряде случаев даже разочаровали исследователей, «ставивших» на них, но, тем не менее, открытие фуллерена и подтверждение его структуры стали определяющими факторами для дальнейшего поиска и разработки углеродных наноматериалов – графена и углеродных нанотрубок (кстати, о последних говорят как о потенциальных компонентах ультрапрочных и ультралегких конструкционных материалов, что, несомненно, понравилось бы Ричарду Бакминстеру Фуллеру).

1.6. Циановодород

Циановодород (его раствор в воде называют синильной кислотой) представляет собой простую небольшую по размеру молекулу с линейным строением H – C≡N. Атом азота связан с атомом углерода прочной тройной связью, в то время как связь Н – С менее прочна, и ее гетеролитический разрыв приводит к образованию цианид-аниона – CN^—.

Цианид-анион образует прочные координационные связи с металлами, и это его свойство применяется в золотодобывающей промышленности. Золотосодержащую породу перемешивают в растворе цианида натрия, пробулькивая через этот раствор воздух. При этом происходит растворение золота и образование растворимых комплексов золота. Эта реакция называется реакцией Эльснера:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

Таким образом можно отмыть золото от породы в виде комплекса, а затем восстановить комплекс до металлического золота химическим или электрохимическим способом. Для очистки такого рода требуется большое количество цианидов, и хотя происходит их рециклизация, из-за опасности случайного попадания большого количества цианидов в окружающую среду процесс золотодобычи считается процессом опасным как для окружающей среды, так и для людей, занятых в этом процессе.

Существует легенда о происходившем во времена СССР ряде случаев хищения золота с Ленских приисков: отправляясь на Большую землю, расхитители социалистической собственности разливали золотосодержащий раствор по бутылкам из-под минеральной воды и без проблем проходили весьма тщательный досмотр в аэропорту. Правда, хищения длились недолго – поскольку плотность (масса, сосредоточенная в единице объёма) золотосодержащего раствора выше, чем плотность нарзана, бутылки на досмотре стали просто взвешивать.

Цианид-анион является одним из наиболее быстродействующих ядов; цианид калия можно считать химическим веществом-героем многочисленных детективных и шпионских романов и рассказов: в них цианид калия выступает и как любимый яд отравителей, и как средство, с помощью которого провалившийся шпион мог избежать допроса с пристрастием. В американском фильме про заговор полковника Штауффенберга в критический момент, когда командующий резервным батальоном майор Ремер решает, какой из двух взаимоисключающих приказов ему выполнять, Геббельс незаметно крутит в руках капсулу, вероятно, с цианидом.

Когда цианид-ионы попадают в организм человека, они быстро проходят через клеточную мембрану и взаимодействуют с атомами железа внутри клеток. Связывание с железом приводит к ингибированию (понижению эффективности вплоть до нулевой) фермента цитохром-С-оксидазы; это ингибирование происходит в митохондриях. Ингибируемый фермент критически важен для подержания жизни, так как он катализирует завершающую стадию окисления глюкозы. Ингибирование фермента приводит к тому, что источник энергии для организма «пересыхает», что немедленно влияет на центральную нервную систему и сердце. Связывание цианид-иона с оксидазой можно считать необратимым – регенерировать фермент и заставит его работать «нормально» можно только в результате взаимодействия пораженного цианидом фермента с соответствующим антидотом. При отравлении цианидом человек теряет сознание и хотя ещё и продолжает дышать, частота сокращений сердца понижается, что в итоге приводит к смерти.

Минимальная смертельная доза циановодорода для человека < 1 мг/кг (миллиграмм яда на килограмм живого веса человека). Впервые в роли боевого отравляющего вещества синильная кислота была использована французской армией 1 июля 1916 года на реке Сомме. Однако из-за отсутствия кумулятивных свойств и малой стойкости на местности последующее использование синильной кислоты в этом качестве прекратилось.

Синильная кислота являлась основной составной частью препарата «Циклон Б», который применялся нацистами во время Второй мировой войны для убийства людей в концентрационных лагерях. В некоторых штатах США синильная кислота использовалась в газовых камерах в качестве отравляющего вещества при исполнении приговоров смертной казни. Смерть, как правило, наступает в течение 5–15 минут. Соли синильной кислоты – цианиды – более токсичны. В соответствии с легендой именно цианидом калия пытались отравить Григория Распутина.

Почему в соответствии с легендой? Дело в том, что в «первоисточнике» – мемуарах князя Феликса Юсупова – есть некоторые химические нестыковки. Читаем дневник князя: «Я достал из шкафчика с инкрустациями коробку с ядом. Доктор Лазоверт надел резиновые перчатки, взял кристаллы цианистого калия и измельчил их в порошок. Потом приподнял верхушку пирожных и засыпал донышко такой дозой яда, которой, по его словам, хватило бы, чтобы мгновенно убить несколько человек. Молча, с волнением следили мы за каждым жестом доктора. Еще предстояло насыпать яд в бокалы. Решено было сыпать его в последнюю минуту, чтобы он, испаряясь, не утратил своей силы». Вот тут сразу возникает вопрос – а цианидом ли калия травили Распутина. Цианид калия – твердая соль, которая вообще-то не имеет привычку «испаряться»: мы же не солим блюдо в последний момент, чтобы соль не испарилась… Ну, скажем, князь Юсупов вряд ли обладал глубокими знаниями в химии, но доктор должен был знать.

Но даже предположив, что ядом был действительно цианид калия, отравителей действительно мог подвести способ отравления – измельченный яд в сладких пирожных, к тому же у Распутина, по отзывам современников, была отрыжка, что может говорить о том, что у него была повышенная кислотность желудка. То есть случилось следующее: измельченный цианид успешно прореагировал с сахаром в пирожных (действительно цианид-ион и синильная кислота могут реагировать с сахарами). Если бы его не размельчили, реакция цианида с сахаром шла бы медленнее и в пирожных осталось бы значительное количество яда для отравления, а тот цианид калия, который в них остался, прореагировал с кислой «отрыжкой» Распутина, превратив цианид в кислоту, которая менее токсична по сравнению с цианидом калия.

Может быть, синильная кислота и малая доза цианида всё же отравили бы Распутина, поскольку «на полный желудок» может происходить замедление действия и циановодорода, и даже цианистого калия (причём такая задержка может достигать аж 30–40 минут), но заговорщики этого ждать не стали и, увидев, что «святой старец» не умер мгновенно, уже начали стрелять, а потом – и топить.

Однако отравления цианидом происходят не только в беллетристике, фильмах и при несчастных случаях при добыче золота. Некоторые виды сырой маниоки (Manihot esculenta), растения, которое служит пищей для полумиллиарда людей в странах третьего мира, содержат достаточное количество цианида – в килограмме сырой маниоки содержится столько цианида, сколько достаточно для того, чтобы убить шестерых.

К счастью, методы кулинарной обработки маниоки (если всё делать правильно) приводят к тому, что в килограмме содержится половина смертельной дозы цианида, и поскольку он не аккумулируется, это не так опасно. Тем не менее в 1980-е годы в Африке регистрировалось немалое количество отравлений цианидами: причина заключалась в том, что люди ели маниоку сырой или не предпринимали меры предосторожности при готовке. Определенное количество цианидов содержится также в косточках вишни, черешни, абрикосов и других косточковых – во время дефицита спиртного в СССР временами регистрировались случаи смертельного отравления цианидами из-за потребления самодельных настоек на косточковых, из которых косточки не были в своё время удалены.

Несмотря на опасности отравления цианидами и циановодородом, существует определенное количество антидотов от этих отравлений. Кстати – сахар ни в коем разе не является антидотом от ОТРАВЛЕНИЯ цианидом (когда железо оксидазы уже блокировано цианидом, лопать сахар примерно так же своевременно, как пить боржоми при отказе почек) – он может только частично связать цианиды в напитке или пирожном, которым собираются кого-то отравить. Действие антидота в данном случае основано на том, что антидот имеет большее сродство к цианид-иону, и цианид связывается с ним, освобождая железо фермента-оксидазы. Такой молекулой, которая может «пожертвовать собой», является гемоглобин, но для того чтобы гемоглобин мог связываться с цианидом, необходимо окислить железо (II) гемоглобина до железа (III) – это может быть сделано за счет введения нитрита натрия или 4-диметиламинофенола. Ещё одна молекула, которая может играть роль антидота при цианидном отравлении, – гидроксикобаламин, производное витамина B¹², которое «перехватывает» цианид от ингибированной оксидазы за счет атомов кобальта.

Для того чтобы можно было быстро понять, стоит ли принимать противоцианидный антидот, и если стоит, то в каком количестве, Кристин Мэннель-Круазе (Christine Männel-Croisé) и Феликс Цельдер (Felix Zelder) из Университета Цюриха в 2012 году разработали аналитический метод, который позволяет диагностировать отравление цианидами за две минуты, при этом для проведения анализа не требуется сложного оборудования – анализ может быть проведен в полевых условиях.

У пострадавшего отбирается образец крови и с помощью буфера рН образца доводится до уровня 9,6. Далее к полученному раствору добавляется оранжевый кобальтосодержащий сенсор (этот сенсор был ранее разработан и синтезирован исследователями), и раствор с помощью давления, создаваемого штоком шприца, пропускают через колонку для фазовой экстракции, после чего отмывают колонку от крови водой. При наличии в образце крови цианида он образует окрашенный в лиловый цвет комплекс с химическим сенсором. Этот комплекс будет локализован в верхнем слое расположенного в колонке сорбента, что можно увидеть невооруженным глазом.

Несмотря на токсичность циановодорода и его опасность, отказываться от его применения и производства человечество не собирается – ежемесячно производится достаточное количество циановодорода, чтобы убить каждого человека на Земле, но, конечно, производят его не для этого, а для применения в качестве реагента в химической промышленности.

Примером одного из материалов, для производства которого применяется циановодородная кислота, является известный полимер нейлон: исходным для его получения веществом является адипонитрил, который, в свою очередь, получают, присоединяя циановодород к двойным связям бутадиена.

Несмотря на то что циановодород смертельно опасен для большинства современных форм жизни на Земле, в свое время эта молекула могла сыграть роль и в процессе возникновения жизни. Циановодород, который, кстати, может формироваться и в космическом пространстве, и, возможно, мог формироваться в атмосфере молодой Земли, в соответствии с некоторыми гипотезами рассматривается как предшественник аминокислот и нуклеиновых кислот.

Вот такой он, циановодород – простая линейная молекула из трёх атомов, возможно, когда-то способствовавшая возникновению жизни на Земле, известный герой романов и фильмов, золотодобытчик и специалист по синтезу огромного количества органических соединений – от лекарств до полимеров.

1.7. Озон

Для большинства людей озон ассоциируется ни с чем иным, кроме как с дырами в атмосфере в полярных районах и концепцией: «Аааа, мы все умрем!» Кто-то наоборот, считает запах озона ароматом свежести и обновления. Однако о свойствах озона, обуславливающих появление этой дыры, а также о том, что озон в верхних слоях атмосферы защищает жизнь на Земле, а озон в нижних слоях атмосферы опасен для здоровья, известно меньше.

Озон является аллотропной модификацией кислорода. Молекулярный кислород, образующий с азотом и другими газами смесь, которую мы называем воздухом, состоит из двух атомов кислорода и с точки зрения номенклатуры должен называться «дикислород».

Озон – ближайший родственник дикислорода, но состоящий из трёх атомов кислорода. Тем не менее такая относительно простая молекула, столь близкая по строению к дикислороду, долгое время была загадкой для химиков XIX столетия.

Озон – бледно-голубой газ с характерным, несколько резковатым запахом (этот запах можно почувствовать, понюхав воздух у работавшего продолжительное время без перерыва ксерокса или лазерного принтера).

Название «озон» происходит от греческого слово «озеин» – запах. Это имя газ получил в 1840 году, его крестным отцом стал успевший поработать и в Германии, и в Швейцарии химик Кристиан-Фридрих Шенбейн, которому часто приписывают и пальму первенства в открытии озона. Тем не менее впервые озон обнаружил не Шенбейн, а голландский физик Мартин ван Марум (в 1785 г.) – именно он описал характерный запах и окислительные свойства, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр.

Однако ван Марум считал, что образуется особая «электрическая материя», на открытие нового вещества он не претендовал, и до Шенбейна общепринятым было мнение о том, что запах озона – это «запах электричества». Итак, Шенбейн первым заявил об озоне как о новом химическом веществе, но молекулярная формула озона – O₃ – была установлена позже: это было связано с трудностями при выделении и очистке озона от других газов, а эти трудности, в свою очередь, являлись результатом высокой реакционной способности озона.

При конденсации озон превращается в тёмно-синюю жидкость и фиолетово-чёрное твёрдое вещество, и то и другое – взрывчатые вещества. Цвет озона объясняется тем, что он интенсивно поглощает свет в красной области спектра. Помимо этого, озон поглощает ультрафиолетовое излучение, и именно это его свойство объясняет роль озона в окружающей среде, причем озон в верхних слоях атмосферы (стратосферный озон) и озон в нижних слоях атмосферы (тропосферный озон) играют разную роль в химии атмосферы и в экологических системах.

В нижних слоях атмосферы тропосферный озон образуется в результате комбинации таких факторов, как солнечный свет, органические кислородсодержащие вещества и оксиды азота. Этот озон часто встречается в атмосфере крупных городов и является обычным компонентом смога.

Озон токсичен для человека, в особенности – для легких и дыхательной системы (предельно допустимая концентрация озона для человека сравнима с таковой для циановодорода – в воздухе рабочей зоны – 0,1 мг/м³; в атмосферном воздухе населённых мест – 0,03 мг/м³, хотя человек распознает озон по запаху в концентрациях меньших, чем опасная). Повышенная концентрация озона может вызывать у некоторых людей поражения глаз, кашель, головную боль и боли в груди, респираторные нарушения, а также являться причиной обострения астмы и общего ослабления функции легких. Из-за этой потенциальной опасности рекомендуется хорошо проветривать помещения, в которых в течение длительного времени работает печатная или копировальная техника, а в некоторых штатах США даже объявляют «дни озоновой угрозы» – в такие дни прогнозируется увеличение содержания озона, и гражданам рекомендуют не использовать устройства, способные повысить концентрацию озона в воздухе, в первую очередь – автомобили (кстати, биоэтанол, использующийся в качестве топлива в ряде машин в США, является гораздо более опасным источником озона для смога, чем традиционный бензин, при горении которого, однако, могут образовываться канцерогены).

Если тропосферный озон опасен для здоровья, то озон стратосферный является нашим защитным «солнечным зонтиком». На высоте примерно 20 км от уровня моря озон образуется в результате воздействия ультрафиолетового излучения солнца на молекулы дикислорода, таким образом, озоновый слой является экраном, предохраняющим Землю от губительного воздействия солнечного ультрафиолета. Ультрафиолетовое излучение Солнца опасно для всего живого на Земле – ультрафиолет может повреждать ДНК, вызывая мутации, для «переоблучившихся» ультрафиолетом людей, например, повышается шанс развития рака кожи.

В конце 1970-х и начале 1980-х наблюдение за состоянием атмосферы Земли показало, что содержание озона в атмосфере падает, что приводит к истончению озонового слоя, и в 1985 году в Антарктическом регионе над Южным полюсом впервые наблюдалась дыра в озоновом слое. При этом отмечалось не только постепенное понижение содержания озона в атмосфере, но и сезонные колебания концентрации озона – с 1985 года и по наши дни каждую весну в атмосфере над Антарктикой наблюдается практически полное отсутствие озона в атмосфере – это и есть «озоновая дыра».

Было предположено, что истончение озонового слоя было обусловлено использованием хлорфторуглеводородов (фреонов), которые в то время использовались в качестве газов-пропеллентов для аэрозольных баллончиков и в системах охлаждения бытовых приборов. До детального изучения процессов, протекающих в атмосфере, фреоны казались химикам и экологам идеальными благодаря своей химической устойчивости.

В 1974 году Марио Молина (Mario Molina) и Френк Шервуд Роулэнд (Frank Sherwood Rowland) опубликовали статью в Nature, в которой описывалась возможность разложения фреонов под воздействием ультрафиолета в верхних слоях атмосферы, а также то, как атомы хлора, образующиеся при таком разложении, могут катализировать разрушение озона до дикислорода, способствуя понижению концентрации стратосферного озона (один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона).

Выводы Молины и Роулэнда оспаривались в то время и оспариваются сейчас; одним из моментов критики является то, что фреоны существенно тяжелее воздуха и им сложно подниматься на уровень стратосферы. Ещё одним из источников атомов хлора, разрушающих озоновый слой, считались системы ускорения американских «шаттлов», окислителями топлива в которых были хлораты и перхлораты калия (наша космонавтика в отношении опасности для озонового слоя всегда была вне подозрения).

Тем не менее в 1987 году был подписан Монреальский протокол – международное соглашение, существенно ограничивающее производство и применение фреонов (использовать фреоны для распыления содержимого аэрозольных баллончиков Монреальский протокол запретил, правда, полеты шаттлов не запретил). Возможно эти ограничения по применению фреонов (ну и, кстати, почившая в бозе американская программа космических кораблей многразового использования) привели к тому, что концентрация стратосферного озона снова стала увеличиваться, и, по оценкам, толщина озонового слоя вернется к уровню ранних 1970-х к 2060–2070 году (но это в том случае, если истощение озона обусловлено антропогенным воздействием, а не какими-то другими, возможно неизвестными пока для нас естественными природными процессами – активностью Солнца, например). Молина же и Роулэнд совместно с голландским химиком Паулем Крутценом (Paul Crutzen) в 1995 году разделили Нобелевскую премию по химии – за изучение реакций, протекающих в атмосфере Земли.

Озон имеет очень высокое сродство к электрону (1,9 эВ), что и обусловливает его свойства сильного окислителя, превосходимого в этом отношении только фтором. Причиной его химической активности является полярное строение молекулы озона, или точнее – положительно поляризованный атом кислорода, который придает всей молекуле электрофильный характер. Поэтому молекулы с высокой плотностью электронов являются наиболее предпочтительными реакционноспособными элементами. Озон является сильным окислителем и используется для разрушения органических соединений, чаще всего – с двойными связями, такое разрушение носит название «озонолиз».

Способность озона реагировать с органикой с одной стороны опасна – контакт озона с полимерами приводит к их разрушению и/или изменению их физико-механических свойств (например, увеличивается хрупкость), с другой стороны – способность озона окислять органику приводит к тому, что он применяется в отбелке целлюлозных материалов и обеззараживании питьевой воды.

Если ещё в 1990-е годы основным способом отбелки материалов было использование хлора и его соединений, то в настоящее время эволюция процесса отбелки тканей, бумаги и другого целлюлозосодержащего сырья направлена в сторону полного исключения молекулярного хлора и производных хлора с целью максимального снижения содержания хлорорганических соединений в отходах производства и в готовой продукции. В современной идеологии бесхлорной отбелки различают два направления:

1. Отбелка без молекулярного хлора (Elemental Chlorine Free – ECF), в которой не применяют элементарный хлор или гипохлориты, а отбеливающим реагентом является диоксид хлора.

2. Отбелка полностью без применения соединений хлора (Total Chlorine Free – TCF), здесь отбеливающими реагентами могут быть кислород, перекись водорода, пероксокислоты и озон (если внимательно посмотреть на упаковку офисной бумаги, на ней можно увидеть трехбуквенные обозначения – я вот на имеющейся у меня под рукой пачке «Снегурочки» вижу маркировку ECF).

Впервые в мире промышленное использование озона для отбелки древесной массы было осуществлено в 1975 году в г. Хекслунде (Норвегия) на фабрике для производства газетной бумаги производительностью 200 тыс. т в год. В настоящее время в Италии, Австрии, США, Швеции, Финляндии десятки предприятий имеют промышленные установки для отбелки озоном. Самая крупная из них (производительностью 1450 т/сут) смонтирована на заводе Мется-Ботния в г. Каскинен (Финляндия). В России опытная установка для обработки целлюлозы озоном была создана на Сясьском целлюлозно-бумажном комбинате в конце 1970-х годов, однако до промышленного внедрения разработка не была доведена, и информации о том, есть ли сейчас целлюлозно-бумажные производства, где используется отбелка озоном, я не нашёл.

Опять же – в Европе в настоящее время 95 % питьевой воды проходит озонную подготовку, в США идет процесс перевода с хлорирования на озонирование. В России на сегодняшний день существует всего несколько станций озонирования воды – в Москве и Нижнем Новгороде. Несмотря на уже упоминавшуюся токсичность озона, для конечного потребителя озонирование воды менее опасно, чем хлорирование, – озон достаточно быстро разрушается до дикислорода, не оставляя токсичных или нежелательных «следов» в обрабатываемой воде.

История озона началась ещё в XVIII веке, когда его считали «запахом электричества», сегодня мы знаем, что стратосферный озон можно считать «зонтиком-хранителем» жизни на Земле, но из-за его токсичности я бы предпочел, чтобы озон содержался в стратосфере, а к нам в тропосферу – ни-ни (помню я смог лета-2010 от горения лесов и не хочу освежать эти воспоминания в памяти).