Текст книги "Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка"

«Как под зеленым морем»

Красный мак, символ памяти о погибших в Первой мировой войне, служит нам определенным утешением, так как это одновременно и символ возрождения – цветок, что растет на полях сражений, удобренных кровью погибших. Но одно из орудий той войны способно уничтожить даже эту память. Ядовитый газ, который был использован обеими воюющими сторонами впервые в 1915 г., обладал страшной удушающей способностью и, кроме всего прочего, делал траву и цветы совершенно белыми. Газ назывался хлором.

Примерно на протяжении 50 лет до начала Первой мировой войны обсуждалась возможность разработки и использования в ходе военных действий химического оружия, основанного на научных открытиях XIX столетия. Подобная возможность была настолько велика и настолько сильно было ощущение, что такое оружие может стать чем-то исключительно чудовищным, что в течение довольно длительного времени существовал упреждающий запрет на использование химического оружия в ходе военных действий.

Слезоточивый газ не подвергался запретам, так как не вызывал летальных последствий. И целью разработчиков военных вооружений стало отыскать способы доставки его в больших количествах к линии расположения сил противника и распространения его там, с тем чтобы он вызвал возможно больший хаос в стане врага, при этом не причинив вреда своим. Выполнение названной задачи поручили немецкому химику Фрицу Габеру, тому самому Габеру, который позже предпринимал попытки получить золото из морской воды и который уже был достаточно известен разработкой инновационных методов превращения полученного из воздуха азота в аммиак. Когда позднее за упомянутые методы ему была присуждена Нобелевская премия, Нобелевский комитет попал в двусмысленное положение, так как на тот момент Фриц Габер числился в списке военных преступников.

Идея Габера свелась к тому, чтобы все упростить. Хлор был шагом назад от слезоточивого газа с точки зрения химической сложности, но настоящим скачком вперед с точки зрения практичности. Вместо того чтобы пытаться заключить его в оболочку снарядов для бомбардировки вражеских рядов, Габер предложил попросту распылять газ из установленных на земле цилиндров и позволить ветру довершить работу. Хлор, который в два раза тяжелее воздуха, покроет землю удушающей пеленой, и у противника не останется другого выбора, как сразу же отступить. У Ипра в северной Бельгии Габер лично наблюдал за установкой более чем 5000 цилиндров вдоль семикилометровой линии западного фронта. Двадцать второго апреля 1915 г., когда подул легкий северо-восточный ветер, благоприятный для немцев, хлор стал первым оружием в газовой войне. Благодаря неожиданности он полностью поглотил солдат союзных армий, в основном французов и алжирцев. Окутанные едким облаком, они не знали, что делать, отступить ли от наплывавшего на них газа или пытаться пробиться вперед в надежде там, впереди, отыскать чистый, пригодный для дыхания воздух. К концу дня сотни солдат были мертвы, тысячи полностью выведены из строя, многие остались инвалидами на всю жизнь.

Нарушало ли использование хлора Гаагскую конвенцию, запрещавшую «удушающие и вредоносные» вещества? Утверждение Габера, что хлор, так же как и слезоточивый газ, не смертелен, поэтому его вполне можно использовать в качестве оружия на поле боя, было лицемерным в свете его позднейших хвастливых заявлений, что ему удалось создать «более совершенную форму уничтожения людей». Лучшим доказательством лицемерия Габера стало количество погибших в тот апрельский день под Ипром.

И конечно, поступок немцев был расценен союзным командованием как более чем достаточная санкция на ответные меры подобного характера с их стороны. Обе воюющие стороны периодически использовали газ на протяжении всей войны, хотя последствия больше ни разу не были столь чудовищны, как под Ипром и несколькими неделями позже на восточном фронте под Варшавой. Обе стороны продемонстрировали опасную готовность использовать все более вредоносные газы, которые вели к эскалации химической войны, такие как фосген (карбонилхлорид), обладающий легким запахом свежескошенного сена, горчичный газ и другие хлорсодержащие соединения серы и мышьяка. Но именно хлор до сих пор видится самым жестоким оружием – благодаря своей простоте. Газ прорывается сквозь кровеносные сосуды в легких, и через какое-то время жертва захлебывается в жидкости, которую организм выделяет в попытке восстановить пораженные участки.

Патриотизм Габера, приведший к таким страшным последствиям, темным шлейфом протянулся не только по его судьбе, но и по судьбам его родственников. Клара, супруга Габера, покончила с собой в ночь на 1 мая 1915 г., воспользовавшись служебным револьвером мужа. Биографы продолжают спорить, насколько ее поступок был вызван протестом против участия Габера в химической войне, однако стоит напомнить, что она сама была дипломированным химиком и получила образование исключительно ради того, чтобы привлечь внимание Фрица. Она принимала участие в его экспериментах и лично наблюдала последствия воздействия хлора на животных. К смерти жены Габер, по-видимому, остался равнодушен. Буквально на следующее же утро после ее гибели он отправился на восточный фронт, чтобы наблюдать там за установкой газовых цилиндров.

Сына Габера от второго брака, Лутца (сокращение от Людвиг-Фриц), всю жизнь преследовала черная слава отца. Он попытался отделаться от мучившего его призрака, написав книгу «Ядовитое облако», которая до сих пор остается одним из важнейших справочников по ведению химической войны. Тем не менее в 1933 г. научно-исследовательский институт Габера в Берлине был закрыт нацистами, и ученый был вынужден вместе с семьей покинуть свою любимую Германию. (Хотя химические таланты Габера, без сомнения, сослужили бы хорошую службу гитлеровцам, и он с готовностью предлагал им свои услуги, наличие у него еврейских предков сделало его кандидатуру неприемлемой для нацистов.) Поначалу Габер намеревался ехать в Палестину, затем решил обосноваться в Кембридже. Однако судьба рассудила иначе: у него не оставалось времени ни на то ни на другое, он умер через несколько месяцев после отъезда из Германии.

Лутц Габер и его сестра Ева Шарлотта остались в Англии. Несколько лет назад я посетил Лутца и Еву в их потрясающе элегантном доме в Бате, где они проживали последнее время. Лутцу было уже около 80, и возраст давал себя знать, что же касается Евы Шарлотты, то она принадлежит к тому типу женщин, которые и в старости сохраняют острый и живой ум. Воспоминания об отце у них обоих очень смутные: помнят какую-то странную игру в шары, то, как они помогали ему подниматься по лестнице, и еще несколько подобных мелочей. Ева вспомнила, как друг семьи Эйнштейн объяснял ей теорию относительности с помощью аналогии с двумя движущимися поездами. Она рассказала мне и о том, как однажды они с Лутцем взобрались по лестнице в исследовательскую лабораторию Габера и случайно разбили аппарат его ассистента, чем привели отца в ярость. Почему Лутц решил написать свой труд? «Я чувствовал, что должен внести свой вклад», – признался он. В «личном предисловии» к книге он дает подробный критический портрет отца: «Воплощение романтической, квазигероической составляющей немецкой химии, в которой патриотизм смешивался с приверженностью прогрессу чистой науки и техники и его прагматическим принципам». Лутц с осуждением пишет о патриотизме отца, «необычном даже в ту эпоху, когда шовинизм, в который он часто выливается, принимался как нечто само собой разумеющееся». Что касается хлора, то, по словам Лутца: «Это было просто самое доступное вещество. Химическая промышленность могла в то время производить хлор быстро и в больших количествах».

* * *

Уилфред Оуэн воспользовался описанием газовой атаки в качестве яркого живописного фона для обличения «старой Лжи» патриотизма в своем самом знаменитом стихотворении о Первой мировой войне:

 
Как просящие милостыню, сгибаемся вдвое,
Ведьмой Смертью обречены брести сквозь грязь,
Туда, где отдых ждет на постое,
Сними с нас проклятие, старая мразь.
Мы движемся медленно, будто во сне;
Многие без обуви, ноги в ранах;
Мы пьяны усталостью, глухи ко всему, что Вне,
Забыты мечты о прекрасных странах.
«Газы! Газы! Парни, давай быстрей!» —
Как в экстазе натягиваем неуклюжие маски.
Тот, кто не успел, кричит, но уже слабей,
Чем кричал вначале… Похоже, идет к развязке.
Запотевшие стекла, плотный зеленый туман;
Мы как будто тонем в вязком зеленом море.
 
 
В моих снах, похожих на страшный обман,
На губах его пена в последнем со смертью споре.
 
 
Если бы ты, как и я, в удушливых снах,
Идя за телегой, куда мы его положили,
Мог увидеть безумную боль в побелевших глазах,
Тех, что недавно еще улыбаться любили.
Если бы ты мог услышать как булькает кровь
В порванных легких, то выйдя во фраке к обеду,
Еще раз подумал, прежде чем с пафосом вновь
Наивную юность звать умирать за победу.
И если рассказ мой вызвал печаль во взоре,
Не повторяй еще раз старую ложь:
Dulce et decorum est рro patria mori.[20]20
  Стихотворение У. Оуэна «Dulce et decorum est». Пер. Аркадия Шляпинтоха. – Прим. пер.


[Закрыть]
 

Оуэн изображает последствия газовой атаки чуть ли не с медицинской точностью. На знаменитом полотне Джона Сингера Сарджента «Отравленные газами», завершенном уже после войны в 1919 г., нет тех ужасов, что описаны в стихотворении Оуэна. На его громадной картине запечатлена колонна из 11 бредущих солдат. У всех, кроме человека, возглавляющего колонну, завязаны глаза. Каждый держится за ремень рюкзака идущего впереди. Примерно такая же колонна видна и вдали. Ее возглавляют люди в белом. Вокруг идущих на земле лежит множество других раненых, один из них пьет воду из бутылки, другой прижимает руки к забинтованным глазам. В мрачный плоский пейзаж разнообразие вносят только отдаленные шатры полевого госпиталя. Над всей описанной сценой сквозь зеленоватый туман силятся пробиться солнечные лучи болезненно-желтушного цвета.

В этой картине чувствуется какая-то неувязка. Изображенная сцена удивительно статична, от нее веет каким-то странным спокойствием. Не показаны страдания солдат. Мы не видим ран, шрамов, обожженной кожи, крови. Даже одежда ни у кого не порвана. Ни малейших признаков удушья, о котором пишет Оуэн. Картина была написана вскоре после поездки художника во Францию летом 1918 г. На последнем этапе войны использовался горчичный газ, однако зеленоватый цвет тумана служит намеком на хлор. Художник явно выполнял официальный заказ – воспеть солдатское товарищество и верность. В любом случае он не мог бы изобразить то, что изобразил, если бы на самом деле видел последствия газовой атаки. Его гигантское полотно демонстрирует нам некий фоторобот белокурых арийских героев – возможно, сыновей тех великосветских дам, на портретах которых он сколотил немалое состояние, – и очень напоминает немые героические фильмы той поры.

В светлом, просторном и тихом читальном зале на самом верху Имперского Военного музея я читаю письма, отправленные солдатами домой с Ипра, и обнаруживаю, что одна и та же картина рисовалась разными людьми по-разному. Сержант Элмер Коттон из Пятого Нортумберлендского стрелкового батальона пишет:

Вся равнина вокруг была покрыта на высоту от 5 до 7 футов зеленовато-белым облаком паров хлора… дальше мы прошли перевязочный пункт… прислонившись к стене там стояло примерно человек десять, все они были отравлены газом. Кожа у них почернела, позеленела и посинела, языки вываливались изо рта, а глаза вылезли из орбит. Один или двое уже были явно мертвы, другим, хоть они еще и были живы, вряд ли кто-то смог бы помочь, у некоторых при кашле из легких выходила зеленая пена.

В других письмах говорилось о смятении, произведенном новым оружием («страшный поток серы», пишет пехотинец Джеймс Рэнделл); о неподготовленности союзников (у англичан «в качестве противоядия была только питьевая сода», писал подполковник Вивиан Фергюссон); и о канадской сестре милосердия по имени Элисон Муллино, ухаживавшей за двумя солдатами, «у обоих хлором были сожжены оба легких», врачу же пришлось выйти из палатки – у него началась неудержимая рвота от газа, которым он надышался от своих пациентов.

* * *

На едкий характер хлора обращали внимание с момента его открытия. Первым хлор выделил швед Карл Шееле в 1774 г., отметив его зеленый цвет, удушающую способность и отбеливающий эффект, производимый на лакмусовую бумагу и растения. Это открытие он сделал в поисках ответа на важнейший химический вопрос своего времени: все ли кислоты содержат кислород. Было установлено, что хорошо известные кислоты, такие как серная и азотная, кислород содержат. А вот соляная оставалась загадкой. Антуан Лавуазье назвал ее оксисоляной кислотой, полагая, что ее кислотные свойства связаны именно с кислородом. Шееле удалось получить хлор в ходе собственных экспериментов с соляной кислотой. Однако наличие хлора не доказывало отсутствие кислорода. И лишь в 1810 г. Гемфри Дэви подтвердил, что полученный Шееле газ на самом деле представляет собой химический элемент. Он провел реакцию соляной кислоты с незадолго до того открытым им металлом калием и получил хлорид калия и газообразный водород, но никакого кислорода.

Способность хлора вступать в реакцию с другими элементами, в результате чего возникали новые опасные соединения типа горчичного газа, также была отмечена довольно рано. Одним из таких веществ был весьма взрывоопасный трихлористый азот. Открытие этого соединения в 1811 г. стоило Пьеру-Луи Дюлонгу глаза и трех пальцев. Андре-Мари Ампер предупреждал Дэви об опасности соединения, тем не менее Дэви повторил эксперимент Дюлонга и получил серьезную травму глаза из-за разлетевшихся во все стороны осколков стекла.

Критик Джон Рёскин был до такой степени поражен контрастом между спокойным азотом и его взрывчатым соединением с хлором, что в своем эссе 1860 г. «Этому последнему», защищая роль случайности в процессе творчества и выступая против полной власти человека над материалами, с которыми он работает, он обращался к образу обоих химических веществ.

Мы проводили научные эксперименты с чистым азотом и убедили себя, что с этим газом вполне можно справиться. Но будьте начеку! На практике нам приходится иметь дело с его хлоридом, а он в то же мгновение, когда мы приблизимся к нему с нашими устоявшимися принципами и практиками, отправит нас далеко-далеко вместе с нашим аппаратом.

Пресловутые загрязнители окружающей среды, характерные для нашего времени, в массе своей – опасные соединения хлора. Некоторые из них обязаны своим происхождением исследованиям Габера и его коллег. Непрестанный поиск все новых и новых и «все более высоких» способов уничтожения людей имел самые мрачные последствия для других живых существ. Одним из побочных продуктов таких исследований стал ДДТ. Его эффективность как пестицида была подтверждена в ходе лабораторных тестов на насекомых. ДДТ – хлорированный углеводород, то есть одно из веществ класса, в котором атомы хлора заменяют атомы водорода на основе из углерода. Гербицид, известный под названием агент «оранж», использовавшийся в качестве дефолианта во время Вьетнамской войны, – еще один пример упомянутого класса. К нему также принадлежит еще одна группа – газы-хладагенты, известные под названием CFC, хлорофлюорокарбон.

Хлор – двуликий химический элемент. Его очень много в океанских солях, и вообще в природе он присутствует в огромных количествах. Хлор необходим для существования жизни, он играет важную роль в регуляции физиологических функций организма. Подобно сере и фосфору, он, как правило, вполне безопасен в естественных соединениях. Но, сорвавшись с цепи, хлор может наделать много бед. Именно это и случилось с CFC, известными инертными соединениями, первоначально использовавшимися в качестве альтернативы существующим аэрозольным жидкостям и газам-хладагентам. В верхних слоях стратосферы солнечный свет вычленяет из них атомы хлора и запускает химический цикл, в ходе которого они молекулу за молекулой разрушают озоновый слой.

Однако выделяемый в контролируемых дозах хлор может произвести и положительное действие. Нам хорошо известен резкий запах хлора – к счастью, не по опыту участия в военных действиях, а благодаря посещению общественных бассейнов, где его используют в качестве дезинфицирующего средства, благодаря отбеливателю, который мы храним под раковиной на кухне, и благодаря аптечкам с таблетками делагила, которые мы берем с собой в путешествия в экзотические страны. Считается, что хлорированная питьевая вода, которой поили личный состав воюющих армий во время Первой мировой войны, спасла больше жизней, чем погубили газовые атаки с применением хлора.

Еще в 1785 г. Клод-Луи Бертолле, последователь Лавуазье и инспектор красилен, опубликовал отчет о своих экспериментах с новым элементом. Отталкиваясь от наблюдения, сделанного Шееле, что хлор обладает отбеливающим воздействием, он продемонстрировал возможность создания безопасного и практичного отбеливающего вещества, смешав поташ – углекислый калий, первоначально получаемый из древесной золы, – с хлоркой. Открытие Бертолле пришлось как нельзя более кстати. Отбеливание тканей с давних времен считалось чрезвычайно трудоемкой работой. Оно требовало многократного промывания тканей и затем длительного выдерживания их на солнечном свете – процесс, порой занимавший до нескольких месяцев даже в благоприятную погоду. Довольно распространенный в те времена вид полей, устеленных большими холстами материи, приводит на память яркие образы европейской живописи, в особенности голландской. Яркий пример – картина, приписываемая Якобу ван Рёйсдалю, с изображением беления холстов на полях рядом с Харлемом. (Оттесненные в подсознание воспоминания о белых прямоугольниках, украшающих пейзаж, возможно, стало впоследствии источником вдохновения для художника-абстракциониста П. Мондриана.) Промышленная революция привела к росту текстильного производства и к спросу на более эффективные способы отбеливания. Бертолле сообщил о своем открытии английским ученым, и в 1786 г. ведущие британские промышленники Джеймс Уатт и Мэтью Баултон прибыли в Париж, чтобы присутствовать на демонстрации скоростного процесса отбеливания. Уаттт, в свою очередь, рассказал французским ученым о паровом двигателе, а назад, в Британию, вернулся с информацией об открытии Бертолле, которое в скором времени применил на текстильной фабрике своего тестя.

Подобно сере, хлор скоро начали рекомендовать в качестве средства борьбы с инфекционными и другими заболеваниями. Однако он был довольно сложен в использовании и всегда вызывал крайне неприятные ощущения, поэтому в течение длительного времени не пользовался популярностью в медицинской практике. И только страшная эпидемия гриппа, случившаяся сразу же после Первой мировой войны, сделала его приемлемым лечебным средством – своеобразный научный и исторический парадокс, так как газ, недавно использовавшийся для уничтожения людей, на самом деле не проявил особой эффективности в борьбе с вирусом гриппа. Когда Кальвин Кулидж, самый инертный из всех американских президентов, прошел трехдневные сеансы ингаляции хлора в связи с острой простудой в 1924 г., в «Вашингтон пост» появились заголовки: «Хлор, погубивший так много людей на фронтах войны, помогает президенту вылечить простуду. Кулиджу стало намного лучше после 50 минут, проведенных в герметичной камере». Появилось огромное число различных хлорсодержащих медикаментов. Мазь под названием «Хлор Респирин» при нанесении на ноздри якобы «высвобождала чистый газообразный хлор». Рекламная надпись на упаковке гласила: «Открытие, по сути, является одним из величайших триумфов науки». В 1925 г., когда здоровье президента, как полагали, полностью восстановилось, «Пост» радостно заявляла: «Хлору ежегодно суждено спасать больше жизней, чем он погубил за всю войну».

Многим из рассказанного здесь о свойствах хлора я обязан одной необычной книге, которая, с одной стороны, является биографией химического элемента, но более значима, вероятно, в качестве подробного описания занимательного педагогического эксперимента. Два преподавателя Лондонского университета попросили студентов старших курсов исследовать различные стороны использования хлора «в науке, медицине, технике и на войне». Эксперимент продолжался годами, новые поколения студентов наследовали от предшествующих упомянутое задание, и каждый вносил свою лепту в общую информационную коллекцию, пока в результате не получилась уникальная книга по истории химии. Тем не менее тот экземпляр, который я взял в библиотеке, до меня никто не открывал. Мне померещилось или я на самом деле почувствовал легкий запах хлора от ее свежевыбеленных страниц?[21]21
  Почти наверняка я заблуждался. Я узнал от людей, печатавших эту книгу, что для отбеливания бумаги вряд ли мог быть использован хлор, но, даже если он и использовался, он не мог оставить никакого запаха на ее страницах. Как ни странно, однако легкий аромат полей сражений Первой мировой войны, все-таки ещё можно ощутить и в современных книгах. Как показали недавние исследования финских ученых, причиной довольно резкого запаха, исходящего от книг, только что вышедших из печати, может быть гексанал, побочный органический продукт бумажного производства, который, подобно фосгену, пахнет свежескошенной травой. – Прим. авт.


[Закрыть]