Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков

У старовину, а інколи і в наш час, монастирі спекулюють «святою» водою, яка нібито «зціляє» від багатьох хвороб. Цікаво, що при деяких хворобах, особливо шлункових, вона дійсно виявляє цілющу дію.

Але вся справа в тому, що під виглядом «святої» ченці продають воду, настояну на срібних монетах або предметах. Під час настоювання у воду переходять мізерні кількості срібла, але й їх досить, щоб згубно вплинути на велику кількість бактерій. Адже в середовищі, яке містить одну мільярдну грама срібла в мілілітрі, гине багато бактерій. Ось чому в старовину дуже цінували срібний посуд: люди давно примітили, що їжа, приготовлена в такому посуді, вигідно відрізняється від будь-якої іншої.

Ми оперуємо зараз величинами: одна мільярдна, три мільярдних і т. п. Знаючи з власного досвіду, як важко уявити собі такі мізерні величини, я ще раз дозволю собі вдатися до порівняння.

Отже, що таке одна мільярдна грама?

Припустимо, нам вдалося грудочку цукру-рафінаду поділити порівну між усіма мешканцями нашої планети. Скільки тоді дісталося б кожному? У п’ять раз більше, ніж одна мільярдна грама: 5∙10–9 г. Тепер уявіть собі цю грудочку цукру, кількість людей на земній кулі і тоді, можливо, збагнете, якими мізерними величинами оперує сучасна хімія.

Ще дивовижніші приклади дає нам біологія. Зараз доведено, що в рості рослинних клітин активну участь бере речовина ауксин. Якщо з допомогою шприца ввести ауксин у стебло рослини, то в цьому місці починається інтенсивний ріст клітин, який призводить до викривлення стебла. За одиницю ауксина приймають таку кількість ного, яка дає відхилення стебла вівса на 10°. У грамах ця одиниця дорівнює 2∙10–11, тобто двом стомільярдним грама.

Людський нюх дає дивовижні приклади реєстрації мізерної кількості речовини. Органічну сполуку меркаптан, який має неприємний запах, людина може виявити навіть тоді, коли одна частина його припадає на п’ять мільярдів частин повітря. Якщо перевести ці числа в грами, то вийде, що людський нюх реєструє 2∙10–12г. Цю властивість меркаптану використовують, домішуючи невагомі кількості його до природного газу. Тимчасом відомо, що людський нюх малочутливий в порівнянні з нюхом багатьох тварин і комах. Тут природа дійсно проявляє дива.

Швейцарські натуралісти Фабр і Форель повідомляють про такий дослід. У Цюріху була вирощена гусениця метелика, що перетворилась з лялечки в кокон. Наступної весни з кокона з’явилась самка метелика. Її помістили в кімнаті з відчиненими вікнами, і за кілька днів сюди злетілося понад сто метеликів-самців цієї породи, пролетівши кілька кілометрів з навколишніх лук. Дослід показав, що метелики знаходять один одного по запаху. Уявляєте, як розвинений нюх у комах і яка мала кількість речовини потрібна для збудження їхніх нюхових центрів?!

Всі ці приклади показують, що світ дуже малих кількостей речовини відіграє величезну роль у визначенні властивостей багатьох речовин. Іноді кілька атомів домішок на багато мільйонів атомів основної речовини докорінно змінюють властивості останньої.

Наша розмова про «надчисті» була б не завершена, якби ми не спинилися докладніше на практичній важливості цієї проблеми, хоч сказане вже повинно було показати читачеві, що без розв’язання її сучасна наука і техніка не змогли б просуватися вперед такими величезними кроками.

У сільському господарстві тепер широко застосовують так звані мікроелементи для підвищення врожайності багатьох культур. Навіть дуже малі кількості деяких хімічних елементів (кобальту, цинку, марганцю), коли їх внести в грунт разом з добривами, дуже впливають на розвиток рослин. Досить, наприклад, внести в добриво 1,5 кг сполук бору на гектар, як врожай люцерни збільшиться вдвоє Лише 0,1 грама солі марганцю на кущ синіх баклажанів дає чудові результати: визрівання плодів прискорюється на 10 днів, кількість плодів та їх вага значно збільшуються і т. д.

Між мікроелементами є так звані ультрамікроелементи Якщо створити в грунті концентрацію радію в кількості одної стомільярдної частки на кілограм грунту, то врожай гороху підвищиться на 182 %. Така ж доза радію значно прискорює ріст і цвітіння троянд.

Знову мільярдні і навіть стомільярдні частки грама — і знову величезний ефект. Як бачимо, не тільки в хімії а й в біології мізерні зміни в мікросвіті викликають дуже значні зміни в макросвіті.

Говорячи про практичне застосування проблеми «надчистих» і «надмалих», слід було б спинитися ще на явищі корозії. Відомо, що для багатьох металевих виробів корозія — страшенне лихо. Люди важкою працею добувають руду, виплавляють метал, виготовляють різні деталі, складають з них машини. Та як тільки машину пустили в дію, до неї зразу ж підкрадається невидимий підступний ворог — корозія.

Близько 30 мільйонів тонн металу щороку перетворюється в рудувату іржу. І хоч з корозією ведеться невпинна і небезуспішна війна, все-таки доводиться визнати: втрати металу дуже значні.

На одній з площ Делі стоїть залізна колона. Вона є предметом поклоніння і паломництва релігійних індусів. Колона дуже давня: їй понад дві тисячі років. Вона безперервно зазнає впливу жаркого й вологого клімату, однак на ній не помітно найменших слідів корозії. Інші залізні речі в таких же умовах починають іржавіти вже в перший рік і за кілька років стають буквально непридатними.

Загадкова колона привертала увагу багатьох учених. Лише в останні роки встановлено, що вона виготовлена з чистого заліза. Навіть такий точний метод аналізу, як спектральний, не виявляє в матеріалі цієї колони нічого, крім заліза.

Тепер ми знаємо, чому дуже чисте залізо таке стійке до атмосферної вологи: як і всі надчисті речовини, воно хімічно інертне. Загадкою є інше: як могли люди 2 тисячі років тому виготовити надчисте залізо, добувати яке ще й досі в лабораторіях, оснащених найдосконалішим сучасним устаткуванням, дуже важко. Вчені припускають, що ця колона зроблена з гігантського метеорита, який упав колись на землю, і що цей метеорит складався з чистого заліза.

Отже, найдійовішим засобом