Дело в химии. Как все устроено? - Джузеппе Алончи
На данный момент существует всего один фактор, недостающий для заметного снижения влияния на окружающую среду: необходимость постоянного поиска новых субстанций, которые были бы более безопасны для природы и человека и которые могли бы быть использованы все более и более эффективно. Самым простым примером может служить биоразлагаемый пластик: мы все знаем, что пластик очень важен в современном мире для многих процессов, но знаем и то, что он очень опасен для морской фауны. Помимо макроотходов, засоряющих наши пляжи и желудки морских птиц, млекопитающих, черепах и рыб, в последние годы появились и микроотходы – мельчайшие частицы пластика, попадающие в природу из косметики, зубной пасты, во время процессов производства и стирки синтетической одежды, и они постепенно достигли пугающей концентрации в морях и попали в пищевые цепочки. Помимо совершенствования техники сбора и сортировки отходов для повторной переработки и принятия новых законов для сокращения отходов из пластика, уже не один десяток лет исследователи пытаются создать биоразлагаемый пластик, который мог бы перевариваться природными организмами в естественной среде или разлагаться в воде и атмосфере на нетоксичные составляющие. Проблема существующих сегодня вариантов биоразлагаемого пластика в том, что его механические характеристики не позволяют ему заменить обычный пластик во всех сферах. Если вы посмотрите вокруг себя, то увидите, что не только окружены пластиковыми предметами, но и что их множество видов с самыми разными свойствами: из него сделаны синтетические ткани нашей одежды, все непромокаемые плащи и куртки, телевизор, бутылки, мобильный телефон и даже мебель. Заменить все эти полимеры биоразлагаемыми материалами – задача не из простых. Вы можете себе вообразить телевизор, который вдруг начнет биоразлагаться как раз в самый интересный момент любимого сериала? Или детали машины, решившие разложиться в тот момент, когда вы мчитесь по трассе на скорости? Пока сочетание достаточно длительного срока службы и нужных механических характеристик – только мечта: но это все равно только вопрос времени.
Безумный Шляпник
С пластиком нам пока не очень везет, но есть и еще одно вещество, которое мы не можем устранить и заменить более эффективными и безопасными веществами: это ртуть. Если в Великобритании отправиться на прогулку в трусах, надев один носок лиловый, а другой зеленый, и сообщая прохожим о приближении апокалипсиса, весьма вероятно, что можно услышать, как проходящие мимо люди бормочут «He’s mad as a hatter!», «Он безумен, как шляпник!». Но почему же шляпник должен быть более сумасшедшим, чем трубочист или почтальон? Самое время вспомнить Безумного Шляпника из знаменитой книги Льюиса Кэрролла «Алиса в стране чудес»…
А на самом деле у шляпников были веские причины носить прозвище «безумных».
Ртуть (химический символ Hg), которую вплоть до 90-х годов ХХ века использовали в термометрах и тонометрах, – единственный металл в периодической таблице, сохраняющий жидкое состояние при комнатной температуре. Но при чем тут шляпники?
Начиная с середины XVII века и практически до конца XIX века одним из этапов обработки шкур для изготовления шляп было погружение их в раствор нитрата ртути Hg(NO3)2. Эта процедура была очень важна, потому что помогала избавить от волосяного покрова кожу, которую потом били и мяли для получения шляпного материала, так и потому, что она делала кожу более мягкой и гладкой; потом ее кипятили в воде и сушили. В ходе всех этих процедур небольшое количество ионов ртути, содержащихся в нитрате ртути (Hg2+), могло превратиться в металлическую ртуть (Hg). Ртуть обладает весьма своеобразными химическими свойствами: это очень тяжелый металл, а его электроны движутся по орбитам столь стремительно, что описание его поведения может смутить самого Альберта Эйнштейна вместе с теорией относительности. Из-за релятивистских эффектов атомы металлической ртути не стремятся соединяться друг с другом, как это обычно происходит с другими металлами, и взаимодействуют очень слабо.
Результатом этих странностей и является жидкое состояние ртути при комнатной температуре, и не только – она еще постоянно испаряется. Так бедные шляпники и заглатывали большие дозы ртути, которая весьма негативно воздействует на нашу нервную систему, приводя к таким неврологическим проблемам, как тремор, потеря чувствительности, паралич и утрата когнитивных способностей.
Процесс изготовления шляп родился во Франции, но быстро распространился по всей Европе и даже в Соединенных Штатах.
Несмотря на то что довольно быстро стало понятно, что использование ртути приводит к серьезным побочным поражениям, запрета на эту технологию пришлось ждать до 1898 года. Вначале она была запрещена во Франции, потом в Англии. Несмотря на существование альтернативных, достаточно недорогих технологий, стоимость жизни рабочих для работодателей была столь низка, что использование ртути в Италии и в США продолжалось вплоть до середины ХХ века.
Как мы уже неоднократно повторяли, токсичность того или иного вещества зависит от множества факторов, но прежде всего от его химической природа. Ранее мы рассматривали пример хлора, который в газообразном состоянии представляет собой страшное химическое оружие, но в состоянии иона совершенно безвреден.
То же самое можно сказать и о ртути, причем, и это может показаться невероятным, токсичность жидкой металлической ртути совсем незначительно. Раньше ее даже глотали как слабительное, чтобы «расслабить» кишечник, поскольку она очень плотная и тяжелая. К тому же она плохо всасывается в нашем организме и так или иначе выходит наружу. Попытки покончить жизнь самоубийством с помощью инъекции ртути в вену заканчивались смертью, но не от отравления, а от закупорки сосудов и легких.
Как правило, ртуть находится в трех основных своих формах:
• простое вещество ртуть (Hg), то есть чистая металлическая ртуть, не связанная с другими элементами;
• неорганическая ртуть, в виде ионов ртути разной степени окисления (Hg2 2+) и (Hg2+);
• органическая ртуть, металл связывается с молекулами, содержащими углеродные цепочки.
