мир химии

23
Мир Химии Ежемесячный электронный журнал Колонка редактора Оглавление #8, 2004 г. Здравствуйте! Месяц октябрь, безусловно, прошёл под знаком нобелевских премий, которые вна- чале месяца вручала Шведская Акдемия наук. А потому структуру нашего журнала мы чуть-чуть изменили. Появилась рубри- ка "тема номера", в которой, как и следо- вало ожидать, мы рассказываем о сути сделанного но- белевскими лауреатами по химии открытия (это, кста- ти, наша эксклюзивная статья). Другие рубрики тоже касаются этой темы, особенно интересным мне кажет- ся мнение Алексея Абрикосова о том "почему амери- косы (курсив мой - Ф.М.) получили так много нобелев- ских премий" (нам пришёл такой вопрос). Лично мне кажется, что всё дело в финансировании. У нас учёные и учителя, которые готовят этих учёных получают ко- пейки - вот, в прошлом месяце бастовали. А зачем? Вопрос риторический. Их никто не услышит. Зато мы всегда готовы выслушать Вас, поэтому если у Вас есть вопрос или предложение, то высказывайте его по электронной почте в Гостевой книге chemworld.narod.ru на Форуме того же сайта А ещё, мы с удовольствием опубликуем Ваши статьи и мысли на химические и околохимические темы. Искренне Ваш, Федоров Максим выход в свет 25 октября 2004 года :: НАШ КАЛЕНДАРЬ :: :: ХИМИЧЕСКИЕ НОВОСТИ :: бзор новостей науки от журнала "S&T" :: ТЕМА НОМЕРА :: 2004 год :: КОНСПЕКТ ПО ХИМИИ :: :: ИСТОРИЯ ХИМИИ :: - русский химик, нобелевский лауреат :: УЧИТЕЛЬСКАЯ :: :: ЭТО ЛЮБОПЫТНО :: ачем мы едим :: ЗАМЕТКИ НА ПОЛЯХ :: т- крылась первая химическая лаборато- рия :: ПРЯМАЯ РЕЧЬ :: Алексей Абрикосов (нобелевская премия по физике-2003) о нобелевских лауреатах Рекомендуем: Рассылка от Chemworld.Narod.ru: новости химии и последние обновления (3-5 раз/месяц) http://subscribe.ru/catalog/science.news.chemworld Online клуб химиков http://onlineclub.boom.ru

Upload: eryginaanna

Post on 11-Jul-2015

747 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: мир химии

Мир Химии

Ежемесячный электронный журнал

Колонка редактора Оглавление 8 2004 г Здравствуйте

Месяц октябрь безусловно прошёл под знаком нобелевских премий которые вна-чале месяца вручала Шведская Акдемия наук А потому структуру нашего журнала мы чуть-чуть изменили Появилась рубри-ка тема номера в которой как и следо-вало ожидать мы рассказываем о сути сделанного но-белевскими лауреатами по химии открытия (это кста-ти наша эксклюзивная статья) Другие рубрики тоже касаются этой темы особенно интересным мне кажет-ся мнение Алексея Абрикосова о том почему амери-косы (курсив мой - ФМ) получили так много нобелев-ских премий (нам пришёл такой вопрос) Лично мне кажется что всё дело в финансировании У нас учёные и учителя которые готовят этих учёных получают ко-пейки - вот в прошлом месяце бастовали А зачем Вопрос риторический Их никто не услышит Зато мы всегда готовы выслушать Вас поэтому если у Вас есть вопрос или предложение то высказывайте его

по электронной почте

в Гостевой книге chemworldnarodru

на Форуме того же сайта

А ещё мы с удовольствием опубликуем Ваши статьи и мысли на химические и околохимические темы

Искренне Ваш Федоров Максим

выход в свет 25 октября 2004 года

НАШ КАЛЕНДАРЬ

ХИМИЧЕСКИЕ НОВОСТИ

бзор новостей науки от журнала

SampT

ТЕМА НОМЕРА

2004 год

КОНСПЕКТ ПО ХИМИИ

ИСТОРИЯ ХИМИИ

- русский химик нобелевский лауреат

УЧИТЕЛЬСКАЯ

ЭТО ЛЮБОПЫТНО

ачем мы едим

ЗАМЕТКИ НА ПОЛЯХ

т-крылась первая химическая лаборато-рия

ПРЯМАЯ РЕЧЬ

Алексей Абрикосов (нобелевская премия по физике-2003) о нобелевских лауреатах

Рекомендуем

Рассылка от ChemworldNarodru новости химии и последние обновления (3-5 размесяц) httpsubscriberucatalogsciencenewschemworld

Online клуб химиков httponlineclubboomru

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

2

Наш календарь

Дни рождения химиков в ноябре

Александр Порфирьевич БОРОДИН (12XI1833 - 27II1887) - в деятельности Бородина могут быть отмечены три параллельных направления научное обще-ственно-педагогическое и музыкальное Если на первые два направления взгляд может быть точ-но установлен то об последнем этого еще нельзя сказать По мнению одних в числе которых находится Лист Бородина нужно считать одним из наиболее выдающихся европейских композито-ров по мнению других - он человек большого таланта принявший худое направление

Годовщины событий в ноябре

30 ноября 1814 года Константин Сигизмундович Кирхгоф доложил Петербургской академии наук о результатах своих опытах посвящённых образованию сахара соложом зерна и при обваривании муки кипятком - реакции гидролиза крахмала Позднее Кирхгоф выяснил что гидролиз последнего проходит не только ферментативно (под действием солода) но и при действии кислот

Химические новости

Самые свежие новости химии

Ученые предложили новую теорию ферментативного катализа

Группа исследователей из Лейчестерского университета в Великобри-тании предложили новое объяснение действию ферментов или энзи-мов в химических реакциях Катализ с помощью энзимов чрезвычайно широко распространен в живой природе и именно он обеспечивает протекание многих биологических процессов По своей эффективности энзимы иногда многократно превосходят другие типы катализаторов из-за чего являются чрезвычайно привлекательными для химической промышленности Однако до сих пор попытки создания искусственных ферментов для промышленных химических процессов к успеху не при-вели

Профессора факультета биохимии Лейчестерского университета Найджел Скраттон (Nigel Scrutton) и Майкл Сатклифф (Michael Sutcliffe) считают что причиной этих неудач мог быть непра-вильный взгляд на механизм работы ферментов Традиционно считалось что ферменты как и другие типы катализаторов участвуя в химических реакциях на промежуточных стадиях снижают энергетический их барьер то есть например энергию необходимую для разрыва связи или для замещения одной функциональной группы на другую Главным отличием ферментов от других ка-тализаторов считалась их высокая эффективность особенно при низких температурах

Однако Скраттон и Сатклифф показали что действие по крайней мере некоторых ферментов сводится не к снижению энергетического барьера а к туннельному эффекту Этот эффект изве-стен из квантовой физики и напомним сводится к тому что частица преодолевает потенциальный барьер проходя сквозь него а не перепрыгивая барьер за счет увеличения собственной энергии Скраттон и Сатклифф смогли показать что туннелирование имеет место в реакциях электронного и гидридного переноса в ряде катализируемых ферментами реакций Это открытие имеет большое значение как для фундаментальной теории катализа так и для прикладных исследований целью которых является создание эффективных ферментативных катализаторов для химической про-мышленности [161004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

3

Новый электронный язык ощущает вкус с помо-щью звука

Британские исследователи из университета Уорвика (University of Warwick) разработали электронный язык который способен распозна-вать четыре основных вкуса кислый сладкий солёный и горький В от-личие от других подобных устройств новый язык не имеет химических мембран и вообще ndash никакого подобия вкусовых рецепторов человека Учёные используют физические а не электрические или химические особенности веществ Язык создаёт звуковые волны пересекающие по-

верхность крошечного кристалла и слушает ответ жидкости Оказалось что жидкости с разными вкусами имеют характерную звуковую подпись Кстати новый электронный язык по своим разме-рам очень мал ndash всего 8 на 105 миллиметров По словам разработчиков их устройство однажды можно будет использовать для анализа горьких или неприятных веществ типа мочи Язык будет спасать людей от употребления испорченной или загрязнённой пищи воды и так далее [131004]

Открыто новое состояние вещества

Новое исследование специалистов американской Национальной лабо-ратории Лоуренса Ливермора как предполагают ученые свидетель-ствует об открытии нового состояния вещества Физики изучали поведе-ние водорода при сверхнизких температурах и сверхвысоком давлении Как оказалось диаграмма перехода между фазами твердое тело - жидкость у водорода в этой области выглядит необычно С помощью компьютерного моделирования был проверен ход кривой температуры плавления кристаллического водорода в диапазоне давлений от 500 тыс до 2 млн атмосфер

Выяснилось что вначале эта кривая идет вверх в районе 800 тыс атмосфер имеет максимум а после - падает Это очень необычное поведение линии раздела фаз для тела с очень плотной упаковкой молекул Дальнейшие расчеты показали что при давлении порядка 4 млн атмосфер водород не переходит в твердую фазу при низкой температуре а остается в виде необычной кван-товой жидкости - сверхжидкости (superfluid) как ее назвали в Ливерморе [091004]

Генинженерные рецепторы научили ловить чужие молекулы

Дональд Дойл (Donald Doyle) доцент школы химии и биохимии (School of Chemistry and Biochemistry) института технологии Джорджии (Georgia Institute of Technology) и его команда научи-лись манипулировать белковыми ядерными рецепторами заставляя их выполнять несвойствен-ные им функции Ядерные рецепторы mdash белковые машины содержащиеся в клетках Эти рецеп-торы реагируют на определённые молекулы и играют большую роль в биохимии живого организма mdash а именно mdash влияют на работу генов Учёные вмешались в работу рецептора и впервые заста-вили его реагировать на вещество прежде не воспринимаемое и забыть молекулы на которые отзывался рецептор ранее Биологи провели опыт с рецептором RXR изменив его структуру с по-мощью метода известного как рандомизация кодона В результате было получено 380 тысяч ва-риантов рецептора и некоторые из них обладали нужными исследователям свойствами mdash спо-собностью связываться с определённой биологической молекулой Последовательно проверить все образцы было невозможно но авторы работы поместили их в дрожжи которые высеивали на пластины с веществом-реагентом Учёные отбирали колонии которые росли наиболее быстро (предположительно они содержали нужный рецептор) а затем проверяли их на пластинах без вещества на которое должна была реагировать белковая автоматика От дрожжей которые рос-ли и на пластинах без вещества mdash отказывались а те что не росли mdash снова высеивали на первый тип пластин После ряда повторов от сотен тысяч вариантов осталась дюжина которую биологи вновь подвергли генной инженерии и приступили к повторному циклу проверки Дальний прицел этого исследования mdash новые технологии в фармацевтике позволяющие создавать более избира-тельные и эффективные лекарства в том числе mdash новые (генные) методы терапии рака [081004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

4

Умер один из первооткрывателей структуры ДНК

В Великобритании на 87 году жизни скончался один из первооткрывателей структуры ДНК Морис Уилкинс (Maurice Wilkins) В начале 50-х годов про-шлого века Уилкинс показал Джеймсу Уотсону и Френсису Крику (James Watson Francis Crick) результаты рентгеноструктурного анализа молекулы ДНК полученные его сотрудницей Розалиндой Франклин (Rosalind Franklin) Именно эти снимки помогли Уотсону и Крику понять устройство двойной спирали ДНК за что в 1962 году была присуждена Нобелевская премия Два месяца назад скончался еще один первооткрыватель структуры ДНК Нобелевский лауреат Френсис Крик [071004]

Объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии

Ими стали двое израильских ученых Аарон Цихановер (Aaron Ciechanover) и Аврам Хершко (Avram Hershko) а также американец Ирвин Роуз (Irwin Rose) Официальная формулировка премии за открытие убиквитин-опосредованного разложения протеинов Среди большого числа работ по-священных синтезу белков в клетках их разложению уделялось относительно мало внимания Между тем этот процесс контролируется в клетке почти так же строго как уничтожение копий сек-ретных документов Протеины которые подлежат уничтожению получают своего рода метку смерти ndash к ним присоединяется молекула белка убиквитина Помеченные белки направляются к специальным клеточным органеллам ndash протеасомам которые разрезают протеины на множество мелких кусочков После этого освободившаяся убиквитиновая метка вновь готова к работе Нару-шения в этом процессе могут приводить к большому числу различных болезней включая рак и кистозный фиброз Процесс разрушения белков и роль в нем убиквитина были открыты лауреата-ми премии в начале 80-х годов когда интерес к этому вопросу был еще очень незначительным [061004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

5

Обзор новостей науки от журнала SampT

ПТИЧИЙ ГРИПП ПРОДОЛЖАЕТ СЧЕТ ЖЕРТВ СРЕДИ ЛЮДЕЙ

агентство Mednovostiru

В Таиланде от птичьего гриппа скончалась 9-летняя девочка сообщает Reuters Она стала 31-ой в текущем году жертвой на счету вируса H5N1 вызывающего это заболевание в самом же Таилан-де это 11-ый случай смерти

Заражение произошло от заболевшей домашней птицы Первые признаки заболевания появились 6 сентября и к моменту поступления в госпиталь состояние девочки было уже крайне тяжелым В ночь с 3 на 4 сентября ребенок скончался

Всемирная организация здравоохранения объявила предпандемическую ситуацию в мире опаса-ясь появления вирусов-мутантов обладающих свойствами как возбудителей человеческого так и птичьего гриппа а потому гораздо более опасных для человека

Наибольшее количество случаев птичьего гриппа среди людей регистрируется именно в азиатском регионе а недавно в том же Таиланде был зафиксирован случай передачи этого грозного заболе-вания от человека к человеку

Эту новость можно обсудить на объединенном форуме Medmediaru и Mednovostiru

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

ОБЪЯВЛЕНЫ ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ В ОБЛАСТИ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ

Лауреатами Нобелевской премии за 2004 год в области физиологии и медицины стали американ-ские ученые Ричард Аксель и Линда Бак Церемония объявления лауреатов состоялась сегодня в Стокгольме

Награда двум американским ученым говорится в пресс-релизе опубликованном на сайте Нобе-левской премии присуждена за исследования в области изучения обонятельных рецепторов и организации системы органов обоняния Нобелевскую премию в области психологии и медицины присуждает Каролинский медицинский институт передает РИА Новости

Объявлением имени лауреата Нобелевской премии в области физиологии и медицины сегодня открылась 103-я нобелевская неделя в Швеции В ближайшие семь дней научный мир узнает об-ладателей самой престижной международной награды

Учрежденная в конце XIX века шведским ученым изобретателем динамита Альфредом Нобелем премия включает пять номинаций - в области физиологии и медицины физики химии литерату-ры вручается также Нобелевская премия мира

О присуждении премии по физике будет объявлено 5 октября в Шведской королевской академии наук Там же 6 октября назовут лауреата премии в области химии 8 октября в Осло будет объяв-лено имя обладателя Нобелевской премии мира

Сумма премии в каждой номинации составит в нынешнем году 10 млн шведских крон ($134 млн) Премию в области экономики посвященную памяти Нобеля выплатит в том же размере Банк Швеции учредивший ее в 1968 году Обладатель этой премии будет назван 11 октября в Швед-ской королевской академии наук

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

6

Дата объявления лауреата премии по литературе пока неизвестна По традиции она обнародуется лишь за два дня до церемонии По мнению ряда экспертов объявление имени обладателя этой премии может состояться 7 октября

Король Швеции вручит премии 10 декабря в день смерти Нобеля в Концертном доме Стокгольма Вечером в Голубом зале столичной ратуши пройдет традиционный нобелевский банкет передает ИТАР-ТАСС

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

СКОНЧАЛСЯ АСТРОНАВТ ГОРДОН КУПЕР ОДИН ИЗ ПИОНЕРОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА

В возрасте 77 лет скончался американский астронавт Гордон Купер передает агентство Reuters со ссылкой на агентство NASA Он умер в собственном доме в городе Вентура штат Калифорния

bdquoКак один из первых пилотов программы Mercury Гордон Купер был одним из лиц зарождавшийся тогда американской программы освоения космосаldquo mdash заявил руководитель NASA Шон ОrsquoКиф

В начале 1960-х Купер побывал в космосе на кораблях Mercury 9 (первый американский пилотиру-емый полет продолжительностью свыше суток 1963 год) и Gemini 5 (первое использование топ-ливных элементов для электропитания систем корабля 1965 год) Он заслуженно считается одним из пионеров освоения космического пространства К тому же Купер был не только астронавтом но и ученым

Гордон Купер был убежден в существовании внеземных цивилизаций посещающих землю В его письме зачитанном в специальном политическом комитете ООН 27 ноября 1978 года астронавт заявил о своей уверенности в том что Землю посещают внеземные корабли и их экипажи

Источник httpwwwntsomzru

Дата 5 октября 2004

РОСКОШНОЕ ХОББИ ОТ ЯПОНЦЕВ ЧАСТНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Один из японских университетов разработал небольшую ракету предназначенную для энтузиа-стов-частников способных выложить за нее 21 млн иен ($19 тысяч) На рынок эта новинка посту-пит уже в октябре месяце

Ракета Camui-50P была создана группой специалистов из университета Хоккайдо Она способна достигать высоты в 1 км всего за 3 с после старта Длина Camui не превышает 16 м весит она всего 105 кг подъемная мощность ракеты ndash примерно 05 килограмма То есть у нее на борту можно установить небольшую видеокамеру

laquoЦель подобной коммерциализации космического рынка ndash познакомить как можно больше людей с исследованиями космосаraquo mdash говорится в пресс-релизе выпущенном Научно-техническим инкуба-ционным аэрокосмическим центром при университете Хоккайдо Хотя эта разработка должна при-влечь внимание серьезных исследователей разработчики считают что laquoКамуиraquo положит начало для нового роскошного хобби

Camui-50P ndash ракета гибридного типа в качестве топлива она использует жидкий кислород и акрил После возращения на землю ракету можно перезаправить Перед покупкой ракеты разработчики советуют тем кто намерен приобрести эту новинку пройти двухдневный инструктаж по технике безопасности и особенностям эксплуатации столь дорогой игрушки

Источник httpwwwntsomzru

Дата 4 октября 2004

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

7

Тема номера

Нобелевская премия по химии за 2004 год

Грибанов Василий редактор ChemworldNarodRu gribanovlentaru

В этой короткой статье я постараюсь ко-ротко рассказать о той части исследования лауреатов (ими напомню стали двое изра-ильских ученых - Аарон Цихановер и Аврам Гершко а также американец Ирвин Роуз) которая касается убиквитин-опосредованного разложения белков В обос-новании нобелевского комитета говорится В последние десятилетия биохимия прошла длинный путь в деле объяснения процессов образования различных белков в клетке Но не так много ученых интересовались распадом белков[Лауреаты] пошли наперекор этой тенденции и в начале 1980-х открыли один из самых важных циклических клеточных процессов - регулируемый распад белков Помимо чисто тео-ретического интереса открытый механизм важен для понимания клеточных причин возникно-вения рака и других серьёзных заболеваний не говоря уже о том что это ещё один шаг к пони-манию мудрых схем мироздания

Предыстория открытия

Уже довольно давно известен ряд фермен-тов которые способны разлагать белки Один из них - трипсин который разбирает белки на аминокислоты в нашем кишечнике Примерно также функционируют и клеточные органеллы лизосомы Общее этих двух про-цессов то что они не требуют для своего осуществления дополнительной энергии

Эксперименты же в клетках долгое время озадачивали исследователей поскольку в этом случае процесс распада требовал до-полнительную энергию Первые попытки объяснить этот парадокс были предприняты в 1977 году Гольдбергом и его сотрудниками Результатом экспериментов было получение свободного экстракта из незрелых красных кровяных телец ретикулоцитов которые ка-тализируют разложение белков

Используя такой экстракт Аарон Цихановер Аврам Гершко и Ирвин Роуз поставили серию фундаментальных исследований в которых показали что белковое разложение в клетках представляет собой совокупность нескольких химических реакций причём ненужные бел-ки метятся специальным веществом - убик-витином А поскольку этот процесс требует большой селективности (избирательности) то и оказывается он весьма энергоемким В отличие от обратимых превращений белков (например фосфориляция отмечена Нобе-левской Премией по Физиологии и Медицине

в 1992) убиквитиновая регуляция является необратимой

Что такое убиквитин

Молекула которая должна была оказаться маркером для белка была выделена еще 1975 сладкого мяса теленка Считалось что этот 76-аминокислотный полипептид участ-вует в созревании белых кровяных клеток Новое вещество было обнаружено практиче-ски во всех организмах (кроме бактерий) - отсюда и название убиквитин (ubiquitin - от лат ubique - везде)

Убиквитиновое разложение белков

После получения своей докторской степени Аврам Гершко изучал белковое разложение в клетках печени и в 1977 решил использовать в опытах описанный выше экстракт ретику-лоцитов Экстракт содержал примесь гемо-глобина что существенно затрудняло даль-нейшие исследования Пытаясь удалить ге-моглобин хроматографически Цихановер и Гершко обнаружили что экстракт состоит из двух разных фракций неактивных по отдель-ности Год спустя исследователи сообщили что активным компонентом одной из фракций является относительно стабильный полипеп-тид с молекулярным весом 9000 и назвали его APF-1 (активный принцип фракции 1) Это вещество позже оказалось тождественным убиквитину

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 2: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

2

Наш календарь

Дни рождения химиков в ноябре

Александр Порфирьевич БОРОДИН (12XI1833 - 27II1887) - в деятельности Бородина могут быть отмечены три параллельных направления научное обще-ственно-педагогическое и музыкальное Если на первые два направления взгляд может быть точ-но установлен то об последнем этого еще нельзя сказать По мнению одних в числе которых находится Лист Бородина нужно считать одним из наиболее выдающихся европейских композито-ров по мнению других - он человек большого таланта принявший худое направление

Годовщины событий в ноябре

30 ноября 1814 года Константин Сигизмундович Кирхгоф доложил Петербургской академии наук о результатах своих опытах посвящённых образованию сахара соложом зерна и при обваривании муки кипятком - реакции гидролиза крахмала Позднее Кирхгоф выяснил что гидролиз последнего проходит не только ферментативно (под действием солода) но и при действии кислот

Химические новости

Самые свежие новости химии

Ученые предложили новую теорию ферментативного катализа

Группа исследователей из Лейчестерского университета в Великобри-тании предложили новое объяснение действию ферментов или энзи-мов в химических реакциях Катализ с помощью энзимов чрезвычайно широко распространен в живой природе и именно он обеспечивает протекание многих биологических процессов По своей эффективности энзимы иногда многократно превосходят другие типы катализаторов из-за чего являются чрезвычайно привлекательными для химической промышленности Однако до сих пор попытки создания искусственных ферментов для промышленных химических процессов к успеху не при-вели

Профессора факультета биохимии Лейчестерского университета Найджел Скраттон (Nigel Scrutton) и Майкл Сатклифф (Michael Sutcliffe) считают что причиной этих неудач мог быть непра-вильный взгляд на механизм работы ферментов Традиционно считалось что ферменты как и другие типы катализаторов участвуя в химических реакциях на промежуточных стадиях снижают энергетический их барьер то есть например энергию необходимую для разрыва связи или для замещения одной функциональной группы на другую Главным отличием ферментов от других ка-тализаторов считалась их высокая эффективность особенно при низких температурах

Однако Скраттон и Сатклифф показали что действие по крайней мере некоторых ферментов сводится не к снижению энергетического барьера а к туннельному эффекту Этот эффект изве-стен из квантовой физики и напомним сводится к тому что частица преодолевает потенциальный барьер проходя сквозь него а не перепрыгивая барьер за счет увеличения собственной энергии Скраттон и Сатклифф смогли показать что туннелирование имеет место в реакциях электронного и гидридного переноса в ряде катализируемых ферментами реакций Это открытие имеет большое значение как для фундаментальной теории катализа так и для прикладных исследований целью которых является создание эффективных ферментативных катализаторов для химической про-мышленности [161004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

3

Новый электронный язык ощущает вкус с помо-щью звука

Британские исследователи из университета Уорвика (University of Warwick) разработали электронный язык который способен распозна-вать четыре основных вкуса кислый сладкий солёный и горький В от-личие от других подобных устройств новый язык не имеет химических мембран и вообще ndash никакого подобия вкусовых рецепторов человека Учёные используют физические а не электрические или химические особенности веществ Язык создаёт звуковые волны пересекающие по-

верхность крошечного кристалла и слушает ответ жидкости Оказалось что жидкости с разными вкусами имеют характерную звуковую подпись Кстати новый электронный язык по своим разме-рам очень мал ndash всего 8 на 105 миллиметров По словам разработчиков их устройство однажды можно будет использовать для анализа горьких или неприятных веществ типа мочи Язык будет спасать людей от употребления испорченной или загрязнённой пищи воды и так далее [131004]

Открыто новое состояние вещества

Новое исследование специалистов американской Национальной лабо-ратории Лоуренса Ливермора как предполагают ученые свидетель-ствует об открытии нового состояния вещества Физики изучали поведе-ние водорода при сверхнизких температурах и сверхвысоком давлении Как оказалось диаграмма перехода между фазами твердое тело - жидкость у водорода в этой области выглядит необычно С помощью компьютерного моделирования был проверен ход кривой температуры плавления кристаллического водорода в диапазоне давлений от 500 тыс до 2 млн атмосфер

Выяснилось что вначале эта кривая идет вверх в районе 800 тыс атмосфер имеет максимум а после - падает Это очень необычное поведение линии раздела фаз для тела с очень плотной упаковкой молекул Дальнейшие расчеты показали что при давлении порядка 4 млн атмосфер водород не переходит в твердую фазу при низкой температуре а остается в виде необычной кван-товой жидкости - сверхжидкости (superfluid) как ее назвали в Ливерморе [091004]

Генинженерные рецепторы научили ловить чужие молекулы

Дональд Дойл (Donald Doyle) доцент школы химии и биохимии (School of Chemistry and Biochemistry) института технологии Джорджии (Georgia Institute of Technology) и его команда научи-лись манипулировать белковыми ядерными рецепторами заставляя их выполнять несвойствен-ные им функции Ядерные рецепторы mdash белковые машины содержащиеся в клетках Эти рецеп-торы реагируют на определённые молекулы и играют большую роль в биохимии живого организма mdash а именно mdash влияют на работу генов Учёные вмешались в работу рецептора и впервые заста-вили его реагировать на вещество прежде не воспринимаемое и забыть молекулы на которые отзывался рецептор ранее Биологи провели опыт с рецептором RXR изменив его структуру с по-мощью метода известного как рандомизация кодона В результате было получено 380 тысяч ва-риантов рецептора и некоторые из них обладали нужными исследователям свойствами mdash спо-собностью связываться с определённой биологической молекулой Последовательно проверить все образцы было невозможно но авторы работы поместили их в дрожжи которые высеивали на пластины с веществом-реагентом Учёные отбирали колонии которые росли наиболее быстро (предположительно они содержали нужный рецептор) а затем проверяли их на пластинах без вещества на которое должна была реагировать белковая автоматика От дрожжей которые рос-ли и на пластинах без вещества mdash отказывались а те что не росли mdash снова высеивали на первый тип пластин После ряда повторов от сотен тысяч вариантов осталась дюжина которую биологи вновь подвергли генной инженерии и приступили к повторному циклу проверки Дальний прицел этого исследования mdash новые технологии в фармацевтике позволяющие создавать более избира-тельные и эффективные лекарства в том числе mdash новые (генные) методы терапии рака [081004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

4

Умер один из первооткрывателей структуры ДНК

В Великобритании на 87 году жизни скончался один из первооткрывателей структуры ДНК Морис Уилкинс (Maurice Wilkins) В начале 50-х годов про-шлого века Уилкинс показал Джеймсу Уотсону и Френсису Крику (James Watson Francis Crick) результаты рентгеноструктурного анализа молекулы ДНК полученные его сотрудницей Розалиндой Франклин (Rosalind Franklin) Именно эти снимки помогли Уотсону и Крику понять устройство двойной спирали ДНК за что в 1962 году была присуждена Нобелевская премия Два месяца назад скончался еще один первооткрыватель структуры ДНК Нобелевский лауреат Френсис Крик [071004]

Объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии

Ими стали двое израильских ученых Аарон Цихановер (Aaron Ciechanover) и Аврам Хершко (Avram Hershko) а также американец Ирвин Роуз (Irwin Rose) Официальная формулировка премии за открытие убиквитин-опосредованного разложения протеинов Среди большого числа работ по-священных синтезу белков в клетках их разложению уделялось относительно мало внимания Между тем этот процесс контролируется в клетке почти так же строго как уничтожение копий сек-ретных документов Протеины которые подлежат уничтожению получают своего рода метку смерти ndash к ним присоединяется молекула белка убиквитина Помеченные белки направляются к специальным клеточным органеллам ndash протеасомам которые разрезают протеины на множество мелких кусочков После этого освободившаяся убиквитиновая метка вновь готова к работе Нару-шения в этом процессе могут приводить к большому числу различных болезней включая рак и кистозный фиброз Процесс разрушения белков и роль в нем убиквитина были открыты лауреата-ми премии в начале 80-х годов когда интерес к этому вопросу был еще очень незначительным [061004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

5

Обзор новостей науки от журнала SampT

ПТИЧИЙ ГРИПП ПРОДОЛЖАЕТ СЧЕТ ЖЕРТВ СРЕДИ ЛЮДЕЙ

агентство Mednovostiru

В Таиланде от птичьего гриппа скончалась 9-летняя девочка сообщает Reuters Она стала 31-ой в текущем году жертвой на счету вируса H5N1 вызывающего это заболевание в самом же Таилан-де это 11-ый случай смерти

Заражение произошло от заболевшей домашней птицы Первые признаки заболевания появились 6 сентября и к моменту поступления в госпиталь состояние девочки было уже крайне тяжелым В ночь с 3 на 4 сентября ребенок скончался

Всемирная организация здравоохранения объявила предпандемическую ситуацию в мире опаса-ясь появления вирусов-мутантов обладающих свойствами как возбудителей человеческого так и птичьего гриппа а потому гораздо более опасных для человека

Наибольшее количество случаев птичьего гриппа среди людей регистрируется именно в азиатском регионе а недавно в том же Таиланде был зафиксирован случай передачи этого грозного заболе-вания от человека к человеку

Эту новость можно обсудить на объединенном форуме Medmediaru и Mednovostiru

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

ОБЪЯВЛЕНЫ ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ В ОБЛАСТИ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ

Лауреатами Нобелевской премии за 2004 год в области физиологии и медицины стали американ-ские ученые Ричард Аксель и Линда Бак Церемония объявления лауреатов состоялась сегодня в Стокгольме

Награда двум американским ученым говорится в пресс-релизе опубликованном на сайте Нобе-левской премии присуждена за исследования в области изучения обонятельных рецепторов и организации системы органов обоняния Нобелевскую премию в области психологии и медицины присуждает Каролинский медицинский институт передает РИА Новости

Объявлением имени лауреата Нобелевской премии в области физиологии и медицины сегодня открылась 103-я нобелевская неделя в Швеции В ближайшие семь дней научный мир узнает об-ладателей самой престижной международной награды

Учрежденная в конце XIX века шведским ученым изобретателем динамита Альфредом Нобелем премия включает пять номинаций - в области физиологии и медицины физики химии литерату-ры вручается также Нобелевская премия мира

О присуждении премии по физике будет объявлено 5 октября в Шведской королевской академии наук Там же 6 октября назовут лауреата премии в области химии 8 октября в Осло будет объяв-лено имя обладателя Нобелевской премии мира

Сумма премии в каждой номинации составит в нынешнем году 10 млн шведских крон ($134 млн) Премию в области экономики посвященную памяти Нобеля выплатит в том же размере Банк Швеции учредивший ее в 1968 году Обладатель этой премии будет назван 11 октября в Швед-ской королевской академии наук

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

6

Дата объявления лауреата премии по литературе пока неизвестна По традиции она обнародуется лишь за два дня до церемонии По мнению ряда экспертов объявление имени обладателя этой премии может состояться 7 октября

Король Швеции вручит премии 10 декабря в день смерти Нобеля в Концертном доме Стокгольма Вечером в Голубом зале столичной ратуши пройдет традиционный нобелевский банкет передает ИТАР-ТАСС

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

СКОНЧАЛСЯ АСТРОНАВТ ГОРДОН КУПЕР ОДИН ИЗ ПИОНЕРОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА

В возрасте 77 лет скончался американский астронавт Гордон Купер передает агентство Reuters со ссылкой на агентство NASA Он умер в собственном доме в городе Вентура штат Калифорния

bdquoКак один из первых пилотов программы Mercury Гордон Купер был одним из лиц зарождавшийся тогда американской программы освоения космосаldquo mdash заявил руководитель NASA Шон ОrsquoКиф

В начале 1960-х Купер побывал в космосе на кораблях Mercury 9 (первый американский пилотиру-емый полет продолжительностью свыше суток 1963 год) и Gemini 5 (первое использование топ-ливных элементов для электропитания систем корабля 1965 год) Он заслуженно считается одним из пионеров освоения космического пространства К тому же Купер был не только астронавтом но и ученым

Гордон Купер был убежден в существовании внеземных цивилизаций посещающих землю В его письме зачитанном в специальном политическом комитете ООН 27 ноября 1978 года астронавт заявил о своей уверенности в том что Землю посещают внеземные корабли и их экипажи

Источник httpwwwntsomzru

Дата 5 октября 2004

РОСКОШНОЕ ХОББИ ОТ ЯПОНЦЕВ ЧАСТНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Один из японских университетов разработал небольшую ракету предназначенную для энтузиа-стов-частников способных выложить за нее 21 млн иен ($19 тысяч) На рынок эта новинка посту-пит уже в октябре месяце

Ракета Camui-50P была создана группой специалистов из университета Хоккайдо Она способна достигать высоты в 1 км всего за 3 с после старта Длина Camui не превышает 16 м весит она всего 105 кг подъемная мощность ракеты ndash примерно 05 килограмма То есть у нее на борту можно установить небольшую видеокамеру

laquoЦель подобной коммерциализации космического рынка ndash познакомить как можно больше людей с исследованиями космосаraquo mdash говорится в пресс-релизе выпущенном Научно-техническим инкуба-ционным аэрокосмическим центром при университете Хоккайдо Хотя эта разработка должна при-влечь внимание серьезных исследователей разработчики считают что laquoКамуиraquo положит начало для нового роскошного хобби

Camui-50P ndash ракета гибридного типа в качестве топлива она использует жидкий кислород и акрил После возращения на землю ракету можно перезаправить Перед покупкой ракеты разработчики советуют тем кто намерен приобрести эту новинку пройти двухдневный инструктаж по технике безопасности и особенностям эксплуатации столь дорогой игрушки

Источник httpwwwntsomzru

Дата 4 октября 2004

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

7

Тема номера

Нобелевская премия по химии за 2004 год

Грибанов Василий редактор ChemworldNarodRu gribanovlentaru

В этой короткой статье я постараюсь ко-ротко рассказать о той части исследования лауреатов (ими напомню стали двое изра-ильских ученых - Аарон Цихановер и Аврам Гершко а также американец Ирвин Роуз) которая касается убиквитин-опосредованного разложения белков В обос-новании нобелевского комитета говорится В последние десятилетия биохимия прошла длинный путь в деле объяснения процессов образования различных белков в клетке Но не так много ученых интересовались распадом белков[Лауреаты] пошли наперекор этой тенденции и в начале 1980-х открыли один из самых важных циклических клеточных процессов - регулируемый распад белков Помимо чисто тео-ретического интереса открытый механизм важен для понимания клеточных причин возникно-вения рака и других серьёзных заболеваний не говоря уже о том что это ещё один шаг к пони-манию мудрых схем мироздания

Предыстория открытия

Уже довольно давно известен ряд фермен-тов которые способны разлагать белки Один из них - трипсин который разбирает белки на аминокислоты в нашем кишечнике Примерно также функционируют и клеточные органеллы лизосомы Общее этих двух про-цессов то что они не требуют для своего осуществления дополнительной энергии

Эксперименты же в клетках долгое время озадачивали исследователей поскольку в этом случае процесс распада требовал до-полнительную энергию Первые попытки объяснить этот парадокс были предприняты в 1977 году Гольдбергом и его сотрудниками Результатом экспериментов было получение свободного экстракта из незрелых красных кровяных телец ретикулоцитов которые ка-тализируют разложение белков

Используя такой экстракт Аарон Цихановер Аврам Гершко и Ирвин Роуз поставили серию фундаментальных исследований в которых показали что белковое разложение в клетках представляет собой совокупность нескольких химических реакций причём ненужные бел-ки метятся специальным веществом - убик-витином А поскольку этот процесс требует большой селективности (избирательности) то и оказывается он весьма энергоемким В отличие от обратимых превращений белков (например фосфориляция отмечена Нобе-левской Премией по Физиологии и Медицине

в 1992) убиквитиновая регуляция является необратимой

Что такое убиквитин

Молекула которая должна была оказаться маркером для белка была выделена еще 1975 сладкого мяса теленка Считалось что этот 76-аминокислотный полипептид участ-вует в созревании белых кровяных клеток Новое вещество было обнаружено практиче-ски во всех организмах (кроме бактерий) - отсюда и название убиквитин (ubiquitin - от лат ubique - везде)

Убиквитиновое разложение белков

После получения своей докторской степени Аврам Гершко изучал белковое разложение в клетках печени и в 1977 решил использовать в опытах описанный выше экстракт ретику-лоцитов Экстракт содержал примесь гемо-глобина что существенно затрудняло даль-нейшие исследования Пытаясь удалить ге-моглобин хроматографически Цихановер и Гершко обнаружили что экстракт состоит из двух разных фракций неактивных по отдель-ности Год спустя исследователи сообщили что активным компонентом одной из фракций является относительно стабильный полипеп-тид с молекулярным весом 9000 и назвали его APF-1 (активный принцип фракции 1) Это вещество позже оказалось тождественным убиквитину

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 3: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

3

Новый электронный язык ощущает вкус с помо-щью звука

Британские исследователи из университета Уорвика (University of Warwick) разработали электронный язык который способен распозна-вать четыре основных вкуса кислый сладкий солёный и горький В от-личие от других подобных устройств новый язык не имеет химических мембран и вообще ndash никакого подобия вкусовых рецепторов человека Учёные используют физические а не электрические или химические особенности веществ Язык создаёт звуковые волны пересекающие по-

верхность крошечного кристалла и слушает ответ жидкости Оказалось что жидкости с разными вкусами имеют характерную звуковую подпись Кстати новый электронный язык по своим разме-рам очень мал ndash всего 8 на 105 миллиметров По словам разработчиков их устройство однажды можно будет использовать для анализа горьких или неприятных веществ типа мочи Язык будет спасать людей от употребления испорченной или загрязнённой пищи воды и так далее [131004]

Открыто новое состояние вещества

Новое исследование специалистов американской Национальной лабо-ратории Лоуренса Ливермора как предполагают ученые свидетель-ствует об открытии нового состояния вещества Физики изучали поведе-ние водорода при сверхнизких температурах и сверхвысоком давлении Как оказалось диаграмма перехода между фазами твердое тело - жидкость у водорода в этой области выглядит необычно С помощью компьютерного моделирования был проверен ход кривой температуры плавления кристаллического водорода в диапазоне давлений от 500 тыс до 2 млн атмосфер

Выяснилось что вначале эта кривая идет вверх в районе 800 тыс атмосфер имеет максимум а после - падает Это очень необычное поведение линии раздела фаз для тела с очень плотной упаковкой молекул Дальнейшие расчеты показали что при давлении порядка 4 млн атмосфер водород не переходит в твердую фазу при низкой температуре а остается в виде необычной кван-товой жидкости - сверхжидкости (superfluid) как ее назвали в Ливерморе [091004]

Генинженерные рецепторы научили ловить чужие молекулы

Дональд Дойл (Donald Doyle) доцент школы химии и биохимии (School of Chemistry and Biochemistry) института технологии Джорджии (Georgia Institute of Technology) и его команда научи-лись манипулировать белковыми ядерными рецепторами заставляя их выполнять несвойствен-ные им функции Ядерные рецепторы mdash белковые машины содержащиеся в клетках Эти рецеп-торы реагируют на определённые молекулы и играют большую роль в биохимии живого организма mdash а именно mdash влияют на работу генов Учёные вмешались в работу рецептора и впервые заста-вили его реагировать на вещество прежде не воспринимаемое и забыть молекулы на которые отзывался рецептор ранее Биологи провели опыт с рецептором RXR изменив его структуру с по-мощью метода известного как рандомизация кодона В результате было получено 380 тысяч ва-риантов рецептора и некоторые из них обладали нужными исследователям свойствами mdash спо-собностью связываться с определённой биологической молекулой Последовательно проверить все образцы было невозможно но авторы работы поместили их в дрожжи которые высеивали на пластины с веществом-реагентом Учёные отбирали колонии которые росли наиболее быстро (предположительно они содержали нужный рецептор) а затем проверяли их на пластинах без вещества на которое должна была реагировать белковая автоматика От дрожжей которые рос-ли и на пластинах без вещества mdash отказывались а те что не росли mdash снова высеивали на первый тип пластин После ряда повторов от сотен тысяч вариантов осталась дюжина которую биологи вновь подвергли генной инженерии и приступили к повторному циклу проверки Дальний прицел этого исследования mdash новые технологии в фармацевтике позволяющие создавать более избира-тельные и эффективные лекарства в том числе mdash новые (генные) методы терапии рака [081004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

4

Умер один из первооткрывателей структуры ДНК

В Великобритании на 87 году жизни скончался один из первооткрывателей структуры ДНК Морис Уилкинс (Maurice Wilkins) В начале 50-х годов про-шлого века Уилкинс показал Джеймсу Уотсону и Френсису Крику (James Watson Francis Crick) результаты рентгеноструктурного анализа молекулы ДНК полученные его сотрудницей Розалиндой Франклин (Rosalind Franklin) Именно эти снимки помогли Уотсону и Крику понять устройство двойной спирали ДНК за что в 1962 году была присуждена Нобелевская премия Два месяца назад скончался еще один первооткрыватель структуры ДНК Нобелевский лауреат Френсис Крик [071004]

Объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии

Ими стали двое израильских ученых Аарон Цихановер (Aaron Ciechanover) и Аврам Хершко (Avram Hershko) а также американец Ирвин Роуз (Irwin Rose) Официальная формулировка премии за открытие убиквитин-опосредованного разложения протеинов Среди большого числа работ по-священных синтезу белков в клетках их разложению уделялось относительно мало внимания Между тем этот процесс контролируется в клетке почти так же строго как уничтожение копий сек-ретных документов Протеины которые подлежат уничтожению получают своего рода метку смерти ndash к ним присоединяется молекула белка убиквитина Помеченные белки направляются к специальным клеточным органеллам ndash протеасомам которые разрезают протеины на множество мелких кусочков После этого освободившаяся убиквитиновая метка вновь готова к работе Нару-шения в этом процессе могут приводить к большому числу различных болезней включая рак и кистозный фиброз Процесс разрушения белков и роль в нем убиквитина были открыты лауреата-ми премии в начале 80-х годов когда интерес к этому вопросу был еще очень незначительным [061004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

5

Обзор новостей науки от журнала SampT

ПТИЧИЙ ГРИПП ПРОДОЛЖАЕТ СЧЕТ ЖЕРТВ СРЕДИ ЛЮДЕЙ

агентство Mednovostiru

В Таиланде от птичьего гриппа скончалась 9-летняя девочка сообщает Reuters Она стала 31-ой в текущем году жертвой на счету вируса H5N1 вызывающего это заболевание в самом же Таилан-де это 11-ый случай смерти

Заражение произошло от заболевшей домашней птицы Первые признаки заболевания появились 6 сентября и к моменту поступления в госпиталь состояние девочки было уже крайне тяжелым В ночь с 3 на 4 сентября ребенок скончался

Всемирная организация здравоохранения объявила предпандемическую ситуацию в мире опаса-ясь появления вирусов-мутантов обладающих свойствами как возбудителей человеческого так и птичьего гриппа а потому гораздо более опасных для человека

Наибольшее количество случаев птичьего гриппа среди людей регистрируется именно в азиатском регионе а недавно в том же Таиланде был зафиксирован случай передачи этого грозного заболе-вания от человека к человеку

Эту новость можно обсудить на объединенном форуме Medmediaru и Mednovostiru

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

ОБЪЯВЛЕНЫ ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ В ОБЛАСТИ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ

Лауреатами Нобелевской премии за 2004 год в области физиологии и медицины стали американ-ские ученые Ричард Аксель и Линда Бак Церемония объявления лауреатов состоялась сегодня в Стокгольме

Награда двум американским ученым говорится в пресс-релизе опубликованном на сайте Нобе-левской премии присуждена за исследования в области изучения обонятельных рецепторов и организации системы органов обоняния Нобелевскую премию в области психологии и медицины присуждает Каролинский медицинский институт передает РИА Новости

Объявлением имени лауреата Нобелевской премии в области физиологии и медицины сегодня открылась 103-я нобелевская неделя в Швеции В ближайшие семь дней научный мир узнает об-ладателей самой престижной международной награды

Учрежденная в конце XIX века шведским ученым изобретателем динамита Альфредом Нобелем премия включает пять номинаций - в области физиологии и медицины физики химии литерату-ры вручается также Нобелевская премия мира

О присуждении премии по физике будет объявлено 5 октября в Шведской королевской академии наук Там же 6 октября назовут лауреата премии в области химии 8 октября в Осло будет объяв-лено имя обладателя Нобелевской премии мира

Сумма премии в каждой номинации составит в нынешнем году 10 млн шведских крон ($134 млн) Премию в области экономики посвященную памяти Нобеля выплатит в том же размере Банк Швеции учредивший ее в 1968 году Обладатель этой премии будет назван 11 октября в Швед-ской королевской академии наук

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

6

Дата объявления лауреата премии по литературе пока неизвестна По традиции она обнародуется лишь за два дня до церемонии По мнению ряда экспертов объявление имени обладателя этой премии может состояться 7 октября

Король Швеции вручит премии 10 декабря в день смерти Нобеля в Концертном доме Стокгольма Вечером в Голубом зале столичной ратуши пройдет традиционный нобелевский банкет передает ИТАР-ТАСС

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

СКОНЧАЛСЯ АСТРОНАВТ ГОРДОН КУПЕР ОДИН ИЗ ПИОНЕРОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА

В возрасте 77 лет скончался американский астронавт Гордон Купер передает агентство Reuters со ссылкой на агентство NASA Он умер в собственном доме в городе Вентура штат Калифорния

bdquoКак один из первых пилотов программы Mercury Гордон Купер был одним из лиц зарождавшийся тогда американской программы освоения космосаldquo mdash заявил руководитель NASA Шон ОrsquoКиф

В начале 1960-х Купер побывал в космосе на кораблях Mercury 9 (первый американский пилотиру-емый полет продолжительностью свыше суток 1963 год) и Gemini 5 (первое использование топ-ливных элементов для электропитания систем корабля 1965 год) Он заслуженно считается одним из пионеров освоения космического пространства К тому же Купер был не только астронавтом но и ученым

Гордон Купер был убежден в существовании внеземных цивилизаций посещающих землю В его письме зачитанном в специальном политическом комитете ООН 27 ноября 1978 года астронавт заявил о своей уверенности в том что Землю посещают внеземные корабли и их экипажи

Источник httpwwwntsomzru

Дата 5 октября 2004

РОСКОШНОЕ ХОББИ ОТ ЯПОНЦЕВ ЧАСТНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Один из японских университетов разработал небольшую ракету предназначенную для энтузиа-стов-частников способных выложить за нее 21 млн иен ($19 тысяч) На рынок эта новинка посту-пит уже в октябре месяце

Ракета Camui-50P была создана группой специалистов из университета Хоккайдо Она способна достигать высоты в 1 км всего за 3 с после старта Длина Camui не превышает 16 м весит она всего 105 кг подъемная мощность ракеты ndash примерно 05 килограмма То есть у нее на борту можно установить небольшую видеокамеру

laquoЦель подобной коммерциализации космического рынка ndash познакомить как можно больше людей с исследованиями космосаraquo mdash говорится в пресс-релизе выпущенном Научно-техническим инкуба-ционным аэрокосмическим центром при университете Хоккайдо Хотя эта разработка должна при-влечь внимание серьезных исследователей разработчики считают что laquoКамуиraquo положит начало для нового роскошного хобби

Camui-50P ndash ракета гибридного типа в качестве топлива она использует жидкий кислород и акрил После возращения на землю ракету можно перезаправить Перед покупкой ракеты разработчики советуют тем кто намерен приобрести эту новинку пройти двухдневный инструктаж по технике безопасности и особенностям эксплуатации столь дорогой игрушки

Источник httpwwwntsomzru

Дата 4 октября 2004

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

7

Тема номера

Нобелевская премия по химии за 2004 год

Грибанов Василий редактор ChemworldNarodRu gribanovlentaru

В этой короткой статье я постараюсь ко-ротко рассказать о той части исследования лауреатов (ими напомню стали двое изра-ильских ученых - Аарон Цихановер и Аврам Гершко а также американец Ирвин Роуз) которая касается убиквитин-опосредованного разложения белков В обос-новании нобелевского комитета говорится В последние десятилетия биохимия прошла длинный путь в деле объяснения процессов образования различных белков в клетке Но не так много ученых интересовались распадом белков[Лауреаты] пошли наперекор этой тенденции и в начале 1980-х открыли один из самых важных циклических клеточных процессов - регулируемый распад белков Помимо чисто тео-ретического интереса открытый механизм важен для понимания клеточных причин возникно-вения рака и других серьёзных заболеваний не говоря уже о том что это ещё один шаг к пони-манию мудрых схем мироздания

Предыстория открытия

Уже довольно давно известен ряд фермен-тов которые способны разлагать белки Один из них - трипсин который разбирает белки на аминокислоты в нашем кишечнике Примерно также функционируют и клеточные органеллы лизосомы Общее этих двух про-цессов то что они не требуют для своего осуществления дополнительной энергии

Эксперименты же в клетках долгое время озадачивали исследователей поскольку в этом случае процесс распада требовал до-полнительную энергию Первые попытки объяснить этот парадокс были предприняты в 1977 году Гольдбергом и его сотрудниками Результатом экспериментов было получение свободного экстракта из незрелых красных кровяных телец ретикулоцитов которые ка-тализируют разложение белков

Используя такой экстракт Аарон Цихановер Аврам Гершко и Ирвин Роуз поставили серию фундаментальных исследований в которых показали что белковое разложение в клетках представляет собой совокупность нескольких химических реакций причём ненужные бел-ки метятся специальным веществом - убик-витином А поскольку этот процесс требует большой селективности (избирательности) то и оказывается он весьма энергоемким В отличие от обратимых превращений белков (например фосфориляция отмечена Нобе-левской Премией по Физиологии и Медицине

в 1992) убиквитиновая регуляция является необратимой

Что такое убиквитин

Молекула которая должна была оказаться маркером для белка была выделена еще 1975 сладкого мяса теленка Считалось что этот 76-аминокислотный полипептид участ-вует в созревании белых кровяных клеток Новое вещество было обнаружено практиче-ски во всех организмах (кроме бактерий) - отсюда и название убиквитин (ubiquitin - от лат ubique - везде)

Убиквитиновое разложение белков

После получения своей докторской степени Аврам Гершко изучал белковое разложение в клетках печени и в 1977 решил использовать в опытах описанный выше экстракт ретику-лоцитов Экстракт содержал примесь гемо-глобина что существенно затрудняло даль-нейшие исследования Пытаясь удалить ге-моглобин хроматографически Цихановер и Гершко обнаружили что экстракт состоит из двух разных фракций неактивных по отдель-ности Год спустя исследователи сообщили что активным компонентом одной из фракций является относительно стабильный полипеп-тид с молекулярным весом 9000 и назвали его APF-1 (активный принцип фракции 1) Это вещество позже оказалось тождественным убиквитину

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 4: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

4

Умер один из первооткрывателей структуры ДНК

В Великобритании на 87 году жизни скончался один из первооткрывателей структуры ДНК Морис Уилкинс (Maurice Wilkins) В начале 50-х годов про-шлого века Уилкинс показал Джеймсу Уотсону и Френсису Крику (James Watson Francis Crick) результаты рентгеноструктурного анализа молекулы ДНК полученные его сотрудницей Розалиндой Франклин (Rosalind Franklin) Именно эти снимки помогли Уотсону и Крику понять устройство двойной спирали ДНК за что в 1962 году была присуждена Нобелевская премия Два месяца назад скончался еще один первооткрыватель структуры ДНК Нобелевский лауреат Френсис Крик [071004]

Объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии

Ими стали двое израильских ученых Аарон Цихановер (Aaron Ciechanover) и Аврам Хершко (Avram Hershko) а также американец Ирвин Роуз (Irwin Rose) Официальная формулировка премии за открытие убиквитин-опосредованного разложения протеинов Среди большого числа работ по-священных синтезу белков в клетках их разложению уделялось относительно мало внимания Между тем этот процесс контролируется в клетке почти так же строго как уничтожение копий сек-ретных документов Протеины которые подлежат уничтожению получают своего рода метку смерти ndash к ним присоединяется молекула белка убиквитина Помеченные белки направляются к специальным клеточным органеллам ndash протеасомам которые разрезают протеины на множество мелких кусочков После этого освободившаяся убиквитиновая метка вновь готова к работе Нару-шения в этом процессе могут приводить к большому числу различных болезней включая рак и кистозный фиброз Процесс разрушения белков и роль в нем убиквитина были открыты лауреата-ми премии в начале 80-х годов когда интерес к этому вопросу был еще очень незначительным [061004]

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

5

Обзор новостей науки от журнала SampT

ПТИЧИЙ ГРИПП ПРОДОЛЖАЕТ СЧЕТ ЖЕРТВ СРЕДИ ЛЮДЕЙ

агентство Mednovostiru

В Таиланде от птичьего гриппа скончалась 9-летняя девочка сообщает Reuters Она стала 31-ой в текущем году жертвой на счету вируса H5N1 вызывающего это заболевание в самом же Таилан-де это 11-ый случай смерти

Заражение произошло от заболевшей домашней птицы Первые признаки заболевания появились 6 сентября и к моменту поступления в госпиталь состояние девочки было уже крайне тяжелым В ночь с 3 на 4 сентября ребенок скончался

Всемирная организация здравоохранения объявила предпандемическую ситуацию в мире опаса-ясь появления вирусов-мутантов обладающих свойствами как возбудителей человеческого так и птичьего гриппа а потому гораздо более опасных для человека

Наибольшее количество случаев птичьего гриппа среди людей регистрируется именно в азиатском регионе а недавно в том же Таиланде был зафиксирован случай передачи этого грозного заболе-вания от человека к человеку

Эту новость можно обсудить на объединенном форуме Medmediaru и Mednovostiru

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

ОБЪЯВЛЕНЫ ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ В ОБЛАСТИ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ

Лауреатами Нобелевской премии за 2004 год в области физиологии и медицины стали американ-ские ученые Ричард Аксель и Линда Бак Церемония объявления лауреатов состоялась сегодня в Стокгольме

Награда двум американским ученым говорится в пресс-релизе опубликованном на сайте Нобе-левской премии присуждена за исследования в области изучения обонятельных рецепторов и организации системы органов обоняния Нобелевскую премию в области психологии и медицины присуждает Каролинский медицинский институт передает РИА Новости

Объявлением имени лауреата Нобелевской премии в области физиологии и медицины сегодня открылась 103-я нобелевская неделя в Швеции В ближайшие семь дней научный мир узнает об-ладателей самой престижной международной награды

Учрежденная в конце XIX века шведским ученым изобретателем динамита Альфредом Нобелем премия включает пять номинаций - в области физиологии и медицины физики химии литерату-ры вручается также Нобелевская премия мира

О присуждении премии по физике будет объявлено 5 октября в Шведской королевской академии наук Там же 6 октября назовут лауреата премии в области химии 8 октября в Осло будет объяв-лено имя обладателя Нобелевской премии мира

Сумма премии в каждой номинации составит в нынешнем году 10 млн шведских крон ($134 млн) Премию в области экономики посвященную памяти Нобеля выплатит в том же размере Банк Швеции учредивший ее в 1968 году Обладатель этой премии будет назван 11 октября в Швед-ской королевской академии наук

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

6

Дата объявления лауреата премии по литературе пока неизвестна По традиции она обнародуется лишь за два дня до церемонии По мнению ряда экспертов объявление имени обладателя этой премии может состояться 7 октября

Король Швеции вручит премии 10 декабря в день смерти Нобеля в Концертном доме Стокгольма Вечером в Голубом зале столичной ратуши пройдет традиционный нобелевский банкет передает ИТАР-ТАСС

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

СКОНЧАЛСЯ АСТРОНАВТ ГОРДОН КУПЕР ОДИН ИЗ ПИОНЕРОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА

В возрасте 77 лет скончался американский астронавт Гордон Купер передает агентство Reuters со ссылкой на агентство NASA Он умер в собственном доме в городе Вентура штат Калифорния

bdquoКак один из первых пилотов программы Mercury Гордон Купер был одним из лиц зарождавшийся тогда американской программы освоения космосаldquo mdash заявил руководитель NASA Шон ОrsquoКиф

В начале 1960-х Купер побывал в космосе на кораблях Mercury 9 (первый американский пилотиру-емый полет продолжительностью свыше суток 1963 год) и Gemini 5 (первое использование топ-ливных элементов для электропитания систем корабля 1965 год) Он заслуженно считается одним из пионеров освоения космического пространства К тому же Купер был не только астронавтом но и ученым

Гордон Купер был убежден в существовании внеземных цивилизаций посещающих землю В его письме зачитанном в специальном политическом комитете ООН 27 ноября 1978 года астронавт заявил о своей уверенности в том что Землю посещают внеземные корабли и их экипажи

Источник httpwwwntsomzru

Дата 5 октября 2004

РОСКОШНОЕ ХОББИ ОТ ЯПОНЦЕВ ЧАСТНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Один из японских университетов разработал небольшую ракету предназначенную для энтузиа-стов-частников способных выложить за нее 21 млн иен ($19 тысяч) На рынок эта новинка посту-пит уже в октябре месяце

Ракета Camui-50P была создана группой специалистов из университета Хоккайдо Она способна достигать высоты в 1 км всего за 3 с после старта Длина Camui не превышает 16 м весит она всего 105 кг подъемная мощность ракеты ndash примерно 05 килограмма То есть у нее на борту можно установить небольшую видеокамеру

laquoЦель подобной коммерциализации космического рынка ndash познакомить как можно больше людей с исследованиями космосаraquo mdash говорится в пресс-релизе выпущенном Научно-техническим инкуба-ционным аэрокосмическим центром при университете Хоккайдо Хотя эта разработка должна при-влечь внимание серьезных исследователей разработчики считают что laquoКамуиraquo положит начало для нового роскошного хобби

Camui-50P ndash ракета гибридного типа в качестве топлива она использует жидкий кислород и акрил После возращения на землю ракету можно перезаправить Перед покупкой ракеты разработчики советуют тем кто намерен приобрести эту новинку пройти двухдневный инструктаж по технике безопасности и особенностям эксплуатации столь дорогой игрушки

Источник httpwwwntsomzru

Дата 4 октября 2004

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

7

Тема номера

Нобелевская премия по химии за 2004 год

Грибанов Василий редактор ChemworldNarodRu gribanovlentaru

В этой короткой статье я постараюсь ко-ротко рассказать о той части исследования лауреатов (ими напомню стали двое изра-ильских ученых - Аарон Цихановер и Аврам Гершко а также американец Ирвин Роуз) которая касается убиквитин-опосредованного разложения белков В обос-новании нобелевского комитета говорится В последние десятилетия биохимия прошла длинный путь в деле объяснения процессов образования различных белков в клетке Но не так много ученых интересовались распадом белков[Лауреаты] пошли наперекор этой тенденции и в начале 1980-х открыли один из самых важных циклических клеточных процессов - регулируемый распад белков Помимо чисто тео-ретического интереса открытый механизм важен для понимания клеточных причин возникно-вения рака и других серьёзных заболеваний не говоря уже о том что это ещё один шаг к пони-манию мудрых схем мироздания

Предыстория открытия

Уже довольно давно известен ряд фермен-тов которые способны разлагать белки Один из них - трипсин который разбирает белки на аминокислоты в нашем кишечнике Примерно также функционируют и клеточные органеллы лизосомы Общее этих двух про-цессов то что они не требуют для своего осуществления дополнительной энергии

Эксперименты же в клетках долгое время озадачивали исследователей поскольку в этом случае процесс распада требовал до-полнительную энергию Первые попытки объяснить этот парадокс были предприняты в 1977 году Гольдбергом и его сотрудниками Результатом экспериментов было получение свободного экстракта из незрелых красных кровяных телец ретикулоцитов которые ка-тализируют разложение белков

Используя такой экстракт Аарон Цихановер Аврам Гершко и Ирвин Роуз поставили серию фундаментальных исследований в которых показали что белковое разложение в клетках представляет собой совокупность нескольких химических реакций причём ненужные бел-ки метятся специальным веществом - убик-витином А поскольку этот процесс требует большой селективности (избирательности) то и оказывается он весьма энергоемким В отличие от обратимых превращений белков (например фосфориляция отмечена Нобе-левской Премией по Физиологии и Медицине

в 1992) убиквитиновая регуляция является необратимой

Что такое убиквитин

Молекула которая должна была оказаться маркером для белка была выделена еще 1975 сладкого мяса теленка Считалось что этот 76-аминокислотный полипептид участ-вует в созревании белых кровяных клеток Новое вещество было обнаружено практиче-ски во всех организмах (кроме бактерий) - отсюда и название убиквитин (ubiquitin - от лат ubique - везде)

Убиквитиновое разложение белков

После получения своей докторской степени Аврам Гершко изучал белковое разложение в клетках печени и в 1977 решил использовать в опытах описанный выше экстракт ретику-лоцитов Экстракт содержал примесь гемо-глобина что существенно затрудняло даль-нейшие исследования Пытаясь удалить ге-моглобин хроматографически Цихановер и Гершко обнаружили что экстракт состоит из двух разных фракций неактивных по отдель-ности Год спустя исследователи сообщили что активным компонентом одной из фракций является относительно стабильный полипеп-тид с молекулярным весом 9000 и назвали его APF-1 (активный принцип фракции 1) Это вещество позже оказалось тождественным убиквитину

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 5: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

5

Обзор новостей науки от журнала SampT

ПТИЧИЙ ГРИПП ПРОДОЛЖАЕТ СЧЕТ ЖЕРТВ СРЕДИ ЛЮДЕЙ

агентство Mednovostiru

В Таиланде от птичьего гриппа скончалась 9-летняя девочка сообщает Reuters Она стала 31-ой в текущем году жертвой на счету вируса H5N1 вызывающего это заболевание в самом же Таилан-де это 11-ый случай смерти

Заражение произошло от заболевшей домашней птицы Первые признаки заболевания появились 6 сентября и к моменту поступления в госпиталь состояние девочки было уже крайне тяжелым В ночь с 3 на 4 сентября ребенок скончался

Всемирная организация здравоохранения объявила предпандемическую ситуацию в мире опаса-ясь появления вирусов-мутантов обладающих свойствами как возбудителей человеческого так и птичьего гриппа а потому гораздо более опасных для человека

Наибольшее количество случаев птичьего гриппа среди людей регистрируется именно в азиатском регионе а недавно в том же Таиланде был зафиксирован случай передачи этого грозного заболе-вания от человека к человеку

Эту новость можно обсудить на объединенном форуме Medmediaru и Mednovostiru

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

ОБЪЯВЛЕНЫ ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ В ОБЛАСТИ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ

Лауреатами Нобелевской премии за 2004 год в области физиологии и медицины стали американ-ские ученые Ричард Аксель и Линда Бак Церемония объявления лауреатов состоялась сегодня в Стокгольме

Награда двум американским ученым говорится в пресс-релизе опубликованном на сайте Нобе-левской премии присуждена за исследования в области изучения обонятельных рецепторов и организации системы органов обоняния Нобелевскую премию в области психологии и медицины присуждает Каролинский медицинский институт передает РИА Новости

Объявлением имени лауреата Нобелевской премии в области физиологии и медицины сегодня открылась 103-я нобелевская неделя в Швеции В ближайшие семь дней научный мир узнает об-ладателей самой престижной международной награды

Учрежденная в конце XIX века шведским ученым изобретателем динамита Альфредом Нобелем премия включает пять номинаций - в области физиологии и медицины физики химии литерату-ры вручается также Нобелевская премия мира

О присуждении премии по физике будет объявлено 5 октября в Шведской королевской академии наук Там же 6 октября назовут лауреата премии в области химии 8 октября в Осло будет объяв-лено имя обладателя Нобелевской премии мира

Сумма премии в каждой номинации составит в нынешнем году 10 млн шведских крон ($134 млн) Премию в области экономики посвященную памяти Нобеля выплатит в том же размере Банк Швеции учредивший ее в 1968 году Обладатель этой премии будет назван 11 октября в Швед-ской королевской академии наук

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

6

Дата объявления лауреата премии по литературе пока неизвестна По традиции она обнародуется лишь за два дня до церемонии По мнению ряда экспертов объявление имени обладателя этой премии может состояться 7 октября

Король Швеции вручит премии 10 декабря в день смерти Нобеля в Концертном доме Стокгольма Вечером в Голубом зале столичной ратуши пройдет традиционный нобелевский банкет передает ИТАР-ТАСС

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

СКОНЧАЛСЯ АСТРОНАВТ ГОРДОН КУПЕР ОДИН ИЗ ПИОНЕРОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА

В возрасте 77 лет скончался американский астронавт Гордон Купер передает агентство Reuters со ссылкой на агентство NASA Он умер в собственном доме в городе Вентура штат Калифорния

bdquoКак один из первых пилотов программы Mercury Гордон Купер был одним из лиц зарождавшийся тогда американской программы освоения космосаldquo mdash заявил руководитель NASA Шон ОrsquoКиф

В начале 1960-х Купер побывал в космосе на кораблях Mercury 9 (первый американский пилотиру-емый полет продолжительностью свыше суток 1963 год) и Gemini 5 (первое использование топ-ливных элементов для электропитания систем корабля 1965 год) Он заслуженно считается одним из пионеров освоения космического пространства К тому же Купер был не только астронавтом но и ученым

Гордон Купер был убежден в существовании внеземных цивилизаций посещающих землю В его письме зачитанном в специальном политическом комитете ООН 27 ноября 1978 года астронавт заявил о своей уверенности в том что Землю посещают внеземные корабли и их экипажи

Источник httpwwwntsomzru

Дата 5 октября 2004

РОСКОШНОЕ ХОББИ ОТ ЯПОНЦЕВ ЧАСТНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Один из японских университетов разработал небольшую ракету предназначенную для энтузиа-стов-частников способных выложить за нее 21 млн иен ($19 тысяч) На рынок эта новинка посту-пит уже в октябре месяце

Ракета Camui-50P была создана группой специалистов из университета Хоккайдо Она способна достигать высоты в 1 км всего за 3 с после старта Длина Camui не превышает 16 м весит она всего 105 кг подъемная мощность ракеты ndash примерно 05 килограмма То есть у нее на борту можно установить небольшую видеокамеру

laquoЦель подобной коммерциализации космического рынка ndash познакомить как можно больше людей с исследованиями космосаraquo mdash говорится в пресс-релизе выпущенном Научно-техническим инкуба-ционным аэрокосмическим центром при университете Хоккайдо Хотя эта разработка должна при-влечь внимание серьезных исследователей разработчики считают что laquoКамуиraquo положит начало для нового роскошного хобби

Camui-50P ndash ракета гибридного типа в качестве топлива она использует жидкий кислород и акрил После возращения на землю ракету можно перезаправить Перед покупкой ракеты разработчики советуют тем кто намерен приобрести эту новинку пройти двухдневный инструктаж по технике безопасности и особенностям эксплуатации столь дорогой игрушки

Источник httpwwwntsomzru

Дата 4 октября 2004

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

7

Тема номера

Нобелевская премия по химии за 2004 год

Грибанов Василий редактор ChemworldNarodRu gribanovlentaru

В этой короткой статье я постараюсь ко-ротко рассказать о той части исследования лауреатов (ими напомню стали двое изра-ильских ученых - Аарон Цихановер и Аврам Гершко а также американец Ирвин Роуз) которая касается убиквитин-опосредованного разложения белков В обос-новании нобелевского комитета говорится В последние десятилетия биохимия прошла длинный путь в деле объяснения процессов образования различных белков в клетке Но не так много ученых интересовались распадом белков[Лауреаты] пошли наперекор этой тенденции и в начале 1980-х открыли один из самых важных циклических клеточных процессов - регулируемый распад белков Помимо чисто тео-ретического интереса открытый механизм важен для понимания клеточных причин возникно-вения рака и других серьёзных заболеваний не говоря уже о том что это ещё один шаг к пони-манию мудрых схем мироздания

Предыстория открытия

Уже довольно давно известен ряд фермен-тов которые способны разлагать белки Один из них - трипсин который разбирает белки на аминокислоты в нашем кишечнике Примерно также функционируют и клеточные органеллы лизосомы Общее этих двух про-цессов то что они не требуют для своего осуществления дополнительной энергии

Эксперименты же в клетках долгое время озадачивали исследователей поскольку в этом случае процесс распада требовал до-полнительную энергию Первые попытки объяснить этот парадокс были предприняты в 1977 году Гольдбергом и его сотрудниками Результатом экспериментов было получение свободного экстракта из незрелых красных кровяных телец ретикулоцитов которые ка-тализируют разложение белков

Используя такой экстракт Аарон Цихановер Аврам Гершко и Ирвин Роуз поставили серию фундаментальных исследований в которых показали что белковое разложение в клетках представляет собой совокупность нескольких химических реакций причём ненужные бел-ки метятся специальным веществом - убик-витином А поскольку этот процесс требует большой селективности (избирательности) то и оказывается он весьма энергоемким В отличие от обратимых превращений белков (например фосфориляция отмечена Нобе-левской Премией по Физиологии и Медицине

в 1992) убиквитиновая регуляция является необратимой

Что такое убиквитин

Молекула которая должна была оказаться маркером для белка была выделена еще 1975 сладкого мяса теленка Считалось что этот 76-аминокислотный полипептид участ-вует в созревании белых кровяных клеток Новое вещество было обнаружено практиче-ски во всех организмах (кроме бактерий) - отсюда и название убиквитин (ubiquitin - от лат ubique - везде)

Убиквитиновое разложение белков

После получения своей докторской степени Аврам Гершко изучал белковое разложение в клетках печени и в 1977 решил использовать в опытах описанный выше экстракт ретику-лоцитов Экстракт содержал примесь гемо-глобина что существенно затрудняло даль-нейшие исследования Пытаясь удалить ге-моглобин хроматографически Цихановер и Гершко обнаружили что экстракт состоит из двух разных фракций неактивных по отдель-ности Год спустя исследователи сообщили что активным компонентом одной из фракций является относительно стабильный полипеп-тид с молекулярным весом 9000 и назвали его APF-1 (активный принцип фракции 1) Это вещество позже оказалось тождественным убиквитину

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 6: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

6

Дата объявления лауреата премии по литературе пока неизвестна По традиции она обнародуется лишь за два дня до церемонии По мнению ряда экспертов объявление имени обладателя этой премии может состояться 7 октября

Король Швеции вручит премии 10 декабря в день смерти Нобеля в Концертном доме Стокгольма Вечером в Голубом зале столичной ратуши пройдет традиционный нобелевский банкет передает ИТАР-ТАСС

Сообщает сайт Известия науки

Дата 4 октября 2004

СКОНЧАЛСЯ АСТРОНАВТ ГОРДОН КУПЕР ОДИН ИЗ ПИОНЕРОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА

В возрасте 77 лет скончался американский астронавт Гордон Купер передает агентство Reuters со ссылкой на агентство NASA Он умер в собственном доме в городе Вентура штат Калифорния

bdquoКак один из первых пилотов программы Mercury Гордон Купер был одним из лиц зарождавшийся тогда американской программы освоения космосаldquo mdash заявил руководитель NASA Шон ОrsquoКиф

В начале 1960-х Купер побывал в космосе на кораблях Mercury 9 (первый американский пилотиру-емый полет продолжительностью свыше суток 1963 год) и Gemini 5 (первое использование топ-ливных элементов для электропитания систем корабля 1965 год) Он заслуженно считается одним из пионеров освоения космического пространства К тому же Купер был не только астронавтом но и ученым

Гордон Купер был убежден в существовании внеземных цивилизаций посещающих землю В его письме зачитанном в специальном политическом комитете ООН 27 ноября 1978 года астронавт заявил о своей уверенности в том что Землю посещают внеземные корабли и их экипажи

Источник httpwwwntsomzru

Дата 5 октября 2004

РОСКОШНОЕ ХОББИ ОТ ЯПОНЦЕВ ЧАСТНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Один из японских университетов разработал небольшую ракету предназначенную для энтузиа-стов-частников способных выложить за нее 21 млн иен ($19 тысяч) На рынок эта новинка посту-пит уже в октябре месяце

Ракета Camui-50P была создана группой специалистов из университета Хоккайдо Она способна достигать высоты в 1 км всего за 3 с после старта Длина Camui не превышает 16 м весит она всего 105 кг подъемная мощность ракеты ndash примерно 05 килограмма То есть у нее на борту можно установить небольшую видеокамеру

laquoЦель подобной коммерциализации космического рынка ndash познакомить как можно больше людей с исследованиями космосаraquo mdash говорится в пресс-релизе выпущенном Научно-техническим инкуба-ционным аэрокосмическим центром при университете Хоккайдо Хотя эта разработка должна при-влечь внимание серьезных исследователей разработчики считают что laquoКамуиraquo положит начало для нового роскошного хобби

Camui-50P ndash ракета гибридного типа в качестве топлива она использует жидкий кислород и акрил После возращения на землю ракету можно перезаправить Перед покупкой ракеты разработчики советуют тем кто намерен приобрести эту новинку пройти двухдневный инструктаж по технике безопасности и особенностям эксплуатации столь дорогой игрушки

Источник httpwwwntsomzru

Дата 4 октября 2004

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

7

Тема номера

Нобелевская премия по химии за 2004 год

Грибанов Василий редактор ChemworldNarodRu gribanovlentaru

В этой короткой статье я постараюсь ко-ротко рассказать о той части исследования лауреатов (ими напомню стали двое изра-ильских ученых - Аарон Цихановер и Аврам Гершко а также американец Ирвин Роуз) которая касается убиквитин-опосредованного разложения белков В обос-новании нобелевского комитета говорится В последние десятилетия биохимия прошла длинный путь в деле объяснения процессов образования различных белков в клетке Но не так много ученых интересовались распадом белков[Лауреаты] пошли наперекор этой тенденции и в начале 1980-х открыли один из самых важных циклических клеточных процессов - регулируемый распад белков Помимо чисто тео-ретического интереса открытый механизм важен для понимания клеточных причин возникно-вения рака и других серьёзных заболеваний не говоря уже о том что это ещё один шаг к пони-манию мудрых схем мироздания

Предыстория открытия

Уже довольно давно известен ряд фермен-тов которые способны разлагать белки Один из них - трипсин который разбирает белки на аминокислоты в нашем кишечнике Примерно также функционируют и клеточные органеллы лизосомы Общее этих двух про-цессов то что они не требуют для своего осуществления дополнительной энергии

Эксперименты же в клетках долгое время озадачивали исследователей поскольку в этом случае процесс распада требовал до-полнительную энергию Первые попытки объяснить этот парадокс были предприняты в 1977 году Гольдбергом и его сотрудниками Результатом экспериментов было получение свободного экстракта из незрелых красных кровяных телец ретикулоцитов которые ка-тализируют разложение белков

Используя такой экстракт Аарон Цихановер Аврам Гершко и Ирвин Роуз поставили серию фундаментальных исследований в которых показали что белковое разложение в клетках представляет собой совокупность нескольких химических реакций причём ненужные бел-ки метятся специальным веществом - убик-витином А поскольку этот процесс требует большой селективности (избирательности) то и оказывается он весьма энергоемким В отличие от обратимых превращений белков (например фосфориляция отмечена Нобе-левской Премией по Физиологии и Медицине

в 1992) убиквитиновая регуляция является необратимой

Что такое убиквитин

Молекула которая должна была оказаться маркером для белка была выделена еще 1975 сладкого мяса теленка Считалось что этот 76-аминокислотный полипептид участ-вует в созревании белых кровяных клеток Новое вещество было обнаружено практиче-ски во всех организмах (кроме бактерий) - отсюда и название убиквитин (ubiquitin - от лат ubique - везде)

Убиквитиновое разложение белков

После получения своей докторской степени Аврам Гершко изучал белковое разложение в клетках печени и в 1977 решил использовать в опытах описанный выше экстракт ретику-лоцитов Экстракт содержал примесь гемо-глобина что существенно затрудняло даль-нейшие исследования Пытаясь удалить ге-моглобин хроматографически Цихановер и Гершко обнаружили что экстракт состоит из двух разных фракций неактивных по отдель-ности Год спустя исследователи сообщили что активным компонентом одной из фракций является относительно стабильный полипеп-тид с молекулярным весом 9000 и назвали его APF-1 (активный принцип фракции 1) Это вещество позже оказалось тождественным убиквитину

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 7: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

7

Тема номера

Нобелевская премия по химии за 2004 год

Грибанов Василий редактор ChemworldNarodRu gribanovlentaru

В этой короткой статье я постараюсь ко-ротко рассказать о той части исследования лауреатов (ими напомню стали двое изра-ильских ученых - Аарон Цихановер и Аврам Гершко а также американец Ирвин Роуз) которая касается убиквитин-опосредованного разложения белков В обос-новании нобелевского комитета говорится В последние десятилетия биохимия прошла длинный путь в деле объяснения процессов образования различных белков в клетке Но не так много ученых интересовались распадом белков[Лауреаты] пошли наперекор этой тенденции и в начале 1980-х открыли один из самых важных циклических клеточных процессов - регулируемый распад белков Помимо чисто тео-ретического интереса открытый механизм важен для понимания клеточных причин возникно-вения рака и других серьёзных заболеваний не говоря уже о том что это ещё один шаг к пони-манию мудрых схем мироздания

Предыстория открытия

Уже довольно давно известен ряд фермен-тов которые способны разлагать белки Один из них - трипсин который разбирает белки на аминокислоты в нашем кишечнике Примерно также функционируют и клеточные органеллы лизосомы Общее этих двух про-цессов то что они не требуют для своего осуществления дополнительной энергии

Эксперименты же в клетках долгое время озадачивали исследователей поскольку в этом случае процесс распада требовал до-полнительную энергию Первые попытки объяснить этот парадокс были предприняты в 1977 году Гольдбергом и его сотрудниками Результатом экспериментов было получение свободного экстракта из незрелых красных кровяных телец ретикулоцитов которые ка-тализируют разложение белков

Используя такой экстракт Аарон Цихановер Аврам Гершко и Ирвин Роуз поставили серию фундаментальных исследований в которых показали что белковое разложение в клетках представляет собой совокупность нескольких химических реакций причём ненужные бел-ки метятся специальным веществом - убик-витином А поскольку этот процесс требует большой селективности (избирательности) то и оказывается он весьма энергоемким В отличие от обратимых превращений белков (например фосфориляция отмечена Нобе-левской Премией по Физиологии и Медицине

в 1992) убиквитиновая регуляция является необратимой

Что такое убиквитин

Молекула которая должна была оказаться маркером для белка была выделена еще 1975 сладкого мяса теленка Считалось что этот 76-аминокислотный полипептид участ-вует в созревании белых кровяных клеток Новое вещество было обнаружено практиче-ски во всех организмах (кроме бактерий) - отсюда и название убиквитин (ubiquitin - от лат ubique - везде)

Убиквитиновое разложение белков

После получения своей докторской степени Аврам Гершко изучал белковое разложение в клетках печени и в 1977 решил использовать в опытах описанный выше экстракт ретику-лоцитов Экстракт содержал примесь гемо-глобина что существенно затрудняло даль-нейшие исследования Пытаясь удалить ге-моглобин хроматографически Цихановер и Гершко обнаружили что экстракт состоит из двух разных фракций неактивных по отдель-ности Год спустя исследователи сообщили что активным компонентом одной из фракций является относительно стабильный полипеп-тид с молекулярным весом 9000 и назвали его APF-1 (активный принцип фракции 1) Это вещество позже оказалось тождественным убиквитину

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 8: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

8

Решающий прорыв в исследовании данного вопроса был сделан Цихановером и Гершко в 1980 году И хотя в то время состав APF-1 не был полностью известен уже было ясно что APF-1 связывается с белком ковалентной связью которая как известно является до-вольно прочной Гершко и Цихановер выяс-нили что молекулы APF-1 соединяются с белками подлежащими уничтожению и этот процесс назвали полиубиквинитизацией Убиквитинизация является спусковым крюч-ком процесса разложения протеинов эта метка образно названная лауреатами поце-луем смерти сигнализирует что в протеа-сомах белок должен быть уничтожен

Далее начались исследования направленные на изучение специфичности данного процес-са Во фракции 2 было обнаружено три фер-мента - E1 E2 и E3 Теперь известно что ти-пичная клетка млекопитающего содержит один или несколько видов фермента E1 не-сколько десятков видов E2 и несколько сот видов E3 Специфичность процесса марки-ровки обусловлена именно ферментом Е3

Рассмотрим процесс убиквитин-опосредованного разложения белка по ста-диям

1 Энзим E1 образует с убиквитином ак-тивированный комплекс Для осу-ществления процесса необходима энергия в виде аденозинтрифосфор-ной кислоты (ATP)

2 Комплекс убиквитин-Е1 взаимодей-ствует с E2 образуя новый более устойчивый

3 E3 распознаёт белковую мишень которая должна быть уничтожена Комплекс E2-убиквитин и белковая цепь одновременно связываются с Е3 таким образом что убиквитино-вый маркер легко передаётся целе-вому белку

4 E3 высвобождает меченый белок 5 Шаг 4 повторяется до тех пор пока

не наберётся цепочка из нескольких маркеров

6 На входе в протеасому меченый бе-лок распознаётся ею от него откреп-ляется убиквитин а сам белок погло-щается протеасомой - всасывается что бы потом развалиться на амино-кислотные осколки

Заключение

Человеческая клетка содержит около ста ты-сяча разных белков Они имеют самые раз-ные и чрезвычайно важные функции ускоря-ют химические реакции - ферменты играют сигнально-регулирующую роль - гормоны обуславливают строение клетки - глобулины и другие структурные белки Нобелевские лауреаты этого года исследовали то как клетка регулирует присутствие определенных белков маркируя (иными словами отмечая) нежелательные Таким своеобразным марке-ром и является убиквитин Белки меченные таким способом легко распознаются внутри клетки и очень быстро расщепляются в спе-циальных органеллах так называемых про-теосомах - маленьких фабриках разлагаю-щих клеточный мусор Открытие нынешних лауреатов позволило понять на молекуляр-ном уровне механизм регуляции таких важ-ных клеточных процессов как обмен веществ в клетке ремонт ДНК транскрипция гена и управление качествами синтезируемых клет-кой белков Эти же исследования внесли свою лепту и в изучение управляемой белко-вой смерти клетки (апоптоза) а также про-лили свет на возникновение дефектов им-мунной системы которые приводят к ряду тяжёлых заболеваний включая рак

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 9: мир химии

Конспект по химии

Сера в степени окисления +6

Федоров Максим редактор журнала Мир Химии playnmailru

Соединениями соответствующими данной степени окисления являются оксид серы (VI) или серный ангидрид а также серная кислота (H2SO4) и её соли (сульфаты)

Cерный ангидрид (оксид серы IV)

Оксид серы (VI) ndash бесцветная жидкость затвердевающая при температуре 168 гр цельсия в твёрдую кристаллическую массу Молекула SO3 имеет форму треугольника в центре которого находится атом серы Такое строение обусловлено отталкиванием связывающих электронных пар На их образование атом серы предоставил шесть внешних электронов Серный ангидрид очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту

SO3 + H2O = H2SO4

Получают оксид серы (VI) несколькими способами

Окисление сернистого газа кислородом воздуха в присутствии катализаторов при температуре 450 гр цельсия

2SO2 + O2 = 2SO3

При окислении SO2 с использованием в качестве окислителя оксида азота (IV)

SO2 + NO2 = SO3 + NO

Образующийся оксид азота (II) при взаимодействии с кислородом воздуха и быстро превращается в оксид азота (IV)

2NO + O2 = 2NO2

который вновь может использоваться в окислении SO2 Следовательно NO2 выполняет роль пе-реносчика кислорода Этот способ окисления SO2 до SO3 называется нитрозным

Что касается химических свойств оксида серы (VI) то SO3 ndash типичный кислотный оксид Кроме то-го оксид серы (VI) обладает свойствами сильного окислителя

Серная кислота

Растворение оксида серы (VI) в воде сопровождается выделением значительного количества теп-лоты Оксид серы (VI) очень хорошо растворим в концентрированной серной кислоте Раствор SO3 в безводной кислоте называется олеумом Олеумы могут содержать до 70 SO3

Серная кислота (H2SO4) ndash тяжёлая бесцветная маслянистая жидкость кристаллизирующаяся при +104 гр цельсия почти вдвое (p = 183 гсм куб) тяжелее воды не имеет запаха нелетуча Крайне гигроскопична причём поглощает влагу с выделением большого количества теплоты По-этому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоте ndash произойдёт разбрызгивание раствора Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими порциями к воде

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 10: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

10

Безводная серная кислота растворяет до 70 оксида серы (VI) При нагревании отщепляет SO3 до тех пор пока не образуется раствор с массовой долей H2SO4 983 Безводная серная кислота почти не проводит электрический ток

Серная кислота обладает следующими химическими свойствами

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях и образует гидраты различного состава H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO43H2O H2SO44H2O

Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества ndash сахар бумагу дерево волокно отнимая от них элементы воды

C12H22O11 + H2SO4 = 12C + H2SO411H2O

Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой

C + 2H2SO4(конц) = CO2 + 2SO2 + 2H2O

На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов

Как сильная нелетучая кислота H2SO4 вытесняет другие кислоты из сухих солей

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

H2SO4 - сильная двухосновная кислота

H2SO4 = H+ + HSO4

-

HSO4- = H

+ + SO4

2-

Обладает всеми свойствами нелетучих сильных кислот

Разбавленная серная кислота характеризуется всеми свойствами кислот-неокислителей А именно взаимодействует с металлами которые стоят в электрохимическом ряду напряжений ме-таллов до водорода

Zn + H2SO4(р) = ZnSO4 + H2

Взаимодействие с металлами идёт за счёт восстановления ионов водорода

Концентрированная серная кислота является энергичным окислителем При нагревании окисля-ет большинство металлов в том числе и стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода Не реагирует только с платиной и золотом В зависимости от активности металла в ка-честве продуктов восстановления могут быть S-2 S 0 S+4

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 +SO2 + 2H2O

На холоде концентрированная серная кислота не взаимодействует с такими сильными металлами как алюминий железо хром Это объясняется пассивацией металлов Данную особенность широ-ко используют при транспортировке в железной таре Однако при нагревании

2Fe + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + S + 4H2O

Таким образом концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт восста-новления атомов кислотообразователя Качественной реакцией на сульфат-ион SO4 является об-разование белого кристаллического осадка BaSO4 нерастворимого в воде и кислотах

SO42-

+ Ba2+

= BaSO4

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 11: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

11

Получение серной кислоты

Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты По этому способу можно получить H2SO4 любой концентрации а также олеум Процесс состоит из трёх стадий

1 получение SO2 2 окисление SO2 в SO3 3 получение H2SO4

SO2 получают обжигом пирита FeS2 в специальных печах

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Для ускорения обжига пирит предварительно измельчают а для более полного выгорания серы вводят значительно больше воздуха (кислорода) чем требуется по реакции Газ выходящий из печи обжига состоит из оксида серы (IV) кислорода азота соединений мышьяка (из примесей в колчедане) и паров воды Он называется обжиговым газом

Обжиговый газ подвергается тщательной очистке так как даже небольшое содержание соедине-ний мышьяка в а также пыли и влаги отравляет катализатор От соединений мышьяка и от пыли газ очищают пропуская его через специальные электрофильтры и промывную башню влага по-глощается концентрированной серной кислотой в сушильной башне Очищенный газ содержащий кислород нагревается в теплообменнике до 450 гр цельсия и поступает в контактный аппарат Внутри контактного аппарата имеются решетчатые полки заполненные катализатором

Раньше в качестве катализатора использовали мелкораздробленнную металлическую платину Впоследствии она была заменена соединениями ванадия ndash оксидом ванадия (V) V2O5 или сульфа-том ванадия VOSO4 которые дешевле платины и медленнее отравляются Реакция окисления SO2 и SO3 обратимая

2SO2 + O2 = 2SO3

Увеличение содержания кислорода в обжиговом газе повышает выход оксида (VI) при температу-ре 450 гр цельсия он обычно достигает 95 и выше Образовавшийся оксид серы (VI) далее по-дают методом противопотока в поглотительную башню где он поглощается концентрированной серной кислотой По мере насыщения вначале образуется безводная серная кислота а затем оле-ум В дальнейшем олеум разбавляют до 98-ной серной кислоты и поставляют потребителям

История химии

Николай Семёнов - русский химик нобелевский лауреат

Лауреаты Нобелевской премии Энциклопедия Пер с англndash М Прогресс 1992

Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове в семье Николая и Еле-ны Дмитриевны Семёновых Окончив в 1913 г среднюю школу в Самаре он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета где занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе проявил себя активным студентом

Окончив университет в 1917 г в год свершения русской революции С работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири В 1920 г по приглашению Иоффе С вернулся в Ленинград став заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем его лаборатории электронных явлений В сотрудничестве с Петром Капицей С предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 12: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

12

магнитном поле описав экспериментальный процесс в статье которая была опубликована в 1922 г Этот метод был позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом

Проблема ионизации газов была по-видимому первой научной проблемой которая заинтересо-вала С Еще будучи студентом университета он опубликовал свою первую статью в которой гово-рилось о столкновениях между электронами и молекулами По возвращении из Томска С занялся более глубокими исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации в тч потенциалом ионизации металлов и паров солей Результаты этих и других исследований собраны в книге laquoХи-мия электронаraquo которую он написал в 1927 г в соавторстве с двумя своими студентами С инте-ресовался также молекулярными аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и тем-пературой поверхности конденсации В 1925 г вместе с известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений

Другая сфера интересов С в то время относилась к изучению электрических полей и явлений связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества Ученый в част-ности исследовал прохождение электрического тока через газы а также механизм пробоя твер-дых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока На осно-вании этого последнего исследования С и Владимир Фок прославившийся своими работами в области квантовой физики разработали теорию теплового пробоя диэлектриков Это в свою оче-редь подтолкнуло С к проведению работы которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении ndash созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей Согласно этой теории тепло выделяющееся в процессе химической реакции при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро то реакция может завершиться взрывом

Вскоре после окончания этой работы в 1928 г С был назначен профессором Ленинградского фи-зико-технического института где он помог организовать физико-механическое отделение а также ввел обучение физической химии По его настоянию и с помощью его коллег заинтересованных в развитии физической химии лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г в Институт химической физики Академии наук СССР и С стал его первым директором В 1929 г он был из-бран членом-корреспондентом Академии наук СССР а в 1932 г стал академиком

К этому времени С вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции которая однажды начавшись продолжается до тех пор пока не будет пройдена последняя стадия Несмотря на то что немецкий химик Макс Бо-денштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г теории объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость не существовало Ключом же к цепной реак-ции служит начальная стадия образования свободного радикала ndash атома или группы атомов об-ладающих свободным (неспаренным) электроном и вследствие этого чрезвычайно химически ак-тивных Однажды образовавшись он взаимодействует с молекулой таким образом что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свобод-ный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой и реакция продолжается до тех пор пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные те пока не произойдет обрыв цепи

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи открытая в 1923 г фи-зиками ГА Крамерсом и ИА Кристиансеном В этой реакции свободные радикалы не только ре-генерируют активные центры но и активно множатся создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее и быстрее Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей например таких как размеры сосуда в котором она происходит Если число свободных радикалов быстро растет то реакция может привести к взрыву В 1926 г два студента С впервые наблюдали это явление изучая окисление паров фосфора водяными парами Эта реакция шла не так как ей следовало идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени С увидел причину этого несоответствия в том что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто Максом Боденштейном в то время признанным авторитетом по химической кинетике Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С и Сирилом Н Хиншелвудом который проводил свои исследования в Англии независимо от С и по прошествии этого срока стало очевидно что С был прав

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 13: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

13

В 1934 г С опубликовал монографию laquoХимическая кинетика и цепные реакцииraquo в которой дока-зал что многие химические реакции включая реакцию полимеризации осуществляются с помо-щью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия С и дру-гие ученые признавшие его теорию продолжали работать над прояснением деталей теории цеп-ной реакции анализируя относительные опытные данные многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками Позднее в 1954 г была опубликована его книга laquoО некоторых про-блемах химической кинетики и реакционной способностиraquo в которой ученый обобщил результаты открытий сделанных им за годы работы над своей теорией

В 1956 г С совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии laquoза ис-следования в области механизма химических реакцийraquo В Нобелевской лекции С сделал обзор своих работ над цепными реакциями laquoТеория цепной реакции открывает возможность ближе по-дойти к решению главной проблемы теоретической химии ndash связи между реакционной способно-стью и структурой частиц вступающих в реакцию Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих зна-ний Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важ-ную проблему для того чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечестваraquo

После того как в 1944 г С был назначен профессором МГУ он продолжал публиковать свои рабо-ты по различным проблемам вплоть до 80-х гг Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня спустя 50 лет со дня ее создания Во время второй ми-ровой войны Институт химической физики переехал в Москву Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами С хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики

Даже в последние годы жизни С по словам его коллег оставался энтузиастом науки творческой личностью которую отличала бьющая через край энергия Он был высок и худощав любил охо-титься и работать в саду увлекался архитектурой С и Наталия Николаевна Бурцева на которой он женился в 1924 г жили в Москве где она преподавала пение У супругов родилось двое детей сын и дочь С умер 25 сентября 1986 г в возрасте 90 лет

За работу по созданию теории цепных реакций С в 1941 г был удостоен советской правитель-ственной награды ndash Сталинской премии Среди других его наград ndash орден Ленина орден Трудово-го Красного Знамени золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР Обладатель по-четных степеней ряда европейских университетов С был избран почетным членом Лондонского королевского общества В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей Кроме того он был избран членом академий многих других стран включая США

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 14: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

14

Учительская

Опыты по теме Альдегиды

Грибанов Василий главный редактор Chemworldnarodru

Получение альдегида

Реактивы спирт этиловый медная проволока Из медной проволоки делают небольшую спиральку которую раскаляют в пламени спиртовки и опускают в спирт Эту операцию повторяют несколько раз Полученный раствор обладает всеми свойствами альдегидов

Реакция полимеризации формальдегида

Реактивы формальдегид В демонстрационную пробирку наливают 10 мл 40-ного раствора формальдегида Пробирку начинают нагревать в пламени спиртовки Раствор начинает мутнеть (образуется параформ - по-лимер формальдегида) В другую пробирку насыпают немного сухого параформа закрывают пробирку пробкой с газоот-водной трубкой и начинают нагревать В этом случае происходит мономеризация (деполимериза-ция) и образуется газообразный формальдегид (порошок улетучивается)

Получение фенолформальдегидной смолы

Реактивы Фенол формалин соляная кислота (12) В пробирку помещают смесь 25 г фенола и 5 мл формалина Ничего не происходит Затем добав-ляют 7-10 капель соляной кислоты (катализатор) При этом начинается катализатор Смесь охла-ждают и дают ей отстояться При этом в зависимости от условий образуется либо желтая смола либо кусочек уже твердой белой смолы

Дезинфицирующее действие формалина

Реактивы формалин белок К раствору белка в демонстрационной пробирке приливают формалин При этом белок свертыва-ется Этим свойством объясняется применение формалина для дезинфекции и хранения анатоми-ческих препаратов

Реакция серебрянного зеркала

Реактивы Нитрат серебра (раствор 2) аммиак (раствор 25 разбавить в 8 раз) формалин (или другой альдегид) бихромат калия серная кислота концентрированная (или готовая хромовая смесь) Для проведения реакции берут пробирку или колбу два раза моют ее ершиком промывают хро-мовой смесью и ополаскивают дистиллированной водой Эта стадия подготовки очень важна тк от чистоты сосуда зависит исход опытa В сосуд наливают на 14 раствор нитрата серебра и по каплям начинают добавлять раствор амми-ака до полного растворения образовавшегося в начале осадка К полученному раствору добавля-ют раствор альдегида Полученную смесь аккуратно нагревают до потемнения растворы Затем раствор выливают и показывают учащимся серебряное зеркало Если зеркало не получилось то не стоит браковать опыт черный осадок это тоже серебро только в виде мелкого порошка ПРИМЕЧАНИЕ Аммиачную смесь не рекомендуется готовить заранее тк при стоянии рас-твора в нем могут образоваться взрывчатые вещества - соли гремучей кислоты

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 15: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

15

Реакция с гидроксидом меди

Реактивы гидроксид натрия сульфат меди раствор альдегида В демонстрационную пробирку наливают раствор сульфата меди и добавляют к нему по каплям раствор гидроксида меди Констатируют образование синего осадка гидроксида меди Затем с осадка сливают часть жидкости и приливают к полученному осадку раствор альдегида Смесь нагревают в пламени спиртовки при этом происходит постепенное изменение окраски по схеме синее-черное-зеленое-красное-желтое

Это любопытно

Химия пищи что и зачем мы едим

Источник большая детская электронная энциклопелия том химия

Все живое питается и с пищей получает вещества необходимые для построения и возобновления тканей и клеток снабжения их энергией Энергия нужна организмам для осуществления множе-ства химических процессов синтеза Пищей зеленых растений (хотя и не всех) служат чисто неор-ганические вещества которые всасываются корнями из почвы в виде раствора солей и усваива-ются зеленой листвой из воздуха в виде углекислого газа Некоторые растения mdash сапрофиты (в том числе грибы) mdash не способны включать углерод из углекислого газа воздуха в органические вещества своего тела Они живут за счет органических веществ (остатков растений) попадающих в почву

Многие одноклеточные организмы (такие как дрожжи) используют углерод уже готовых органиче-ских соединений но азот и фосфор mdash элементы необходимые для всякой жизни mdash поглощают в виде неорганических солей Высшие животные и человек не могут питаться только неорганиче-скими материалами (не считая солей) а едят или растения или животных или и то и другое

Зеленые растения mdash это исходный пищевой материал для всего живого (кроме некоторых микро-организмов) Растениями питаются травоядные животные Хищные животные поедают других жи-вотных Большинство людей питаются смешанной пищей хотя есть большие группы людей (ино-гда целые народы) которые в силу естественных причин или традиций питаются только животной или только растительной пищей

Пища человека должна содержать следующие химические элементы углерод водород кислород азот фосфор серу селен фтор хлор иод натрий калий кальций магний цинк медь хром молибден марганец железо кобальт Элементы которые не выделены курсивом требуются че-ловеку в ничтожных количествах mdash несколько миллиграммов или даже несколько десятых долей миллиграмма в сутки Зеленые растения усваивают (впитывают корнями) все элементы в виде водного раствора их солей (для азота mdash в виде солей аммония) или солей соответствующих кис-лородных кислот mdash фосфорной азотной серной и т д Углерод растения усваивают в хлоропла-стах зеленых листьев в виде углекислого газа поглощенного из воздуха

Человек также способен усваивать многие элементы в виде их солей или солей соответствующих кислородных кислот Сюда относятся фосфорная кислота и соли образуемые элементами в вы-шеприведенном списке mdash от фтора до кобальта Углерод азот серу человек и животные должны получать только в виде определенных групп органических соединений Эти соединения всегда со-держат также кислород и водород которые поступают в организм кроме того в виде воды

Кроме воды и минеральных солей человек и животные нуждаются в четырех основных группах веществ входящих в пищу Это углеводы жиры белки и витамины Углеводы и жиры mdash главный источник пополнения энергией человеческого тела Многие вещества необходимые для образо-вания тканей строятся с участием переработанных в организме углеводов (главным образом са-хара и крахмала) или жиров (животные или растительные масла сало) Взрослый человек выпол-няющий работу не связанную со значительными физическими нагрузками должен получить с пи-щей запас энергии (в пересчете на тепловую) равный 2500 mdash 3000 ккал а занимающийся физи-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 16: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

16

ческим трудом mdash около 4000 ккал 1 кг безводного жира например растительного масла приносит 9000 ккал 1 кг углеводов mdash крахмала или сахара (это главные углеводы нашей пищи) mdash 3770 ккал

Жиры и углеводы в пище в некоторой степени взаимозаменяемы и играют сходную роль Белки или протеины (например творог белок яйца клейковина пшеничной муки мышцы рыбы мяса) служат единственными органическими веществами пищи которые доставляют человеку и живот-ным необходимый азот Ни в какой другой форме азот человеком не усваивается Между тем он нужен и для синтеза белков собственного тела человека и для построения азотсодержащих ве-ществ например красного вещества крови mdash тема нуклеиновых кислот (веществ хранящих наследственность и программу синтеза белков в каждой клетке) многих гормонов регулирующих разные стороны обмена веществ в организме Очень малая часть из 2500mdash 4000 калорий нужных человеку в сутки покрывается за счет окисления белка Главная часть белков расходуется на син-тез белков нашего тела Взрослому человеку нужно в сутки около 100 г белка Часть съеденного белка окисляясь разрушается и превращается подобно углеводам и жирам в конечном счете в углекислый газ выдыхаемый человеком При окислении белков их азот превращается в мочевину и выводится из организма с мочой

Прежде чем перейти к последней и самой малой по весу части пищевого рациона человека mdash ви-таминам нужно познакомиться с химией пищеварения Это поможет глубже понять значение для организма качества белковой пищи

Разжеванная смоченная слюной пища через глотку и пищевод попадает в желудок где переме-шивается с желудочным соком содержащим соляную кислоту и фермент пепсин ускоряющий пе-реваривание белка его гидролиз Переваривание крахмала содержащегося в картофеле и ово-щах хлебе и кашах также совершается в желудке И оно сводится к гидролизу т е к расщепле-нию с помощью воды громадных молекул полимера mdash крахмала на тысячи молекул мономеров mdash глюкозы (виноградного сахара) Глюкоза из тонких кишок проникает прямо в кровь Она служит топливом доносимым кровью до каждой клетки тела В клетках путем сложного процесса окисле-ния за счет кислорода также переносимого кровью (красным гемоглобином крови) глюкоза выде-ляет энергию тепла и работы в нашем теле

Переваривание белка идет более сложно Огромные молекулы белка с помощью соляной кислоты и пепсина разрываются присоединяя воду на осколки mdash полипептиды Затем содержимое же-лудка переливается в примыкающую к желудку двенадцатиперстную кишку Сюда же вливаются выделяемые поджелудочной железой ферменты mdash трипсин химотрипсин карбоксипептидаза и производимая печенью желчь

В отличие от желудка переваривание в двенадцатиперстной кишке происходит не в кислой а в щелочной среде но смысл его тот же mdash гидролиз Полипептиды распадаются на аминокислоты Из двенадцатиперстной кишки перевариваемая пища попадает в тонкие кишки на ворсинках сте-нок которых происходит окончательное расщепление на аминокислоты (ферментом аминопепти-дазой и др) всех еще не до конца переваренных осколков белковых молекул и всасывание амино-кислот в кровь Кровь доносит аминокислоты mdash основной строительный материал тела mdash до каж-дой клетки а клетка синтезирует из этих аминокислот белки нужные ей и всему организму (см ст laquoХимия жизниraquo)

Желчь необходима для переваривания жиров Жиры гидролизуются на глицерин и жирные кисло-ты Глицерин растворим в воде а жирные кислоты mdash нет Желчь их эмульгирует mdash разбивает на мельчайшие капельки образуя по внешнему виду подобную молоку жидкость Ворсинки тонких кишок могут всасывать жирные кислоты только в виде таких капелек Затем жирные кислоты и глицерин поступают в кровь и в клетках окисляются или подвергаются различным превращениям

Мы уже знаем что громадные молекулы разных белков построены из 20 различных аминокислот (см ст laquoХимия жизниraquo) Некоторые белки в одной своей молекуле содержат тысячи таких амино-кислотных кирпичей другие mdash больше третьи mdash меньше Не все белки перевариваются челове-ком Не перевариваются волосы перья сами пищеварительные ферменты пепсин трипсин хи-мотрипсин

Необычайно важно что из 20 аминокислот человеческий организм не может сам синтезировать 8 так называемых незаменимых аминокислот а организм ребенка даже 9 Зато если пища содер-

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 17: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

17

жит достаточно азота в виде других аминокислот или в виде даже просто соли аммония организм человека (и животных) может сфабриковать остальные 9mdash 10 сортов причем сырьем могут слу-жить и промежуточные продукты превращения в теле углеводов и жиров Поэтому важно не только суточное количество белковой пищи (т е 100 г белка которые содержат 16 г азота) но и качество Эти 100 г белковой пищи должны содержать в сумме около 30 г незаменимых аминокислот притом строго определенное минимальное количество каждой из них Очень важно чтобы 11mdash12 г азота в виде остальных заменимых кислот или хотя бы одной из них имелись в пище (обычно мы ведь не едим солей аммония) В таблице 1 дан список аминокислот составляющих белки нашей пищи и количество каждой необходимое для нормального питания В отношении заменимых аминокис-лот эти числа имеют условный характер так как они могут заменять друг друга

Белки содержатся в каждой клетке животного растения и микроорганизма Большое значение имеет не только вес белки но и его состав т е процентное содержание незаменимых аминокис-лот в белках разных пищевых продуктов Больше всего потребность человека в незаменимых аминокислотах удовлетворяют белки молока и яиц достаточно удовлетворительны белки мяса из растительных белков хороши белки сои Белки пшеничной муки бедны лизином Зато в белке го-роха лизина значительно больше

Пищевое вещество Суточная потребность

РР (никотиновая кислота) 15mdash25

В3 (пантотенат) 5mdash10

А (различные формы) 15mdash25

В6 (пиродоксин) 2mdash3

В12 (кобаламин) 0005mdash0080

Биотин 015mdash03

Холин 500mdash1000

D (различные формы) 004

Р (рутин) 25

В9 (фолиевая кислота) 01mdash05

Е (различные формы) 2mdash6

К (различные формы) 2

Липоевая кислота 05

Инозит 05-10

Наиболее дефицитны незаменимые аминокислоты лизин триптофан и метионин Лизин и метио-нин получают на заводах и добавляют в корм животным для которых недостаток незаменимых аминокислот так же вреден как и для человека В некоторых странах искусственно приготовлен-ный лизин добавляют в хлеб Если питаться только белым хлебом то в сутки его надо съедать 2500 г чтобы покрыть потребность человека в лизине потребность во всех остальных аминокис-лотах и углеводах при этом будет перекрыта и человек получит 8600 калорий вместо требуемых 3000 Если же добавить лизин (3mdash5 г mdash суточная норма человека) то можно будет ограничиться 1 кг хлеба в день без вреда для здоровья Конечно можно достигнуть как говорят сбалансирован-ного питания комбинируя в пище белковые продукты так чтобы недостаток той или иной незаме-нимой кислоты в одном продукте покрывался избытком в другом Например есть хлеб с сыром или яйцом Однообразная пища например кукуруза которая особенно бедна лизином вызывает специфические тяжелые болезни От этих болезней страдает население Южной Америки они ши-роко распространены в Африке и некоторых странах Южной Азии

Другая аминокислота которой часто не хватает в продуктах питания особенно в зерновых mdash ме-тионин Метионин и цистеин mdash аминокислоты которые содержат серу Первая mdash незаменимая

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 18: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

18

вторая может быть заменена метионином Белки нашего тела тоже содержат серу в виде этих двух аминокислот Особенно много серы в волосах ногтях а у птиц mdash в перьях Метионин необ-ходим для нормальной работы печени поэтому врачи назначают метионин как лекарство при бо-лезнях печени Довольно много метионина в белках обычной и цветной капусты то самого-то бел-ка в капусте всего около 2 третьей дефицитной незаменимой аминокислоты mdash триптофана mdash много в твороге яйцах дрожжахПоследняя группа веществ пищи mdash витамины витаминами дело обстоит так же как с незаменимыми аминокислотами Каждый из примерно 20 витаминов совер-шенно необходим для жизни человека Для каждого витамина установлена минимально необхо-димая суточная норма Если организм долго не получает необходимой порции то это приводит к расстройству здоровья mdash так называемому авитаминозу специфическому для каждого витамина Наиболее известная болезнь для жителей Севера mdash цинга вызываемая недостатком витамина С (аскорбиновой кислоты) Она развивается у людей надолго лишенных свежих фруктов и овощей mdash главных источников витамина С

Заливное и отварное мясо зернистая икра рис макароны и жареный картофель получены ис-кусственно Как вы видите синтетическая пища даже внешне мало отличается от есте-ственной

Однако есть существенная разница между незаменимыми аминокислотами и витаминами Амино-кислоты необходимы для построения всех тканей нашего организма и нужно их довольно много mdash десятки граммов Витамины нужны для другой цели mdash они входят в состав некоторых ферментов Ферменты mdash это катализаторы т е вещества ускоряющие и направляющие химические реакции создаваемые самим организмом Однако для некоторых ферментов необходимо получить в пище готовую часть их молекулы которую организм сам не может синтезировать Это и есть витамин Витаминов нужно человеку в сутки мало обычно несколько миллиграммов иногда даже доли миллиграмма Лишь витамина С нужно довольно много до 100 мг еще больше mdash холина до 1 г (о роли каждого витамина см ст laquoОбмен веществraquo в т 7 ДЭ) В целом суточная потребность челове-ка в разных составных частях пищи приведена в таблице 1 (стр 503)

Из солей человек вносит в пищу обычно лишь хлористый натрий mdash поваренную соль Все осталь-ные необходимые ему минеральные соли содержатся в достаточном количестве в растительной пище и их приходится добавлять только в исключительных случаях Так отсутствие иода в почве некоторых горных местностей ведет к тому что и растения лишены этого элемента В таких райо-нах человек болеет зобом А там где вода не содержит достаточно солей mdash фторидов люди страдают кариесом зубов

Кроме необходимых составных частей пища содержит еще вкусовые и пахучие вещества либо свойственные пище либо возникающие при ее приготовлении (печении жаренье варке) Соль чеснок лук горчицу перец и другие пряности специально добавляют в пищу для придания ей осо-бого запаха или вкуса Интересно что главные пищевые вещества mdash белок крахмал и жиры mdash в совершенно очищенном виде безвкусны и лишены запаха При нагревании же белков с углевода-ми совершаются химические превращения и появляются laquoпеченыеraquo и laquoжареныеraquo запахи которые можно искусственно воспроизвести нагревая ту или иную аминокислоту с тем или другим сахаром (углеводом) В результате такой обработки цистина получается запах жареного мяса Вся смесь нагреваемая для этой цели такая аминокислоты mdash цистин глицин глутами-новая кислота угле-воды mdash глюкоза ксилоза и вода Нагревание смеси аминокислот цистина ала-нина глутаминовой кислоты глицина mdash и углеводов глюкозы арабинозы mdash с водой и окисью три-метиламина дает запах жареной рыбы

Можно легко воспроизвести запах хлеба какао Наши органы вкуса различают лишь четыре вкуса mdash сладкий кислый соленый горький и их комбинации Такие приправы как лук хрен горчица перец добавляют чисто осязательное ощущение laquoостротуraquo laquoшипучестьraquo Вся остальная аппе-титность пищи обусловлена запахами летучих вещэств образующихся при химических взаимо-действиях (при печении или жаренье) или содержанием в пище душистых веществ например плодов ягод

В настоящее время запахи которые всегда обусловлены смесью летучих пахучих веществ можно проанализировать и затем воссоздать Анализируют вещества запахов с помощью приборов mdash газожидкостных хроматографов Смесь пахучих веществ пищи например сыра в струе газа про-ходит через длинный столб нагретого пористого материала смоченного нелетучей жидкостью ко-торая в разной степени поглощает и удерживает разные вещества запаха и таким образом делит

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 19: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

19

их Сравнивая время удерживания какого-либо из веществ запаха с временем удерживания заве-домых образцов веществ можно установить природу каждого из веществ запаха и судить о его количестве Смешав все (или только главные) из веществ обусловливающих запах воспроизво-дят и запах данного сорта пищи или напитка

Есть интенсификаторы вкуса Самые известные mdash натриевая соль глутаминовой кислоты (амино-кислота о которой уже было рассказано) и две из нуклеиновых кислот mdash инозиновая и гуаниловая которые можно выделить например из дрожжей Добавленные в небольших количествах в пищу они усиливают и улучшают ее вкус Так слабый раствор смеси инозиновой кислоты и натриевой соли глутаминовой кислоты имеет вкус крепкого бульона Действительно при варке супа или бу-льона эти вещества переходят в суп и бульон и обусловливают их аппетитный вкус В Японии ши-роко пользуются добавкой в пищу натриевой соли глутаминовой кислоты Склянки с этим порош-ком ставят на столах и каждый добавляет его в суп по вкусу Найдены и другие интенсификаторы вкуса

Возникает вопрос можно ли приготовлять пищевые продукты не сельскохозяйственным а завод-ским путем Вот как отвечал на этот вопрос Д И Менделеев в начале нашего столетия (в то вре-мя многое из сказанного в этой статье было еще неизвестно) laquoКак химик я убежден в возможно-сти получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха воды и земли помимо обычной культуры т е на особых фабриках и заводах но надобность в этом еще очень далека от современности потому что пустой земли еще везде много и я полагаю что при крайней тесноте народонаселения раньше чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получе-ния массы питательных веществ и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов подобных дрожжевым пользуясь водою воздухом ископаемыми и солнечной тепло-тойraquo

Как мы сегодня ответим на тот же вопрос Известно что из веществ перечисленных в таблице 1 (стр 503) можно составить питательную смесь Такой смесью можно кормить человека достаточ-но долго без вреда для здоровья Эту смесь не нужно переваривать в желудке и кишках так как она состоит из тех веществ в которые пища превращается уже в результате переваривания Та-кую смесь можно есть и она без переваривания будет всасываться в тонких кишках и переходить в кровь Ее можно и прямо вводить в кровь вливая в вену так больным вводят раствор глюкозы Понятно какое значение это имеет для тех больных которые вследствие тяжелой болезни или ранения не могут питаться обычным образом через желудочно-кишечный тракт Есть и такие наследственные болезни при которых в пище должна отсутствовать та или иная ее составная часть (например аминокислота фенилала-нин) У некоторых детей от рождения в организме от-сутствует фермент способный окислять аминокислоту фенилаланин в другую аминокислоту mdash тирозин Мозг ребенка развивается неправильно Но вот из пищи устраняют фенилаланин и ребе-нок развивается нормально Такую диету можно составить только искусственно из смеси всех остальных необходимых для питания веществ

А как со здоровыми Очевидно что здоровый человек требовательнее к вкусу и аппетитности пи-щи Между тем как мы уже рассказали вкус любой пищи можно воспроизвести и даже сделать его с помощью интенсификаторов более аппетитным чем у привычных нам блюд Приходится позабо-титься и о форме консистенции пищи Все это также можно сделать В США в продаже имеются вегетарианские т е безубойные ветчина курятина мясо по вкусу и консистенции очень напоми-нающие настоящие Волоконца подобные волоконцам мяса склеенные в цельный кусок готовят из белков бобов сои По аминокислотному составу эти белки очень близки к животным белкам Их растворяют и превращают в нити и волоконца подобно тому как это делают с синтетическим во-локном только волоконца получают короткие их склеивают Из сои получают также искусственные молоко простоквашу и другие молочные продукты Однако белки сои и так полноценны а получа-ют сою возделывая поля т е обычным сельскохозяйственным путем А можно ли пищу получать на заводах

Самой дорогой по стоимости и самой недостающей частью питания является ее белковая часть Специалисты считают что около половины населения земли недополучает необходимое количе-ство белков В результате недоедания и голода возникают болезни (особенно в странах Южной Америки Африки Азии) Есть два пути пополнения мировых запасов белка кроме сельскохозяй-ственного Первый mdash чисто химический можно химически получить все необходимые аминокисло-ты и на их основе готовить пищу похожую на привычную добавляя вкусовые вещества и запахи и

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 20: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

20

придавая ту или другую форму mdash волоконцев (как в мясе и рыбе) студня крупы макарон сплош-ной массы mdash мягкой или более жесткой как это бывает в паштетах или в сыре Аминокислоты можно получать и не чисто химическим путем а с помощью микроорганизмов синтезирующих большие количества той или другой аминокислоты Так например на заводах получают амино-кислоты mdash лизин и глутаминовую кислоту избыток которых из микроорганизмов попадает в рас-твор в котором они живут Но ведь все микроорганизмы содержат в своих клетках белки и в них весь набор аминокислот Таковы например разные виды дрожжей Это и будет второй путь уве-личения белковых ресурсов на Земле Можно разрушить клетки этих микроорганизмов выделить белок и использовать его для приготовления пищи или прогидролизовав его превратить в сумму аминокислот и использовать их для получения пищи добавив конечно вкусовые вещества и от-душку Дрожжи растут на сахаристых отходах сельского хозяйства и как это установлено недавно на углеводородах нефти если добавить необходимые соли mdash аммония фосфорной кислоты и др (см ст laquoОрганические вещества вокруг насraquo) Выращивая дрожжи на углеводородах нефти мож-но из одной тонны нефти получить полтонны белка Белок дрожжей гораздо ближе по аминокис-лотному составу к белкам мяса и молока чем белок многих растений Из такого дрожжевого белка в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР получена искусственная черная икра и мясо (жареное) На вкус их не отличишь от обыкновенных Конечно те же и всякие другие белковые продукты можно сделать и из смеси аминокислот полученных чисто химическим путем

В чем выгоды такого получения белковой пищи Дрожжевой белок будет дешевле чем животный белок Азот и фосфорная кислота добавляемые в виде солей используются дрожжами несрав-ненно полнее чем растения используют вносимые в почву удобрения В самом деле в сельском хозяйстве значительная часть удобрений пропадает зря вымывается дождями не доходит до корней не все растение скажем пшеница или кукуруза идет в пищу Многие части растения mdash корни солома шелуха кочерыжки mdash пропадают азот фосфор калий идут на все части растения а не только на зерно Если растение идет на корм животному то из белка корма только 20mdash30 после убоя животного оказывается в виде мяса Остальной белок служит животным для поддер-жания собственной жизни

На производство белка полусинтетическим путем тратится нефть Чтобы досыта накормить всех только дрожжевым белком нужно гораздо меньше нефти чем для одного лишь автотранспорта но все же запасы нефти не могут быть неистощимы хотя геологи открывают все новые месторож-дения Возникает общий вопрос сумеем ли мы заменить нефть если запасы ее истощатся Когда мы овладеем реакцией термоядерного синтеза т е сможем регулировать выделение той колос-сальной энергии которая мгновенно выделяется например при взрыве водородной бомбы то нам будет доступно использование неограниченных количеств энергии Нефть и - уголь переста-нут быть поставщиками энергии Они будут поставщиками только углерода для химической про-мышленности Их с избытком хватит и для пищи

Есть однако еще одна возможность не связанная ни с нефтью ни с ядерной энергией Можно выращивать зеленые микроорганизмы mdash одноклеточные водоросли которые как и зеленые выс-шие растения используют углерод углекислого газа превращая последний в органические веще-ства с выделением кислорода за счет солнечной энергии Дело в том что микроорганизмы как дрожжи так и водоросли (типа хлореллы) растут несравненно быстрее чем высшие многоклеточ-ные организмы mdash растения или животные А белок водорослей можно перерабатывать во вкусную пищу так как это уже начинают делать с белком дрожжей добавляя недостающие аминокислоты недостающие витамины и вкусовые вещества Водоросли так же как и зеленые растения суши получают необходимый им углерод из углекислого газа на этот раз растворенного в воде Погло-щая световую энергию солнца водоросли как и зеленые листья других растений углерод угле-кислого газа соединяют с водой в углеводы (отсюда и название mdash углеводы) а кислород выбра-сывают в атмосферу

Мысль об обеспечении человечества изобилием продуктов питания давно занимала многих хими-ков В экспериментальных работах по синтезу пищевых продуктов надо использовать все откры-тия чтобы выяснить какие лучше и экономичнее Нужно конечно улучшать и всячески интенси-фицировать земледелие По статистическим данным население земного шара к 2000 г удвоится и превысит шесть миллиардов человек Пищи потребуется гораздо больше а ее и сейчас на земном шаре не хватает особенно белка

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 21: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

21

Заметки на полях

12 октября 1748 года в России открылась первая химическая лаборатория

Ничто не происходит без достаточного основания Михаил Ломоносов

До Михаила Васильевича Ломоносова никаких систематических исследований в области химии в Росси не велось не было естественно и химической лаборатории Она появилась лишь к сере-дине восемнадцатого века и была по сути таким же знаковым явлением как открытие кунсткаме-ры Университета или Академии наук

В этой лаборатории (она открылась 12 октября 1748) велись как прикладные исследования (например Ломоносов занимался здесь изготовлением окрашенных стёкол - смальты - для выкла-дывания мозаики) так и основополагающие опыты Благодаря усилиям Ломоносова в лаборато-рии было самое современное для того времени оборудование и она ни в чем не уступала евро-пейским а кое в чём и превосходила их Ломоносов широко использовал весь инструментарий и считал что химик без довольного познания физики подобен человеку который всё должен искать щупом Сии науки так соединены между собой что одна без другой в совершенстве быть не мо-гут Он также говорил Вся моя химия - физическая Ломоносов впервые выделил этот раздел химии дал ему определение а потому по праву может считаться её основателем

Ломоносов всё пытался измерить всё познать математикой не удивительно что он сформули-ровал фундаментальный закон природы Ежели где убудет несколько материи то умножится в другом месте Сей всеобщий естественный закон простирается и в смысле правила движения ибо тело движущее своею силою другое столько же от веса у себя теряет сколько сообщает дру-гому которое от него движение получает Мнение своё о неизменности вещества М В Ломоносов доказывал химическими опытами значительно опережая Антуана Лавуазье которого считают от-крывателем закона сохранения массы веществ хотя Лавуазье сделал свои выводы лишь 1874 го-ду Ломоносов же уже в 1756 г делает такую запись Делал опыты в заплавленных накрепко стек-лянных сосудах чтобы исследовать прибывает ли вес металлов от чистого жару Оными опытами нашлось что славного Роберта Бойля мнение ложно ибо без пропущения внешнего воздуха вес отожжённого металла остаётся в одной мере Роберт Бойль считал что при горении веществ от них выделяется невидимая субстанция - флогистон а масса продуктов реакции изменяется

Работа новой лаборатории дала России не только этот закон из лаборатории вышли химики-последователи Ломоносова - Товий Ловиц Константин Кирхгоф и многие другие Кроме того здесь велись и разработки первых русских производств по сути основывалась русская промышлен-ность

О своих опытах Ломоносов регулярно готовил рапорты для Академии наук Вот один из них (1751 г) В химии 1) произведены многие опыты по большей части огнём для исследования натуры цветов 2) говорил сочиненную мною речь о пользе химии 3) вымыслил некоторые новые приборы для физической химии

К сожалению после смерти своего основателя лаборатория стала приходить в упадок а позже и вовсе сгорела

Прямая речь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 22: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

22

Алексей Абрикосов о нобелевских лауреатах

Почему наука дает на американской почве более пышные всходы чем где бы то ни было За 103 года существования нобелевской премии 42 про-цента реципиентов - американцы Этот феноменальный успех - почти по-ловина выдающихся научных открытий века приходится на США - и неиз-бежный престиж спровоцировали самые разные объяснения и эмоции Сегодня у нас есть возможность услышать исключительно авторитетное мнение Собеседник корреспондента радиостанции СВОБОДА Юрия ЖИ-ГАЛКИНА - лауреат Нобелевской премии по физике прошлого года акаде-мик сотрудник национальной лаборатории Алексей АБРИКОСОВ

- Итак чем можно объяснить выдающиеся научные успехи Америки - Нобелевские премии даются по справедливости с моей точки зрения и американцы их заслужи-ли в большей степени чем кто-либо другой Это связано в значительной степени с тем что Аме-рика из года в год выделяет гораздо больше денег на научные исследования чем какая-либо дру-гая страна Поэтому имеется очень хорошая аппаратура на которой можно вести очень сложные эксперименты и делать новые открытия Кроме того это естественно привлекает огромное коли-чество людей в науку как местных так и иностранных А благодаря этому имеется очень хорошая научная школа что привлекает много молодежи Вот поэтому все это друг с другом связано

- Очень часто говорят о том что американская наука сильна потому что американцы попросту скупают мозги за рубежом - Можно сказать это и так Это же не просто так это даже не зарплата это в основном деньги на научные исследования Поскольку Америка выделяет больше то конечно можно сказать что она скупает Но это не в таком меркантильном смысле это в гораздо более серьезном смысле

- Обычно когда Америку упрекают или уличают в том что она скупает мозги в этой идее есть некая негативная коннотация дескать плохо что одна страна обладает та-кой наукой - Наука - вещь международная поэтому где она делается совершенно не важно Молодые люди всегда найдут себе путь туда где наука лучше Ну например в России в Физико-техническом ин-ституте в одном из самых лучших университетов студенты после четвертого года стремятся по-ехать в Соединенные Штаты для того чтобы там защищать диссертации кандидатские это доктор философии здесь называется и потом продолжать по возможности быть здесь Это связано с тем что они знают насколько американская наука лучше насколько больше здесь на науку выделяется средств Они это прекрасно знают Демагогическое выражение laquoпокупка мозгов - это неправиль-но

- Ваша премия была по понятным причинам поскольку вы американский гражданин запи-сана как премия Соединенных Штатов А вам как отчасти российскому ученому отча-сти американскому ученому не обидно что Россия не упоминается в этом контексте - Я уехал из России в 1991 году С тех пор я ни разу в России не был потому что честно говоря мне не очень нравится то что там происходит Говорят о демократии говорят о рыночной эконо-мике на самом деле все идет прямо в обратную сторону В России в свое время когда я там был я натерпелся достаточно И по этому случаю я горжусь тем что эта премия считается за Амери-кой Я этим горжусь

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru

Page 23: мир химии

Журнал Мир Химии 8 октябрь 2004 года

23

Над выпуском работали

главный редактор - ФЕДОРОВ Максим

информационный отдел - Александр ПАНФИЛОВ

новости от журнала SampT - Сергей КАМШИЛИН

ответственный редактор - ГРИБАНОВ Василий

использованы материалы сайтов ChemworldNarodRu и Chemmsuru

copy Журнал Мир Химии Составление и оформление При перепечатке необходима ссылка на журнал Мир Химии или первоисточник

Независимый электронный журнал выходит при поддержке сетевого ресурса Мир Химии на НАРОДе Адрес журнала Мир Химии в интернете Httpmirofhimnarodru