Жизнь замечательных веществ - Аркадий Курамшин

Отравление диметилртутью не является «приметой времени» химиков XIX века. Никто из работающих с органическими соединениями ртути от него не застрахован. В августе 1996 года профессор колледжа в Дартмунте Карен Веттерхан, опытный химик-металлоорганик, соблюдала все меры предосторожности, работая с небольшим количеством диметилртути – она выполняла все операции под вытяжкой в халате, очках и перчатках, но в процессе работы капнула пару капель реактива на перчатки. Капнула, утилизировала перчатки и забыла, вроде бы жизнь продолжала идти своим чередом. Однако в январе 1997 года она стала замечать тревожные симптомы – расстройство речи, потерю координации движений. В больнице ей поставили диагноз «отравление ртутью». Состояние химика ухудшалось, и терапия, призванная выводить из организма тяжелые металлы, в том числе и ртуть, не помогла (это только в «Хаусе» все проблемы больного после диагностики отравления тяжелыми металлами и фразы «Вводите лиганды и выводите тяжелые металлы!» все проблемы больного решаются, в жизни, увы, всё хуже). В феврале 1997 года, через три недели после первых симптомов отравления, Веттерхан впала в кому и умерла, не приходя в сознание, в июне. Несмотря на то что диметилртуть не попадала на кожные покровы, органическое окружение ртути позволяет этому «суперяду» проходить сквозь тонкие латексные перчатки.

Кстати, после смерти коллег Франкланда от отравления ртутьорганическими соединениями в 1865 году Джордж Бактон, впервые получивший диметилртуть, отошел от химии, перешел в энтомологию, стал изучать жучков и бабочек, что, возможно, и помогло ему дожить до преклонного возраста в 87 лет и умереть в 1905 году.

Не то чтобы ртуть и её производные были бы уж таким замечательным веществом, хотя без ртути у нас не было бы ни технологии изготовления зеркал, ни золоченых куполов, ни сумасшедшего шляпника. Тем не менее я от всей души желаю вам, чтобы вы поменьше контактировали с ртутью и избежали участи Карла II, Карла Ульриха, Карен Веттерхан и многих других.

Диоксид титана, он же оксид титана(IV), TiO2, является одним из многих химических веществ – «ложных друзей переводчика». По-английски название этого вещества часто пишется как titania, что позволяет переводчикам переводить его как «титан», хотя сам металлический титан – titanium. Кстати, аналогичные трудности перевода бывают в паре и тройке silica – silicon; alum-alumina-aluminum. В первой паре речь идет соответственно об оксиде кремния (или просто кремнеземе) и кремнии (а не силиконе), а во втором случае – соответственно о квасцах, оксиде алюминия и алюминии.

Диоксид титана не является страшным ядовитым веществом, он даже не является нестрашным ядовитым веществом – мы можем встретить его в повседневной жизни в самых различных областях. Ежегодное мировое производство оксида титана составляет около 4 миллионов тонн, и его внешний вид, физические и химические свойства наряду с безопасностью в отношении токсичности приводят к тому, что диоксид титана можно найти в лакокрасочных материалах и солнечных батареях, кондитерских изделиях и зубной пасте, а также лекарственных препаратах.

В природе диоксид титана встречается в виде двух полиморфных кристаллических модификаций (двух неорганических веществ с одинаковым составом, но с разным строением кристаллической решетки) – рутила и анатаза, применяют диоксид титана также в виде двух этих модификаций (в ряде случаев получая искусственно). Рутил является несколько более распространенным в плане практического применения из-за более высокой устойчивости и большей белизны, ниша для более мягкого анатаза – применение в продуктах питания и лекарственных препаратах.

Обе формы диоксида титана известны в первую очередь благодаря своей белизне, из-за которой самой распространенной, но не единственной областью применения диоксида титана является лакокрасочная промышленность, в которой диоксид титана является самым известным и распространенным белым пигментом. Диоксид титана отличается высоким показателем преломления (из твердых веществ свет преломляет лучше только алмаз), что позволяет ему рассеивать свет и давать хорошую белую окраску, химическая же устойчивость этого материала приводит к тому, что покрашенные им поверхности длительное время сохраняют белизну.

Помимо лаков и красок диоксид титана является отбеливающим агентом в пищевой промышленности, где он известен под кодовым шифром E171. Эту добавку можно найти в мороженом, соусах для заправки салатов и кулинарных изделиях. Диоксид титана также можно встретить в зубных пастах (все-таки приятно наносить на зубную щетку белую пасту, а не серую), диоксид титана есть и в столь любимых школьниками и студентами корректорах текста (белой пасте, которой замазывают неправильные тексты). Есть варианты рецептур для дорожной разметки, в которой мел заменен диоксидом титана, разметка теннисных кортов и других спортивных площадок также зачастую не обходится без этого замечательного вещества.

Может показаться забавным, но самый известный после мела белый пигмент применяется в косметике для изготовления солнцезащитных кремов. Хотя диоксид титана и прозрачен для волн, относящихся к видимой области спектра, он может блокировать вредоносное ультрафиолетовое излучение, отражая, рассеивая и поглощая его.

Способность диоксида титана взаимодействовать с ультрафиолетом обеспечивает ещё одно важное свойство нашего замечательного вещества. Поглощая ультрафиолет, диоксид титана конвертирует его таким образом, что образуются свободные радикалы. В составе солнцезащитных кремов эти радикалы «перехватываются» наполнителями косметического средства, и коже не наносит вред ни ультрафиолет, ни радикалы. Вместе с тем в ряде практических областей энергию этих радикалов и их реакционную способность можно направить в нужное русло. Японский химик Акира Фудзисима пришел к выводу, что диоксид можно использовать как фотокатализатор при получении водорода из воды с помощью её разложения лучами солнечного света.

И хотя получение водорода из воды на титаноксидных катализаторах – это ещё перспективы, пусть, может быть, и не очень далекие, фотокатализ диоксидом титана применяется уже здесь и сейчас, правда, не в энергетике. Покрытие из диоксида титана используется в так называемых «самоочищающихся поверхностях»: радикалы, которые генерируются диоксидом титана, могут разрушать органические загрязнения, попавшие на такую поверхность, а продукты их распада могут быть просто легко смыты без применения чистящих и моющих средств обычной водой, скажем, дождевой, если такая самоочищающаяся поверхность нанесена на фасад здания. Уже известны самоочищающиеся стекла для окон и самоочищающиеся кухонные поверхности – мечта любой хозяйки и хозяина. Активно разрабатываются и самоочищающиеся ткани – в 2011 году группа исследователей из Поднебесной представила хлопчатобумажную ткань, содержащую диоксид титана. На испытаниях ткань старательно мазали шоколадом и фруктовыми соками, после чего подержали на солнечном свету пару часов, промыли водой, и ткань вернулась к исходной белизне. Это уже, как вы понимаете, мечта всех мам и пап, а также тех, кто имеет привычку кормить едой свою одежду, но также и кошмар для производителей стиральных машин и порошков.