Жизнь замечательных веществ - Аркадий Курамшин

Дело в том, что до определенного момента в Европе единственным пигментом, который использовался для изготовления синих красок, был ультрамарин, который в свою очередь получали из минерала ляпис лазури (лазурита), о единственном источнике которого говорилось немного выше. Нерегулярные поставки, риски, связанные с путешествием караванов, приводили к чрезвычайной редкости синего пигмента, и, как следствие, его заоблачной, как голубые небеса, стоимости. Однако ситуация на рынке пигментов изменилась примерно в начале 1700-х годов с рождением в Германии нашего очередного замечательного вещества – одного из первых искусственных красителей – берлинской лазури.

Открытие берлинской лазури приписывают немецкому химику (точнее, специалисту по изготовлению красок для различных целей) Дисбаху. Личность это настолько легендарная, что мне не удалось найти ни одного изображения этого человека. Как гласит легенда, Дисбах пытался получить тоже недешёвый красный пигмент, перерабатывая шкурки карминоносных червецов (источников красного пигмента кошенили), но что-то, как часто бывало в те времена, пошло не так, и в результате загрязнения кошенили солями железа появилась устойчивая синяя окраска. Ценность нового пигмента сразу стала очевидной, особенно когда стало ясно, что он устойчив к влаге, воздуху и почти не меняется под воздействием света. Немаловажно и то, что цена нового пигмента была много меньше цены ультрамарина. Однако это не означало, что синий цвет вдруг стал доступен широким массам трудящихся – производство новой краски на первых порах было ограниченным из-за отсутствия широкой сырьевой базы (в смысле жуков), а сам метод получения этого замечательного вещества держали в тайне без малого два десятилетия.

Однако с жуками было всё же проще, чем с поставками лазурита из Афганистана, и новый синий пигмент вскоре стали продавать в Европе под патриотическими названиями «прусский голубой» или «берлинский голубой», а мундиры прусской армии стали окрашивать в синий цвет. Экспорт берлинской лазури был налажен даже в Японию, где, видимо, было плохо и с афганским ультрамарином, и с кошенильными червецами, и синий пигмент был тоже востребован. Если посмотреть на полотна, созданные живописцами после случайного открытия Дисбаха, можно увидеть, что синий цвет становится всё более популярным.

Тем не менее строение берлинской лазури многие годы и даже десятилетия оставалось загадкой – это замечательное вещество не стремилось раскрывать все свои секреты, правда, производителям пигмента, возможно, эти секреты и не были интересны – им было достаточно, что они умеют получать синее кристаллическое вещество, которое можно продавать, получая при этом немалые барыши.

То, что это соединение относится к комплексным (или координационным) соединениям, стало известно только после того, как Альфред Вернер разработал основы теории строения комплексных соединений. И хотя точный цвет пигмента в том числе зависит и от того, какие примеси могут входить в его кристаллическую решетку, основу берлинской лазури представляет гексацианоферрат(II) железа(III) – Fe4[Fe(CN)6]3 – в этом замечательном соединении содержатся атомы железа в двух различных степенях окисления – (+2) и (+3).

Гексацианоферратный фрагмент можно представить как октаэдр, в котором атом железа (+2) окружен шестью цианидными группами. Стоит отметить, что группа CN очень прочно связана с железом, не отрывается от него, и поэтому, в отличие от цианида калия, где связь межу калием и цианидом диссоциирует, высвобождая токсичный ион CN— без проблем, берлинская лазурь не токсична (правда, это не значит, что стоит попробовать лизнуть синий пигмент на картинах XVIII века, выставленных в Дрезденской или какой-либо другой галерее). Эти октаэдры некоторыми из своих вершин связаны с ионами железа(+3), в оставшихся пустотах могут находиться молекулы воды или ионы щелочных металлов. Таким образом, ионы железа(+3) также находятся в октаэдрическом окружении, хотя и не таком регулярном, как ионы железа (+2). Это обстоятельство, в свою очередь, приводит к различию электронной конфигурации ионов железа, определяющему цвет кристаллов: при облучении берлинской лазури светом она поглощает световые колебания, соответствующие оранжевому цвету, в результате такого явления, как межатомный перенос заряда – при возбуждении светом электрон с иона железа(+2) переносится на ион железа(+3).

Результаты исследований геохимиков позволяют предположить, что Дисбах был не первый, кто получил берлинскую лазурь – она могла образоваться в добиотических условиях (из ионов железа в насыщенной электричеством аммиачно-метановой атмосфере). Более того, некоторые исследователи связывают берлинскую лазурь с появлением жизни – эксперименты показывают, что некоторые биологически активные соединения могли образоваться из циановодорода, высвобождающегося из берлинской лазури при её выдерживании при pH=12 и относительно высоких температурах (70–150 °C) во влажной бескислородной атмосфере аммиака, воспроизводящей условия добиотической Земли.

Берлинская лазурь до сих пор может применяться в качестве синего пигмента, хотя со времени Дисбаха уже было разработано немалое количество синтетических красителей синего цвета, однако это не единственный вариант её использования. Например, берлинскую лазурь применяют для лечения людей, отравившихся ионами таллия или получивших в организм дозу ионов радиоактивного цезия. Пациент принимает капсулу с берлинской лазурью, и в его кишечнике наше замечательное соединение взаимодействует с опасными ионами, «засасывая» их в свою кристаллическую решетку. Эта адсорбция не позволяет организму реадсорбировать опасные ионы, и они с большей скоростью выводятся из организма – так в присутствии берлинской лазури время вывода цезия из организма понижается со 110 до 30 суток.

Итак, берлинская лазурь, обнаруженная случайно, совершенно замечательным образом когда-то перевернула отношение людей к синему цвету, сделав его доступным вплоть до дизайна военной формы. Ну а сейчас она не только не прекращает свою работу по окрашиванию, но и приобретает новые профессии.

Обычно ядерные реакторы и ядерные бомбы у нас как-то ассоциируются с триумфом воли физиков, но для того, чтобы физики смогли бы, нет, не раскрутить шарик наоборот на пари, а «приручить» атом, они должны были иметь дело с обогащенным ураном, а для обогащения урана используется вещество, получение которого без химиков невозможно – гексафторид урана (UF6).