Читать книгу "Элементы: замечательный сон профессора Менделеева - Аркадий Курамшин"

47. Серебро

Блеск серебра известен и ценится людьми с глубокой древности. Серебро не столь редкий и дорогой металл, как золото, но всё же серебро — монетный металл. Археология говорит о том, что добывать серебро из сульфидных руд, чеканить из этого серебра монеты и делать украшения люди начали еще в четвертом тысячелетии до нашей эры. Серебро становилось основой экономической и военной мощи античных стран Средиземноморья. Так, именно Лаврионские серебряные копи позволили Афинам быстро построить военный флот, который в итоге и принес Элладе победу в греко-персидских войнах, а Афинам на некоторое время стать главным полисом в организованном ими же греческом союзе.

Серебро мягкий и ковкий металл с относительно низкой температурой плавления (962 °C), который легко ковать и отливать в формы. Эти свойства серебра веками позволяли чеканить из него монеты, изготавливать вазы, кубки, тарелки и столовые приборы — столовую утварь, которая веками и до сих пор воспринимают как проявление достатка. Тем не менее, столовое серебро — вещь капризная, оно быстро тускнеет. Даже при том, что соединений серы в воздухе не так уж много, серебро медленно покрывается слоем тёмного сульфида, который нужно удалять механически — именно из-за недолговечности блеска серебро оказалось в тени золота. Однако те же свойства серебра, которые оттеняют его внешний вид, втянули серебро в историю, позволяя фиксировать Историю — делать фотографии.

В 1727 году немецкий физик Иоганн Шульце обнаружил, что на свету паста из мела и нитрата серебра темнеет. Это наблюдение позволило ему получать первые картинки с помощью света, применяя трафареты. Реакция, которую обнаружил Шульце, ставшая началом фотографии, протекала благодаря тому, что соли серебра чувствительны к свету. Фотон выбивает из отрицательно заряженного нитрат-аниона электрон, который, присоединяясь к положительному иону серебра, восстанавливает его, а порошок металлического серебра делает поверхность материала тёмным. Открытие Генри Талботом в 1840 году ещё одного химического фокуса, который назвали «скрытым серебряным изображением», показалось современникам учёного магией или чем-то дьявольским — оказалось, что результат воздействия света на йодид серебра может быть проявлен действием галловой кислоты. Однако в появлении скрытого рисунка не было ничего мистического и тем более инфернального. Это была простая окислительно-восстановительная реакция — галловая кислота способствует восстановлению фотосенсибилизированных ионов серебра до металла. Способы нанесения фоточувствительного слоя на бумагу и прозрачную плёнку из целлулоида позволили появиться двум важнейшим из искусств.

Цветная, а затем цифровая фотография сократили применение серебра в фотографии, однако всё же не полностью заместили. Высокая электропроводность серебра служит свою службу и в цифровой фотографии (как и во всей микроэлектронике) — во многих узлах смартфонов и ноутбуков используются серебряные проволочки-проводники, серебряные контакты и серебряные детали источников питания. В наше время возвращаются даже хорошо забытые старые области применения серебра — на фоне возрастающей резистентности бактерий к антибиотикам ряд ученых предлагает вернуться к бактерицидным нанопокрытиям из серебра. Металлическое серебро убивает большую часть микроорганизмов (хотя природа этого эффекта до сих пор не ясна), но абсолютно безопасно для людей и даже применяется для украшения блюд на чрезвычайно гламурных обедах. Справедливости ради, в наше время применений у серебра меньше, чем в прошлом веке — некоторые благородные металлы выполняют его работу более качественно.

48. Кадмий

Доктор Айболит — вымышленный Корнеем Ивановичем Чуковским персонаж, а вот болезнь «Ай, болит» действительно существует. Точнее, она называется. Болезнь итай-итай, что с японского языка можно перевести как «ой-ой больно», была диагностирована в 1950 году в японской префектуре Тояма, расположенной на 100 километров к северу от Токио.

Симптомы болезни включали не только острые боли в суставах и позвоночнике, но и развитие почечной недостаточности, которая часто приводила к смерти заболевших. Как оказалось, симптомы развивались из-за хронического отравления кадмием — рис, культивировавшийся в очаге заболевания, выращивали на почвах, чрезвычайно богатых солями кадмия — выше по течению реки Дзиндзу, которая использовалась для орошения полей находилось производство горно-металлургической компанией «Мицуи», работа которой привела к загрязнению воды солями тяжёлых металлов, прежде всего, кадмия. В результате этого урожай риса, собранный в Тояме, содержал кадмия в десять раз больше, чем нормальный рис.

Ситуация с болезнью «Ай, болит» заставила производителей опасаться кадмия как огня — производители консервов исключили кадмий из состава припоя для изготовления консервных банок (хотя, строго говоря, кадмий и другие компоненты припоя мог попадать в продукты питания только после вскрытия банки — отсутствие воздуха внутри неё не даёт портиться не только продукту, но и делает невозможным окисление металлов, контактирующих с пищей). В 2010 году Кока-Кола отозвала с рынка США 22 000 стеклянных стаканов с фирменным дизайном, после того как в составе краски, которую использовали для нанесения логотипа, был обнаружен кадмий (хотя логотип был нанесён снаружи стакана и его контакт с напитками был исключён).

Любопытно, но в случаях хронического отравления кадмием превышение этого металла в потребляемой человеком пище было настолько высоко, что смогло преодолеть естественную защиту человеческого организма — малые дозы кадмия человек вполне в состоянии «переварить». Иод кадмия, как и ионы многих других тяжёлых металлов, тиофилен — он образует прочные связи с атомами серы, входящими в состав аминокислот и белков. При попадании в организм человека ионов тиофильных металлов начинается интенсивная выработка металлсодержащего белка металлотионеина, особо богатого серосодержащими аминокислотными остатками. Каждая молекула такого белка может связать до семи ионов кадмия или подобных ему тяжелых металлов и способствовать их выводу из организма. Люди, пострадавшие от болезни итай-итай, длительное время получали такие количества кадмия, с которыми не мог справиться естественный механизм защиты.

Кадмий был открыт в 1817 году немецким химиком Фридрихом Штромейером. Началось с того, что аптекари Магдебурга заподозрили, что в оксиде цинка, попадавшем в их аптеки есть примесь мышьяка. Штромейер выделил из предоставленных образцов коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, которому дал название кадмий. Название элементу было дано по греческому названию руды, из которой в Германии добывали цинк — кадмея. В свою очередь, руда получила своё название в честь Кадма, героя древнегреческой мифологии, легендарного основателя Фив Беотийских и создателя греческого алфавита.