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

Однако жизнь показала. Что Кванде был на правильном пути. Уже в девятнадцатом веке эффективность работы щитовидной железы была соотнесена с йодом, вот только оказалось, что лечить образование зоба нужно менее опасным для здоровья, чем элементарный йод, йодидом калия (йодид калия входил в состав антиструмина, который в школе нам каждую неделю давали бесплатно, он же входит в состав совершенно не бесплатного йодомарина). В начале 1920-х некоторые кантоны Швейцарии первыми в Европе начали использовать йодированную соль для профилактики заболеваний щитовидной железы (в йодированную соль добавляют йодат калия, который в организме превращается в йодид), это успешный опыт переняла Европа, и скоро слово «кретинизм» (гормональное заболевание, вызываемое нарушениями работы щитовидной железы, выраженным снижением функции щитовидной железы, отличающееся задержкой физического и умственного развития), стало из медицинского термина простым ругательством.

54. Ксенон

Как уже упоминалось выше, Уильям Рамзай и его ассистент Моррис Уильям Траверс открыли три инертных газа в ходе одного эксперимента в 1898 году.

Первоначально Траверс предложил дать новому элементу название, опираясь на голубую окраску его спектральной линии, однако у к тому времени был открыт цезий, название которого уже было дано по голубой спектральной линии (к тому же в Периодической системе новый инертный газ и цезий оказывались соседями). В конечном итоге Рамзай и Траверс сошлись на названии «ксенон» от греческого «ксенос» — чужой или странный. Вряд ли, давая это название, они предвидели, каким странным станет этот элемент — первый благородный газ, «потерявший благородство», благородный газ, который будет интенсивно работать в грузоперевозках — освещать дорогу автомобилям и помогать запуску космических кораблей.

Траверсу и Рамзаю потребовалось несколько месяцев, чтобы получить чистый ксенон и измерить его плотность и атомную массу. Это не удивительно — ксенон наименее распространён в атмосфере. Так, окружающий нас воздух содержит 1 % аргона по объему, 18 миллионных долей неона, 5 миллионных долей гелия, одну миллионную долю криптона и только 0.09 миллионных долей ксенона — в 100 м3 воздуха содержится около 9 см3 ксенона. Естественно, что это делает ксенон самым дорогим из инертных газов (имеется в виду, обладающих стабильными изотопами), и в России ежегодно из воздуха получают всего лишь 1500 м3 чистого ксенона.

Хотя ксенон и образует химические соединения, применяется он все же как простое вещество. Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев. Ксенон используют для наполнения ламп накаливания (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания) и мощных газоразрядных источников света. Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия, является рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов. Принцип работы двигателей заключается в том, что при ионизации атомы ксенона разгоняются до скорости около 30 километров в секунду, и, вылетая из сопла двигателя, двигают космический аппарат в противоположном направлении.

Ксенон стал первым инертным газом, который показал, что не такой уж он и инертный. В марте 1962 года химик Нил Барлетт, родившийся в Ньюкасле (Великобритания), и успевший за свою жизнь поработать и в Британии, и в Канаде, и в США, получил первое соединение инертного газа. Первоначально Барлетт обнаружил, что смесь газообразных кислорода и гексафторида платины реагировала с образованием твердого красного вещества — гексафторплатината дикислорода, O2+[PtF6]−. Сопоставив энергии ионизации молекулярного кислорода 1175 кДж/моль) и ксенона Xe (1170 кДж/моль), он попросил у коллег-физиков ксенон для эксперимента и, смешав газообразные ксенон и гексафторид платины, получил первое производное ксенона — гексафторплатинат ксенона — Xe+[PtF6]−. Сейчас список производных ксенона и криптона довольно широк, и термин «химия благородных газов» уже не звучит как оксюморон.

Нерадиоактивный нуклид 129Хе, на который приходится почти четверть природного ксенона, является идеальным контрастом для МРТ. Обычно аппараты магнитно-резонансной томографии позволяют определять ядра водорода, что достаточно для большинства биологических тканей, но бесполезны для того, чтобы узнать, что происходит в лёгких. Ксенон-129 может быть не только легко обнаружен в лёгких, но и при его растворении в крови, что позволяет следить за работой лёгких в режиме реального времени.

С 1 сентября 2014 Всемирное антидопинговое агентство добавило ксенон и аргон в Список запрещенных веществ и методов подготовки спортсменов, причисляя их к допингам. Трудно представить, что химически инертные благородные газы могут улучшить спортивный результат, но тем не менее ксенон проявляет определенную биологическую активность — известно, что он повышает способность крови переносить кислород. Аргон, как полагается, работают таким же образом.

Ксенон может оказывать влияние на белковые рецепторы и ионные каналы, действуя как гипоксия-индуцируемый фактор, аналогичное действие оказывает закись азота (веселящий газ). В течение уже многих десятилетий ксенон, как и закись азота, используется в качестве полного анестетика, в том числе и в России.

Если речь идет об улучшении спортивных результатов, спортсмены начали вдыхать ксенон, заменяя этим газом тренировки на большой высоте, где концентрация кислорода понижена. Ксенон и аргон покинут организм в течение нескольких часов, но последствия вдыхания инертных газов, улучшающих производительность спортсменов, эффект может длиться несколько дней. Правда, в процессе подготовки этой книги я так и не нашел, как Агентство планирует проверять атлетов на предмет ксеноново/аргонового допинга.

55. Цезий

Моя учёба в университете пришлась на расформирование в нём военной кафедры (я один из последних её выпускников). Временами вместо занятий по тактике мы выезжали на базу, где помогали готовить «военку» к закрытию — сортировали имущество, идущее на возврат в армию и на списание (списанный общевойсковой защитный комплект, например, долго мне служил во время походов по лесу, а сорбенты из списанных противогазных фильтров я применял для очистки растворителей во время своей аспирантуры, пришедшейся на глобальное падение финансирование научных исследований).

Да, офицеры относились позволяли брать часть списываемого имущества для личных нужд, но всё же это не был аттракцион неслыханной щедрости — при выходе с базы нам вежливо командовали приготовить карманы и личные вещи к осмотру. Эксцессов не было никогда за исключением одного случая, когда один из моих коллег набил полные карманы кусочками золотистого металла, запаянного внутрь стеклянных капсул. Обнаруживший это майор долго и неприлично смеялся, повторяя, что, если бы не было проверки, парные мужские органы несуна «сварились бы вкрутую», и даже не стал составлять рапорт. Незадачливый студент-курсант рассовал по карманам образцы радиоцезия — радиоактивного нуклида цезия, который применялся (а может и применяется сейчас) для поверки и калибровки войскового малогабаритного рентгенометра-дозиметра ДП-5в.