Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева - Сэм Кин

В определенном смысле периодическая система практически бесполезна при изучении звездной истории элементов. Все звезды состоят почти исключительно из водорода и гелия, это же можно сказать и о планетах-гигантах. Как ни важен водородно-гелиевый цикл для космологии, сам по себе он малоинтересен. Но чтобы осознать самые интересные детали нашего существования – роль сверхновых или углеродную основу жизни, – нужно изучать периодическую систему. Как писал философ и историк Эрик Скерри, «все элементы кроме гелия и водорода составляют лишь 0,04 процента Вселенной. Казалось бы, вся остальная периодическая система не имеет особого значения. Но, как бы то ни было, мы живем на Земле, а на этой планете набор элементов гораздо сложнее».

Это верная мысль, но ныне покойному астрофизику Карлу Сагану удалось выразить ее гораздо поэтичнее. Без ядерных печей, описанных в статье В2FН (как мы помним, там появились важнейшие элементы, в частности углерод, кислород, азот), и без взрывов сверхновых, способных засеять жизнью такие гостеприимные места, как Земля, нас бы никогда не существовало. Как красиво сказал Саган, «Все мы – звездная материя».

К сожалению, горькая правда звездной истории такова, что сагановская «звездная материя» распределена на нашей планете крайне неравномерно. Несмотря на то, что при взрыве сверхновой элементы распространялись во всех направлениях и многократно перемешивались в полужидкой незастывшей Земле, в некоторых регионах планеты концентрация редких минералов гораздо выше, чем в других.

Иногда, как в Иттербю, такое разнообразие становится пищей для научного гения. Но гораздо чаще такое изобилие порождает алчность и хищничество, особенно если какие-то малоизвестные элементы находят применение в бизнесе, на войне или даже в обеих этих сферах одновременно.

Многие столпы современной культуры, в частности демократия, философия, драматургия, уходят корнями в древнегреческую эпоху. То же можно сказать и о химическом оружии. Когда в 400 году до н. э. войска Спарты осадили Афины, спартанцы решили принудить неуступчивого соперника к капитуляции, просто выкурив его из города. При этом была применена наиболее совершенная химическая технология того времени – дымовая атака. Немногословные спартанцы подошли к Афинам с вязанками ядовитой древесины, дегтем и зловонной серой. Затем они подожгли все это и затаились вокруг окруженного города, ожидая, пока беззащитные кашляющие афиняне в панике побегут, оставив свои дома на разграбление. Несмотря на то что это была не менее блестящая тактическая находка, чем троянский конь, она не сработала. Клубы ядовитого дыма пронеслись по городу, но он выдержал эту газовую атаку, а позже афиняне вышли победителями из этой войны[44].

Эта неудача оказалась лишь предвестницей многих других. Приемы химической войны практически не совершенствовались на протяжении следующих двадцати четырех веков и оставались крайне примитивными – например, известны случаи обливания врагов кипящим маслом. Вплоть до Первой мировой войны газы не имели почти никакого стратегического значения. Дело не в том, что государства нового времени не осознавали их силы. Все научно развитые страны мира кроме одной воздержавшейся, подписали в 1899 году Гаагскую конвенцию о запрете химического оружия в боевых действиях. Но эта воздержавшаяся страна – Соединенные Штаты Америки – обосновала свою точку зрения. Американцы считали лицемерной мерой запрет газов (которые на тот момент были не более опасны, чем перцовый аэрозоль) со стороны тех держав, которые ничтоже сумняшеся косили восемнадцатилетних юнцов из пулеметов и топили боевые корабли торпедами, обрекая матросов на гибель в холодном море. Представители других стран, понося американский цинизм, демонстративно подписали Гаагский пакт, но уже очень скоро нарушили данное слово.

Ранние секретные разработки химического оружия касались в основном брома – элемента-гранаты. Как и другие галогены, бром имеет на внешнем энергетическом уровне семь электронов и отчаянно пытается приобрести восьмой. Бром действует по принципу «цель оправдывает средства» и образует вокруг атомов других, более слабых элементов прочные клетки, чтобы иметь возможность распоряжаться электронами своих узников. Таким слабым элементом может оказываться и углерод. Бром особенно сильно раздражает глаза и нос, и к 1910 году армейские химики разработали на основе брома такие сильные слезоточивые газы, которые вполне могли вывести из строя взрослого человека.

Французское правительство имело полное право использовать слезоточивые газы против собственных граждан (ведь Гаагская конвенция касалась только боевых действий). В 1912-м при помощи ацетата брома были нейтрализованы и задержаны опасные грабители французских банков, собравшиеся на сходку. Известия об этом событии быстро долетели до соседей Франции, у которых появились серьезные основания для беспокойства. Когда в августе 1914 года разразилась Первая мировая война, французы немедленно встретили наступавшие немецкие войска бромовыми снарядами. Но даже спартанцам за два с лишним тысячелетия до этого химическая атака удалась лучше. Снаряды попали на продуваемую ветром равнину, и газ не оказал практически никакого эффекта – его унесло ветром еще до того, как немцы поняли, что их «атакуют». Тем не менее правильно было бы сказать, что бромовые снаряды не оказали сиюминутного эффекта, поскольку вскоре истерические слухи о боевом газе заполонили газеты, как во Франции, так и в Германии. Немцы только подливали масла в огонь. Как раз в то время в одном немецком бараке произошел несчастный случай – массовое отравление угарным газом. Германия заявила, что здесь было применено секретное французское удушающее вещество. Это делалось для оправдания собственной немецкой программы по разработке химического оружия.

Благодаря одному человеку – лысому усатому химику в пенсне – немецкие исследования боевых газов вскоре стали самыми передовыми в мире. Фриц Габер был одним из величайших гениев за всю историю химии, а около 1900 года стал и одним из известнейших ученых в мире. Дело в том, что именно Габер нашел способ превращать самый распространенный в мире газ – атмосферный азот – в промышленный продукт. Конечно, в чистом азоте можно задохнуться, но вообще этот газ практически безвреден или даже совершенно бесполезен. Единственная важная функция азота – удобрение почвы. Для растений он не менее важен, чем витамин С – для человека. Кстати, когда росянка и венерина мухоловка охотятся на насекомых, они стремятся высосать из своих жертв именно азот. Но даже при том, что азот составляет около восьмидесяти процентов атмосферы – четыре из пяти вдыхаемых нами молекул, – он удивительно плохо накапливается в почве, так как он почти ни с чем не реагирует и не связывается в почве. Неудивительно, что такая комбинация изобилия, практической непригодности и важности привлекала многих амбициозных химиков.