В МИРЕ ПРЕДСКАЗАНИЙ МЕНДЕЛЕЕВА

0
113

2019-й объявлен ООН Международным годом периодической таблицы химических элементов в связи со 150-летием со дня ее создания Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Сказать, что с тех пор химическая наука претерпела бурное развитие, – ничего не сказать, ведь она буквально создала окружающий нас мир с его радио- и цифровой электроникой, медицинским оборудованием, лекарственными препаратами, сельскохозяйственными удобрениями… Есть выражение: «Если ты не хочешь интересоваться политикой, то политика будет интересоваться тобой». То же можно сказать и о современной химии. Чтобы узнать о предметах интереса международного химического сообщества, о том, чем сейчас дышит знаменитая Казанская химическая школа, мы побеседовали с заместителем директора Химического института имени А. М. Бутлерова КФУ, доцентом кафедры высокомолекулярных и элементоорганических соединений, научным журналистом Аркадием КУРАМШИНЫМ. Разговор получился о химии не в узком значении, а в приложении к жизни каждого из нас…

Аркадий Искандерович, какие главные изменения произошли в периодической таблице химических элементов за 150 лет?

– Во­первых, со времен Дмитрия Ивановича таблица сильно расширилась, увеличилась в размерах. Когда Менделеев формулировал периодический закон, науке была доступна информация только о 62 химических элементах. Сейчас их в таблице – 118. Более того, на юбилейных мероприятиях, посвященных открытию Международного года периодической таблицы химических элементов и прошедших в марте в Париже, физик­ядерщик Юрий Цолакович Оганесян (именем которого назван последний, 118­й из имеющихся на данный момент в таблице элементов – оганесон) сказал, что в Дубне, совместно с другими научными центрами, уже начались эксперименты по подготовке синтеза 119­го и 120­го химических элементов. Правда, неизвестно, когда они будут получены. Может, через 10­15 лет… Но даже если это произойдет в нынешний юбилейный год, новые элементы не так быстро займут места в периодической системе. Дело в том, что любому открытию нужно подтверждение. В случае синтеза новых элементов уже в текущем году в таблице их стоит ожидать через 5­6 лет, с учетом всех процедур проверки, воспроизведения, а также выбора названий, который проходит в том числе и с открытым международным обсуждением.

Это первая сторона преображения периодической таблицы – количественная. Есть и вторая – качественная. По сути дела, Менделеев сформулировал периодический закон, так и не поняв до конца, почему он работает. В то время понятие об атомах еще находилось на уровне рассуждений: абстрактная ли это единица или действительно существует? Да, расстановка по атомной массе дала свои результаты. Но не было ответа на вопрос: почему она работает? Это стало понятно только с 1913 года, когда англичанин Генри Мозли, увы, рано погибший во время Галлиполийской операции в Первую мировую войну, вывел свой «закон Мозли» о том, что порядковый номер по периодической системе – это не что иное, как заряд ядра атома. Ну а позднее создатель одной из первых атомных теорий Нильс Бор уже объяснил причины выполнения периодического закона тем, что периодически воспроизводится электронная конфигурация атома, и поскольку вся химия элемента определяется электронами, то он повторяет свои свойства через какое­то конкретное время.

150 лет назад Менделеев создал инструмент огромной предсказательной силы, который, во­первых, позволил найти те элементы, которые существовали в земной коре, но еще не были известны. Во­вторых, начиная с 1930­х годов этот инструмент позволил начать синтезировать новые химические элементы, искусственные. Часть из них практически используется, например плутоний, нептуний, америций. Другие, например тот же оганесон, синтезированы в количестве трех­четырех атомов и практического применения не имеют. В связи с этим некоторые критикуют: «Зачем «коллекционировать» химические элементы…» Но такое отношение к ядерной химии неправильное. Потому что, когда мы осуществляем прогресс в одном направлении техники, волей­неволей подтягиваются и другие, смежные направления. Для получения новых элементов нужны были ускорители атомных ядер, все меньшие по размеру и более мощные магниты. В конечном итоге, в результате этой гонки за химическими элементами, мы получили магнитно­резонансные томографы, которые сейчас используются в любой хорошей больнице. Та технология манипулирования магнитными полями, которая предпринималась ради синтеза сверхтяжелых элементов, стала в результате применяться в далеких от этого вещах. Но если бы изначально не происходило синтеза, такая востребованная на сегодняшний день технология или не была бы разработана, или бы это произошло гораздо позже… Так часто бывает в научном мире: решая одну цель, натыкаемся на открытия, оказывающиеся еще более полезными, практичными. Поэтому говорят: путь к цели важнее ее самой.

Обычный человек пользуется плодами фундаментальных научных исследований, не задумываясь о тернистом пути ученых. За что, в этом смысле, мы должны особо благодарить последователей Менделеева?

– Практически каждый химический элемент, обнаруженный по предсказаниям Дмитрия Ивановича, а также до и после него, имеет огромное количество применений. Некоторые элементы ранее использовались в одном направлении, потом – в другом. Реально на практике применяются 96 периодических элементов, среди них 92­й уран – последний из тех, какие можно найти в земной коре. С неп­туния по кюрий – это элементы искусственного синтеза. Они тоже практически используются, например в датчиках дыма, которые мы видим в помещениях. Некоторые из датчиков имеют препарат с содержанием соединений америция, которые лучше реагируют на дым, на аэрозольные частицы, чем оптические противопожарные системы. Такие датчики устанавливают в театрах, архивах, библиотеках с редкими рукописями, чтобы как можно раньше определить потенциальную угрозу.

Еще один пример использования синтезированных элементов – технеций. Этот элемент долго и безуспешно искали по предсказаниям Менделеева, но оказалось, что он радиоактивен, впервые был получен искусственным путем (в земной коре его найти невозможно). Технеций используется сейчас в медицине для радиодиагностики. Так как этот элемент неустойчив, распадается, есть такой вариант диагностики кровеносных сосудов, печени и почек, когда в кровь вводят небольшой, неопасный для жизни препарат технеция. Кладут человека под детектор радиации и смотрят, как этот препарат технеция переносится по организму. Есть нормы скоростей, по которым должно идти распространение. Если фиксируется отклонение, значит, где­то есть проблемы: низкая степень проходимости сосудов или низкая скорость фильтрации крови почками. С помощью препарата технеция это видно, понятен диагноз, а значит, ясно, как лечить или предотвращать проблему.

Вся окружающая нас реальность, техногенная цивилизация есть воплощенная периодическая таблица химических элементов…

– Есть выражение: «Каменный век закончился не потому, что закончились камни». Это правда, но вот Бронзовый сменился Железным именно потому, что возникли проблемы с бронзой, а точнее, с оловом как компонентом бронзы. Шахты с оловом были малодоступны государствам эпохи расцвета Бронзового века: Египту, Древнему Междуречью… Повлияли еще и естественные причины: вулканическая активность, некоторые неурожаи. Эти государства просто перестали изготавливать бронзу. На авансцену в развитии вышли греки, другие народы моря, использовавшие железные орудия. Мы часто говорим об исторических процессах через экономические, культурологические особенности. Однако часто забываем, что цивилизации сменяли друг друга потому, что одна легче приспосабливалась к переработке ресурсов, чем другая. Технология делала шаг вперед, прогресс шел дальше, и те, кто ему соответствовал.

Что принципиально нового может предложить химический прогресс сегодня? Например, какие есть продвижения в борьбе с опасными болезнями?

– Если говорить о лекарствах и фармацевтике, сейчас разрабатываются направленные способы доставки препарата в организм. Как ни крути, любое изготовленное промышленным путем лекарство для нашего организма является токсином. Поэтому лучше, чтобы оно доставлялось именно в тот отдел организма, где есть проблемы – не распыляясь по всему. Такими задачами занимаются нанохимия, супрамолекулярная химия. В нашем Химическом институте Казанского федерального университета и во многих других научных центрах мира ведутся подобные работы, когда создаются некие контейнеры, в которые можно поместить лекарство, и контейнер в нужном месте (поскольку у разных клеток разная внутриклеточная среда, отличающаяся по уровню кислотности, содержанию разнообразных веществ) открывается, чтобы высвободить большую часть своей полезной нагрузки именно в тех клетках, где есть проблема. Это, безусловно, полезные исследования. Весь мир сегодня пытается ими заниматься. В нынешнем году отмечается не только 150 лет периодическому закону, но и 100 лет Международному союзу теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), организации, определяющей приоритеты развития химического сообщества. Так вот, среди задач, которые ИЮПАК выделил как важнейшие для будущего, есть и направленная доставка лекарств.

Кажется, что в условиях глобально открытого мира фундаментальная и прикладная наука уже перестала быть национальной, стала исключительно международной.

– Наука всегда была наднациональной. Во время Великой французской революции, когда Великобритания желала восстановить у соседей монархию, француз Лавуазье и англичанин Пристли спокойно переписывались, несмотря на открытый военный конфликт. Да, во времена глобальных войн и конфликтов наука становится национальной. Вспомним закрытые Манхэттенский и Курчатовский проекты в годы Второй мировой войны или, к счастью, несостоявшийся атомный проект нацистской Германии.

В обычные же времена ученым свойственно объединяться для решения общих проблем, нежели разъединяться. Многие научные проекты, которые ведутся сейчас, становится сложно осуществить в одиночку, силами одной страны. Взять даже Большой адронный коллайдер – международный проект, который сама Швейцария никогда не смогла бы осилить, несмотря на то, что швейцарские банки – одни из самых сильных в мире.

Конечно, такие крупные государства, как Россия и США, могут себе позволить, при своем бюджете и научно­техническом оснащении, вести проекты национальные, не пользуясь софинансированием. Однако сотрудничество имеет свои выгодные преимущества. Люди, относящиеся к разным научным школам, имеющие разные интерпретации проблем, общаются во время выполнения совместных проектов и помогают друг другу, подсказывают, куда лучше двигаться, как развиваться. Это говорит о транснациональности науки.

Кроме того, международные научные проекты не предполагают, что одна сторона обязательно предоставляет только мозги, другая – оборудование, третья – финансирование. Так часто пытаются преподносить ситуацию, что не верно. Главное в научных наднациональных проектах – обмен идеями.

Имеет ли Казанская химическая школа свои специфические особенности в темах и направлениях научных исследований или полностью интегрирована в общемировую работу?

– Почему одно должно исключать другое? Ни в коем случае. Да, Казанская химическая школа верна своим традициям. Но это проявлено, скорее, даже не в выборе тем исследований, ведь сейчас будет немного странно заниматься теорией Бутлерова или получением анилина по Зинину (хотя я встречал ряд научных работ, которые показывают, что самый первый вариант реакции Зинина, который он произвел еще в XIX веке в историческом здании Казанской химической лаборатории, действует значительно лучше в некоторых синтетических цепочках, чем многие гораздо более поздние методы).

Но все же традиции Казанской химической школы – это преемственность не столько в научных темах, сколько в системе «ученик – учитель». Это характерно в целом для российской химической науки, а для казанской – в особенности. Если говорить на примерах, меня учил Александр Иванович Коновалов, его – Борис Александрович Арбузов… И так далее можно отследить свою научную генеалогию. Как говорил Ньютон, «я вижу дальше только потому, что стою на плечах гигантов». Самое важное в Казанской химической школе – типичное для нее уважение к ученикам, взаимопомощь. Это то, что подразумевается, когда говорим о нашей школе.

Западная система ведения науки иная. Там профессор занимается одной темой 5­10 лет, потом, посчитав, что получил из нее все, переходит в другой университет и заново набирает себе персонал. При таких порядках формирование системы «ученик – учитель» либо очень затруднено, либо невозможно совсем.

Что же касается непосредственно работы Химического института имени А. М. Бутлерова, парадигма его исследований сохранилась. Но сейчас это уже не структура молекул, а структура надмолекулярных систем, супрамолекулярные системы, которыми занимаются на кафедре органической химии, созданной Арбузовыми, Коноваловым.

Вопрос ставится уже не так: свойства вещества зависят от расположения атомов, а свойства группы молекул зависят от того, как эти молекулы расположены. Чувствуете разницу, степень продвижения вперед и вглубь?

Аркадий Искандерович, в постсоветские годы сложилась практика ругать российских ученых, утверждать, что мы страшно отстаем, плетемся в хвосте науки… Как можете это прокомментировать?

– Нельзя назвать ни одну страну мира безоговорочным лидером по научным разработкам. Иногда приводят число нобелевских лауреатов по той или иной дисциплине, но Нобелевскую премию в последние 20­30 лет нередко присуждали авансом, чтобы возбудить интерес людей к тому или иному направлению исследований. Так, три года назад Нобелевскую премию по химии вручили за молекулярные машины – устройства, работу которых выполняют отдельные молекулы. В отличие от премии ХХ века, например, за связывание азота, которое позволило произвести азотные удобрения и накормить всю Европу, а потом и весь мир, ни одна из молекулярных машин еще реально не работает.

Сложно говорить об отсталости или прогрессе – как измерить такие явления? Вспомним, что лампочка накаливания была изобретена в России Николаем Лодыгиным. Но на Западе нашлись коммерсанты половчее, тот же Эдисон, который вовремя понял, что этот электрический прибор можно продавать по всему миру, и наплодил огромное количество патентов: на цоколь, на патрон для лампочки. Кого в итоге считать изобретателем? Трудно сказать.

Одна из проблем, актуальных сейчас, – разрыв науки и производства, проблема коммерциализации изобретений. С одной стороны, промышленники не всегда четко формулируют, что им нужно. В свою очередь ученые часто не доносят информацию об изобретении, не могут ее, что называется, раскрутить. Мы ругаем алхимиков, которые пытались обмануть богатых, продавая чудо­пилюли или обещая превратить свинец в золото, между тем огромное количество алхимиков заложили основы современного химического эксперимента. А если говорить о том, как продают чудесные лекарства от всего или обещают золотые горы, то, честно скажем, алхимия в наше время осталась… Вспомним те же угольные фильтры Петрика, которые он пытался распространять для очистки воды от радиоактивных изотопов, что абсурдно.

Важно научиться критически относиться к информации, приходящей из средств массовой коммуникации, не судить поверхностно…

– Да, прежде всего руководителям, принимающим решения. И всем вместе с ними. Должна быть аргументированная общественная дискуссия с представителями ученых, промышленности. СМИ в последнее время вообще посеяли в обществе какой­то суеверный, иррациональный страх перед химией. Даже возник термин «хемофобия». Говорится все, что попало! Например, об ужасном вреде консервантов, которые, вообще­то, не дают еде испортиться.

Страх людей и определенное непонимание ими проблем, связанных с открытиями и достижениями науки, уходит ростками, конечно, в школьное время. С советских лет школьные курсы естественных наук, и биологии, и физики, и химии, так далеки от реальной жизни! А это благодатная почва для формирования различного рода иррациональных понятий и невежественных страхов. Поэтому так важно химию и другие науки популяризировать, пропагандировать. Смешно, что большинство материалов о вреде химии пишутся на компьютерах, которые без развития физики и химии просто не могли бы появиться в природе…

Противостоит мракобесию в средствах массовой коммуникации, спекуляциям на страхах людей научно­популярное пишущее сообщество. И вы успешно работаете в нем. Как пришли к этому?

– Не смог остаться равнодушным, видя, как не только далекие от науки люди, но даже некоторые бывшие однокурсники с химфака повторяют, как мантры: «Глутамат натрия – это ужасно… Вакцинация – отравление». И так далее. Если человек с естественно­научным образованием начинает пропагандировать то, что несется отовсюду, мы становимся близки уже к точке невозврата… Это действительно опасная ситуация.

Поэтому хотелось делать что­то в противовес, помогла хорошая память, любовь к чтению. Началось с того, что начал вести колонку новостей на профессиональном химическом сайте. Там, конечно, с аудиторией работать проще, ведь она состоит из специалистов, экспертов – людей «одной крови».

Потом стал вести «Живой журнал», писать в социальные сети о фактах науки – простым, понятным языком. Ставил себе именно такую задачу, бросал вызов: смогу ли? Оказалось, что это много кому нравится. Далее пришло приглашение от издательства сделать книгу, стали приглашать печататься не только научно­популярные, но и женские, массово распространяемые журналы. Начал выступать в теле­ и радиоэфирах.

Неожиданно для себя в феврале этого года получил премию Министерства науки и высшего образования России «За верность науке», на которую меня выдвинули коллеги по научно­журналистскому цеху. Премия присуждается за лучшие популяризаторские научные проекты, за активность в этой области. Конечно, эта приятная и почетная награда стала стимулом продолжать работу.

От души поздравляю вас с наградой и желаю продолжать в том же духе! Спасибо за важный разговор.

 

 

Диана ГАЛЛЯМОВА

 

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Прокомментируйте
Пожалуйста, введите свое имя