Марк Медовник - Жидкости

Их химическое название вам, может быть, незнакомо, но запах, уверен, вы узнали бы без труда: основной фенол березового дегтя — 2-метокси-4-метилфенол, пахнущий дымным креозотом. Фенолальдегид пахнет ванилью. Этилфенол — копченой грудинкой; на самом деле характерный аромат копченой рыбе или мясу придают именно фенолы.

Нагревая березовую кору, вы извлекаете из нее фенолы. Густая смола, которая при этом получается, представляет собой в основном смесь растворителя под названием скипидар и фенолов. Скипидар — основа жидкости, но за несколько недель он испаряется, и остается только фенольная смесь; жидкость превращается в твердый вар, достаточно липкий, чтобы связать дерево с кожей или другими веществами.

Оказывается, деревья — вообще прекрасные поставщики всего липкого. Сосны выделяют капли смолы, из которой тоже выходят хорошие клеи. Популярное уже тысячу лет связующее вещество гуммиарабик получают из аравийской акации. Смола босвеллии, известная как ладан, — клей с особенно приятным запахом. Еще одна ароматическая смола, мирра, происходит из колючего дерева коммифоры. Смолы часто использовали в составе лекарств, а также духов, возможно потому, что их активные химические элементы, подобно фенолам, обладают мощными антибактериальными свойствами. Ладан и мирра так высоко ценились в Античности, что их нередко дарили королевам, королям и императорам — вот почему их присутствие в библейском рассказе о Рождестве так важно.

Липкость древесных смол не случайна. Такими они стали в процессе эволюции, чтобы растения имели возможность ловить насекомых. Так что смолы для деревьев — важный инструмент защиты. Ювелирный янтарь — на самом деле окаменевшая древесная смола, и в ней часто присутствуют идеально сохранившиеся насекомые и кусочки случайного мусора.

Муравей в янтаре — окаменевшей древесной смоле. © Anders L. Damgaard

Без древесных смол нашим древнейшим предкам было бы крайне сложно изготавливать орудия и инструменты, и тогда нашей цивилизации очень трудно было бы взять старт. Но вряд ли стоит склеивать смолой самолет — она наверняка потрескается во время полета. Фенольные молекулы не слишком прочно связываются с другими веществами — они слишком замкнуты, слишком самодостаточны.

Но если вы среди деревьев, то вам не придется слишком долго искать более сильные разновидности клея. Посмотрите на птиц: их крылья не скручены болтами или шурупами. Их мышцы, связки и кожа держатся за счет молекул семейства химических веществ, известного как белки. Наши тела тоже связаны ими. Один из важнейших белков называется коллагеном. Он обычен для всех животных, и получить его относительно несложно. Древние люди использовали рыбью кожу и шкуры диких зверей — отделяли жир, а затем вываривали шкуры в воде. При этом коллаген извлекается из шкур, и получается густая прозрачная жидкость, которая, остывая, превращается в твердое жесткое вещество — желатин.

Коллагеновые белки в желатине — длинные молекулы с «хребтом» из атомов углерода и азота. В телах животных коллагеновые молекулы удерживаются вместе, образуя прочные волоконца, из которых состоят сухожилия, кожа, мышцы и хрящи. Однако, оказавшись в горячей воде в процессе вываривания, молекулы коллагена разделяются. У них появляются свободные химические связи, которые они стремятся заполнить. Иными словами, они хотят прилепиться к чему-нибудь — а значит, превращаются в костный клей.

Изменение структуры коллагенового волоконца при превращении в костный клей

Именно клеи животного происхождения заменили древесные смолы в качестве основы древних человеческих технологий. Египтяне, например, использовали костный клей при изготовлении мебели и декоративных инкрустаций. К тому же они, судя по всему, первыми придумали использовать клей, чтобы обойти одну из главных механических проблем древесины: волокнистость.

Это свойство определяется плотностью и расположением целлюлозных волокон, которые зависят не только от биологии конкретных деревьев, но и от условий их произрастания. Волокнистость различается не только у разных биологических видов, но и у конкретных деревьев. Из-за этого свойства древесина, как правило, прочна поперек волокон, но может легко раскалываться вдоль. Это полезно, если вы колете дрова, но, когда вы строите дом, делаете стул, скрипку, самолет, да что угодно из дерева, возникает серьезная конструкторская проблема. Чем тоньше деревянная деталь, тем сложнее ее изготовить. Как ни странно, решение — разрезать древесину на еще более тонкие куски, называемые шпоном.

Первыми делать шпон научились египтяне. Они укладывали его куски друг на друга, и волокна нового слоя оказывались перпендикулярны волокнам предыдущего. Так создавались куски древесины, у которых не было слабого направления: мы сегодня называем это фанерой. Для ее склеивания египтяне использовали клеи животного происхождения, и получалось в целом неплохо. Но, как вы сами видели, если вам приходилось когда-нибудь готовить с желатином, костный клей растворяется в горячей воде. Мебель, склеенная им, должна содержаться в полной сухости, иначе она развалится. Это очень серьезный недостаток; но в Египте и тогда было сухо, и в наши дни тоже, и жителей этой страны всё устраивало.

Как уже говорилось выше, иногда нужен клей, который не скрепляет детали намертво. Из истории мы знаем, что изготовители классических музыкальных инструментов, такие как Антонио Страдивари, величайший скрипичный мастер всех времен, при сборке своих инструментов использовали костный клей. Это, в принципе, позволяло ему в любой момент разъять любое соединение в корпусе скрипки, которое показалось ему неудачным, и довести изделие почти до совершенства. И сегодня при ремонте деревянных инструментов мастера расклеивают и разнимают нужные соединения при помощи пара. Под его действием связь между клеем и деревом ослабевает, а затем и исчезает — и дерево остается неповрежденным и чистым, что продлевает срок жизни инструмента и увеличивает его ценность. Вообще большинство из тех, кто занимается реставрацией мебели, пользуется клеями животного происхождения именно потому, что скрепленные ими детали можно легко разъединить при помощи тепла.

Но при изготовлении крыльев высокая температура может стать серьезной проблемой — по крайней мере так гласит легенда. Достаточно вспомнить, что случилось с царем Миносом, который правил средиземноморским островом Крит и которому бог моря Посейдон подарил прекрасного снежно-белого быка. Миносу было велено принести животное в жертву Посейдону, но оно так понравилось царю, что тот решил пожертвовать другого быка, не такого красивого. Посейдон, чтобы наказать Миноса, заставил жену царя влюбиться в быка, и плодом этого союза стало необычное существо — получеловек-полубык Минотавр. Он вырос в ужасное чудовище и начал есть людей, и царь Минос поручил мастеру Дедалу построить для него тюрьму в виде громадного замысловатого лабиринта. Чтобы Дедал не мог никому рассказать о тайнах, скрытых в нем, Минос заключил его вместе с юным сыном Икаром в башню. Однако Дедала нелегко было удержать в заточении. Он соорудил крылья, склеив перья воском: пару для себя и пару для Икара. В день побега Дедал предостерег сына и запретил ему подлетать слишком близко к солнцу. Но во время полета Икар пришел в такой восторг, что не удержался и начал подниматься всё выше. Воск расплавился, перья расклеились, Икар упал на землю и разбился насмерть.