Марк Медовник - Жидкости [оптимизированы иллюстрации]

Ртуть – не единственная жидкость, способная поглотить другое вещество и хранить его в себе. Добавьте соль в воду, и она вскоре исчезнет – где-то есть, но где же? А если проделать то же с растительным маслом, соль никуда не денется: так и будет лежать на дне. Почему? Жидкая ртуть может вобрать в себя твердое золото, но отвергает воду. Почему так? Вода поглощает газы, включая кислород, иначе наш мир был бы совсем другим: именно кислородом, растворенным в воде, дышат рыбы. В воде его накапливается недостаточно, чтобы в ней мог дышать человек, но другие жидкости на это способны. Есть тип масла – перфторуглеродная жидкость, – который проявляет очень низкую химическую и электрическую активность. Эта жидкость настолько инертна, что мобильный телефон, помещенный в сосуд с нею, продолжает нормально работать. Кроме того, перфторуглеродная жидкость способна поглощать кислород в таких высоких концентрациях, что в ней может дышать человек. Такое дыхание жидкостью вместо воздуха имеет множество возможных применений, важнейшее из которых – уход за недоношенными детьми с синдромом дыхательной недостаточности.

И все же именно жидкая вода обладает высшей способностью дарить жизнь. Она умеет растворять не только кислород, но и многие другие химические вещества, включая молекулы на основе углерода, и потому обеспечивает среду, необходимую для появления жизни – спонтанного возникновения новых организмов. По крайней мере так гласит теория. Вот почему ученые, занятые поисками жизни на других планетах, ищут жидкую воду. Но во Вселенной она редкость. Возможно, она есть на Европе – одной из лун Юпитера, где под ледяной коркой могут скрываться целые океаны. Может, найдется она и на Энцеладе – одной из лун Сатурна. Но Земля – единственное тело в Солнечной системе, где огромное количество воды доступно прямо на поверхности.

Температура и давление на поверхности нашей планеты, допускающие существование на ней жидкой воды, стали результатом интересного сочетания условий. Так, если бы у Земли не было жидкого ядра из расплавленного металла, которое создает вокруг планеты магнитное поле, защищающее нас от солнечного ветра, вся вода, скорее всего, исчезла бы миллиарды лет назад. В общем, на нашей планете одна жидкость породила другую, что привело к возникновению жизни.

Но при этом жидкости разрушительны. Пена на ощупь мягкая, потому что легко сжимается; если прыгнуть на матрац из какого-нибудь пеноматериала, легко почувствовать, как он подается под вами. Жидкости так не делают; они текут – одна молекула перемещается на место, освобожденное другой. Это можно увидеть в реке, или включив кран в ванной, или помешав ложечкой кофе в чашке. Когда вы прыгаете с трамплина и погружаетесь в воду, ей приходится расступаться перед вами, растекаться в стороны. Но этот процесс требует времени, и если скорость вашего столкновения с поверхностью слишком велика, то вода, не успевшая достаточно быстро утечь из-под вас, толкнет вас в ответ. Именно эта сила вызывает жжение на коже, когда вы неудачно – на живот – прыгаете в бассейн, и делает падение в воду с большой высоты подобным приземлению на асфальт. Из-за несжимаемости воды волны могут иногда обретать громадную разрушительную мощь и способны в случае цунами сносить здания и разрушать города, а машины бросать играючи, как щепки. Например, в 2004 г. землетрясение в Индийском океане вызвало серию цунами, ставших причиной гибели двухсот тридцати тысяч человек в четырнадцати странах. Эта природная катастрофа стала восьмой по разрушительности из всех зарегистрированных в истории человечества.

Еще одно опасное свойство жидкостей – способность взрываться. Когда я начинал работу над своей докторской диссертацией в Оксфордском университете, мне приходилось готовить небольшие образцы для электронного микроскопа. Помимо прочего, этот процесс предполагал охлаждение жидкости – раствора для электрохимической полировки – до температуры –20 °C. Это была смесь бутоксиэтанола, уксусной кислоты и хлорной кислоты. Другой аспирант из той же лаборатории, Энди Годфри, показал мне, как это делается, и я считал, что вполне освоил процесс. Но через несколько месяцев Энди заметил, что во время электрохимической полировки я нередко позволяю раствору слегка нагреться. «Я не стал бы так делать», – сказал он, заглянув однажды мне через плечо и удивленно подняв брови. Я спросил почему, и он указал мне на висевшее в лаборатории руководство по химической безопасности.

Хлорная кислота агрессивна и разрушительна для тканей человеческого тела. Она может быть опасна для здоровья при вдыхании, проглатывании, попадании на кожу и в глаза. При нагреве до температуры выше комнатной или использовании в концентрации выше 72 % (при любой температуре) хлорная кислота становится сильным окислителем. Органические вещества особенно подвержены спонтанному возгоранию в смеси или при контакте с хлорной кислотой. Ее пар ы могут образовывать в трубопроводах системы вентиляции перхлораты, чувствительные к ударным нагрузкам.

Иными словами, она может взорваться.

При осмотре лаборатории я нашел много похожих прозрачных бесцветных жидкостей, большинство из которых невозможно было отличить друг от друга. Так, мы использовали в работе плавиковую кислоту, которая мало того что способна проесть себе дорогу сквозь бетон, металлы и плоть, но и является контактным ядом, подавляющим функцию нервной системы. У этого свойства есть одно коварное следствие: человек не чувствует, как кислота сжигает его. Случайный контакт, который легко не заметить, – и она будет постепенно проедать кожу.

Спирт тоже вполне укладывается в категорию ядов. Может быть, таковым он становится только в больших дозах, но в целом он убил намного больше людей, чем плавиковая кислота. Тем не менее он играет громадную роль в обществе и в самых разных культурах по всему земному шару. В разные эпохи его использовали как антисептик, противокашлевое средство, противоядие, транквилизатор и топливо. Главное привлекательное свойство спирта – то, что он угнетает нервную систему. Это психотропное вещество. Многие жить не могут без ежедневного бокала вина, а большинство общественных событий вращается вокруг мест, где подают алкоголь. Мы, может, не доверяем (и справедливо) этим жидкостям, но все равно любим их.

Мы ощущаем физиологическое действие спирта, когда он всасывается в кровоток. Стук нашего сердца – постоянное напоминание о той роли, которую играет кровь в человеческом организме, и о том, что она должна непрерывно циркулировать в нем: мы живем благодаря мощи насоса, а когда перекачивание крови прекращается, умираем. Из всех жидкостей кровь, безусловно, одна из самых жизненно важных. К счастью, сердце сегодня можно заменить, шунтировать или починить как в теле, так и вне его. Саму кровь можно добавлять и извлекать, хранить, передавать от человека к человеку, замораживать и возвращать к жизни. И правда, если бы у нас не было запасов крови, то каждый год умирали бы миллионы людей, которые подвергаются хирургическим операциям, получают ранения в зонах боевых действий или попадают в автокатастрофы.