Ларс Орстрём - Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

Тяжелое психическое заболевание, вызванное отравлением свинцом, стало причиной того, что человек по имени Джозеф Д. Лесли был в течение 40 лет заперт в психиатрической клинике. Его кончина в 1964 году стала большой неожиданностью для его родственников, так как они считали, что он погиб еще в 1924 году во время аварии на заводе компании Standard Oil в Нью-Джерси, где он работал оператором химических процессов. Правду знали только его жена и сын [234] Kovarik W. Ethyl-leaded Gasoline: How a Classic Occupational Disease became an International Public Health Disaster // International Journal of Occupational and Environmental Health, 11 (384). 2005. .

Хотя в те времена условия работы часто бывали опасными, эта авария, при которой пострадали несколько рабочих, получила довольно широкую огласку. И тут в нашей истории появляется Элис Гамильтон. Она получила диплом терапевта на медицинском факультете Мичиганского университета и одной из первых в США занялась вопросами здравоохранения работников. В 1919 году Гамильтон только что получила постоянную должность на кафедре производственной гигиены медицинского факультета в Гарварде. В том же году детройтская компания General Motors приобрела небольшую исследовательскую фирму под руководством некоего Чарльза Кеттеринга в Дейтоне, штат Огайо. Кеттеринг охотился за идеальной антидетонационной присадкой для автомобильных двигателей, и в 1921 году его команда предложила тетраэтилсвинец в качестве возможного решения [235] Kovarik W. Charles F. Kettering and the 1921 Discovery of Tetraethyl Lead in the Context of Technological Alternatives (исправлено и дополнено в 1999); Seyferth D. The Rise and Fall of Tetraethyl-lead: 1. Discovery and Slow Development in European Universities, 1853–1920 (2003.Vol. 22. Р. 2346) // Organometallics, 23, 1,172. 2004. URL: http://environmentalhistory.org/people/charles-f-kettering-and-the-1921-discovery-of-tetraethyl-lead/. .

Рисунок 39.Аминокислота цистеин (слева) и нейромедиатор ацетилхолин (справа).

Однако на этот раз общественность и власти знали о потенциальной опасности свинца. Более того, поскольку ни один из возможных поставщиков – ни E.I. du Pont de Nemours Corp, ни Standard Oil – не смог освоить сложный процесс производства (вдобавок к несостоявшейся смерти Джозефа Д. Лесли десять рабочих погибли, а многие другие пострадали от отравления свинцом), будущее этого нового компонента выглядело мрачным. Элис Гамильтон, которая приобретала все больший авторитет в вопросах токсичных промышленных веществ, высказывалась против «этила», как любили называть это вещество его защитники, работавшие в корпорации Ethyl Gasoline. Гамильтон подчеркивала риски как для безопасности рабочих, так и для всего населения в долгосрочной перспективе. Тетраэтиловый свинец запретили в Нью-Джерси и перестали использовать в Нью-Йорке и Пенсильвании.

Хотя у Кеттеринга в рукаве лабораторного халата были припрятаны и другие возможные решения, General Motors и Standard Oil (основные акционеры корпорации Ethyl Gasoline), похоже, решили, что тетраэтиловый свинец – оптимальный выбор для рынка. Ситуация с патентом была прозрачной, а в том случае, если «этил» стал бы стандартной присадкой к любому бензину, прибыль оказалась бы весьма существенной. Разумеется, с этанолом, одной из альтернативных присадок, все было совсем не так; не была идеальной и ситуация с пентакарбонилжелезом, поскольку здесь существовали европейские конкуренты и возможные патенты.

С точки зрения химии пентакарбонилжелезо и тетраэтилсвинец (показаны на рисунке 40) – это металлоорганические соединения, поскольку в них есть связь металл – углерод. В том, что касается образования химических связей, тетраэтилсвинец весьма прямолинеен. Можно считать, что свинец отчасти ведет себя здесь как углерод – элемент, находящийся на самом верху этой же группы в Периодической таблице, – так что Pb(CH 2CH 3) 4становится аналогом углеводорода C(CH 2CH 3) 4 – 3,3-диэтилпентана, или тетраэтилметана, изображенного на рисунке 40. Пентакарбонилжелезо, или Fe(CO) 5, – совсем другое дело.

Если представить, что углерод-углеродные связи в 3,3-диэтилпентане состоят из двух электронов, по одному от каждого атома углерода, и атомы равномерно делят электроны между собой, то связь свинец – углерод можно рассматривать так: ион Pb 4+заимствует по два электрона у каждой отрицательно заряженной этиловой группы и образует четыре связи Pb – C, в каждой из которых тоже по два электрона. Железо в Fe(CO) 5не заряжено, как и СО, молекула оксида углерода (II), или угарного газа, так что в этом случае не очевидно, в каком направлении захотят переместиться электроны. На самом деле они движутся в обе стороны: два электрона на концах молекул СО оказываются в совместном владении с железом, и одновременно другие электроны, стабилизированные на других орбиталях, атом железа отдает СО. Это настолько запутано, что обычно мы не пытаемся показать процесс, изображая связи, так что Fe и С по-прежнему соединены лишь одной линией, хотя характер образования связи тут совершенно иной, чем для связи Pb – C.

Рисунок 40.Простой углеводород, родственный этому углеводороду тетраэтилсвинец и пентакарбонилжелезо Fe(CO) 5.

Трудно сказать, стал ли бы Fe(CO) 5лучшей антидетонационной присадкой, чем Pb(CH 2CH 3) 4. Их острая токсичность примерно одинакова, и, возможно, количество добавляемого в топливо пентакарбонилжелеза было бы выше. Как бы то ни было, это показывает, что альтернативная присадка, не оставлявшая устойчивого загрязнения, возможно, была разработана еще в 20-х годах.

Однако в то время об этом мало кто знал. Чтобы разрешить проблему с тетраэтилсвинцом, главный санитарный врач США созвал общегосударственное собрание, и в мае 1925 года более 100 делегатов от компаний, профсоюзов, органов власти, университетов и прессы встретились в Вашингтоне. Кеттеринг, один из докладчиков, представил собравшимся тетраэтилсвинец как единственный жизнеспособный вариант решения проблемы с детонированием, хотя некоторые из слушателей, включая Гамильтон, отказались в это поверить [236] Kovarik W. Ph.D. Thesis // University of Maryland, 1993. .

Разумеется, альтернативные варианты были надежно заперты в корпоративной лаборатории Кеттеринга; мы знаем о них только благодаря работам профессора Уильяма Коварика из Университета Рэдфорда, который использовал недавно обнародованные архивы [237] Эти документы хранятся в Университете Кеттеринга в городе Флинте, штат Мичиган. исследовательской организации GM в Дейтоне, чтобы опубликовать всестороннее исследование этого вопроса. Возможно, давление со стороны конкурирующих продуктов также послужило причиной того, что GM и ее партнеры начали масштабное производство тетраэтилсвинца прежде, чем разработали соответствующие меры безопасности и провели подготовку персонала.