Химия в художественной литературе

Призраки все, наконец,

                                 что являются нам, отражаясь,

В зеркале, или в воде,

                     иль в поверхности всякой блестящей

Так как по виду они

                             настоящим предметам подобны

Должны из образов быть,

                               что исходят от этих предметов

Значит, у всяких вещей существуют

                                                   тончайшие формы

Или подобия их,

                          хоть никто не способен их  видеть

Порознь, но все же путем

                            беспрерывных своих отражений

Видны бывают они,

                               отдаваясь от глади зеркальной.

И сохраняться нельзя,

                                     очевидно, им иначе, чтобы

В точности отображать

                          всевозможных предметов фигуры.

                                       Тит Лукреций Кар. О природе  вещей.

   Если же поверхность  зеркала ориентирована по отношению  к световому потоку по-разному, что свойственно кривым зеркалам, отражение искажается. Причем, чем  больше кривизна зеркала, тем  сильнее искажения при отражении. Второе условие – наиболее  полное отражение лучей. Если  стекло бесцветное и прозрачное, то значительную часть лучей  пропускает, если оно темное и  мутное – поглощает. В любом  случае наблюдается слабое изображение, ведь число вторично отображенных  лучей, гораздо меньше числа отраженных  первоначально Если же поставить  за стеклом ровную и хорошо  отражающую свет поверхность, то  интенсивность отраженного изображения  возрастет. Так на рубеже старой  и новой эр появились зеркала, состоящие из двух пластин: светопропускающей  стеклянной и помещенной за  ней светоотражающей металлической. В качестве светоотражающей подложки  хорошо зарекомендовали себя  оловянные пластины. Они белого  цвета, блестящие и хорошо обрабатываются, что позволяет сделать их поверхность  очень ровной.

Однако, как точно ни подгоняй друг к другу поверхности стеклянной и оловянной пластин, между ними все равно станутся пусть и небольшие, но зазоры, и отражение, соответственно, будет искажаться. К тому же, в полости между стеклом и оловом будут проникать влага и агрессивные газы, что приведет к потемнению поверхности олова. Качество изображения и срок службы зеркала возрастают, если сформировать слой олова непосредственно на поверхности стекла. Можно, нагревая «сэндвич» из стекла и оловянной фольги, расплавить олово и таким образом получить светоотражающий слой, но лучше для этого использовать оловянную амальгаму.

  Ртуть образует со  многими цветными металлами жидкие  сплавы–растворы – амальгамы. Если  нанести на поверхность стекла  слой оловянной амальгамы и  хорошо все прогреть, то часть  ртути испарится, а на стекле  сформируется и зафиксируется  покрытие, состоящее из олова  и его амалтгамы. Термическое  разложение амальгамы позволяет  получать на стекле не только  оловянные покрытия, но и существенно  более качественные – серебряные.

Поэтому неудивительно, что в средние века хорошее зеркало было предметом редкостным и ценным: «…золотая и серебряная посуда.

Между этими богатствами выдавался предмет драгоценный  по своей редкости. Это было венецианское зеркало в раме черного дерева, в 33 см вышины и ширины, зеркало, в которое смотрелась Изабелла Баварская. Позднее оно оказывало ту же услугу Маргарите Анжуйской, супруге Карла VII. Хроника не упоминает, чтобы Агнесса Сорель…пользовалась им, но…Утверждает, что Людовиг XI часто смотрел в его зеркало… От короля к королю это зеркало дошло до Франциска I…Наконец, Екатерина Медичи, которой оно досталось, любила отражать в нем свои черты…» [44].

Впрочем, уже в те далекие времена стеклянное зеркало вошло в быт человека. Судя по приведенному отрывку из сказки В.Гауфа, «к концу XVIII – началу  XIX в. Зеркало по-прежнему оставалось весьма ценным предметом, но даже обычный брадобрей мог себе позволить иметь зеркало больших размеров, чем у коронованных особ средневековья».

В набросках «Истории Петра I» Пушкин, наряду с описанием великих свершений самодержавца, упоминает, что «Петр заводит в Петербурге стеклянную и зеркальную фабрику». В историческом аспекте производство зеркал в известной мере можно рассматривать как показатель развития цивилизации – совокупность развития науки и технологии, эстетических запросов и их материального удовлетворения, коммерческого спроса и предложения. В середине XIX . благодаря развитию химии в производстве зеркал произошел резкий скачок. Знаменитый химик Ю.Либих в письме коллеге писал: «Я опять занимаюсь  фабрикацией зеркал, благодаря некоторым улучшениям думаю, что можно приготовить правильные зеркала любых размеров» [44].

В основу метода Либиха была положена реакция восстановления серебра альдегидами, известная ныне как качественная реакция «серебряного зеркала». Добавляя к раствору нитрата серебра щелочь, Либих получил оксид серебра, который отфильтровал и растворял в избытке водного аммиака.

2AgNO3 + 2OH- = Ag2O +2NO3- + H2O

Ag2O + 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2]OH

Если к образовавшемуся аммиакату серебра добавить формалин или другое вещество, содержащее альдегидную группу, например, глюкозу, и подогреть смесь, то произойдет восстановление металла и на стенках сосуда появится серебряное покрытие. Если же в реакционную смесь поместить тщательно отмытую и обезжиренную стеклянную пластину, то блестящий слой серебра образуется и на ней. Если стекло с одной стороны было чем-то защищено, то после удаления защитного слоя получается хорошее зеркало, которое, если изолировать серебряное покрытие от прямого контакта с окружающей средой, будет служить долгие годы.

  Химическим путем  можно получить не только серебряное, но и медное зеркало. Это более  сложный в выполнении, но красивый  и интересный опыт. К раствору  медного купороса сначала добавляют  глицерин и большой избыток  формалина. Затем по каплям добавляют  раствор гидроксида натрия и  нагревают до 50-700 . Если стенки реакционного сосуда достаточно чисты, то на них вскоре может образоваться блестящее медное покрытие.

Химизм этого процесса примерно следующий: сульфат меди(II) взаимодействует с глицерином с образованием растворимого комплексного соединения, условно:

                               СuSO4           Cu2+ + SO42-

Cu2+ + nСН2(ОН)-СН(ОН)-СН-(ОН)       [Cu .  nСН2(ОН)-СН(ОН)-СН»(ОН)]2+

В щелочной среде первоначальный комплекс разрушается, а образовавшийся глицерат меди находится в равновесии с гидроксидом меди(II):

[Cu .  nСН2(ОН)-СН(ОН)-СН»(ОН)]2+              CН2 –  СН - СН2 +

                                                        О -Сu- O      OH

                     + 2H+ + (n-1)CH2(OH) – CH(OH) – CH2(OH);

 

   CН2 –  СН - СН2  + 2ОН-                     Cu(ОН)2 +СН2ОН = Cu   + НСООН + Н2О

 

   О -Сu- O     OH

В результате реакции образуется кислота, поэтому, для ее нейтрализации по ходу процесса нужно добавлять щелочь, но избегать ее избытка.

При желании можно получить на стекле свинцовое покрытие, но в качестве зеркала оно будет абсолютно нефункциональным. Для изготовления такого зеркала, надо смешать в чистом стакане растворы окиси свинца и тиомочевины, добавить крепкий раствор щелочи и подогреть. Тиомочевина образует с солью свинца растворимое комплексное соединение, которое в щелочной среде разлагается с образованием сульфида свинца. Практического распространения этот метод не получил, поскольку в результате образуется покрытие черного цвета, не обеспечивающее цветопередачу на отражении. Однако, этот опыт красив и познавателен: демонстрирует, как много стадий процесса и разнообразных химических превращений может скрываться за краткой записью суммарного уравнения.

  Как видим, зеркала  бывают разные. В фантастических  произведениях И.А. Ефремова фигурируют  индиевые зеркала: «- Посмотрите  на это странное зеркало. –  Шатров взял металлический диск…С  одной стороны поверхность диска  была отполирована и очень  тверда. Это был прозрачный как  стекло слой, под которым виднелся  чистый серебристо-белый металл… - Металл под пленкой – это  индий, замечательный металл» [44].

Об использовании зеркал в борьбе с агрессорами рассказал и А.М. Волков: «Зеркальные щиты – не только превосходная защита от лучевого оружия…Если их расположить в виде кривого зеркала, то можно сфокусировать лучевую энергию и направить его по обратной дороге – против пришельцев» [35].

В историческом аспекте зеркала можно условно разделить на стеклянные и металлические, как например, в сказке А.И. Куприна «Синяя звезда»: «Необходимо, чтобы Эрна никогда не видела своего отражения в зеркале…Сегодня же я издам и оповещу через герольдов указ наш о повсеместном изъятии и уничтожении зеркал, как стеклянных, так и металлических, в нашем царстве» [37].

Металлические зеркала появились раньше стеклянных. Они были в ходу и в легендарные племена короля Артура: «…рука натолкнулась на металл. Я понял, что там шевелилось, - мое собственное отражение. На стене висел кусок металла, отполированной до матового блеска…Блестящая поверхность зеркала отражала…свет…Я видел себя, похожего на привидение. Отражение в зеркале попятилось, и моя рука бессильно упала с висевшего на поясе кинжала» [37].

Лишь во времена А.С.Пушкина наступила окончательная победа стеклянного зеркала. Даже понятия «стекло» и «зеркало» стали употреблять в известной мере как синонимы:

Вот зеркало мое – прими его, Киприда!..

Седого времени не страшна ей обида…

Но я, покорствуя судьбине,

Не в силах зреть себя в прозрачности стекла,

Ни той, которой я была… [37].

Первым зеркалом, которое использовал человек, безусловно, было водное. Им пользовались как первобытный человек, так и цивилизованный римский гражданин.

На водной глади при определенной освещенности могут отражаться сказочные зеркальные двойники: «Белое облачное небо, прибрежные деревья, камыши и лодки с людьми и с веслами отражались в воде, как в зеркале; под лодками, далеко в глубине, в бездонной пропасти тоже было небо и летали птицы» [37].

Некоторые литературные фрагменты позволяют извлечь и значимую химическую информацию о зеркалах: «Иллюзорной дверью служило большое зеркало, по своим размерам являвшееся шедевром венецианского мастерства. От времени оно приобрело изумительный, непередаваемый оттенок глубоких, как бы подземных вод, и все образы, в нем возникавшие, были окутаны сумеречным туманом, казались чем-то таинственным и далеким. Огни в нем отражались словно затуманенными. Все рисовалось в нем значительным и отдаленным, словно доходящим из глубины потустороннего»[37].

Потускнение зеркала упоминается и Буниным: «…когда…веселый отблеск стекла передавался в тусклое овальное зеркало, висевшее на стене против двери» [37]. Зеркало – тусклое, хотя стекло сохранило «веселый» блеск. Значит, потускнение связано не со стеклом, а с трансформациями, происходящими в металлическом светоотражающем слое.

Мутнеет зеркало потому, что со временем, особенно во влажной атмосфере, слой серебра настолько отходит от стекла, а возникшая при этом прослойка способствует рассеиванию отраженных лучей. В образовавшейся зазор попадают содержащиеся в атмосфере газы – кислород, сероводород. При этом протекает целый ряд химических реакций, приводящих в конечном счете к образованию черного сульфида серебра – к потускнению зеркала.

Впрочем, зеркало может испортиться не только по химическим причинам, но и по физическим. Стекло – материал хрупкий, и зеркало легко может разбиться. Судя по сказкам, от этого не застрахованы даже волшебные зеркала. Зеркало тролля из сказки Андерсена «вырвалось…из рук, полетело на землю и разбилось вдребезги» [43]. Не избежало этой участи и говорящее зеркальце Пушкина:

Злая мачеха, вскочив,

Об пол зеркальце разбив,

В двери прямо побежала

И царевну повстречала [30].

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ ОБРАЗ СВЕЧИ

Свеча как объект изучения обладает огромным познавательным потенциалом. Свеча – настолько интересный объект изучения, что она стала олицетворением просвещения. Известному педагогу-мыслителю Д.Глиносу принадлежит следующее суждение: «Учитель – «первый, кто зажигает свою свечу от свечи философа, социолога и исследователя…» [36].

В пушкинском «Евгении Онегине» упоминание о свечах – своеобразный способ указания времени суток:

Восток ленивый почивает,

В привычный час пробуждена

Вставала при свечах она [36].

Символ свечи можно расценивать как:

• обобщенное представление о языке пламени – в химической технологии горючие газы, подлежащие уничтожению, «подают на свечу» или «факел»
• воплощение неумолимого хода времени, печали и апатии:

Оплавляются свечи

На старинный паркет,

И стекает на плечи

Серебро с эполет.

Как в агонии бродит

Золотое вино…

Все что было уходит, -

Что придет – все равно.

В.С. Высоцкий

«Оплавляются свечи…»[8]

• грусти и переживания:

Близ ложа моего печальная свеча

Горит; мои стихи, сливаясь и журча,

Текут, ручьи любви, текут, полны тобою.

Во тьме глаза блистают предо мною.

А.С. Пушкин. Ночь.

• скоротечности, неустойчивости и беззащитности: «как свеча на ветру» или «свеча горела на столе и догорела»;

• расхожих представлений о грешном и праведном: «Ни богу свечка ни черту кочерга»; на свечу в полной мере распространяется принцип «Кесарю – кесарево, а Богу – Божее»: