Химические технологии в произведениях мировой художественной литературы
статья по литературе (9 класс) на тему

Руднева Н.А., учитель русского языка и литературы,

Руднева Е.В., студентка РХТУ имени Д. Менделеева

Химические технологии в произведениях мировой художественной литературы

        Химию называют «индустрией чудесных превращений», она позволяет синтезировать материалы, которых нет в природе, использовать их для создания всевозможных машин и приборов, для строительства, производства одежды и обуви.

        Возможно, что первой химической реакцией, с которой познакомился человек, была реакция горения. Древнегреческий драматург Эсхил в трагедии «Прометей прикованный» повествует о том, как титан Прометей принёс людям огонь и за это был жестоко наказан олимпийским богом Зевсом. По легенде, благодаря человеколюбию, милосердию Прометея, люди научились добывать и сохранять огонь, а также стала возможной разработка технологии получения лекарств и других важных для человека продуктов.

        Прародителем современной химии можно считать древнюю науку – алхимию. Алхимики верили в магическую силу философского камня, занимались поисками эликсира долголетия. Несмотря на многие заблуждения, они были хорошими экспериментаторами. В своём стремлении получить философский камень они открыли множество полезных человеку веществ: лекарства, порох, селитру и другие соли, наиболее важные кислоты. Кроме того, их заслугой является открытие многих важных процессов: выплавка из руд и очистка металла, получение различных органических и неорганических веществ. Они придумали первые приборы и посуду. В наследство от алхимии остались прекрасно разработанные методы выделения и очистки веществ, дистилляция, сублимация, кристаллизация и перекристаллизация.

        Мечты средневековых алхимиков подвергались осмеянию. Считалось доказанным, что только люди, ничего не смыслящие в науке, могут думать о возможности получения золота из других элементов. И вдруг нашёлся такой человек, учёный Резерфорд, который доказал эту возможность самым наглядным образом. Это не значит, что учёный действительно получил кусок золота из свинца или  других металлов, важен был сам факт активного вмешательства человека в до сих пор недоступную ему сферу – внутриатомное пространство. В 1919 году Резерфорд открыл ядерные реакции, а уже в 1935 году русский писатель-фантаст А. Беляев в повести «Чудесное око» раскрыл перспективы получения дешёвой атомной энергии: «Если удастся оседлать атомную энергию, то последствия будут чрезвычайные. Атомные двигатели совершат полный переворот в технике, в быту. Мы станем неизмеримо сильнее и богаче. Мы сбережём наше топливо: уголь, нефть, газ, лес. Они уже не будут топливом. Они будут только исходным сырьём для химической переработки в высокоценные продукты. Древесина пойдёт только на выделку бумаги, штучного шёлка, сахара… Одно лишь это спасение угля, нефти, леса от варварского истребления в топках обещает миллиардные сбережения… Атомная энергия и атомные двигатели дадут неограниченные ресурсы энергии там, где она необходима, без всяких хлопот, без громоздких сооружений. В тундре и тайге, в горах и пустынях – везде мы сможем иметь карманные Днепрогэсы… Появятся новые виды скоростного наземного, воздушного и водного транспорта. Даже полёты на планеты станут реальностью… Мы будем буквально двигать горами».

        В настоящее время не все мечты А. Беляева сбылись, но многие из его фантазий стали реальностью. В нашей стране и за рубежом построены атомные энерготехнологические установки для ряда энергоёмких производств на базе теплоты высокотемпературных ядерных реакторов, а также атомные электростанции.

В химической промышленности наибольший интерес представляет использование теплоты высокотемпературных ядерных реакторов с гелиевым охлаждением в крупнотоннажных производствах аммиака и метанола.

        В нефтехимической промышленности энергия высокотемпературного ядерного реактора может быть эффективно использована для проведения таких энергоёмких процессов, как крекинг, пиролиз, гидроочистка, конверсия. В чёрной металлургии возможно использование высокотемпературной теплоты ядерных реакторов для получения железа в процессе прямого восстановления оксидов и развития порошковой металлургии.

        В ближайшие годы могут быть созданы радиационно безопасные, надёжные в эксплуатации и экономически эффективные атомные источники теплоснабжения на базе освоенных низко- и среднетемпературных энергетических реакторов. Такие источники экономически могут конкурировать с источниками централизованного теплоснабжения на органическом топливе при присоединённых тепловых нагрузках 1,2-1,8 ГВт и выше. Атомное теплоснабжение будет развиваться по пути внедрения атомных станций теплоснабжения для производства горячей воды, атомных теплоэлектроцентралей, где выработка теплоты сочетается с производством электроэнергии.

        В классической литературе с древних времён описываются процессы химической, механической технологий и переработки веществ. Химическая технология - это наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы и средства производства. Процессы механической технологии основаны преимущественно на механическом воздействии, изменяющем внешний вид и физические свойства обрабатываемых веществ, но не влияющем на их химический состав.

        Так, в мифах Древней Греции (сказание о возвращении глаз Хироном ослеплённому Фениксу) мы встречаем процесс механической переработки веществ с целью дальнейшего проведения химической реакции: «Ранним утром, когда голубка, как всегда, принесла Хирону в пещеру в своём зобе каплю амброзии, бережно принял на лепесток этот дар чудесный врачеватель и, как жемчужину, скатил ту каплю бессмертия с лепестка в чашечку цветка, полную ночного нектара, и смешал их. Затем из груды драгоценных камней выбрал опалы, голубую бирюзу и синие сапфиры. Взвесил их в горсти, перетёр в каменной ступке пестом в порошок, обрызнул песку золотого и месить стал эту смесь в розовом масле, эфирном, густом и лёгком. Из утренних фиалок, из полуденных роз, из вечерних нарциссов и ночных маттиол добывали это масло нимфы лугов и лесов. Стянулась смесь тестом…»

        История химической технологии неотделима от истории развития химической промышленности. Вначале химическая технология, возникшая с появлением первых химических промыслов, была только описательным разделом прикладной химии. В XY веке в Европе возникли мануфактуры и промыслы по получению основных химических продуктов, стали появляться мелкие специализированные производства кислот, солей, щелочей, различных фармацевтических парфюмерных препаратов и некоторых органических веществ.

        Так, швейцарский писатель П. Зюскинд в романе «Парфюмер» описывает «кустарное» производство ароматических средств во Франции в XYIII веке: «… в Бальдини просыпался азарт алхимика, и он вытаскивал свой большой перегонный куб с насаженным на него конденсаторным ковшом. Он называл это «головой мавра» и гордился тем, что сорок лет назад он в чистом поле дистиллировал с его помощью лаванду. Пока Гренуй размельчал предназначенный для перегонки товар, Бальдини разводил огонь в каменной печи, куда ставил медный котёл с довольно большим количеством воды. Он бросал туда разрубленные на части растения, насаживал на патрубок двустенную крышку – «голову мавра» и подключал два небольших шланга для вытекающей и втекающей воды. Эта изощрённая конструкция для охлаждения конденсата была встроена позже, ибо в своё время, работая в поле, он добивался охлаждения просто с помощью ветра. Затем он раздувал огонь. Содержимое куба постепенно закипало. И через некоторое время сперва колеблющимися каплями, потом нитеобразной струйкой  дистиллят вытекал из третьей трубки «головы мавра» в сосуд.  Сначала он выглядел весьма невзрачно, как жидкий мутный суп. Но постепенно это гуща разделялась на две различные жидкости: внизу отстаивалась цветочная или травяная вода, а сверху плавал толстый слой масла. Теперь оставалось только осторожно слить нежно-благоухающую цветочную воду и получить в остатке чистое масло, эссенцию, сильно пахнущую сущность растения».

        Таким образом, на страницах романа П. Зюскинда мы наблюдаем классический химико-технологический процесс, который представляет собой совокупность операций, позволяющих получить целевой продукт из исходного сырья. Некоторые из этих операций необходимы для подготовки исходных реагентов  (размельчение свежих растений: розмарина, шалфея, мяты, аниса и др.) Известно, что качество продукта зависит от температуры. «Он обнаружил, что жар огня оказывает решающее влияние на качество получаемого дистиллята. Каждое растение, цветок, сорт древесины и каждый плод требовал особой процедуры. Иногда приходится создавать мощнейшее парообразование, иногда – лишь умеренно сильное кипение, а некоторые цветы отдают свой лучший аромат, только если заставить их потеть на самом маленьком пламени» (П.Зюскинд «Парфюмер»).

        В результате химических реакций получают смесь продуктов и непрореагировавших реагентов. Заключительные операции связаны с разделением этой смеси. Это может быть фильтрация, ректификация, абсорбция, экстракция и т.д. В данном случае разделение производится отстаиванием: снизу вода, сверху масло.

        Настоящим кладезем в познании географических, астрономических, физических и химических процессов являются книги всемирно известного французского писателя, автора научно-фантастических романов Жюля Верна. Он довёл до высокого совершенства художественную форму приключенческого романа, обогатив его новым содержанием и подчинив пропаганде научных знаний.

        В феврале 1873 года Жюль Верн сообщил издателю: «Я весь отдался «Таинственному острову»…Встречаюсь с профессорами химии, бываю на химических фабриках… «Таинственный остров» будет романом о химии…». И действительно, один из героев романа, инженер Сайрес Смит, создаёт на необитаемом острове настоящую химическую фабрику. Первоначально для обустройства своего жилища колонисты занимаются изготовлением кирпичей. «Красную глину, смоченную водой, месили и руками, и ногами, потом массу делили на бруски равной величины… Обжиг шёл двое суток…. [Колонисты] притащили изрядную груду известняка, из этих камней, рассыпавшихся при прокаливании их на огне, получилась жирная негашёная известь, которая сильно вздувалась и бурлила при гашении. Смешивая полужидкий раствор гашёной извести с песком, который не давал ей затвердевать слишком быстро, наши колонисты получали превосходное цементирующее вещество».

        В романе автор также освещает различные вопросы, связанные с добычей металла и выплавкой чугуна.  «В земной коре металлы обычно не встречаются в чистом виде. В большинстве случаев  находят их химические соединения с кислородом и с серой. Как раз два образца, которые принёс Сайрес Смит, и были такими соединениями: первый – магнитный железняк без примеси углерода, а второй – пирит, т.е. железный колчедан. Легче было обработать первую руду, представлявшую собой окисел железа,- прокаливать её вместе с углем, чтобы удалить из неё кислород и получить чистое железо. Для удаления кислорода руду и уголь доводят до высокой температуры – либо весьма простым «каталонским » способом, который требует только одного процесса для получения железа, либо прибегая к доменным печам, в которых из руды выплавляется чугун, а затем, удаляя из чугуна 3-4% углерода, входившего в него, получают железо…»

        Удивительно, что обширные знания инженера Смита позволили ему и его друзьям не только изготовить кирпичи, заняться выплавкой чугуна, добычей железа, но и получить сталь!

        Вот какие научные сведения  сообщает читателю Жюль Верн, описывая этот процесс: «Сталь представляет собой соединение железа и углерода, которое получают двояким способом: либо из чугуна, отнимая от него избыток углерода, либо из железа, прибавляя к нему отсутствующий углерод. В первом случае путём обезуглероживания чугуна получают натуральную, или пудлинговую, сталь, а путём добавления к чистому железу углерода – томлёную сталь. Как раз такую сталь Сайресу Смиту и хотелось выплавить, ибо у него уже имелось чистое железо. И он добился этого, переплавив железо вместе с толчёным углем в тигле из огнеупорной глины».

         В современное время самый распространённый способ получения стали – «мартеновский». Мартеновская печь как бы двухэтажная. Нижний этаж уходит глубоко в землю. Верхний этаж – это рабочая камера, в которой ведётся плавка. Когда лом расплавится, в печь заливают чугун.  Жидкость хорошо перемешивают  и пропускают через неё окись углерода, добавляют «раскислители» (ферросилиций и ферромарганец). Вот сталь и готова.

        Читатель романа также узнаёт, как приготовить серную, азотную кислоту и взрывчатое вещество из подручных материалов. «Выбрав площадку, колонисты её выровняли, сложили там костёр, на него положили куски железного колчедана так, чтоб между ними проходил воздух, а сверху засыпали тонким слоем серного колчедана, раздробленного на мелкие кусочки. Накалившиеся сланцы воспламенились, потому что содержали в себе кислород и серу. Горящую под спудом груду минералов  и топлива, в которой происходили химические превращения, оставили в покое – нужно было не меньше 10-12 дней для того, чтобы колчедан превратился в сернистое железо и далее в железный купорос, а окись алюминия – в сернокислый алюминий… Добыв азотную кислоту, Смит подлил к ней глицерина, предварительно сгустив её путём выпаривания в водяной бане, и получил несколько пинт желтоватой маслянистой жидкости. Вот нитроглицерин!»

        На химической фабрике Смита изготавливаются щёлочи, глицерин, стеарин, мыло, свечи, порох, пироксилин, оконные стёкла и стеклянная посуда. Колонисты занимаются сахароварением, налаживают выработку войлока, а читатель романа расширяет свой кругозор, познавая интереснейшие научные сведения.

        Несколько другую, но не менее увлекательную информацию мы получаем из произведений выдающегося английского писателя Артура Конан Дойла. Например, в повести «Этюд в багровых тонах» Шерлок Холмс рассказывает об использовании химической реакции для судебной медицины. «Возьмём немножко свежей крови… Теперь я растворю эту каплю в литре воды. Соотношение количества крови к воде не больше, чем один к миллиону. Он бросил в стеклянную банку несколько белых кристалликов и накапал туда какой-то бесцветной жидкости. Содержимое банки мгновенно окрасилось в мутно-багровый цвет, а на дне появился коричневый осадок… прежний способ с гваяковой смолой очень громоздок и ненадёжен… А этот реактив действует одинаково хорошо, свежая кровь или нет. Если бы он был открыт раньше, то сотни людей давно бы уже расплатились за свои преступления!»

        Не оставляет без внимания химические процессы и знаменитый американский писатель Эдгар По. В рассказе «Золотой жук» он повествует о специальном химическом составе, посредством которого можно тайно писать и на бумаге, и на пергаменте. «Растворите цафру в «царской водке» и разведите потом в четырёхкратном объёме воды, чернила будут зелёными. Растворите кобальтовый королёк в нашатырном спирте – они будут красными. Ваша запись вскоре исчезнет, но появится вновь, если вы прогреете бумагу или пергамент вторично ».

        Химическая промышленность – одна из ведущих отраслей народного хозяйства, ей принадлежит определяющая роль в ускорении научно-технического прогресса, повышении эффективности промышленного производства. Химия и химические технологии являются неотъемлемой частью жизни людей, они неразрывно связаны с бытом, поэтому писатели, повествующие о различных жизненных историях своих героев, не обходят стороной и интереснейшие процессы в химической отрасли. Многие мечты писателей-фантастов уже сбылись, многим ещё предстоит осуществиться.