Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

В 1900 г. американский химик-органик М. Гомберг впервые сумел выделить свободный радикал (С₆Н₅)₃С•. Основной признак свободного радикала – наличие неспаренного электрона у атома углерода (в современных химических формулах это обозначают точкой, расположенной у соответствующего углеродного атома). Сообщение Гомберга было воспринято с единодушным недоверием, поскольку попытки выделить свободные метильный Н₃С• и этильный Н₃С-Н₂С₂• радикалы (опыты английского химика Э. Франкланда 1849 г.) были безуспешны. Все дело в том, что, в отличие от метильного и этильного радикалов, полученный Гомбергом трифенилметильный радикал из-за особенностей строения оказался стабильным. Различные независимые проверки показали, что Гомберг прав и позже даже был признан «отцом химии свободных радикалов».

Наука живет и развивается по своим этическим нормам. Каждый новый обнаруженный эффект и каждое открытие должны найти признание в первую очередь в научном сообществе. Поэтому авторы любого значимого результата стремятся опубликовать его в наиболее престижных научных журналах, где каждая статья подвергается жесткой рецензии. Дурным тоном считается обнародовать первые результаты в газетах или популярных журналах. Тем более неприемлемо взывать о поддержке к широкой публике, которая в этих вопросах не разбирается, или обращаться в правительственные органы с требованием немедленно поддержать гениальное открытие, о котором научное сообщество даже не подозревает. Настоящие ученые не уходят «от честной борьбы» и прикладывают все силы для того, чтобы их коллеги могли проверить и воспроизвести полученные результаты.

Ситуация, подобная тем, о которых было рассказано, повторилась и в наши дни.

Мир мозаик

Прежде чем мы начнем знакомиться с самой работой, поговорим об одном широко распространенном виде изобразительного искусства. Что такое мозаика, вероятно, знает каждый. Это орнамент или картина, собранная из кусочков какого-либо материала, имеющих всевозможную форму и окраску. Материал кусочков может быть разнообразным: картон (например, пазлы), дерево, керамика, цветное стекло и др. Широко известна мозаика, созданная М.В. Ломоносовым из кусочков смальты (цветное стекло), представляющая собой картину размером 4,2 × 2,7 м, изображающую Петра Первого во время Полтавской битвы (рис. 5.54).

Мозаики имеют большое значение и при решении различных научных вопросов. Вначале ими интересовались лишь математики. Они изучали мозаики, которые составлены из фигур одной формы, причем только таких, которые могут заполнить неограниченную плоскость без зазоров и перекрываний. Таких фигур оказалось немного: правильные треугольники, квадраты, прямоугольники, ромбы (по существу, это сдвоенные треугольники) и правильные шестиугольники. Мозаики такого типа часто встречаются в повседневной жизни (рис. 5.55).

В отличие от перечисленных выше фигур, плотно замостить плоскость (например, тротуар) пяти-, семи- или десятиугольниками невозможно: они будут либо налезать друг на друга, либо между ними останутся зазоры (рис. 5.56).

У читателя, возможно, возникнет возражение: плоскость можно замостить не только перечисленными выше фигурами (треугольниками, ромбами, квадратами, прямоугольниками и шестиугольниками), но и другими одинаковыми фигурами. Например, можно собрать паркет из пластин с вырезами и выступами, такая конструкция хороша тем, что соединяет паркетины в замок типа «ласточкин хвост» и не позволяет им расползаться (рис. 5.57). Приблизительно так же устроены пазлы, только там отдельные элементы неодинаковы, мы же рассматриваем мозаики, собранные из одинаковых элементов. Существуют и более затейливые мозаики: например, работы широко известного голландского графика Мориса Эшера (рис. 5.58). Как видите, рисунок 5.58 заполнен изображением одной ящерицы.

Какие есть общие признаки во всех мозаиках? Прежде всего, в них соблюдается строгий порядок: отдельные элементы узора (точки на паркете или глаза ящериц) располагаются (в выбранном направлении) на одинаковом расстоянии друг от друга.

Второе важное свойство – каждая мозаика может расширяться во все стороны путем прикладывания одинаковых фрагментов (назовем их условно кафельными плитками) к уже имеющемуся участку мозаики. Такое свойство называют периодичностью, каждая «кафельная плитка» составляет такой период. Итак, это упорядоченные периодические мозаики.