Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы

Теоретически извлечь и использовать можно и золото с лежащих на морском дне кораблей, и золотые зубы, похороненные на кладбищах. В настоящий момент количество золота, которое для людей на самом деле потеряно, составляет около тысячи тонн. Это золото, служившее покрытием для различных предметов, например позолоченной мебели и картинных рам, и истершееся. Какое-то количество золота, содержащегося в электронике, тоже оказывается в этой категории, когда электронные отходы попадают не туда, куда нужно. Такое золото потеряно. Оно превратится в пыль, его сдует ветер или смоет вода. Оно осядет на морское дно и окажется в наносах – вместе со всем тем, что вытекает из рек. Через несколько миллионов лет образуется порода. А затем, еще через много миллионов лет, возможно, на этой территории вновь начнется вулканическая активность: потечет горячая, содержащая серу вода, которая хлынет через породу, растворит в себе золото и вынесет наверх – оно будет долго-долго откладываться в трещинах и полостях, и постепенно образуется золотая руда[73].

3 Железный век не закончился

Я спокойно лежу, а вот моя кровать движется. Завтра у меня встреча в Бергене. Сегодня вечером меня убаюкают звуки и движение поезда – так же как и поколения живших до меня людей. Благодаря подобным путешествиям на поездах я чувствую себя частью долгой истории. Задолго до появления машин и самолетов железная дорога перевозила людей и товары с места на место и из города в город.

И поезда, и железнодорожные пути сделаны из железа, самого важного для нашей цивилизации металла[74]. Первые металлы, которыми стали пользоваться люди – золото, медь и бронза (сплав меди и олова), – слишком мягкие, чтобы в большинстве случаев стать заменой каменным и деревянным инструментам. Использование железа произвело революцию и в военном деле, и в земледелии. Почувствуйте разницу: вспахать землю деревянным плугом – или железным. Благодаря железным инструментам стало проще обрабатывать землю, строить дороги, рубить и резать дерево. В сочетании с железным оружием, таким как наконечники стрел и мечи, этот металл мог подарить значительные преимущества тем, кто освоил его раньше соседей[75].

Без железа дыхание бессмысленно

Железо не только играет важную для нашего общества роль. Оно является важнейшим элементом транспортной системы нашего тела. В теле взрослого человека около четырех граммов атомов железа[76] – этого хватит на гвоздь средних размеров, – и железо в организме необходимо нам для решения жизненно важной задачи.

Чтобы жить, мне необходимо дышать. Кислород нужен всем клеткам моего тела. Когда я делаю вдох, в мои легкие попадает кислород, однако надо каким-то образом доставить его всем клеткам. И тут в игру вступает железо. В отличие от золота, предпочитающего держать свои электроны при себе, железо – щедрое, оно охотно отдаст пару своих электронов. Поэтому между железом и кислородом возникает тесная дружба: кислород жаждет принять дополнительные электроны от других элементов.

В моих легких – там, где кровь встречается с воздухом, – кислород пользуется шансом соединиться с атомами железа, связанными с молекулами крови. Таким образом кислород перемещается с кровью по телу. В моих клетках есть и другие молекулы – они уговаривают железо и кислород снова расстаться, и дальше железо в одиночестве идет по кровеносным сосудам к сердцу, где его перегонят обратно в легкие за новой порцией кислорода. Без железа в крови было бы совершенно не важно, сколько я вдыхаю, ведь я не могла бы воспользоваться кислородом, который с таким усердием вдохнула в легкие. Вот почему я должна принимать препараты железа в течение нескольких недель каждый раз, когда выступаю донором и сдаю пол-литра своей крови. Новые клетки крови тело производит с легкостью, а вот вырабатывать железо оно не умеет.

Если железо отдало электроны кислороду, для того чтобы вновь отделить друг от друга эти химические элементы, потребуется много энергии. Прошло немало времени, прежде чем люди узнали, как разрушить эту связь и возвращать атомам железа их электроны, а это необходимо для того, чтобы металл стал пригодным для изготовления оружия и инструментов.

На пороге железного века

Три с половиной тысячи лет назад египетского фараона Тутанхамона похоронили с железным кинжалом. Долгое время происхождение кинжала и других очень древних железных предметов, обнаруженных не только в Египте, но и в других уголках мира, оставалось большой тайной. Ведь технологии, необходимые для производства железа, из которого сделаны эти предметы, появились примерно на тысячу лет позже[77].

Разгадка обнаружилась за пределами нашей планеты. Металл кинжала Тутанхамона не с Земли.