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

И в самом деле, на уроках химии в школе вам не расскажут о таких вещах, и, несмотря на беззлобные насмешки над магглами со стороны химиков, нам, возможно, стоит задаться вопросом, насколько сильно мы стараемся исправить эту ситуацию. Иногда я чувствую себя так, словно преподаю в Хогвартсе, раскрывая секреты древнего ремесла, о котором мало кто знает, если не считать его дурной репутации, как у колдовства, и что многих из нас, как ведьм и волшебников из «Гарри Поттера», такое положение дел вполне устраивает.

Следует, однако, добавить, что университетские учебные лаборатории, как правило, более приятное место, чем подземелье, в котором профессор Северус Снегг ведет уроки зельеварения. С другой стороны, есть и кое-что общее. Ученикам в Хогвартсе приходится изучать руны и другие графические изображения магических вещей; изучающим химию необходимо выучить ее графический язык, поскольку химики общаются картинками и рисунками почти так же часто, как словами.

Начнем с того, что у нас два языка. Первый – это язык условных обозначений для повседневного использования, в котором структуры и материалы имеют прозвища – или, как мы выражаемся, тривиальные названия – такие как эвгенол или его химический близнец изоэвгенол (компонент одной из самых редких восточных специй – мускатного ореха). У этих кратких и удобных наименований есть значительный недостаток: они никак не связаны с внешним видом молекулы и с формулой вещества, и их остается лишь выучить наизусть. Вместо этого мы можем назвать два этих вещества «2-метокси-4-(проп-2-енил)фенол» и «транс-2-метокси-4-(проп-1-ен-1)фенол», и большинство химиков сразу поймут, о каких молекулах идет речь. На письме это выглядит прекрасно, пусть и несколько громоздко, но, конечно же, произнести это совершенно невозможно, особенно если в названии нужны скобки. Вот почему мы любим рисовать, и в процессе создания картинки рисование становится и способом мыслить. На рисунке 12 показаны изображения эвгенола и изоэвгенола.

Когда я учился на инженерном факультете, у нас были уроки черчения, на которых мы делали детальные чертежи реакторов с профилями в разрезе и всем прочим, осваивая таким образом весьма эффективный и очень стильный с эстетической точки зрения язык общения. Формально у нас не было занятий по изображению химических формул, но нам всегда давали понять, что небрежная картинка – это признак небрежного мышления.

Рисунок 12. Разные способы передачи информации о молекулах главного «пряного» ингредиента гвоздики (слева) и одного из основных компонентов мускатного ореха (справа) при помощи названий и схем. Оба имеют формулу С₁₀Н₁₂О₂.

Поэтому все углы шестиугольников на рисунке 12 должны составлять точно 120°, вторая линия, изображающая двойную связь, должна помещаться внутри цикла, а не снаружи, и самое важное: атомы углерода находятся во всех углах и точках соединений, но никогда и ни за что нельзя писать символ «С», и никогда нельзя рисовать атомы водорода, соединенные с углеродом.

В мускатном орехе содержится мягкое психотропное вещество, родственное эвгенолам, – миристицин, два изображения формулы которого вы видите на рисунке 13. Надеюсь, вы согласитесь со мной в том, что формула справа по-настоящему уродлива, хотя она и несет в себе больше информации для непосвященного человека.

Приятной специей мускатный орех делает не только миристицин; на самом деле его содержание настолько низкое, что в том небольшом количестве мускатного ореха, которое мы обычно добавляем в пищу (например, он хорошо сочетается с картофелем и шпинатом), он не оказывает совершенно никакого галлюциногенного эффекта, а большее количество просто сделает блюдо несъедобным[72]. Нет, популярным в кулинарии ингредиентом мускатный орех стал благодаря сложной смеси нескольких молекул.

Рисунок 13. Разные способы изображения формулы миристицина С₁₂Н₁₂О₃. Красивый способ (слева) и один из многих безобразных способов (справа).

Если миристицин можно считать кузеном эвгенола и изоэвгенола, то молекулы двух последних, безусловно, должны быть братьями или сестрами с одинаковой формулой С₁₀Н₁₂О₂. Химики называют таких молекулярных братьев изомерами.

В химии есть много видов изомеров, и эвгенол с изоэвгенолом принадлежат к самому базовому типу. Они отличаются по своим химическим связям, как видно из разного положения двух параллельных черточек (двойных связей) в «хвосте» этих молекул в правой их части на рисунке 12. Совсем как неполнородные братья и сестры, такие изомеры могут походить друг на друга не только химической формулой, но в этом случае они действительно весьма близки и очень напоминают друг друга.