Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

Химия углерода, которая предлагает нам самое жаркое пламя, также является самым эффективным портативным источником холода. Углекислый газ CO₂ сублимируется при -78,5 °C, превращаясь в бесцветное твердое вещество, уже упоминавшийся сухой лед. Этот лед называется сухим из-за своего необычного свойства превращаться из твердого тела сразу в газ. В отличие от воды, у углекислого газа нет жидкой фазы, по крайней мере при атмосферном давлении. Так что вам не удастся перелить холодный углекислый газ из одного контейнера в другой, но вы можете переносить его в виде удобных замороженных кубиков.

Сухой лед достаточно широко применяется, в основном в пищевой промышленности. Холодильник даже не нужен — чтобы замораживать пищу, газировать напитки, делать мороженое и перевозить скоропортящиеся продукты, вы можете использовать CO₂. Замороженный углекислый газ находит оригинальное применение и в борьбе с насекомыми, потому что ледяной CO₂ привлекает комаров и постельных клопов, они собираются вокруг кусочка сухого льда и замерзают до смерти. Водопроводчики используют переносные упаковки сухого льда, чтобы обкладывать медные трубы, таким образом создавая пробки из замерзшей воды, когда нет запорного клапана. Врачи замораживают и удаляют бородавки, специалисты по охране окружающей среды замораживают и ликвидируют утечки нефти, пожарные используют гранулы сухого льда и огнетушители на углекислом газе, чтобы бороться с пожарами, одновременно охлаждая и подавляя пламя.

Замороженный углекислый газ также играет свою уникальную роль во время сценических шоу, порождая таинственную пелену. Бросьте кусочки сухого льда в воду, и вы создадите плотный, стелящийся по земле туман, идеальный для зловещих ночных эффектов. Чего зрители не видят, так это каким промозглым может быть подобное явление, когда холодный сублимирующийся CO₂ понижает значение точки росы и насыщает более плотный холодный воздух водяным паром. Я помню, как однажды играл в небольшом оркестре во время такого шоу, когда слишком сильный эффект сухого льда вызвал обильный туман, который перелился через край сцены и быстро заполнил оркестровую яму. Какое-то время мы играли буквально вслепую. Липкий насыщенный влагой воздух конденсировался на всем, оставляя скользкий мокрый след на полу, стульях, пюпитрах и инструментах.

Клейкие

Свойства материалов зависят от составляющих их атомов и того, как они соединяются друг с другом. Возьмем, например, клей. Признак хорошего клея — прилипание практически ко всему. На уровне атомов — большинство свойств материала берет начало именно здесь — прилипание заключается в сильном притяжении положительных и отрицательных электрических зарядов. Молекулы клея должны иметь необычайно сильные поверхностные заряды, зачастую реализуемые сильным отрицательным электростатическим зарядом гидроксильных групп OH^-, которые соединяются с атомами углерода. Когда у углеродсодержащей молекулы много выступающих наружу гидроксильных групп, то они могут вызвать аналогичной силы положительный заряд почти на любой поверхности. Положительное притягивает отрицательное, и — вуаля! — молекулы прилипают.

Природа полна липкости, а липкие вещества неизменно имеют у себя углеродную основу{126}. Гекконы взбираются на стены с помощью лап, покрытых гидроксильной группой. Венерины мухоловки выделяют липкую, покрытую гидроксилом слизь, на которую ловятся насекомые. Мидии и усоногие раки прикрепляются к корпусу кораблей во многом таким же образом, что обходится корабельным компаниям в целое состояние из-за ежегодной чистки, не говоря уже о потерянном времени простаивания в порту дорогостоящих судов. Каждый год для морских судов выпускаются новые краски с противодействующими налипанию молекулярными составами, которые ограничивают, но никогда не могут полностью устранить эти электростатические фокусы.

Клейкость — это большой бизнес. Клеевая промышленность ежегодно подпитывает своей продукцией многомиллиардный рынок, на котором потребителями выступают производители самолетов и автомобилей, строительные компании, розничные торговцы в интернете и медицинские работники. Высокотехнологичные клеи и герметики сейчас заменяют металлическую сварку, таким образом ускоряя строительство и уменьшая вес конструкций и опор. Они удерживают на месте окна небоскребов и лобовое стекло вашей машины. Покупатели полагаются на клейкие вещества в таких продуктах, как одноразовые подгузники, зубные протезы, лейкопластырь Band-Aid, средства защиты органов слуха, почтовые марки, конверты и клеящиеся листочки Post-it, а также в решении десятков повседневных задач — от упаковки подарков ко дню рождения до склеивания сломанной мебели.