Как там у вас, на Бета-Лире?

Фиалков Юрий Яковлевич

Теперь вернемся к цитате, с которой начинался этот раздел о кислотах и основаниях. Представим себе, быть может, и не очень привычный для непосвященного, но, в общем, совершенно законный растворитель… расплавленный хлористый калий КCl (температура плавления которого 776 градусов, что никак не может служить препятствием для экспериментов с таким растворителем). В соответствии с введенным только что определением любое соединение, имеющее тот же катион, что и растворитель, то есть катион калия К⁺, будет в расплавленном хлористом калии кислотой. Есть ли что-либо удивительное и противоречивое в том, что едкое кали KOH в расплавленном KCl — кислота? А обладающий

тем же анионом, что и растворитель, НCl есть в КCl основание. Ну, а вода здесь снова выступает в роли соли. Так что ровным счетом ничего необычного в приведенной цитате нет. Конечно, следовало бы сказать с самого начала, что речь идет не о водных растворах, а о растворе в расплавленном хлористом калии, но ведь тогда было бы не так интересно читать. Не так интересно да и не очень понятно без тех разъяснений, которые следовали за цитатой.

Если бы храбрый Ийона Тихий во время своего путешествия на планету Огненную догадался захватить в обратную дорогу огненский учебник химии, то, перелистывая его во время длительного возвращения на Землю, капитан с удивлением обнаружил бы, что в учебнике начисто отсутствует раздел, посвященный основаниям, но зато глава, описывающая кислоты, занимает большую часть учебника.

Герои одного из рассказов И. Ефремова встречаются с разумными существами, постоянная обитель которых — фторидная планета. На этой планете жизнь основана на растворах не в воде, а в жидком фтористом водороде. Так вот, если бы земляне вздумали втолковать фторидцам, что такое кислота, то они встретились бы с полным непониманием. Фторидцы хорошо знакомы с основаниями, но кислоты для них — экзотика, о которой не упоминают и самые подробные энциклопедии фторидной планеты.

Не надо торопиться бросать упрек огнянам в невнимании к одному из важнейших классов соединений — к основаниям. Точно так же нельзя заподозрить фторидцев в пренебрежении к кислотам. Известно, что молекула аммиака жадно притягивает к себе протон — куда энергичнее, чем вода. Поэтому соединения, которые в воде даже и не помышляют быть кислотами, в жидком аммиаке становятся ими. Фтористый водород, напротив, так и стремится навязать кому-либо свой протон, то есть заставляет растворенное вещество выступить в роли основания.

Быть основанием в аммиаке может лишь такое соединение, которое тянет к себе протон более энергично, чем аммиак. А таких соединений известно химикам очень немного, меньше, чем хороших теноров в Большом театре. Поэтому число кислот в жидком аммиаке намного больше числа кислот в воде, зато оснований в нем практически не существует.

Точно так же в жидком фтористом водороде в избытке будут присутствовать основания, но кислот там, можно сказать, не будет вовсе.

Теперь читатель ничуть не удивится, узнав, что в огненском учебнике химии начисто отсутствует и понятие «кислотно-основное взаимодействие». Да, осуществить кислотно-основное взаимодействие в растворителе, в котором все растворенные соединения — кислоты, невозможно.

Автор может добавить, что попытка провести кислотно-основную реакцию в жидком фтористом водороде, где имеются только основания, но почти нет кислот, так же имела бы мало шансов на успех.

Спрашивается: возможны ли разнообразные реакции в сильноосновном либо сильнокислом растворителях? Вопрос не из тех, на которые следует давать ответ. Итак, сформулировано очередное условие, предъявляемое к среде, в которой возможно образование живого вещества.

Оказывается, такой растворитель не должен быть очень кислым или очень основным. Но, с другой стороны, растворитель должен обладать достаточной химической активностью, ибо, как мы видели, коль скоро нет взаимодействия растворенного вещества с растворителем — нет кислот и оснований. Соединения, которые одинаково охотно взаимодействуют и с кислотами и с основаниями, называются амфотерными. Вот и найдено достаточно точное определение того свойства, которым должен обладать «жизненный растворитель»: амфотерность.

Это требование резко сужает круг возможных «жизненных растворителей». Настолько резко, что мажорное определение «множество», которым мы хвалились выше, отмечая количество всевозможных жидкостей, сводится к минорному «небольшое число».

Ушат воды

Теперь можно перейти ко второму из тех основных условий, которым должен удовлетворять «жизненный растворитель». Условие это на первый взгляд (ох, уж эти первые взгляды!) несложно: растворитель должен растворять. Подозрительно смахивает на каламбур. Но тем не менее утверждение серьезно — серьезнее некуда.

Растворимость… Не любят химики эту проблему. Да и как любить, когда ни с какой стороны к ней не подступиться. Ведь, говоря честно, химики и сегодня точно не знают, почему, например, сернокислый магний превосходно растворяется в воде, а сернокислый барий, который по многим химическим свойствам походит на сернокислый магний, можно сказать, не растворяется вовсе.

Что ни говорите, а обидно. Обидно, потому что химия объясняет нынче проблемы, казалось бы, куда более сложные.

Вряд ли стоит пересказывать во всех перипетиях историю сражения химии с проблемой растворимости — и потому, что это пусть и интересная, но для предмета этой книги побочная тема, и потому, что химики такие же люди, как все, и, следовательно, не очень любят распространяться о своих неудачах.

Впрочем, не стоит считать, что дело здесь обстоит совсем безнадежно. Сегодня химик может с большой определенностью, не заглядывая в таблицы растворимости, предсказать, что, например, углеводород гексан будет отлично растворяться в углеводороде бензоле, а хлористое серебро — в расплавленном хлористом калии (знакомый уже нам растворитель!).

Химик понимает, почему уксусная кислота СН₃СООН хорошо растворяется и в углеводородах и в воде. Молекула этого соединения состоит как бы из двух частей: «углеводородной» — CH, и «водоподобной» — ОН (молекула воды также содержит группу ОН, называемую гидроксильной).

«Постойте! — скажет читатель. — Ведь это «подобное растворяется в подобном» — старое правило алхимиков. «Simila similibus solventur».

«Да, старое и, добавлю, отличное правило алхимиков, — отвечу я. — И современная химия в этой проблеме, увы, не так далеко оторвалась от своей предшественницы алхимии».

Коль скоро речь зашла об алхимии, то здесь нелишне будет вспомнить, что алхимики с рвением, не меньшим, чем в случае с «философским камнем», искали и универсальный растворитель, который мог бы растворять все, абсолютно все вещества. Небезынтересно и то, что поиски этого растворителя продолжались и тогда, когда проблема «философского камня» занимала разве что свихнувшихся искателей легкой наживы или совсем уж продувных мошенников.

Какие только комбинации не пускались в ход! Тут и смесь всех жидкостей, какие могут быть извлечены из человеческого организма, и, как мы сказали бы сейчас, коктейли из вин самых разнообразных сортов и возрастов, и смесь редких и, конечно, очень дорогих благовоний. К слову сказать, знаменитая «царская водка» — смесь азотной и соляной кислот — была найдена в результате именно этих «исследований».

И никто не догадался, что наилучший растворитель из всех, какие только могут существовать, вот тут, рядом, всюду…