Химик разбирает сцены из фильмов и сериалов «Шерлок», «Доктор Стоун», «Флаббер», «Опасный элемент»

Вечные двигатели все-таки не существуют, потому что есть закон сохранения энергии.

Зачем?

А вот потому что можем.

Мне нравится этот подход.

Если синтезировать такое вещество, то можно извлекать из него очень много энергии.

Светился, опять-таки, не радий, а светились смешанные с ним материалы за счет явления радиолюминесценции.

Всем привет!

Меня зовут Михаил Яфаров.

Я доцент кафедры физической химии Химического института имени Бутрырова Казанского федерального университета.

И сегодня я прокомментирую несколько сцен из фильмов.

Это был репортерный ген медузы, если вам интересно.

Что?

У кроликов.

Понятно.

Он флуоресцирует в зеленом диапазоне.

Но зачем?

А почему нет?

Мне нравится, эта лаборантка говорит, ну а почему бы и нет, почему бы не вставить кролику некий репортерный ген медузы, который, видимо, заставит его флуоресцировать зеленым цветом.

Зачем?

А вот потому что можем.

Мне нравится этот подход.

Нет!

Господи!

Ничего!

Ни малейшего следа!

Что?

Что вы предполагали обнаружить?

Само собой наркотик, вызывающий галлюцинации или бред.

В сахаре ни единого намека.

Так бы я себя, конечно, не вел в лаборатории, опасно все-таки.

Допустим, под микроскопом была смесь сахара с каким-то запрещенным веществом.

Ну вот Шерлок рассчитывал под микроскопом отделить кристаллики сахара от кристалликов примесей и среди этих примесей разглядеть вот именно...

Какой-то наркотик.

Можно это сделать, но достаточно сложно.

Все-таки достаточно сложно.

Гораздо надежнее дополнить такое определение методами, которые позволяют определить структуру вещества.

А вот структуру вещества позволяют определить, например, УФ-спектроскопия и К-спектроскопия или ЯМР.

Тут разные формулы есть, но тут вот зачем-то вода нарисована.

Ну, воду сам Бог велел нарисовать во всех научных...

Еще приведены формулы разных алкалоидов.

Алкалоиды – это, как правило, азот, содержащий биологически активные соединения.

Тут я узнаю атропин, С17, H23, NO3.

Другие формулы тут сходу не скажешь.

Похожи достаточно на какие-то соединения типа героина и морфина, но не уверен.

Микроскопия мало общего имеет с определением именно таких брутоформул.

И это, конечно, такой художественный момент в этом фильме.

То есть с помощью микроскопии можно определить только форму кристалла, но не формулу, не состав.

Белый фосфор – это очень химически активное вещество.

Оно окисляется кислородом воздуха с образованием оксидов.

И за счет этого происходит фосфоресценция, выделяется свет именно химического происхождения из-за химической реакции.

Но тут есть проблема, конечно, когда мы говорим о том, чтобы намазать собаку белым фосфором.

Проблема в том, что фосфор очень ядовит, особенно белый фосфор.

Например, белый фосфор изначально использовался в спичках.

Отличное тоже свойство для розжига, но позже его сменили красной аллатробной модификацией, у которой другая кристаллическая решетка.

Она не светится на воздухе, гораздо менее склонна к отислению кислородом.

Если бы собаку намазали белым фосфором, она бы, наверное, и получаса не прожила от такого количества.

Вот оно что.

Если высокая температура резко сменяется низкой, получается полимер-проводник.

И образуется метастабильная сфера.

Внимание!

Вот оно.

Получилось.

Флабер ведь достаточно такой.

Ну, для меня.

Древний фильм.

Для каких-то зрителей, может быть, нет.

То есть он в 90-х там был снят.

И тут вот на экране достаточно корректно изображала какая-то химическая программа для квантово-химических расчетов.

И вот обсуждается какая-то сфера из атомов углерода.

А тогда как раз была вручена Нобелевская премия за открытие фуллеренов.

Это такая аллатропная модификация углерода, в которой атомы углерода соединены между собой в форме мячика как раз такого.

И много было надежд, связанных с наноматериалами на основе углерода.

Так что исторический контекст, видимо, такой.

Но в остальном речь героя – это такая, ну, похоже на бессмысленный набор малосвязанных научных терминов.

Но это же комедия.

Что тут поделаешь?

Так, есть.

Наверное.

Так, так, так, так, так.

Надо создать систему.

Очень хорошо.

Так.

Так, ага, конденсатор.

Лаборатория — это такой очень клюквенный образ, и я бы сказал, что это нагромождение каких-то мало связанных между собой инструментов, которые используются в лабораториях.

Ну, зато красиво выглядит.

Органический катализатор.

Положительный и отрицательный.

Зловоэлектрический изолятор.

Ну, в взрывовой лаборатории, конечно, бывают.

Так что товарищ ученый молодец, что он носит очки.

В принципе, если выхватить из контекста температуру, органические катализаторы электричества, то такие реакции действительно есть.

Есть очень много органических реакций.

И прежде всего в малотоннажном синтезе, вот в таком малотоннажном органическом синтезе, типа синтеза фармпрепаратов каких-то,

материалов для изготовления полимеров, не самих полимеров, но вот именно, скажем, катализаторов полимеризации, и там такие условия, в принципе, могут быть, да, там, где добавляются органические катализаторы, но, конечно, не в форме человеческих волос.

Так, опишем тебя.

Ох, ты эластомер.

Вот тут сразу интересно.

Я услышал, что он говорит, что это элизомер.

То есть, ну, по всей видимости, образ ученого — это не просто ученый, это киборг.

Потому что у него в глаза встроен, по всей видимости, рентгеноструктурный анализатор какой-то, рентгеновский дифрактометр и, возможно, микроскоп.

Ну, в принципе, можно без микроскопа обойтись.

Чтобы определить, опять-таки, от взгляда структуру вещества и его энантиомерную форму.

Ну, это здорово.

Щекотно.

Ты мягок.

Ты податлив.

Хорошо.

Что еще?

Минутку.

Ладно.

И...

Ты пластичен!

Он хочет изобрести некое метастабильное вещество, которое бы помогало вырабатывать энергию.

При этом он еще хочет добиться от него каких-то уникальных механических свойств.

Мы тут видим, что оно растягивается, очень упругое.

И касательно механических свойств, такие исследования ведутся активно.

Пытаются разрабатывать различные эластические композиты, которые бы, например, умели в определенных условиях принимать форму заданную, а затем возвращать ее.

Например, самозаживляющиеся полимеры.

Вы сделали на нем надрез, а он взял и сросся обратно.

за счет действия температуры или за счет действия каких-то химических реагентов.

И таких исследований очень много.

И, в принципе, в этом направлении есть успешное продвижение.

Вот по второму вопросу, по метастабильному состоянию и по тому, как извлечь из него энергию, уже вопросов больше.

Метастабильная форма вещества — это такое состояние, которое характеризуется достаточно высокой энергией, но при этом находится в локальном минимуме.

То есть представим себе шарик.

он находится.

На горе, но в ложбинке.

Вот в ложбинке горы.

А снизу есть какая-то более глубокая впадина.

И, скажем, его положение во впадине будет стабильным состоянием.

А вот это положение в ложбинке будет метастабильным.

И Брейнард рассчитывает, что если синтезировать такое вещество, то можно извлекать из него очень много энергии.

Запас энергии в любом случае будет ограниченным.

А Брейнард тут рассчитывает сделать вечный двигатель.

Вечный двигатель все-таки не существует, потому что есть закон сохранения энергии.

Но давайте пожелаем ему удачи.

Сними нас.

Ладно, посмотрите сюда.

Улыбка.

Тут как раз видите противоречие.

При идеально упрудих соударениях

Можно, в принципе, заставить вещество бесконечно долго там прыгать.

Здесь вещество после каждого соударения, вот этот флабер, он накапливает энергию.

Вот это все-таки противоречит закону сохранения.

Взаимодействие со вспышкой может быть.

То есть вещества взаимодействуют со светом.

Свет — это энергия, он поглотил энергию света.

В этом есть определенная логика.

Вот сейчас из колбы Буцена, она используется для фильтрования, наливается раствор в воронку.

Раствор горячий.

То есть, по всей видимости, это кипяток.

И он наливается в стеклянную воронку для фильтрования, которую Мария Кюри в исполнении Rosamund Pike держит руками.

Но я думаю, что тут можно обжечься.

То есть, обычно такие воронки в случае манипуляции с горячими растворами...

Их держат в держателях.

Еще один нюанс с самой колбой бунзона.

Она тут перевязана.

Вот в эту колбу, в нее тоже помещается воронка, которая плотно прилегает уже к этой колбе.

И вот к этому отводу подключается насос вакуумный.

Оттуда откачивается воздух.

То есть за счет этого атмосфера... То есть колба стоит обычно вертикально.

Атмосфера продавливает раствор.

в колбу, а на фильтровальной воронке остается вещество, осадок.

То есть мы в колбе должны технически иметь маточный раствор.

Маточный раствор, в котором никакого осадка нет.

Но его зачем-то опять наливают на фильтровальную бумагу.

То есть зачем заново фильтровать маточный раствор, это вопрос.

Но вроде бы процедура интересная.

Красиво.

Я проверяю уран и обнаружила, что он менее радиоактивен, чем руда.

Руда мощнее, чем сам элемент?

Именно.

И я не могу... Наверное, какая-то аномалия в результатах.

Я провела тест шесть раз.

Результаты идентичны.

Чутье говорит мне, что есть еще один элемент, искажающий результаты.

Считаете, что обнаружили неизвестный элемент?

Если вы надо мной смеетесь?

Нет, не смеюсь.

Это потрясающе.

Насколько я понимаю, именно так Радий и в последующем Полоний, Мария и Пьер Кьюри вместе открыли сразу два элемента.

Один из них назвали, собственно, по явлению радиоактивности Радием, а второй в честь родины Марии.

Именно по этим признакам, по большей радиоактивности по сравнению с ураном, они были открыты.

То есть логика тут железная.

Уран, у него есть определенная радиоактивность в расчете, скажем, на килограмм.

На самом деле там обычно не килограмм, у этого элемента бывает поменьше.

Эту радиоактивность можно измерить, например, по...

взаимодействию с фотоактивными веществами.

Много есть методов.

Но если из урана выделить какие-то составные части с помощью химических манипуляций, можно получить индивидуальные вещества, которые обладают гораздо большей радиоактивностью, чем уран в расчете на килограмм.

И это является железным аргументом к тому, что в уране есть что-то еще,

какое-то индивидуальное соединение, индивидуальный элемент, который обладает существенно большим, существенно более сильными радиоактивными свойствами.

Чему вы занялись ураном, Бекерель?

Весьма компетентный ученый.

Бекерель случайно обнаружил, что соли урана, обернутые в черную ткань и оставленные в шкафу, оставляют отпечаток на фотопластинке.

И он считал, что уран вступает в необычные химические реакции с чем-то в атмосфере.

Я думаю, что дело в самом элементе.

Тут описывают открытие Андрея Беккереля и мысли Марии Кюри на этот счет.

И знаете, мысли, они ведь революционные.

Тут говорят, что Беккерель относил вот эту вот радиоактивность...

урана к химическим процессам.

Идея о том, что это не химический процесс, а атомный, она была важным шагом к пониманию тому, как устроены в принципе атомы.

Потому что тот факт, что у вас не за счет химических процессов идет реакция, а за счет процессов внутри атома, означает, что атом не неделимый.

Потому что, да, мы помним, греки говорили, что атомы это такие мельчайшие неделимые частицы.

А на самом деле, раз атомы способны распадаться сами по себе, значит, они не

неделимые.

И это было одно из важных соображений, которое позволило в дальнейшем построить модели Резерфорда, Бора о строении атома.

Это радий.

Радий?

Щепотка радия.

Набранная из 4 тонн урановой руды.

Можно найти еще, но... Знаете, я бы, конечно, на месте Марии не брал его так руками.

Доведет к определенным последствиям.

В принципе, любая радиоактивность может вызывать свечение.

Связано оно в случае чистых солей радия с тем, что радий распадается, он выделяет при этом альфа-частицы, это ядра гелия, и гамма-кванты.

Это такое просто очень высокое энергетическое излучение.

Оно вызывает ионизацию и возбуждение атомов азота в воздухе.

В принципе, не только азота, кислорода тоже.

И за счет этого возбуждения уже воздух вокруг радиоактивного вещества светится.

А зеленая краска, которая обычно ассоциируется с радием и с радиоактивностью, она обусловлена тем, что радий смешивали с радиолюминесцентными материалами, например, сульфидом цинка, который допировали, по-моему, то ли никелем, то ли медью.

И вот уже при смешивании с такими материалами светился, опять-таки, не радий,

а светились смешанные с ним материалы за счет явления радиолюминесценции.

Первый ингредиент в готовке пороха – это сера, которая на горячих источниках в избытке.

Второй ингредиент – это древесный уголь.

Его можно получить в процессе горения древесины.

И, наконец, третий и самый запарный ингредиент – это азотно-кислый калий.

На его изготовление уйдет просто куча времени, так что…

У меня уже есть кое-что, что позволит нам сэкономить время.

Ну, в общем и целом, в основном тут нет ляпов, нет косяков.

Но я так понимаю, что сериал в принципе претендует на достоверность.

Порох...

Изготавливают из смеси угля серы и нитрата калия в стихиометрических соотношениях.

Серые угли являются восстановителями, нитрат калия является окислителем.

При их взаимодействии проходит реакция.

Можно подо мной нарисовать эту реакцию.

Калия на 3 плюс С плюс С равно калий 2СО3 плюс СО2 плюс СО2 плюс Н2.

Выделяющиеся газы.

расширяются, происходит нагрев.

Вот так порох работает.

У меня такое чувство, что я уже где-то слышал слово азот.

Да, точно, азотная кислота, которая в чудо-зелье.

Ты взял ее из той пещеры.

Надо же, а ты не такой остолоп, каким кажешься.

10 тысяч очков Гриффиндору.

Для пороха необходимо смешать все три ингредиента и добавить щепотку сахара.

Она придаст пороху немного задора.

Я добавляю гликозу, которую извлек из винограда.

Я бы здесь что сказал.

Ну, нитрат калия не такое уж и недоступное вещество.

Сейчас, в принципе, его достаточно легко можно достать.

Про сахар и глюкозу.

Ну, глюкоза это не совсем сахар.

Сахар это альфа-д-глюкопернозил-бета-д-фруктофронозит.

То есть он содержит глюкозу.

Сахар вряд ли есть смысл добавлять в порох.

Ни в какой роли.

В принципе, в порох могут добавлять какие-то вещества.

Какие там вещества добавляют?

Пластификаторы различные для того, чтобы как раз его было...

Можно более эффективно спрессовывать, соответственно, при большей плотности быстрее пройдет реакция.

Плюс проще его формовать для изготовления каких-то снарядов.

Добавляются катализаторы горения.

Это обычно соли меди, никеля.

Добавляются стабилизаторы.

Но вот чтобы сахар хоть какой-то из этих ролей играл, это сомнительно.

Я часто думала, что жизнь может вырасти из неких кристаллов.

Все эти клинообразные части могут отлично служить для различных биохимических функций.

Он делится.

В вакууме?

Под бомбардировкой электронов?

По идее, он не должен жить.

Это я хотела вам сказать.

Программа роста показывает, что Андромеда может жить где угодно.

В конце 60-х писатель Майкл Крайтон написал достаточно популярный роман.

Штамм Андромеда, по которому уже в начале 70-х сняли вот этот фильм.

Он повествует о серии загадочных смертей в небольшом городке в США.

Связали эту серию смертей с неизвестной инфекцией и послали в изолированную лабораторию, где-то под землей, по-моему, изучать

Вот возможные причины.

Вот ученые нашли кристалл загадочный, который показывал какие-то определенные признаки живого.

Он делился, размножался.

Причем под действием внешних источников энергии.

Ему не нужна была питательная среда.

Он размножался за счет энергии.

Здесь мы видим, в принципе, способность к размножению и наследственность.

Потому что кристалл сохраняет свою форму при размножении.

И питание.

Питается он, правда, не веществом, а энергией.

Здесь нужен исторический контекст.

Исторический контекст такой.

В 50-е годы произошла революция в биологии.

Открыли молекулярную биологию революции, открыли структуру ДНК на основе данных Розамон Франклин и Уилтинса, Уотсон и Крик открыли двойную спираль.

Сделали они это на основе данных рентгеноструктурного анализа, исследовали кристаллы.

В общем, видимо, внимание к кристаллам, художественное внимание к кристаллам, может быть, в частности, быть обусловлено вот этим успехом молекулярной биологии, связанным именно с исследованием кристаллических биомолекул.

Второй момент.

В середине 60-х...

Шотландский был такой ученый Александр Кернсмит.

Он предложил интересную, но не нашедшую дальнейшим отклика, ну и мало подтвержденную такую теорию, что промежуточным этапом в формировании жизни была глина.

Может быть, кто-то помнит мифы и легенды о Древней Греции.

Прометей замесил нас из глины, и тут похожая была идея, что глина, кристаллы, силикатные кристаллы, они, как любые другие кристаллы, способны к самовоспроизведению, при этом у них сохраняются.

особенности морфологии, сохраняется форма при самовоспроизведении, есть какие-то элементы наследственности.

И вот Керн Смит стал развивать идею, что жизнь, она возникла именно из кристаллов.

Наверное, это тоже послужило вдохновением для Майкла Крайтона и в дальнейшем и в фильме тоже отразилось.

Но все-таки здесь есть еще один вопрос.

Не просто размножение кристаллов, потому что обычные кристаллы, они растут за счет

химических веществ.

Какие-то соли натекают и выкристаллизовываются.

Происходит рост кристаллов за счет все-таки вещества.

Здесь рост кристалла происходит в вакууме.

под действием барбаризировки электронов, под действием каких-то внешних источников энергии.

Это уже сложнее.

Конечно, можно много теоретизировать на тему того, что на других планетах, в других галактиках может происходить все что угодно, но в рамках известных нам представлений

Такой процесс сложно реализуем.

В принципе, энергию можно превращать в материю.

Есть вот эта формула E равно mc2.

Можно и дефект массы превратить в энергию, что происходит при ядерном взрыве, например.

Можно, наоборот, превратить энергию в массу.

Но это реализуется сложнее.

Примером является, например, столкновение двух очень высокоэнергетических фотонов, квантов излучения.

За счет этого может родиться, например, пара частица и анчастистица.

для того чтобы

Роскристалл нужны гигантские количества энергии.

И еще нужны какие-то инструменты для организации образующейся материи.

Собственно, не просто в какую-то смесь частиц и античастиц, которые могут моментально аннигилировать с выделением энергии обратно, но вот с разделением античастиц и формированием уже кристаллических структур.

Так что вот такие вот препятствия есть на пути к реализации затеи автора.