ектрического тока.
Предложенная Аррениусом концепция ионного строения веществ также позволяла объяснить, почему кислоты, имеющие разную структуру, обладают похожими свойствами. В водных растворах всех кислот образуются ионы водорода (H+), которые и отвечают за кислый вкус и химическую активность кислот. Сначала идеи Аррениуса не были приняты многими его современниками, однако он настойчиво разъяснял свою теорию. В итоге критики приняли его сторону, и в 1901 году Аррениус получил Нобелевскую премию по химии за свою теорию электролитической диссоциации.
К тому времени появились теоретические и практические доказательства существования ионов. Английский физик Джозеф Джон Томпсон в 1897 году показал, что все атомы содержат электроны — отрицательно заряженные частицы, объясняющие электрическую проводимость веществ (впервые об этом заявил Майкл Фарадей в 1833 году). Если атом теряет один или несколько электронов, он превращается в положительно заряженный ион. Если другой атом приобретает один или несколько электронов, он превращается в отрицательно заряженный ион.
Твердый хлорид натрия представляет собой регулярную решетку из двух типов ионов — положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора, которые удерживаются вместе за счет сил притяжения между отрицательными и положительными зарядами.
Трехмерная структура твердого хлорида натрия. Линии, соединяющие ионы, вымышленные: они изображены только чтобы показать кубическое строение решетки соли.
Вода не состоит из ионов, но ее молекулы имеют так называемый частичный заряд: на атомах водорода сосредоточен слабый положительный заряд, а на атоме кислорода — слабый отрицательный заряд. Это и позволяет хлориду натрия растворяться в воде. Хотя сила притяжения между отрицательно заряженным ионом хлора и положительно заряженным атомом водорода в молекуле воды (а также между положительно заряженным ионом натрия и отрицательно заряженным атомом кислорода в молекуле воды) примерно такая же, как между самими ионами хлора и натрия, решающим фактором в высокой растворимости соли является стремление ионов к случайному распределению. Если соли плохо растворяются в воде, это означает, что притяжение между составляющими их ионами сильнее, чем притяжение между ионами и водой.
Изобразим молекулу воды с имеющимися на ней частичными зарядами:
Здесь δ — обозначает слабый (частичный) отрицательный заряд на атоме кислорода, а δ+ — слабый (частичный) положительный заряд на атомах водорода. Теперь мы можем схематично изобразить отрицательно заряженный ион хлора, который в водном растворе окружен молекулами воды, повернутыми к нему соответствующим концом:
Положительно заряженный ион натрия в воде окружен молекулами воды, повернутыми к нему своим отрицательно заряженным концом.
Именно хорошая растворимость хлорида натрия делает его ценным консервирующим агентом. Соль сохраняет мясо и рыбу, отбирая из них воду. При низком содержании воды и высоком содержании соли бактерии, вызывающие порчу продуктов, просто не могут жить. С целью предотвращения порчи в продукты добавляют гораздо больше соли, чем требуется для усиления вкуса. В тех регионах, где пищевым источником соли являлось исключительно мясо, для сохранения мяса добавляли больше соли. В других традиционных методах сохранения пищевых продуктов, таких как высушивание и копчение, тоже используют соль. Перед сушкой и копчением рыбу или мясо вымачивают в солевом растворе. Жители тех мест, где не было своей соли, вынуждены были ее покупать.
Потребность организма в соли
О том, что соль необходима для жизни, люди знали уже в те древнейшие времена, когда еще не было необходимости в сохранении пищевых продуктов. Ионы соли играют в организме очень важную роль, поддерживая электролитный баланс между клетками и внеклеточной жидкостью. Часть процесса генерации электрического импульса, передающегося по нервным клеткам, происходит при участии так называемого натрий-калиевого насоса. Из клеток выталкивается больше ионов натрия, чем туда проникает ионов калия, поэтому цитоплазма клетки заряжена отрицательно по сравнению с внешней поверхностью клеточной мембраны. Так создается разделение зарядов, известное под названием мембранного потенциала, которое и создает электрические импульсы. Таким образом, соль совершенно необходима для функционирования нервных клеток и мышц.
Молекулы сердечных гликозидов, таких как дигоксин и дигитоксин из наперстянки, ингибируют активность натрий-калиевого насоса, в результате чего повышается внутриклеточная концентрация ионов натрия. Это повышает сократительную способность сердечных мышц и объясняет действие данных молекул в качестве стимуляторов сердечной деятельности. Кроме того, ион хлора, содержащийся в соли, нужен для образования соляной кислоты, которая является важнейшим компонентом желудочного сока.
Концентрация соли в организме здорового человека изменяется в очень узких пределах. Недостаток соли должен быть возмещен, а избыток выведен. Недостаток соли в организме вызывает снижение массы тела и потерю аппетита, тошноту, судороги, апатию, а в крайних случаях, как у бегунов-марафонцев, может привести к разрыву сосудов и смерти. Избыток соли ведет к повышенному кровяному давлению (важный фактор, способствующий развитию сердечно-сосудистых заболеваний), а также к нарушению работы печени и почек.
В человеческом теле в среднем содержится четыре унции соли [113,4 г]. Мы постоянно теряем ее, главным образом с потом и мочой, и поэтому вынуждены ежедневно восстанавливать баланс. В доисторические времена люди получали соль с мясом крупных травоядных животных, на которых они охотились. С переходом на растительную пищу и развитием сельского хозяйства возникла необходимость в дополнительных источниках соли. Хищникам дополнительная соль не нужна, а вот травоядные в ней нуждаются, они ищут ее и лижут. Люди, живущие в тех регионах, где едят мало мяса, а также вегетарианцы нуждаются в дополнительном источнике соли. Когда люди перешли к оседлому земледелию, им пришлось добывать соль самим или покупать ее.
Налоги на соль
Потребность человека в соли, а также специфические способы ее получения способствовали тому, что на протяжении всей истории это вещество постоянно было объектом политического контроля, государственной монополии и налогообложения. Налог на соль для любого правительства был надежным источником дохода. Соль ничем нельзя заменить, в ней нуждается каждый, и каждый вынужден за нее платить. Источники соли были известны, скрыть ее производство достаточно трудно, поскольку соль занимает много места, так что ее транспортировку легко контролировать и облагать пошлиной. В 2000 году до н. э. китайский правитель Юй из династии Ся повелел снабжать двор солью из провинции Шаньдун. С тех пор много столетий соль приносила государству прибыль. В библейские времена соль рассматривали как пряность и облагали соответствующим налогом, а на караванных путях за ее провоз взимали пошлину. После смерти Александра Македонского в 323 году до н. э. власти Сирии и Египта продолжали собирать налог на соль, установленный греческой администрацией.
Все это время для сбора налогов нужны были люди. Многие из сборщиков налогов сделали себе состояние, увеличивая поборы, вводя дополнительные пошлины и продавая освобождение от налога. Не был исключением и древнеримский период. Сначала добыча соли в Остии в дельте Тибра контролировалась государством, так что соль продавали всем желающим по разумной цене. Однако это продолжалось недолго. Соблазн был слишком велик, и вскоре на торговлю солью были наложены пошлины. По мере расширения Римской империи усиливалась монополия на соль и увеличивались налоги. Сборщики налогов — независимые агенты, подчинявшиеся наместнику провинции, собирали пошлины при любой возможности. Для тех, кто жил вдали от источников соли, ее дороговизна объяснялась не только ее транспортировкой, но и всевозможными налогами и пошлинами.
В Средние века в Европе соль также облагали налогом, обычно в виде пошлин с барж и повозок, перевозивших соль от шахт или мест производства. Своего апогея этот процесс достиг во Франции, где был введен печально известный налог габель. О происхождении габели нет единого мнения. Некоторые считают, что Карл I Анжуйский ввел ее в Провансе в 1259 году, другие предполагают, что этот налог изначально был общим, а в конце XIII века им стали облагать такие продукты, как зерно, вино и соль, чтобы окупить военные расходы. Так или иначе к XV веку во Франции габель стала одним из основных налогов, и этим словом называли только налог на соль.
Но габель не была просто налогом. Закон предусматривал: каждый мужчина, женщина и ребенок старше восьми лет обязаны покупать некоторое количество соли по цене, назначенной королем (так называемая соляная повинность). Повышались не только налоги на соль. В любой момент по прихоти короля могло увеличиться количество соли, которое каждый подданный обязан был купить. Подушный налог для всех жителей вскоре стал тяжким грузом для одних и менее тяжким для других. Провинции, получавшие соль с побережья Атлантики, платили “большую габель”, ставка которой вдвое превышала аналогичный налог в других провинциях (“провинциях малой габели”), получавших соль со средиземноморского побережья. В результате политических сделок некоторые области были освобождены от габели или выплачивали лишь ее часть. В какой-то момент Бретань была полностью освобождена от этого налога, а Нормандия платила его по пониженной ставке. В определенный момент стоимость соли для жителей “провинций большой габели” более чем в двадцать раз превысила ее реальную стоимость.
“Стрелки габели” (archersde lagabelle) следили за тем, чтобы люди покупали установленное законом количество соли. Нередки были случаи контрабанды соли, несмотря на жестокие наказания (попавшихся обычно ссылали на каторгу). Больше всего от этого жестокого и несправедливого налога страдали крестьяне и бедные горожане. Воззвания к милосердию короля не были услышаны, и некоторые историки полагают, что именно габель была одной из главных причин недовольства народа, вылившегося во Французскую революцию. Габель была отменена на пике революции, в 1790 году, и более тридцати сборщиков налога были казнены. Но свобода оказалась недолгой. В 1805 году Наполеон восстановил габель: он утверждал, что это была вынужденная мера, призванная покрыть расходы, связанные с его итальянской кампанией. Габель была окончательно отменена только после Второй мировой войны.