Закись азота до сих пор применяется для общего наркоза, правда, как раз те систематические изучения конца XIX века показали, что использовать чистую закись азота в качестве анестетика глубокого действия невозможно – в конце позапрошлого века его применяли в смеси с эфиром, в конце ХХ века перешли на другие добавки, как, например, изофуран. Тем не менее закись азота без добавок до сих пор применяется для неглубокого или для первичного наркоза – смесь закиси азота с воздухом в соотношении 1:1 иногда применяется при родах или перед введением более сильного обезболивающего.
Применение закиси азота для того, чтобы оживить прием или вечеринку, началось гораздо раньше, чем применение в медицине. Термин «веселящий газ» появился в 1819 году – в «Таймс» появилось объявление о «наглядных химических экспериментах с применением веселящего газа». В развлекательных целях закись азота начали использовать с 1799 года, наибольшее распространение «вечеринки с веселящим газом» получили в середине XIX века. Английский поэт Роберт Саути писал: «Я уверен, что на Небесах именно такой воздух, полный чудес и восхищения!» На таких вечеринках народ фактически токсикоманил, временами делая вдохи из резервуаров с закисью азота, смеясь без причины. Такое применение веселящего газа прекратилось в начале ХХ века, однако поскольку опьянение, вызванное закисью азота, сопровождается трансовым состоянием, веселящий газ временами применяется гипнологами при проведении наркогипноза.
С точки зрения наркотического эффекта закись азота относительно безопасна – она не вызывает физиологического привыкания, а только психологическое, не проявляя токсических свойств по отношению к организму. Тем не менее при чрезмерном вдыхании закиси азота всегда существует риск смерти от удушья: если легкие заполнены веселящим газом, туда уже не может попасть кислород, развивается кислородное голодание органов, которое может показаться человеку, находящемуся в состоянии наркотического опьянения, неопасным, однако понятно, что «показаться неопасным» и «быть неопасным» – это совсем разные вещи.
Помимо применения веселящего газа в медицине и для «поднятия настроения» известно его применение в технике. Закись азота представляет собой хороший окислитель, который применяется для увеличения мощности двигателя в автомобильных гонках и как окислитель ракетного топлива.
Веселящий газ поддерживает горение, а то, что его молекулярная масса совпадает с молекулярной массой углекислого газа (44 атомные единицы массы), отнюдь не поддерживающего горения, часто использовалось (в том числе и вашим покорным слугой) в олимпиадных задачах. Вот приходит дитё к выводу, что газ с массой 44 а.е.м., о котором говорится в задаче, горение поддерживает, да начинает репу чесать, что же это с его любимым углекислым газом случилось. Некоторые, правда, догадывались, но среднестатистическое большинство старательно рисовало не имеющие права на существование реакции горения в атмосфере углекислого газа.
Несмотря на то что в настоящее время закись азота всё же скорее вещество полезное, чем вредное, да и любители оттянуться в состоянии наркотического опьянения перешли с веселящего газа на другие препараты, с точки зрения атмосферной химии и атмосферных процессов закись азота – большая проблема. Веселящий газ представляет собой парниковый газ, парниковое действие которого в 200 выше, чем у равного с ним по массе диоксида углерода. К счастью, в атмосферу попадает не такое большое количество закиси азота, основными её источниками являются жизнедеятельность ряда микроорганизмов, а также побочные процессы превращения азотсодержащих удобрений.
И всё же, говоря о веселящем газе, стоит ещё раз подчеркнуть, что, несмотря на все его незначительные недостатки, мы должны относиться к нему с уважением и одобрением – это вещество стало применяться в качестве наркоза для операций, и, получив закись азота, доктора перестали резать по-живому или отключать человека перед операцией, аккуратно ударив его по голове тяжелым и тупым предметом.
1.10. Ртуть
В «Балладе о трех котиколовах» Редьярда Киплинга, повествующей о нелегкой судьбе браконьеров, решивших поохотиться на морских котиков у побережья Российской империи, встречаются строчки:
Ибо русский закон суров —
лучше пуле подставить грудь,
Чем заживо кости сгноить в рудниках,
где роют свинец и ртуть.
Ртуть и её соединения были известны людям задолго до написания «Книги джунглей». Уже древние римляне использовали минеральный ртутный пигмент киноварь (сульфид ртути, HgS). Знали римляне и о токсичных свойствах производных ртути – на ртутные рудники в Испании отправляли преступников, и приговор к ртутным рудникам по сути дела был смертным приговором, который, правда, приводился в исполнение в течение месяцев и годов.
Римляне использовали киноварь в качестве оранжево-красного красителя, а также прокаливали её для получения металлической ртути. Вдыхание мелкой пыли киновари или паров ртути приводило к одному и тому же результату – ртутному отравлению и смерти, часто долгой и мучительной.
Позже ртуть применяли для изготовления амальгам серебра и золота (амальгамой называется сплав металла с ртутью). Серебряная амальгама использовалась для изготовления зеркал, золотая – для золочения стекла, куполов церквей и красочных букв, которыми обычно начинали рукопись. После нанесения амальгамы ртути просто позволяли испариться, и такой метод нанесения металлов на поверхность приводил к высокой смертности зеркальщиков, мастеров-золотильщиков и других людей, деятельность которых требовала контакта с парами ртути. Соединения ртути пытались использовать для лечения сифилиса (неэффективно), а ученик Галилея Торричелли начал применять его в барометрах.
Существует немалое количество легенд о том, что целая когорта ученых эпох Возрождения и Просвещения завершила свою научную деятельность чуть раньше, чем могла бы, из-за ртутных отравлений. Среди отравившихся ртутью называют Исаака Ньютона, Майкла Фарадея, Блеза Паскаля. Долгое время существовала версия и о том, что жертвой ртутного отравления пал австрийский астроном Тихо Браге, причем отравителем называли даже его ученика Иоганна Кеплера, однако эксгумация могилы Браге в 2010 году и анализ его останков позволили отбросить эту версию.
Одна из ветвей алхимии рассматривала ртуть как один из трёх «первоэлементов» (наряду с серой и солью), поэтому естественно, что алхимики пытались превратить ртуть в золото. Король Британии Карл II весьма поднаторел в занятиях химией и алхимией, и его внезапную смерть в 1685 году также связывают с отравлением ртутью в результате одного из экспериментов.
Нитрат ртути использовался при изготовлении шляп для консервации фетра или войлока, а также для их размягчения. После сушки фетра на нем оставалась токсичная ртутьсодержащая пыль, шляпники отравлялись ею, и у них проявлялись симптомы, хорошо описанные Льюисом Кэрролом в «Алисе в Стране чудес». По сути дела, сумасшедший болванщик (или сумасшедший шляпник) лишь отчасти является плодом художественного вымысла – Кэррол достаточно точно описал симптомы, типичные для его современников – шляпных дел мастеров.
Наиболее ядовитыми соединениями ртути являются металлоорганические соединения ртути – они содержат связи ртуть – углерод. Впервые такие соединения были получены в 1852 году. Сэр Эдвард Франкланд обнаружил, что если оставить смесь метилйиодида (СH3I) с металлической ртутью на солнечном свету, то через некоторое время образуются кристаллы йодметилртути (СH3—Hg – I). Для пытливых: позднее этот и подобные ему процессы в металлоорганической химии получили название окислительное присоединение металла по связи X – Y; в ходе таких процессов и формальная валентность металла, и формальное значение увеличиваются на две единицы. Чуть позже Франкланд получил целый ряд таких соединений.
В начале ХХ века люди начали использовать ртутьорганические соединения в качестве фунгицидов для посевного сырья. Ртутьорганика убивала грибки, но и людей, пытавшихся делать хлеб из посевного фонда, тоже, в то время как высевание таких семян и использование в пищу уже урожая было безопасным. Тем не менее эпидемии ртутных отравлений в результате «потравы посевного фонда» случались с завидной регулярностью. Одна из последних таких эпидемий произошла в начале семидесятых годов в Ираке, когда люди не смогли прочитать предостережения на мешках с обработанным соединениями ртути посевным зерном из-за незнания испанского, и в результате этой фатальной ошибки сотни людей умерли от ртутного отравления. Токсичные органические производные ртути могут образовываться в природных условиях из неорганических соединений ртути – в природе анаэробные бактерии превращают ртуть в метилртуть, которая может по пищевой цепочке через планктон и рыбу доходить и до человека: одно из массовых отравлений ртутью в Японии связывают с тем, что недобросовестная химическая компания Чиссо решила избавиться от ртутных отходов и сбросила их в прибрежную зону, в которой осуществлялся коммерческий лов рыбы. По названию города, жители которого пострадали более всего, синдром отравления ртутьорганическими соединениями получил название болезнь Минамата. Симптомы включают нарушение моторики, парестезию в конечностях, ослабление зрения и слуха, а в тяжёлых случаях – паралич и нарушение сознания, завершающиеся летальным исходом.
Однако самым ядовитым производным ртути является диметилртуть (СH3—Hg – СH3). Впервые она была получена в 1858 году Джорджем Бактоном. В группе Франкланда диметилртуть начали получать в 1863 году. В 1865-м в ходе одного из экспериментов коллега Франкланда Карл Ульрих вдохнул немного полученного соединения и вскоре стал демонстрировать классические симптомы ртутного отравления – онемение конечностей, потерю слуха и зрения. Затем он на некоторое время стал буйным, а потом впал в глубокую кому, скончавшись через полмесяца после проявления симптомов. У молодого лаборанта, помогавшего Ульриху, и получившего меньшую дозу, симптомы развивались дольше, но и для него отравление закончилось буйным помешательством, которое развилось за несколько месяцев с последующей смерт