Книга: Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка
Назад: Марш элементов
Дальше: «Хромированная Америка»

Часть IV. Красота

Хроматическая революция

Опорожняя старые ящики, я нашел краски моего отца компании «Виндзор & Ньютон», которыми он рисовал еще в пору своего детства и юности в 1940-е гг. Открываешь черную металлическую коробочку – и видишь чуть ли не сцену настоящей кровавой резни. Маленькие жестяные тюбики лежат перекрученные, словно изуродованные трупы, в своих узеньких ячейках, часто склеившиеся из-за льняного масла, выделившегося из пигмента, и с пятнами засохшей краски, вытекшей из разорванных тюбиков. Я переворачиваю их и читаю этикетки: «хром желтый», «хром зеленый», «цинк белый»; «terre vert», изготовленная из силиката железа; «виридиан», еще один хромовый краситель; и многие другие, полностью покрытые коркой засохшей краски или со стершимся этикетками. Некоторые из красителей в наши дни запрещены, заменены безобидными синтетическими пигментами, которые, конечно, во многом уступают своим предшественникам. В этом наборе я обнаружил еще более поразительные пигменты, как, например, киноварь – ярко-красного цвета, основанную на чистом порошке ядовитого сульфида ртути, и зеленые красители с большим содержанием мышьяка.
Есть, однако, еще один элемент, благодаря которому художники получили самое большое количество красок. Открытие Фридрихом Штромейером кадмия положило начало самому яркому пиршеству красок в истории искусства, и Штромейер прекрасно понимал, чему может способствовать его открытие.
В 1817 г. Штромейер был профессором химии и фармации в Гёттингенском университете, а также занимал официальный пост инспектора аптек в Ганноверском королевстве. Во время одной из инспекторских проверок он обнаружил, что медицинский препарат оксида цинка был явно не тем, чем должен был быть. Нагрев вещество, Штромейер увидел, что оно вначале пожелтело, а затем стало оранжевым. Подобное изменение окраски, как правило, указывало на присутствие свинца, и теперь требовались специальные изыскания с целью установления, кто же изготавливает поддельные лекарства. Однако дальнейшая проверка не выявила наличия свинца. Штромейер продолжил свои расследования и посетил химическую фабрику, поставлявшую медикаменты. Там он взял образец подозрительного материала для изучения в собственной лаборатории, где он очень быстро определил источник аномалии, воспользовавшись серией химических процедур с целью удаления цинка.

 

 

Когда они были завершены, у него остался кусочек голубовато-серого металла величиной с горошину, внешне очень похожий на цинк, но ярче. Так мир впервые познакомился с новым металлом, который назвали кадмием от греческого слова, обозначавшего цинковую руду каламин, где он, как очень скоро выяснилось, часто встречается.
Штромейер получил сульфид кадмия и сообщил, что он дает очень красивый желтый цвет, насыщенный, матовый и устойчивый. Он настоятельно рекомендовал сульфид кадмия художникам, особенно из-за его способности хорошо смешиваться с различными оттенками синего цвета. Кадмий нигде не встречался в больших количествах, но немного кадмия постоянно находили на многих цинковых разработках, которые в те времена быстро росли количественно, чтобы удовлетворить потребность в латунной посуде. Сульфид вскоре стал коммерческим пигментом. Его привлекательность заключалась не только в удобствах поставки, но и в разнообразии производимых им цветов – больше, чем у какого-либо другого отдельно взятого элемента. В зависимости от количества различных примесей пигменты сульфида кадмия варьируются от слегка грязноватого весенне-зеленого и далее через желтый и оранжевый до абсурдно яркого красного цвета, его различных предельно насыщенных оттенков до темно-малинового – то есть дают практически всю гамму, за исключением голубого цвета.
Эти краски, превосходившие яркостью своих предшественников, очень скоро стали для большинства художников совершенно незаменимыми. Некоторые, правда, выискивали в них недостатки и прежде всего говорили об их предполагаемой искусственности – Уильям Холман Хант жаловался, что желтый кадмий «в самом лучшем случае можно охарактеризовать как весьма капризный» – но большинство все-таки отдавало должное их яркости и чистоте. Часто использовали кадмий импрессионисты, постимпрессионисты и больше всего фовисты. Точнее было бы даже сказать, что все перечисленные сменявшие друг друга революционные направления в искусстве стали возможны лишь благодаря кадмию. Золотые закаты Моне, оранжевые арльские интерьеры Ван-Гога и «Красное ателье» Матисса обязаны своим существованием появлению все новых оттенков кадмиевых красок. У многих поклонников живописи сложился романтический стереотип, что Ван-Гог был слишком беден, чтобы покупать новые пигменты в то время, как другие, напротив, полагают, что его психическое состояние ухудшилось под воздействием кадмия (хотя он, вне всякого сомнения, пользовался и другими, гораздо более вредными, пигментами). Полностью уверенным можно быть только в том, что он и его современники внезапно получили доступ к палитре красок, по своей яркости не сравнимой ни с чем, что было до того.
В 1989 г. сенатор-республиканец от Род-Айленда Джон Чейфи, позднее председатель сенатского комитета по охране окружающей среды, попытался наложить запрет на использование кадмия в красителях как часть серии мер, направленных на снижение риска проникновения токсинов с мусорных свалок в подземные источники водоснабжения. Чувствительные души по всей Америке разрывались между интересами охраны окружающей среды, с одной стороны, и свободы творчества – с другой. Хотя опасные характеристики различных металлов, входящих в состав пигментов, хорошо известны, в предлагаемом законе был избран именно кадмий, который почему-то рассматривался как наиболее вредный из всех. Один художник даже заговорил о «химической цензуре» и заметил, что запрет на кадмий в живописи был бы равносилен запрету на чеснок в кулинарии.
Словесные протесты заслонили тот факт, что краски, применяемые художниками, составляют лишь небольшую часть используемых кадмиевых красителей. Такие вполне обиходные вещи, как, например, яркие пластиковые тазы для стирки, представляют гораздо большую опасность в том случае, если их просто так выбрасывают на помойку. И вот именно для такого повседневного употребления вполне можно было найти более безопасные красители. Многие художники понимали, что в эстетическом смысле слова кадмиевым краскам не может быть замены. Однако печальная истина состоит в том, что потребности художников более не являются основным двигателем промышленного производства красителей, как это, возможно, было в эпоху Возрождения, и ныне возникает ощущение, что недолгому периоду владычества кадмия в качестве излюбленного пигмента художников приходит конец.
После длительной кампании тем не менее американским художникам удалось добиться отсрочки, и другие страны, которые собирались ввести даже еще большие ограничения на использование кадмия, последовали примеру США. В настоящее время художники могут применять кадмиевую желтую, оранжевую и красную краски с той же безудержной щедростью, с какой их использовали Джексон Поллок и Ван-Гог. На красках – необходимо отметить, что в юридическом смысле важнейшую роль в их спасении сыграло то, что они рассматриваются именно как краски, а не как красители – в США считается обязательным наличие специальной этикетки, на которой сообщается их химический состав. Теперь и в европейских странах на них появляются похожие этикетки, что, конечно же, является определенным прогрессом по сравнению с прежней ситуацией, когда на некоторых тюбиках можно было встретить надпись: «МЕДИЦИНСКОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ: ни в каких медицинских заключениях не нуждается».
Существует более значимая причина, которая спровоцировала художников на столь эффективную волну возмущения по всей стране, и она не имеет ничего общего с эстетическими достоинствами кадмиевых красок. Опасность загрязнения окружающей среды кадмием возникает только тогда, когда картину уничтожают. Художники полагают, что их исключение из всеобщего запрета на использование кадмия в изделиях из пластмассы, батареях и других вполне земных повседневных вещах основано на ожидании, что их творения никогда не постигнет столь печальная судьба. Холсты в наше время достаточно дороги, что заставляет художников, вместо того чтобы выбрасывать неудавшееся произведение, писать новую картину поверх него. А как только законченная работа покидает мастерскую, цена на нее начинает расти, что помогает увеличить шанс ее сохранности. По-настоящему вызвало возмущение американских художников не опасность кадмиевых красителей для окружающей среды и не перспектива лишиться любимых красок, а крайне неприятная мысль, что их творения не будут ценить, лелеять и хранить вечно.
* * *
Тот факт, что многие ярко окрашенные химические вещества также являются и сильнейшими ядами, производит невероятно грустное впечатление, кажется своеобразным возмездием за нашу способность и потребность получать чувственные удовольствия. И это относится не только к солям кадмия, но также и к множеству давно известных пигментов, таких как желтый хромат свинца и ярко-красный сульфид ртути. Яды в легендах часто предстают в цветных бутылочках или сами ярко окрашены. Великолепный дизайн духов Кристиана Диора Poison («Яд») строится на упомянутом мифологическом архетипе – пурпурный пузырек в форме яблока.
Основа для подобных ассоциаций находится в глубинах человеческой психологии и биохимии. У человека наряду с другими биологическими видами в ходе эволюции развилось, с одной стороны, влечение к ярким краскам в природе, а с другой – настороженное отношение к ним. Цвета могут как сообщать о зрелых фруктах и свежем мясе, так и предупреждать о ядовитых ягодах и животных. Химическая природа цветов в окружающем нас мире, как правило, иная, нежели в рукотворных красителях, основанных на тяжелых металлах. Химической основой цвета фруктов, например, служит желтый ксантофил, оранжевые каротины и пурпурный антоцианин. Все они органические вещества, не содержащие металлов. Те же самые пигменты имеются в таких сказочных ядах, как ягоды падуба или пятнистый мухомор (хотя ядовиты в них не сами эти пигменты, а совсем другие вещества).
Почему же в таком случае основанные на металлах красители, используемые художниками, считаются столь ядовитыми? Здесь есть целый ряд объяснений. Некоторые соли, как, например, хроматы, являются очень сильными оксидантами, высвобождающими канцерогенные радикалы кислорода в организме человека. Другие так или иначе нарушают биохимические связи таких жизненно важных металлов, как железо и цинк: к примеру, кадмий может лишить человеческое тело цинка, войдя в состав некоторых белков вместо него. Точно таким же образом хром, кобальт и марганец могут вывести железо из плазмы крови. Подробности упомянутых процессов пока еще не очень ясны, однако уже обсуждается волнующая перспектива их использования человечеством в своих интересах и в интересах природы в целом. Поставив себе на службу определенные белки, мы сможем восстанавливать необходимые тяжелые металлы, которыми уже успели загрязнить окружающую среду, и не только элементы, входящие в состав красителей, такие как кадмий и хром, но и радиоактивные элементы уран и плутоний.
Штромейер исполнил свой профессиональный долг, когда спас клиентов аптек от небезопасного оксида цинка с примесью кадмия. В других случаях подобная угроза была обнаружена слишком поздно. Одно дело – желтый, оранжевый и красный кадмий, и совсем другое – «кадмиевая синь». Данный термин употребляется для характеристики первых симптомов лихорадки, проявляющихся у тех, кто в течение длительного времени подвергался воздействию больших доз данного металла либо в виде его растворимых солей, либо посредством вдыхания паров. Особенно опасно воздействие кадмия в промышленности. Мрачной иллюстрацией к сказанному служит случай со сварщиками, занимавшимися разборкой временной металлической структуры в непроветриваемом закрытом пространстве внутри одной из башен моста через Северн. Они использовали кислородно-ацетиленовую сварку для разрезания болтов, покрытых кадмием. На следующий день у них возникли трудности с дыханием, и их доставили в больницу, где один из них позднее скончался от отравления парами металла. В Футю на северном побережье Японии сотни людей страдают заболеванием, которое проявляется в размягчении костей и которое там называют «итаи-итаи» («итаи» по-японски «ой!»). Как выяснилось, заболевание является результатом высокого содержания кадмия в рисе, растущем вниз по течению реки от крупной шахты, где добывались цинк и серебро. По сравнению с описанными рисками, тот риск, который кадмий представляет для художников, не столь уж и велик. Пигменты, используемые в красках, отличаются слабой растворимостью и благодаря этому не слишком активно усваиваются организмом даже в случае попадания в пищеварительный тракт.
* * *
Мастерская художника – не единственное место, где сочетание яркого цвета кадмия с его токсичностью становилось причиной для горячих споров. В течение многих лет до меня доходили слухи, что мой родной город Норвич как-то ночью стал целью одного крайне нежелательного химического визита.
Теперь нам в точности известно, что произошло. Четверг 28 марта 1963 г. был хорошим солнечным днем, в тот вечер на небе практически не было облаков, когда легкий девонширский самолет отправлялся в полет из Ольденбурга на суффолкском побережье в западно-северо-западном направлении над графством Норфолк. Самолет имел груз из 150 фунтов специально приготовленной смеси сульфида кадмия с сульфидом цинка, которая была сброшена на высоте 500 футов, когда самолет пролетал в том месте, где ветер дул со стороны Норвича. Легкий юго-западный бриз рассеял флюоресцирующие оранжевые частицы, превратив их в невидимую дымку. На земле в 40 различных местах в самом городе и вокруг него таинственные чиновники – из Экспериментальной лаборатории химической защиты в Портон-Даун в графстве Уилтшир, хотя никаких знаков, сообщавших об этом, у них на одежде не было – должны были с помощью специальных коллекторов подсчитывать количество падающих частиц. Из рассекреченных правительственных документов становится ясно, что основной целью данной процедуры была проверка эффективности методов ведения биологической войны. Флуоресцентный кадмиевый пигмент был просто удобными и предположительно безопасными «мечеными частицами», напоминавшими потенциальный биологический агент. С середины 1950-х гг. Министерство обороны неоднократно проводило подобные эксперименты, часто, чтобы не привлекать ненужного внимания, на территории самих оборонных учреждений. Но порой чиновникам хотелось выбрать более приближенную к реальности цель. Так произошло и в случае с Норвичем. Идея заключалась в том, чтобы посмотреть, будут ли частицы оседать на землю на территории против потока нагретого воздуха, идущего от тесной городской застройки. В тот вечер до мест с коллекторами долетели только те частицы пигмента, которые оказались ниже других. Воздушные испытания сходного образца повторялись еще четыре раза в холодные месяцы в начале 1964 г.
Так все и шло до тех пор, пока через 30 лет сведения о названных экспериментах не были рассекречены, и сразу же возникли опасения, что о реальной опасности все это время умалчивали. Результаты независимого исследования, опубликованные в 2002 г., свидетельствуют, что риски для населения от воздействия кадмиевого пигмента сравнимы с рисками от вдыхания городского воздуха на протяжении нескольких недель или (что, конечно, несколько больше настораживает) от выкуривания ста сигарет и «не должно было привести к каким-то серьезным нарушениям в состоянии здоровья населения Соединенного Королевства». Несколько лет спустя один хирург из Норвича вновь вызвал смятение в умах местных жителей своим заявлением, что уровень заболеваемости раком пищевода, превышающий у здешнего населения средний по стране, может быть, по его мнению, вызван загрязнением атмосферы кадмием. Представитель Министерства обороны, по свидетельству газеты «Норвич ивнинг ньюс», в своем ответном заявлении сказала, что экспериментальные материалы были «безвредными стимуляторами» (вероятно, оговорка, скорее всего, она хотела сказать «симуляторами»). Однако позднее в результате более обстоятельных исследований выяснилось, что частота заболеваний раком не выходит за пределы среднестатистической при учете более точных данных по возрасту и состоянию здоровью населения. В конце концов эксперты пришли к выводу, что наибольшему риску подвергались те люди, которые непосредственно участвовали в подсчете частиц, от воздействия ультрафиолетового излучения в ходе выполнения процедуры подсчета.
Прохаживаясь по узким улочкам своего тихого города с магазинами музыкальных инструментов и средств альтернативной медицины, я никак не могу понять, почему именно его избрали для проведения столь отвратительного эксперимента. Первоначально министерство выбрало для его проведения Солсбери, но затем его сочли слишком маленьким и холмистым для создания необходимого термального эффекта в городской атмосфере. В Норвиче я останавливаюсь рядом с одним из многочисленных магазинов, в котором можно приобрести краски. И там, нагло демонстрируя всем свой яркий подсолнуховый цвет, лежат тюбики сульфида кадмия, и их может приобрести любой в дозах, во много раз превышающих те, в которых он когда-либо сбрасывался с самолетов на ничего не подозревающее население. Единственное, что от вас требуется, – просто зайти и спросить.
* * *
Я гляжу на эти яркие кадмиевые краски и думаю, насколько сложно вообще описывать цвета. Наш словарный запас названий цветов чудовищно ограничен. Красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый… а ведь глаз среднего человека способен различать несколько миллионов тонов. (Для характеристики упомянутой поразительной способности человека ученые пользуются ловкой формулой: «едва различимое различие».) Перечисленные выше семь цветов радуги говорят нам меньше о самих цветах, нежели о нашей лени подыскивать им названия.
Мировые бренды, такие как «British Petroleum» и «Coca-Cola», выбирают основные цвета, так как «права» на них гораздо легче отстаивать, нежели на тонкие промежуточные оттенки, для которых не существует точного слова в языке. Кроме того, практически не существует языка чистого цвета. Нам приходится прибегать к уточняющим словам: светлый, темный, тусклый, зеленоватый и т. п. – или пытаться сравнивать их с вещами, для которых характерен тот цвет, который мы пытаемся описать. Мы находим их в природе: лимонный или цвет зимородка – а иногда заимствуем их из периодической таблицы, как в случае с желтым хромом и с синим кобальтом. Но верное истолкование названий во многом зависит от общего культурного опыта. «Красный цвет почтовых ящиков» понятен только тому, кто живет в той стране, где почтовые ящики красят в красный цвет и где каждый с ними знаком. Еще чаще названия бывают безнадежно туманными, как, например, небесно-голубой, или отличаются поистине эзотерической точностью, как, например, коричневая краска, именуемая «мумия», которая быстро вышла из моды, когда выяснилось, что ее в самом прямом смысле слова изготавливали из египетских мумий.
Я начинаю больше понимать нюансы семантики и зрительного восприятия цветов во время посещения фабрики по производству красок «Виндзор & Ньютон». Питер Уолдрон, главный инженер-химик компании, приводит мне пример того, как однажды в беседе между сотрудниками разных национальностей, работающими на предприятии компании в Хэрроу, всплыло слово «хаки». Британцы полагали, что им прекрасно известно, что означает это слово, ведь хаки – официальный цвет британской военной формы. Мне тоже так казалось, пока я не заглянул в словарь и не обнаружил там определение цвета хаки: «Светлый желтоватый оттенок коричневого». До того я полагал, что цвет хаки – это тусклый серо-зеленый. Индийцы тоже были уверены, что они хорошо знают, что за цвет хаки, так как у индийцев «хаки» значит цвет пыли. Но французы и китайцы пребывали в полном замешательстве.
Наибольшие трудности возникают тогда, когда наступает черед создания новой краски, что является важным аспектом деятельности «Виндзор & Ньютон». Уильям Виндзор и Генри Ньютон основали свое производство в 1832 г., начав выпуск новых для того времени акварельных красок, которые были легче в использовании по сравнению с традиционными. С тех пор названная компания стала главным поставщиком для Джона Констебля и других известных британских художников. В настоящее время краски для живописи составляют крошечный сектор рынка пигментов, и исследования в данной области направлены в основном на приспособление к технологиям в других сферах. «Сейчас мы пытаемся проникнуть во все отрасли промышленности, пользующиеся красками: в керамику, в изготовление чернил для принтеров, промышленных красителей, пищевых красителей и строительных материалов», – говорит Питер. Основная цель состоит в том, чтобы заменить пигменты, ныне считающиеся смертельно опасными, как, например, те, что основаны на свинце и мышьяке и некоторые из тех, что содержат кадмий и хром, на более безопасные аналоги, которые не будут уступать прежним или даже будут превосходить их. «Наша задача сейчас – создать совокупность современных красок, которые смогут воспроизводить все то, чем люди занимались в прошлом».
Но художников интересуют и совсем новые краски. Недавно среди них вошли в моду те красители, которые используются для покраски автомобилей. Еще одна цель компании – создание сверхъярких красок, которые были бы светостойкими, так как многие флуоресцентные пигменты чрезвычайно нестойки. «Виндзор & Ньютон» придерживаются выжидательной тактики. Главное для них – избежать разорительных ошибок. Питер с улыбкой рассказывает мне о ярко-желтом висмутовом пигменте, который с энтузиазмом был подхвачен автомобильной промышленностью. Поначалу никто не обратил внимания на то, как быстро выцветала эта краска на свету, потому что выцветала она постепенно и возвращалась к своей прежней яркости по мере того, как убывала сила света. Настоящая проблема возникала, когда автомобиль оставляли под деревом. К тому времени, когда водитель возвращался, цвет его машины уже был пестро-пятнистым.
Назад: Марш элементов
Дальше: «Хромированная Америка»