В этой главе мы познакомимся с элементом, обладающим хорошими и плохими сторонами, узнаем об окислении и о том, как его предотвратить, рассмотрим быстрый способ получения уксуса из этанола, а также прибегнем к помощи собаки, чтобы пасти зебр.
Тот день, когда Эрин Брокович ехала по городу Рино и в нее врезался другой водитель, не только близко свел ее с бампером чужой машины, но через некоторое время познакомил ее с законодательной системой США, после чего ее жизнь коренным образом изменилась.
Тот день, когда Стивен Содерберг попросил Джулию Робертс сыграть роль Эрин Брокович в одноименном фильме, наверное, не особенно изменил ее жизнь, но однако же он показал зрителям и кинокритикам во всем мире, что эта звезда и обладательница «Оскара» 1990 года действительно вернулась в строй.
Какова связь между этими событиями? Ответ на этот вопрос – элемент под названием хром.
Именно хром заставил сотрудницу юридической фирмы Брокович вступить в неравную борьбу с голиафоподобным калифорнийским энергетическим конгломератом Pacific Gas and Electric Company, а режиссера Содерберга – снять фильм-блокбастер, который подарил Джулии Робертс «Оскар» за лучшую женскую роль в 2000 году и дал новый толчок ее актерской карьере.
Постараюсь не разглашать детали сюжета тем, кто не видел фильм, так как посмотреть его действительно стоит, но то, что хорошие парни в конце концов побеждают, наверное, все равно не вызовет удивления. Однако роль хрома в этой пьесе вовсе не очевидна. И в самом ли деле хороши эти хорошие парни?
Обычно все в природе существует в достаточном количестве и в нужном месте, включая элементы Периодической таблицы. Главный компонент стали – материала, играющего некоторую роль в этой истории, – это железо, и хотя иногда содержание этого элемента в нашем организме слишком низко, слишком большое его количество может нас убить.
То же касается и хрома: без него мы не можем жить. По крайней мере, так считалось до последнего времени[244]. Предполагалось, что хром помогает нам расщеплять и усваивать сахара, и поэтому дефицит хрома предположительно мог быть связан с диабетом[245]. Низкий уровень содержания этого элемента не наносит вреда, но все же есть вероятность существования терапевтического окна, то есть того диапазона концентраций, которые могут принести некоторую пользу; однако хром, кажется, больше не считают незаменимым элементом, хотя официального согласия по этому поводу пока не найдено[246]. Что действительно ясно, так это то, что слишком высокий уровень хрома вызывает проблемы и что важна также и форма, в которой он попадает в пищеварительную систему или в легкие.
В Хинкли, штат Калифорния, хром нашли в неправильное время (80-е годы), в неправильном месте (в питьевой воде) и в неправильных количествах. Более того, он скрывался под видом хромат-ионов CrO42–, некоего троянского коня, который успешно прячет свое ядовитое содержимое внутри тетраэдра из атомов кислорода. В такой форме охранники на мембранах наших клеток пропускают хромат, принимая его за безобидного двойника, сульфат-ион SO42– (убедитесь в этом сами, взглянув на рисунок 41).
Как же хром попал в питьевую воду? В результате простой инженерной ошибки или упрощения процедур с целью сократить расходы? Вероятно, мы никогда об этом не узнаем. В любом случае компания PG&E перекачивала природный газ на территории Калифорнии – это было частью их энергетической инфраструктуры. В протянувшихся на большие расстояния газопроводах требовалось повышать давление на промежуточных компрессорных станциях, и одна из таких станций располагалась в Хинкли[247].
Хотя сами трубы не очень велики (их диаметр составляет 61–66 см) и закопаны в землю, компрессорная станция – это довольно крупный промышленный объект, где существенная доля оборудования, резервуаров и трубопроводов сделана из стали. Сталь подвержена коррозии; следовательно, вода в резервуарах на территории станции была приправлена антикоррозионным реагентом.
Коррозия может показаться незначительным неудобством, подразумевающим грязную работу с машиной, которую вы время от времени выполняете сами или платите за нее втридорога в автосервисе; однако на промышленных объектах и крупных элементах инфраструктуры, таких как мосты и железные дороги, коррозия ежегодно обходится в невероятные суммы. Поэтому борьба с коррозией – это важная часть всех инженерных проектов, и одним из ее способов было использование хромат-ионов. Они налипают на стальные поверхности и образуют тонкий, но эффективный слой, немного напоминающий тот, что образуется на поверхности нержавеющей стали (в которой также содержится хром); этот слой не дает скверным окислителям вроде кислорода добраться до железа. Изготовление таких «пассивирующих»[248] поверхностей представляет собой успешную антикоррозионную стратегию, которую мы наблюдали в главе 10. Для алюминия естественное покрытие из оксида служит эффективной защитой от коррозии, в отличие от железа и стали, которым требуются химические манипуляции.
