Нобелевские лауреаты: Рихард Кун. От витамина А до прадедушки «Новичка»

Немецкий химик и биохимик Рихард Кун

ETH Zürich/Wikimedia Commons

Семьсот оттенков органической химии

Как одноклассник Вольфганга Паули стал одним из самых плодовитых химиков в истории и что помогло ему преуспеть при нацистском режиме.

Рихард Кун

Родился 3 декабря 1900 года, Вена, Австро-Венгрия

Умер 1 августа 1967 года, Гейдельберг, Федеративная Республика Германия

Нобелевская премия по химии 1938 года. 

Формулировка Нобелевского комитета: «В знак признания проделанной им работы по каротиноидам и витаминам» (for his work on carotenoids and vitamins).

Почему-то в биографиях нашего героя часто пишут, что отец его, Рихард Клемент Кун-старший, был инженером. Формально это правильно, но все же напоминает слова Шерлока Холмса о его брате Майкрофте:  

«Он занимает незаметный пост в британском правительстве, но подчас он и есть само британское правительство».

Отец Рихарда Куна был гидроинженером, по совместительству старшим служащим правительства Королевства и земель, представленных в Рейхсрате, а также земель венгерской короны Святого Стефана, более известного как Австро-Венгрия. Он руководил такими проектами, как постройка новых каналов или реконструкция морского порта в Триесте. Согласитесь, это не просто инженер. Рихард-старший женился на Анжелике Родлер, школьном учителе. У этой замечательной пары родилось двое детей — сначала дочка, затем сын. Угадайте, как их назвали влюбленные друг в друга родители? Правильно, Анжелика и Рихард.

Мама считала, что лучше нее никто не сможет дать ее детям начальное образование, и в итоге она выхлопотала (без труда, думается) разрешение учить Анжелику и Рихарда дома. Она не ошиблась: в девять лет сын был уже подготовлен настолько, что легко поступил в престижную Деблингскую гимназию в Вене (Деблинг — это самый дорогой и престижный район столицы Австрии). Впрочем, там учились не только дети чиновников и богатеев, но и просто очень талантливые дети. Так случилось, что с 1910 по 1917 год одноклассником Куна стал уроженец знатной еврейской семьи Пасхелес, крестник философа Эрнста Маха и будущий нобелевский лауреат 1945 года Вольфганг Паули.

Молодой Вольфганг Паули

Wikimedia Commons

В 1917 году он окончил гимназию и отправился на фронт Первой мировой войны, где сражался на передовой, но в ноябре 1918 года целый и невредимый вернулся в Вену. На его глазах рухнул мировой порядок, похоронив под своими обломками империю, за которую Кун воевал.

Будущего нобелевского лауреата, однако, уже больше интересовала наука. 18-летний юноша вернулся к учебе. Став студентом Венского университета, он два семестра занимался дома, по книжкам: у университета не хватало помещений. Несмотря на привычку к домашнему обучению, Кун все же был не очень доволен таким состоянием дел и уехал «за границу» — в Мюнхен, куда, по счастливому стечению обстоятельств, переместился преподавать нобелевский лауреат Рихард Вильштеттер, получивший свою премию за изучение природных красителей в 1915 году.

Именно у Вильштеттера Кун получил свою докторскую степень. Совсем незадолго до 22-летия ему достался заветный диплом доктора summa cum laude за диссертацию «О специфичности ферментов в метаболизме углеводов». Путь в большую науку был открыт.

Глава из книги «Тонкая физика» Фрэнка Вильчека

Появление бозона Хиггса

Wikimedia Commons

«Тонкая физика» Фрэнка Вильчека — книга, исследующая подоплеку новейших физических идей о массе, энергии и природе вакуума. Автор, лауреат Нобелевской премии по физике, излагает современные взгляды на нашу невероятную Вселенную и прогнозирует новый золотой век фундаментальной физической науки.

Публикуется глава из этой книги

Гидра внутри:

как из двух яблок получить три и кабачок в придачу

«Старое» понимание атомного ядра в виде системы протонов и нейтронов, склеенных между собой или вращающихся друг вокруг друга, в конечном счете самоликвидировалось. Физики, искавшие силы, которые действуют на устойчивые частицы, вместо этого открыли изумительный новый мир превращений и неустойчивости.

В 1930 году стало понятно направление для следующего шага на пути к созданию полной теории материи. Путешествие вглубь атома достигло предела — его ядра. Большая часть массы вещества заключена в атомных ядрах. Электрический заряд, сосредоточенный в них, создает электрические поля, которые определяют движение окружающих электронов. Ядра намного тяжелее, и поэтому обычно движутся гораздо медленнее, чем электроны. Последние являются действующими лицами в химических и биологических процессах (не говоря уже об электронике), а ядра находятся за кулисами и пишут сценарии.

Несмотря на то что в биологии, химии и электронике атомные ядра в основном остаются в тени, они блистают в истории о звездах. Именно из перекомпоновки и превращений ядер звезды, в том числе, конечно же, наше Солнце, черпают свою энергию. Таким образом, важность понимания атомных ядер была и остается очевидной.

Римляне умерли от отравления сурьмой?

Образец свинцовой трубы из Помпеев, использовавшийся в исследовании.

Римский водопровод часто используют в качестве примера, иллюстрирующего высокое развитие античной цивилизации. Однако, как водится, технический прогресс принёс римлянам не только блага. Едва ли вода, поступавшая в римские дома, отвечала современным стандартам чистоты. Недавно проведённый химический анализ водопроводной трубы из Помпеев показал: лучше бы воду, прошедшую через такую трубу, никто не пил, так как её состав был опасен для здоровья.

Начать с того, что римляне использовали свинцовые трубы, а свинец — токсичная штука. Накапливаясь в организме, он может поражать нервную систему и другие органы, а особенно вреден для детей. Кстати, массовое отравление свинцом даже рассматривалось как одна из возможных причин падения Римской империи. Впервые такую гипотезу выдвинул Монтескье ещё в 1734 году. В XX веке идея обрела популярность среди некоторых специалистов, однако другие полагали, что всё было не так ужасно. Исследования показали, что свинцовые трубы быстро покрываются изнутри кальцитовой коркой (если в водопроводной воде достаточно извести), и это не даёт свинцу попадать в воду. Так что опасными для здоровья трубы были лишь первое время после установки или ремонта — в течение нескольких недель или месяцев.

Согласно статье, вышедшей в журнале Toxicology Letters, угрозу здоровью римлян представляло другое вещество — сурьма (Sb). К такому выводу пришёл датский химик Кааре Лунд Расмуссен (Kaare Lund Rasmussen).

Кусок водопроводной трубы из Помпеев, попавший в руки Расмуссена, был найден ещё в 1875 году при раскопках дома помпейского банкира. Находка хранилась в частной коллекции, хозяин которой любезно предоставил образец для исследования. Химический состав маленького фрагмента трубы (40 мг) изучался с помощью индукционно-плазменной масс-спектрометрии. Полученные данные сравнивались с концентрацией различных веществ в почвах из того же места. Анализ показал опасно высокое содержание сурьмы в образце.

Сурьма — вещество, более токсичное, чем свинец. Реакция наступает быстро. Поражается кишечник, начинается рвота и диарея, что приводит к обезвоживанию. Сурьма бьёт и по почкам и, в самом остром случае, может вызвать остановку сердца. Согласно опытам на кроликах и крысах, отравление сурьмой часто приводит к смерти.

Открыть своего убийцу

26 ноября 1898 года в Парижской академии наук было оживленно: очередную сенсацию миру преподнесла самая плодотворная научная пара в истории. Сразу же после того, как Беккерель открыл радиоактивность солей урана, Пьер и Мария Кюри начали интенсивно изучать новое явление.

Супруги измеряли степень ионизации воздуха, интенсивность которой определялась по силе тока между пластинами. Оказалось, что образцы руды, доставленные из месторождения Иоахимсталь в Чехии, делают силу тока между пластинами вчетверо сильнее, чем урановая руда из других мест. Значит, в иоахимстальской руде есть еще какой-то элемент, гораздо более радиоактивный, чем уран. В июле 1898 года вышла статья «Sur une substance radioactive contenue dans la pecelende» («О радиоактивном веществе, содержащемся в урановой смоляной обманке»). Она сообщала об открытии нового радиоактивного элемента. В честь родины Марии, Польши, он получил название «полоний».

Но, как выяснилось, был в урановой обманке еще один элемент, гораздо более радиоактивный. Его супруги назвали радием («лучистым»): производные этого вещества были столь активны, что светились в темноте. Следующие четыре года Кюри, не имея своей лаборатории, в кладовке института переработали восемь тонн урановой смоляной обманки, чтобы выделить достаточное количество радия для определения его атомного веса. Впрочем, и тогда радий был выделен только в растворах. Но и этого хватило для того, чтобы сделать супругов первыми в истории мужем и женой, что стали лауреатами Нобелевской премии. А также сделать их обоих смертельно больными: в 1934 году лучевая болезнь свела Марию в могилу, а Пьер просто не дожил до острых симптомов.

Металлический радий

Wikimedia Commons

В 1910 году уже овдовевшая Мария Кюри (напомним, в 1906 году ее муж трагически погиб под колесами экипажа) наконец-то получила чистый металлический радий электролизом хлорида на ртутном катоде и последующим испарением ртути в атмосфере водорода. На то время это было самое дорогое вещество в мире: стоимость одного грамма радия приравнивалась примерно к стоимости 200 килограммов золота. Да что там говорить, если учесть, что радий в природе существует только в виде не очень долго живущего продукта распада урана (дольше всего живет радий-226, период полураспада 1602 года), то не будет очень удивительным, что за все время было получено всего несколько килограммов этого редчайшего металла.

Нобелевские лауреаты: Ханс фон Эйлер-Хельпин

Шведский биохимик Ханс фон Эйлер-Хельпин

Ханс Карл Август Симон фон Эйлер-Хельпин
Родился: 15 февраля 1873 года, Аугсбург, Германская империя
Умер: 6 ноября 1964 года, Стокгольм, Швеция
Нобелевская премия по химии 1929 года (1/2 премии, совместно с Артуром Гарденом). Формулировка Нобелевского комитета: «За исследование ферментации сахара и ферментов брожения (for their investigations on the fermentation of sugar and fermentative enzymes)».

Почему из будущего нобелевского лауреата не получился художник, как женитьба увлекла ученого из одной области науки в другую и как он стал командиром эскадрильи бомбардировщиков.

Ханс фон Эйлер-Хельпин входит в очень небольшое число ученых, среди предков и потомков которых величайшие ученые своего времени. Посудите сами: сам Хан Эйлер-Хельпин – нобелевский лауреат по химии, его сын – нобелевский лауреат по физиологии или медицине, а его прапрапрадед – Леонард Эйлер. Просто Леонард Эйлер. Кстати, тесть нашего героя тоже был известным химиком, а жена – вообще первой шведкой-доктором наук. Хороша семейка? Но давайте обо всем по порядку.

Леонард Эйлер

Wikimedia Commons

Ханс Карл Август Симон фон Эйлер-Хельпин родился в полуавтономном Королевстве Баварии. Его отец, Ригас фон Эйлер-Хельпин, был капитаном Баварского королевского полка. Вскоре после рождения сына Ригаса перевели в Мюнхен, и мальчик отправился на воспитание к бабушке, в Вассербург.

Как сын военного, он получал начальное образование в разных городах. Мюнхен, Вюрцбург, Ульм… Нужно сказать, что если бы не привычка задумываться надо всем, что он видит и слышит, мы бы не знали нобелевского лауреата по фамилии Эйлер-Хельпин, а знали бы известного художника. Восемнадцати лет он поступил в Мюнхенскую академию живописи, где проучился у знаменитого тогда немецкого художника Франца Ленбаха два года. На занятиях по сочетанию и смешиванию цветов наш герой задумался о природе цвета и его восприятия, и начал читать литературу, ставить опыты. И сам процесс исследовательской работы настолько захватил его, что он решил стать ученым и поступил в Берлинский университет.

Франц Ленбах. Автопортрет

Wikimedia Commons

Здесь ему тоже повезло: и физике, и химии его учили нобелевские лауреаты (будущие, конечно): Макс Планк и Эмиль Фишер, соответственно.

Как немецкий парикмахер дам "закручивал"

Химическая завивка и сегодня в моде

Кудряшки, локоны и просто волнистые волосы во все времена ассоциировались с невинностью, непосредственностью и романтичностью. Поэтому завивать волосы красавицы (да и красавцы) умели с древних времен. Вот только красота эта была уж очень непродолжительной. Какое-то время помогали парики. Но, отказавшись от них вместе со всем, что мешает раскрепощению и свободе, модницы с короткой стрижкой оказались перед настоящей дилеммой. Сенсационное изобретение пришлось кстати.

"Долговременная волна"

8 октября 1906 года в Лондоне уроженец немецкого городка Тодтнау в Шварцвальде Карл Людвиг Несслер (Karl Ludwig Nessler) впервые продемонстрировал завивку, выполненную с помощью футуристического на вид приспособления, напоминавшего осьминога, - permanent wave machine. Самым замечательным было то, что искусно уложенные локоны сохраняли свою форму в течение многих месяцев.

Несколько лет спустя изобретательный парикмахер получил патент на перманентную химическую завивку, которая по-немецки так и называлась: "Dauerwelle" (буквально - "долговременная волна").

Впрочем, "чуда" могло и не произойти, ведь мальчик стал бы, скорее всего, пастухом. В горах Шварцвальда он обратил внимание на то, что травинки и ворсинки растений меняют свою прямую форму на завитки в зависимости от влажности воздуха. Задавшись целью "закрутить" гладкий волос в локоны, причем надолго, юноша принялся за эксперименты.

Идея на миллион

Его моделями были сначала сестры, а затем и жена. Именно она стоически сносила парикмахерские "пытки" мужа, помогая ему во время сенсационного показа в Лондоне. Аппарат Несслера выполнял функцию горячих щипцов для завивки волос, которые предварительно обрабатывались специальной химической пастой. "Эти первые "бигуди" спускались на длинных проводах сверху. Волосы клиентки накручивались на пластинки, затем они накалялись, а парикмахеры в это время старались охладить кожу головы", - объясняет опытный парикмахер Дагмар Рексайзен (Dagmar Rexeisen) из Кельна. По ее словам, это было настоящее приключение с неизвестным концом.

В среднем на такую укладку волос требовалось от 6 до 8 часов. Зато и "гарантийный срок" был внушительным - почти 12 месяцев завитушки сохраняли форму. Понятно, что далеко не у всех изобретение Несслера вызвало восторг. Коллеги-парикмахеры боялись потерять клиентуру, ведь теперь вместо ежедневной или еженедельной укладки в парикмахерских услугах дамы нуждались всего раз в году! Но победное шествие новой завивки было уже не остановить.

На пути к мировой славе и миллионному капиталу Карл-Людвиг Несслер даже менял свое имя на более благозвучное в мире моды - Шарль или Чарльз. Покинув Европу во время Первой мировой войны, изобретатель отправился в США, где в кратчайшие сроки снискал себе славу на завивочном поприще и сколотил при этом приличное состояние.

Расплескалась синева

Жидкий кислород

Более 140 лет назад двое ученых разными способами превратили кислород в жидкость

История сжижения кислорода под конец превратилась в соперничество. Но кто возьмет верх: инженер, всю жизнь проработавший на металлургическом заводе, или специалист по физике низких температур в Женевском университете? Лед или пламень, теория или практика, Эйфелева башня или Суэцкий канал одержат победу?

Жидкий кислород, налитый в химический стакан, а не в сосуд Дьюара, удивит вас красивым голубым цветом. Этот цвет в прямом смысле небесной лазури – ведь этот газ составляет 21% воздуха. Но первым человеком, получившим его, был вполне приземленный инженер и владелец завода, не привыкший мечтами парить в небесах.

Луи-Поль Кайете родился в Бургундии, в живописной коммуне Шатийон-сюр-Сен. Школьное образование он начал получать там же, продолжил в Париже, а затем поступил в Горный институт вместе с братом Камилем. Там, в химической лаборатории, Луи познакомился со множеством будущих знаменитостей французского научного мира. Окончив институт, братья совершили несколько поездок в Англию, Австрию и Германию, тоже с образовательными целями: там они увидели самые современные доменные печи и прокатные станы, знакомились с самым передовым оборудованием. Но заниматься всю жизнь одной наукой не получилось: отец и дед молодых людей состарились, и дома, в Бургундии, нужна была помощь в работе на металлургическом заводе.

Шатийон-сюр-Сен

Myrabella / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

Но и там Луи не прекратил научных изысканий. Сначала он занялся исследованием процессов горения древесины в печах, показав, что этот процесс приводит к выделению углекислого газа. Была у него слабость и к ботанике: свободное время он уделял своей небольшой оранжерее, где выращивал редкие орхидеи и бегонии, в результате даже опубликовав несколько статей по физиологии растений.

Оранжерея Кайете

Francois Darbois/Wikipedia

После того, как его брат умер от туберкулеза, а отец и дед – от старости в 1860-х годах, Луи-Поль Кайете остался единственным владельцем завода. Но это только подстегнуло его исследования. Он занялся изучением выплавки чугуна и участием в ней разных газов. Для понимания процессов в плавильных печах ученому нужно было измерить температуру и давление. Однако существующие приборы не работали в большом диапазоне температур и давлений, и Кайете посвятил полтора десятка лет своей жизни усовершенствованию манометров и термометров, а также изучению зависимости объема газов от давления и температуры, описанной законом Бойля-Мариотта.

Луи-Поль Кайете

Wikimedia Commons

В 1870 году на первом этаже оранжереи он построил себе лабораторию, оборудованную мощным гидравлическим насосом, чтобы изучать химические вещества при высоком давлении и температуре. Итогом его работы стал манометр, способный измерить давление до 400 атмосфер. В 1891 году он даже установил свой манометр на Эйфелевой башне.

День химической защиты

Первая мировая война стала и первым полигоном испытания оружия массового поражения. 22 апреля 1915 года в окрестностях городка Ипр немецкие войска впервые применили химическое оружие. Тогда это был хлор. Вопрос о создании методов химической защиты встал очень остро.

Первые опыты были не очень удачные. Многослойные марлевые повязки не спасали. Придуманный технологом завода Эдуардом Куммантом резиновый шлем с очками защищал кожу, но не органы дыхания — нужно было найти очень хороший поглотитель. Эту задачу сумел решить химик, профессор Николай Зелинский. В юности он пережил отравление диэтилсульфидом, именно поэтому, возможно, Зелинский воспринял необходимость придумать защиту от химического оружия как личный вызов. Условия работы у него были не очень: в 1911 году Зелинский покинул МГУ в знак протеста против политики Министерства просвещения. Ему пришлось устроиться в плохонькую химическую лабораторию при… Министерстве финансов.

Именно Зелинский сумел активировать древесный уголь (многократно повысить его пористость) и, совместив респиратор с активированным углем и шлемом Кумманта, создать универсальный противогаз.

Надо сказать, что изобретение Зелинского пробивалось в армию непросто. Начальником санитарной и эвакуационной части русской армии был принц Ольденбургский, который тоже был автором конструкции противогаза, где сорбентом был обычный уголь с натронной известью (смесью едкого натра и гашеной извести). Однако этот сорбент быстро «окаменевал», и противогаз выходил из строя. В итоге все-таки сумели добиться сравнительных испытаний.

20 января помощник принца Ольденбургского Йорданов назначил официальную комиссию для испытания всех доступных противогазов. Одновременно с противогазом Зелинского испытывались противогаз Горного института, английский шлем и противогаз принца Ольденбургского (формально — тоже Горного института).

Испытания с участием солдат прошли 23 января (5 февраля по новому стилю) 1916 года в камере Ветеринарного института.