Сказка о химике Белоусове, который изготовил жидкие часы...

Сказка о химике Белоусове, который изготовил жидкие часы

Реакция Белоусова-Жаботинского. Belousov-Zhabotinsky reaction.

Завораживает, правда?
А история открытия, рассказанная биофизиком Симоном Эльевичем Шнолем, звучит как детектив. Краткая версия
m.youtube.com/watch?v=Op066Iof2sE

На статьи, которые в 1951, а после этого в 1955 году Борис Павлович Белоусов посылал в солидные химические журналы рецензенты дали один ответ: «Этого не может быть потому что не может быть никогда "

А вот и сама сказка:

"Музыканты и композиторы живут в мире мелодий. Они понимают душу скрипки и саксофона, виолончели и рояля. В слаженных звуках оркестра музыканты-виртуозы слышат гораздо больше, чем обычные люди.

Но виртуозы встречаются не только среди скрипачей и пианистов. В России, например, жил виртуоз-химик. Он разбирался в загадочном и интереснейшем мире химических реакций: понимал душу металлов и кислот, катализаторов и энзимов. Он знал, как они друг к друг относятся, как враждуют и дружат, как соединяются и разъединяются. Он понимал их устремления и способности, красоту и темперамент. Звали этого человека Борис Павлович Белоусов. Судьба ему выпала такая, что никакой писатель-фантаст не смог бы выдумать

Борис Павлович Белоусов (1893–1970) — военный химик. В 1951 году открыл первую колебательную химическую реакцию, известную сейчас как реакция Белоусова—Жаботинского.

В 12 лет Борис стал революционером. Вместе со своими старшими братьями он изготавливал бомбы для участников восстания 1905 года. Братьев Белоусовых арестовали и приговорили к ссылке или эмиграции. Семья вынуждена была эмигрировать. Она обосновалась в Швейцарии. Цюрихскую квартиру Белоусовых посещали многие видные русские революционеры, включая Ульянова-Ленина, с которым Борис играл в шахматы. В Цюрихском университете молодой человек прослушал полный курс химии и познакомился с Альбертом Эйнштейном. Диплома Белоусов не получил, потому что за него нужно было заплатить слишком много денег. Семья такой суммой не располагала.

Вернуться в Россию Борису удалось только в 1914 году. Он стал работать вместе со знаменитым химиком — академиком В. Н. Ипатьевым в области военной химии. Есть химики, которые разрабатывают боевые отравляющие вещества. Отдел, где работал Борис, занимался не ядами, а противоядиями. Молодой учёный был в числе тех, кто создавал противогазы и противорадиационные лекарства. А кому из вас не прижигали ссадины «зелёнкой», или бриллиантовой зеленью? Так вот, промышленный выпуск этого препарата наладили в конце 1930-х годов благодаря исследованиям молодого учёного Белоусова.

Борис Павлович много лет преподавал химию. Сначала в военно-химической школе, потом в Академии химической защиты и даже дослужился до звания генерал-майора. Во время Второй мировой войны Белоусов работал начальником отдела в одном из научных институтов.

После войны для учёного наступили трудные времена. Пришли к нему чиновники-бюрократы и потребовали показать диплом о высшем образовании. Но профессор и генерал Белоусов в своё время, как вы знаете, не смог выкупить заслуженный диплом Цюрихского университета. Бюрократы заявили, что без диплома учёный не может занимать должности выше старшего лаборанта.

Белоусов перешёл на зарплату старшего лаборанта, оставаясь при этом начальником отдела, — других учёных с такой высокой квалификацией в институте не было, хотя химиков с дипломами — сколько угодно. В конце концов, руководство института добилось письменного разрешения Сталина на возвращение учёному прежней зарплаты.

Но деньги Белоусова волновали мало — он был слишком занят своими химическими реакциями. В ходе многолетних поисков лекарств, которые могут спасти клетку от радиации, химик-виртуоз наткнулся на следы терра инкогнита3 — «неизвестной земли» в мире химических реакций.

Дело в том, что многие биологические процессы цикличны: сердце ритмично бьётся, лёгкие равномерно дышат. Даже полоски на шкуре тигра и жирафа отражают периодические процессы, протекающие под кожей. В популяциях рысей и зайцев охотники тоже заметили колебания: звериного поголовья становится то больше, то меньше. Математики даже составили уравнения для этих периодических изменений числа хищников и травоядных.

В основе биологических процессов, носящих периодический характер, лежат химические превращения. Но вот что странно: ни одной периодической или колебательной реакции в химии до середины ХХ века не было открыто. Поиск периодической химической реакции выглядел в то время как издевательство над законами термодинамики, ведь уголь сгорает и железо ржавеет необратимо. Казалось, невозможно представить себе химическую реакцию, которая периодически меняет своё направление.

Но Белоусов понимал, что в мире химических взаимодействий должна найтись неизвестная, неисследованная область — основа циклических процессов в клетках живых организмов. Знания, опыт и интуиция подсказывали Белоусову, где нужно искать периодические реакции.

В 1937 году немецкий химик Ганс Кребс открыл цикл окисления лимонной кислоты. Открытие важное — недаром Кребс получил за него Нобелевскую премию. Цикл Кребса — ключевая реакция, лежащая в основе кислородного дыхания, энергоснабжения и роста клетки.

Белоусов напряжённо размышлял: можно ли получить более простой, в идеале — неорганический, аналог сложного цикла Кребса? Это позволило бы промоделировать сложные процессы, протекающие в живой клетке простой химической реакцией, которую легче изучить и понять.

Что будет, если воздействовать на лимонную кислоту раствором бертолетовой соли и добавить в раствор ещё соли церия4? Но ведь нужен окислитель, притом такой, который действует в присутствии катализатора...

Химик-виртуоз досконально продумал будущую реакцию, сопоставил окислительный потенциал бертолетовой соли с валентностью ионов железа и церия. В трёхвалентном состоянии ионы церия бесцветны, а в четырёхвалентном — жёлтые. Это означает, что изменение валентности можно будет наблюдать своими глазами. Распад лимонной кислоты будет виден по выделению углекислого газа.

Прежде чем химик начал сливать растворы вместе, он проделал немало расчётов, сопоставлений и прикидок. Действовать вслепую — значит, зря терять время. Нужна хорошо продуманная гипотеза, которую потом можно проверить и в пробирке.

Много вариантов реакций перебрал Белоусов, провёл сотни опытов и нашёл-таки свою «терра инкогнита»
Если вылить раствор на плоскую поверхность, то по ней поползут удивительные волны (данное изображение сгенерировано компьютерной программой моделирования реакции Белоусова—Жаботинского).

Маршрут, вернее рецепт, таков. Если соединить в одной колбе в нужных пропорциях раствор серной кислоты, бромат и бромид натрия, лимонную кислоту, сульфат церия и краску фенантролин, то возникает чудо. Раствор начинает менять цвет с голубого до оранжевого и обратно с периодом колебания от долей секунды до десятков минут. А в плоской посуде по мелкому слою раствора поползут волны разного цвета. После нескольких десятков колебаний нужно подлить свежие растворы, чтобы поддержать химическую реакцию, — совершенно так же, как нужно питать живой организм.

Периодическая реакция, открытая Борисом Павловичем Белоусовым, в каком-то смысле простой аналог жизни — неравновесная химическая пульсация, похожая на сердцебиение.

В лабораторию Белоусова, где «тикали» жидкие химические часы или, если угодно, билось «химическое сердце», потянулись друзья и сотрудники.

Белоусов сел писать статью о своём открытии. Печатных трудов и патентов у химика было много, но в академических журналах он не публиковался и с нравами тамошних рецензентов знаком не был. Увы, рецензенты научных журналов не были виртуозами. Это неформальное звание редко кому удаётся заслужить.

В 1951 году статья Белоусова об открытии удивительной реакции попала в журнал Академии наук СССР. И быстро вернулась с отказом в публикации. Рецензент завернул статью, категорически утверждая, что такая химическая реакция невозможна.

Обычно немногословный Белоусов с горечью заметил, что нынешние учёные утратили уважение к фактам. Видимо, рецензент забыл про высказывание знаменитого естествоиспытателя, создателя микроскопа Антони ван Левенгука: «Следует воздержаться от рассуждений, когда говорит опыт».

Полосы на шкуре тигра вызваны близкими к реакции Белоусова—Жаботинского колебательными биохимическими реакциями с диффузией, существование которых предположил математик Алан Тьюринг. Фотография Джона и Карен Холлингсворт.

Борис Павлович взялся за дальнейшее исследование новой реакции. Пять лет он проводил измерения и анализы. В это время наука не стояла на месте. В 1952 году английский математик Алан Тьюринг высказал предположение о том, что сочетание химических реакций с процессами диффузии может объяснить целый класс биологических явлений, в частности периодические полоски на шкуре тигра. Русский физик и химик Илья Романович Пригожин в 1955 году пришёл к выводу, что в неравновесных термодинамических системах, к которым относятся и все биологические системы, возможны химические колебания.

Ни Тьюринг, ни Пригожин даже не подозревали, что обсуждаемый ими феномен уже открыт, просто статья на эту тему не опубликована.

Наконец, Белоусов отправляет новый вариант своей работы в другой научный журнал. Статья снова возвращается с отказом в публикации! Рецензент предложил автору сократить её до пары страниц. Такой наглости Белоусов не выдержал — он выбросил статью в мусорную корзину и навсегда прекратил общение с академическими журналами.

Племянник Белоусова, уже ставший студентом-химиком, предлагал дяде принести колбу в редакцию — пусть сами увидят химические часы в действии! Генерал Белоусов сердито отказался: «Что я им — клоун?»

Прошло восемь лет после открытия колебательной реакции — но по-прежнему о ней никто, кроме сотрудников и друзей Белоусова, не знал. Правда, по Москве поползли слухи о необычном стакане, в котором бьётся цветное «химическое сердце». Химик из Московского университета Симон Шноль, услышав об этой реакции, загорелся и стал искать её открывателя — но безуспешно. У Шно
The Tale of the Chemist Belousov, Who Made the Liquid Clock

The reaction of Belousov-Zhabotinsky. Belousov-Zhabotinsky reaction.

Mesmerizing, right?
And the story of the discovery, told by the biophysicist Simon Elyevich Shnol, sounds like a detective. Short version
m.youtube.com/watch?v=Op066Iof2sE

Reviewers gave one answer to articles that were published in 1951 and then in 1955 by Boris Pavlovich Belousov to reputable chemical journals: “This cannot be because it cannot be never”

And here’s the story itself:

“Musicians and composers live in a world of melodies. They understand the soul of a violin and saxophone, cello and piano. Virtuoso musicians hear much more in harmonious sounds of an orchestra than ordinary people.

But virtuosos are found not only among violinists and pianists. In Russia, for example, lived a virtuoso chemist. He understood the mysterious and interesting world of chemical reactions: he understood the soul of metals and acids, catalysts and enzymes. He knew how they relate to each other, how they are at enmity and friendship, how they connect and disconnect. He understood their aspirations and abilities, beauty and temperament. The name of this man was Boris Pavlovich Belousov. Fate fell to him so that no science fiction writer could invent

Boris Pavlovich Belousov (1893–1970) - military chemist. In 1951, he discovered the first vibrational chemical reaction, now known as the Belousov – Zhabotinsky reaction.

At 12, Boris became a revolutionary. Together with his older brothers, he made bombs for the participants in the 1905 uprising. The Belousov brothers were arrested and sentenced to exile or emigration. The family was forced to emigrate. She settled in Switzerland. The Belousov’s apartment in Zurich was visited by many prominent Russian revolutionaries, including Ulyanov-Lenin, with whom Boris played chess. At the University of Zurich, the young man took a full chemistry course and met Albert Einstein. Belousov did not receive a diploma, because he had to pay too much money. The family did not have such an amount.

Boris managed to return to Russia only in 1914. He began to work together with the famous chemist - academician V.N. Ipatiev in the field of military chemistry. There are chemists who develop chemical warfare agents. The department where Boris worked did not deal with poisons, but with antidotes. The young scientist was among those who created gas masks and anti-radiation drugs. And which of you didn’t burn abrasions with “green”, or diamond green? So, the industrial production of this drug was established in the late 1930s thanks to the research of the young scientist Belousov.

Boris Pavlovich taught chemistry for many years. First at the military chemical school, then at the Academy of Chemical Protection and even rose to the rank of major general. During the Second World War, Belousov worked as the head of department at one of the scientific institutes.

After the war, difficult times came for the scientist. Bureaucratic officials came to him and demanded to show a diploma of higher education. But the professor and general Belousov at one time, as you know, could not redeem a well-deserved diploma of the University of Zurich. Bureaucrats said that without a diploma, a scientist cannot hold positions above a senior laboratory assistant.

Belousov switched to the salary of a senior laboratory assistant, while remaining the head of the department — there were no other scientists with such high qualifications at the institute, although there were as many chemists with diplomas as they could. In the end, the leadership of the institute obtained Stalin’s written permission to return the scientist to his former salary.

But Belousov’s money worried little - he was too busy with his chemical reactions. In the course of many years of searching for drugs that can save the cell from radiation, the virtuoso chemist came across traces of terra incognita3 - the “unknown land” in the world of chemical reactions.

The fact is that many biological processes are cyclical: the heart beats rhythmically, the lungs breathe evenly. Even the strips on the skin of a tiger and a giraffe reflect the periodic processes that occur under the skin. In populations of lynxes and hares, hunters also noticed fluctuations: the number of animals is now more or less. Mathematicians even made equations for these periodic changes in the number of predators and herbivores.

The basis of biological processes that are periodic in nature are chemical transformations. But this is strange: not a single periodic or oscillatory reaction in chemistry was discovered until the middle of the twentieth century. The search for a periodic chemical reaction looked like a mockery of the laws of thermodynamics, because coal burns and iron rusts irreversibly. It seemed impossible to imagine a chemical reaction that periodically changes its direction.

But Belousov understood that in the world of chemical interactions there must be an unknown, unexplored region - the basis of cyclic processes in the cells of living organisms. Knowledge, experience and intuition told Belousov where to look for periodic reactions.

In 1937, the German chemist Hans Krebs opened the citric acid oxidation cycle. Opening
У записи 74 лайков,
10 репостов,
1830 просмотров.
Эту запись оставил(а) на своей стене Людмила Машнина

Понравилось следующим людям