Но вот вопрос: доставив к месту назначения ион металла, молекула-осьминог должна выпустить свою добычу. Значит, прочная дотоле связь должна вдруг стать непрочной? Да, так оно и есть, сколь бы невероятно это ни казалось. Так происходит при лечении хлороза: очутившись в листьях растений вместе с ионом железа, молекула комплексона разлагается здесь под действием ультрафиолетового излучения солнца и выпускает на волю захваченный в плен ион.
Слева: в такой упаковке ионы железа доставляются да листья растений при лечении хлороза. Следующим (показан комплексен, схвативший ион кальция, как это происходит при удалении накипи. Далее: строение «щупалец», которыми молекула комплексона хватает ион металла, обусловливает прочность хватки; по сравнению с предыдущим комплексоном у этого не все «щупальца» состоят из метиленовых и карбоксильных групп, двое образованы фенольными группами, чем обеспечивается более крепкая связь молекулы с ионом металла. Следующий рисунок показывает, что молекулы комплексонов бывают весьма замысловаты.
Еще вопрос: когда требуется извлечь ионы металлов из осадка, как это происходит при удалении накипи, все понятно — ионы переходят в раствор, а тот затем сливается. Но можно ли с помощью комплексонов убрать ионы из раствора? Комплексоны позволяют решить эту задачу своеобразным путем. Молекула-осьминог так обволакивает ион металла, что тот уже никак не проявляет свои нежелательные качества в химических взаимодействиях, как если бы его не было вовсе. Именно так обстоит дело, когда с помощью комплексонов умягчают воду, регулируют затвердевание бетона, добиваются сохранности вин — ведь именно ионы металлов выступают виновниками нежелательных процессов во всех трех случаях. И не только в этих трех. Ионы металлов — деятельная компонента многих химических систем, от смеси реагентов в промышленном агрегате до тонкого букета биополимеров, составляющих живой организм.
Но, очевидно, для каждой из этих систем, для каждого процесса, который желательно оживить или заглушить, нужны особые комплексоны с определенными свойствами. Нефтянику желательно, чтобы они способствовали образованию водно-нефтяной эмульсии и адсорбировались ее капельками. Геолога и металлурга порадовало бы, если бы комплексоны при анализе минералов и переработке руд выхватывали одни ионы и оставляли на месте другие. Энергетик беспокоится о том, что комплексоны, захватившие ионы металлов при умягчении воды для теплоагрегата, рано или поздно разрушатся, когда воду нагреют в котле до высоких температур, а при этом желательно, чтобы осколки распавшихся молекул не выпали в осадок. И каждому из тех, кто применяет комплексоны, хотелось бы, чтобы они не представляли опасности для здоровья людей, давали поменьше отходов, а это оборачивается новыми требованиями к свойствам применяемых веществ.
Выполнимы ли эти разнообразнейшие требования? Да, уверенно отвечают создатели отечественных комплексонов, работники ВНИИ химических реактивов и особо чистых химических веществ — доктора химических наук Н. М. Дятлова, В. Я. Темкина и их сотрудники. В итоге 20 с лишним лет исследований ими создана теория целенаправленного синтеза комплексонов с заданными свойствами.
Для хозяйственников нет языка убедительнее, чем язык цифр. Он трезв и сух, и тем не менее в переводе на него рассказ о комплексонах становится дифирамбом.
Суточный простой энергоблока мощностью 300 мегаватт обходится государству в 20 тысяч рублей. Заменив собой прежние средства очистки и промывки, комплексоны сократили простои энергооборудования с пяти до одних суток, значительно удлинили срок между промывками. Там, где возможна такая замена, общий экономический эффект от нее составляет 8 миллионов рублей в год.
Экономический эффект от применения комплексонов в борьбе с хлорозом в совхозах одной лишь Украины составляет 11 миллионов рублей в год. Если учесть, что это заболевание, кроме Украины, распространено в Молдавии и Средней Азии, на Дону и в Восточной Грузии, в Среднем и Нижнем Поволжье, то приведенная цифра увеличится в несколько раз, если и там в дело пойдут комплексоны.
На одном лишь часовом заводе внедрение комвлексонов в процессах золочения дает экономию в 500 тысяч рублей в год. На одной лишь студии имёни Довженко применение фиксажей на основе комплексонов приносит выгоду в 200 тысяч рублей в год. На Московском и Могилевском заводах, где внедряется обработка вин с помощью комплексонов, ожидаемый экономический эффект оценивается в 200 тысяч рублей в год. Сколько миллионов это дает в пересчете с одного предприятия на всю отрасль! И уж поистине огромными суммами можно исчислить выгоды от комплексонов в таких грандиозных отраслях индустрии, как строительная и нефтедобывающая, где, как уже было сказано, тоже отлично зарекомендовали себя эти чудесные вещества!
Стоит добавить, что есть такие направления техники, где комплексоны вообще не с чем сравнивать по своему экономическому эффекту, поскольку без комплексонов эти направления просто трудно вообразить. Мощный энергоблок сверхкритического давления обладает системой трубопроводов общей протяженностью 20 тысяч метров. Если питательную воду не обрабатывать комвлексонами, препятствующими отложению солей на стенках труб, те оказались бы закупоренными буквально тотчас после пуска.
Есть, наконец, и такие выгоды от применения комплексонов, которые не исчислишь в рублях. Комплексоны, заменившие соляную кислоту в кожевенной промышленности и цианистые растворы в часовой, — это сэкономленное здоровье людей, бесценное достояние государства.
— Люди пишут нам: «Как хорошо, что вы создали такие комплексоны!» — рассказывает Нина Михайловна Дятлова. — Только эти люди не знают, чего стоило нам, чтобы эти комплексоны до них дошли.
Сказанное заставляло поглядеть на дело с новой, чисто человеческой точки зрения.
В школьном классе — необычный урок. Учитель предлагает ребятам испытания на ловкость и исполнительность. Одно за другим дает он им несложные задания, и дети, быстро соображая, что требуется от них, выполняют предложенное. Но учитель знает, что все его задания связаны скрытой закономерностью. И не на исполнительность его тест, а на творческое мышление: обладающий им ребенок подметит закономерность и не побоится поотстать в исполнении заданий, чтобы ее понять. Так оно и случается с некоторыми из детей: мучительно разрываясь между желанием быть первыми в выполнении заданий и стремлением познать померещившийся «секрет фокуса», они наконец решительно склоняются ко второму, а через некоторое время они уже обгоняют прежних фаворитов и даже самого учителя: они уже знают наперед, какие задания даст он им, они познали связующую закономерность и жаждут ее применить!
Аналогия с этим глубоким тестом невольно напрашивается, когда узнаешь, что комплексоны были изобретены не в нашей стране. Их первооткрыватель — швейцарский химик Гарольд Шварценбах. Это он обнаружил органические соединения, удивительно пристрастные к ионам металлов. Он же назвал эти вещества комплексонами. В 1936 году их стала широко выпускать фирма «Фарбениндустри». Они хорошо умягчали воду, поглощая из нее соли тех металлов, которые обусловливают ее жесткость. Применяли их и в аналитической химии— для определения целого ряда металлов. Но тут всеядность существующих комплексонов уже мешала: предпочтительнее была бы избирательность.
В 1953 году заместитель директора ВНИИРеа Ростислав Петрович Ластовский собрал трех молодых сотрудниц института — Н. М. Дятлову, В. Я. Тёмкину, И. Д. Колпакову — и предложил им заняться комплексонами: «Многообещающая для аналитической химии вещь!»
Принципы синтеза комплексонов к тому времени были уже достаточно известны, так что нетрудно было сделать всю гамму требуемых реактивов.
Но, видимо, не зря для работы над комплексонами Р. П. Ластовский отобрал именно этих трех сотрудниц, способных, по его мнению, совершить больше, чем простое исполнение предписанного. И как талантливый научный руководитель он не торопил их с исполнением задания, давая время для осмысливания результатов, для назревания той вспышки, которая превратит исполнителей в творцов.