Вначале снова приготовим раствор красителя. Для бумажной хроматографии его понадобится меньше — всего 10— 15 капель. Достаточно растереть два маленьких листочка и для извлечения из них красящих веществ добавить 2 мл пропанона (ацетона). 

При нагревании на малом огне газовой горелки или на водяной бане расплавим малое количество маргарина. Водный слой, образующийся внизу, под слоем жира, отберем пипеткой, поместим его в другую пробирку, разбавим вдвое водой и нагреем до кипения. После остывания добавим 2 капли раствора иода. Жидкость приобретает синий цвет.

С помощью иода можно найти крахмал и в листьях живых растений. Используя эту реакцию, докажем, что растения способны к ассимиляции только на свету.

Вечером подготовим для опыта лист сирени — часть его (прямо на кусте) закроем с обеих сторон, завернув в алюминиевую фольгу или другой светонепроницаемый материал. На следующий день, после того, как лист в течение нескольких часов находился на ярком солнечном свету, срежем его и, погрузив на 2—3 часа в горячий денатурат, извлечем из него хлорофилл. В заключение опыта поместим лист в раствор иода. При этом в синий цвет окрасится только та часть листа, которая была на свету.

Знаменитый французский физик Фредерик Жолио-Кюри однажды рассчитал, что энергии, которая за один только месяц расходовалась во время последней мировой войны для целей разрушения, хватило бы для обводнения всей Сахары с ее бесконечными песчаными пустынями, дюнами и без¬жизненными пространствами, усеянными щебнем и галькой. А ведь общая площадь этой громадной пустыни 6000000 км2! Это приблизительно в 20 раз больше, чем площадь Италии.

Нужны ли людям такие земли?

На всей Земле ежегодно регистрируется 110 миллионов рождений, а умирает за то же время 60 миллионов людей.

Хватит ли на Земле хлеба для всех?

Ведь и сегодня еще миллионы людей страдают от голода. Они голодают там, где господствуют колониализм и эксплуатация человека человеком. Между тем при использовании всех имеющихся сегодня резервов Земля могла бы прокормить 12—15 миллиардов человек!

Использовать эти резервы нелегко — для этого предстоит еще немало потрудиться. Где же они скрыты?

Огромные пространства на Земле не освоены. В Бразилии не используется 97 % площади, в США посевная площадь сократилась на 23 %.

Миллионы земледельцев до сих пор пашут землю примитивными деревянными орудиями.

Огромный источник продуктов питания — океан — пока не освоен. Люди употребляют в пищу лишь 1 % имеющихся на Зем¬ле видов растений. В почву вносится только одна десятая часть необходи¬мых ей удобрений.

В решении всех этих задач, в обеспечении все новых и новых миллионов людей продуктами питания огромная роль принадлежит науке. И в первую очередь человечеству поможет химия!

В будущем появится и станет непрерывно расширяться производство синтетических продуктов питания, прежде всего с целью удовлетворить потребность людей в белках. Статистика Организации Объединенных Наций свидетельствует о том, что 2 миллиарда человек в Азии и Африке сегодня получают лишь одну треть необходимых им животных белков. С другой стороны, при полном использовании всех питательных веществ из растений можно было бы прокормить 134 миллиарда человек.

В 1825 г. торговое судно впервые доставило в Гамбург чилийскую селитру. Груза было много — он был насыпан выше бортов, и никто не догадывался, зачем он нужен и какая цепь событий развернется дальше.

В то время уже не было недостатка в попытках повышения плодородия почвы. Первые успехи вскоре сменились разочарованием. Оказалось, что при внесении в почву только навоза или компоста урожайность удавалось повысить лишь до некоторого предела. Регулярное удобрение почвы зеленой массой растений требовало трехпольной системы ведения хозяйства, от которой стремились отказаться. Так называемое известкование почвы, удобрение ее глинистым или песчанистым мергелем вначале повышало урожаи. Однако при дальнейшем пересыщении почвы мергелем урожайность быстро снижалась. Недаром стали говорить, что «известь обогащает отца, но разоряет сына». Таким образом, одна только известь тоже не годилась в качестве удобрения. Почве не хватало каких-то других веществ.

Чего только не предлагали в качестве удобрения! Тут были и всевозможные отходы животного и растительного происхождения, и измельченная ветошь, и остатки кожи, и размолотые перья. Поступило даже предложение закапывать на полях покойников.

Авторы всех этих предложений не знали, что нужно растениям для роста. Для того чтобы получить представление об этом, необходимо было систематическое исследование растений вместе с окружающей их средой, почвой, на которой они живут, и воздухом, которым они дышат. Да, именно дышат! Это впервые установили в конце XVIII в. голландский ученый Ингенхауз, а также швейцарские исследователи Сеннебье и Соссюр. Растения поглощают углекислый газ из воздуха.

Из почвы они получают воду, это точно, — а может быть, что-нибудь еще? Вероятно, в почвенной влаге растворены какие-то вещества, которые вместе с ней переходят в растения?

Ионы аммония МН₄⁺. Если несколько крупинок соли аммония нагреть в трубке для прокаливания (стеклянной трубке, запаянной с одной стороны), то возгоняется белое вещество и ощущается запах аммиака. Запах будет сильнее, если к исследуемому веществу предварительно добавить кальцинированной соды.

Чтобы надежнее доказать присутствие иона аммония, на часовом стекле добавим к пробе вещества 2—3 капли разбавленного раствора едкого натра. Накроем это часовое стекло другим таким же стеклом (выпуклой стороной вверх). На внутреннюю поверхность верхнего стекла наложим увлажненную полоску красной лакмусовой бумаги, a внешнюю — другую такую же полоску под углом к первой. Обе полоски образуют лакмусовый крест. При наличии в пробе иона аммония лакмусовая бумажка на внутренней стороне верхнего стекла синеет. Это обусловлено тем что щелочь, будучи сильным основанием, вытесняет более слабое основание — газообразный аммиак — из его солей.

Остальные катионы удобрений являются ионами металлов и их обнаружение было описано в этой книге раньше, в разделе, посвященном металлам.

Реакции на нижнем стекле соответствует уравнение:

NH₄⁺ + OH- →  NH₃↑ + H₂O

На верхнем стекле происходит обратная реакция. Верхнее стекло нужно подготовить заранее и накрыть им нижнее стекло сразу же после добавления щелочи, чтобы аммиак не успел улетучиться. Разумеется, лакмусовая бумажка на внутренней стороне верхнего стекла не должна касаться раствора на нижнем стекле, иначе она посинеет от щелочи, независимо от того, содержится ли в пробе ион аммония.

Сегодня по полям Германии движутся, разбрасывая удобрения, крупные туковые сеялки. С той же целью используются даже специальные самолеты, которые, облетая одну полосу за другой, обрабатывают огромные площади. Химическая промышленность из года в год увеличивает производство удобрений.

В результате сотрудничества агрономов, химиков и тружеников села появляются все новые методы удобрения почвы. Например, возникла идея обработки почвы жидким аммиаком. Однако, чтобы повысить урожайность, мало внести в почву удобрения и наладить правильный севооборот. Из-за сорняков и животных-вредителей урожай снижается до 75 % от того, который можно было бы получить. Раньше сорняки выпалывали, но в последние десятилетия для борьбы с ними все шире используются химические методы. Созданы десятки эффективных средств защиты культурных растений от разных врагов: гербициды (для борьбы с сорняками), фунгициды (для борьбы с паразитическими грибками), инсектициды (с вредными насекомыми), акарициды (с клещами), нематоциды (с круглыми червями), овициды (с яйцами насекомых) и родентициды (с грызунами).

Активный компонент выпускаемого в Германии инсектицида «НСН» — гексахлорциклогексан знаком многим. Он образуется в результате присоединения хлора к бензолу на солнечном свету или при облучении лампой с рефлектором мощностью не менее 200 Вт.

Для получения этого инсектицида пропустим через бензол газообразный хлор. Мы получим его в приборе для выделения газа, добавляя по каплям соляную кислоту к перманганату калия. Хлор введем в пробирку с бензолом, имеющую в верхней части отвод.

Трубка для введения хлора должна быть вставлена в пробку, закрывающую пробирку, и доходить почти до дна пробирки. Боковой отвод пробирки с помощью изогнутой трубки соединим с обратным холодильником. Последний нужен для возвращения испаряющегося бензола в сферу реакции. Пробирку погрузим в стакан с холодной водой и постараемся, чтобы температура вначале повышалась не слишком быстро, а потом поддерживалась в пределах 50—60 °С (бензол кипит при 80,5СС).

Прибор установим на открытом воздухе или в вытяжном шкафу. Опыт нельзя проводить в комнате, потому что из обратного холодильника в воздух выделяется довольно много хлора. Пробирка, в которой идет реакция, должна находиться на солнце. В пасмурные дни ее нужно освещать лампой мощностью 200 Вт. Через 15—20 минут на трубке для введения хлора появятся первые кристаллы. Когда образуется достаточно кристаллов, прекратим хлорирование, отфильтруем осадок от избыточного бензола и высушим его на фильтровальной бумаге.

При выполнении опытов мы обойдемся без громоздкого и дорогого лабораторного оборудования. Понадобятся лишь скромно оснащенное рабочее место, дешевые приборы и ограниченный набор химических реактивов. Тем не менее нужно заранее тщательно продумать, как лучше оборудовать свою лабораторию. Только при этом условии нам удастся с самого начала обеспечить строгое выполнение правил техники безопасности, особенно тех, которые связаны с предотвращением пожара.

Во избежание, с одной стороны, лишних расходов, а, с другой стороны, обычно раздражающего во время работы отсутствия под рукой необходимых вещей, необходимо, чтобы все оборудование точно соответствовало нашим требованиям. Тот, кто приходит в магазин, не решив заранее, что ему понадобится, часто зря тратит деньги на покупку сложных и ненужных приборов, забывая при этом купить незаменимые и простые вещи. Многое из того оборудования, которое работающие в лабораториях специалисты-химики получают со склада и которое производится специально для этих целей, мы сможем, ничего не проигрывая при этом, заменить предметами домашнего обихода. Кое-что нетрудно изготовить и самим.

Так же обстоит дело и с химическими реактивами. Вместо коллекционирования дорогостоящих экзотических реактивов и, разумеется, ядов мы начнем работать с небольшим, разумно подобранным набором наиболее употребительных реактивов. Заранее продумаем, сколько каких реактивов нам понадобится. Для правильного хранения и обращения с ними нужно знать, насколько они опасны. Об этих и других подобных вопросах пойдет речь в данной главе. Мы надеемся, что каждый читатель добросовестно изучит эту главу, которая, хотя и служит приложением к книге, но тем не менее содержит очень важные сведения.

Для наших целей, как правило, подойдет любой уголок в жилом доме или пристройке, однако при непременном соблюдении нескольких условий. Прежде всего, выбранное помещение не должно иметь дощатых стен или использоваться одновременно для хранения легковоспламеняющихся материалов. Поэтому проводить химические опыты в деревянном сарае, на чердаке, в гараже и т. д. было бы преступным легкомыслием и, разумеется, категорически запрещено.

При многих опытах могут выделяться неприятно пахнущие, едкие или даже ядовитые газы и пары, поэтому рабочее место должно хорошо проветриваться. Оно должно быть расположено вблизи окна, которое во время работы следует открыть. Часто при проведении опытов целесообразно обеспечить сквозное проветривание. Обычно при описании опытов, сопровождающихся сильным выделением газов и паров, в этой книге указано, что их нужно проводить в вытяжном шкафу или на открытом воздухе. Для таких опытов удобны лоджии, конечно, очень желательно, чтобы вблизи от рабочего места был подвод воды и газа, а при использовании электроплиток - штепсельная розетка.

Подводить газ по длинному резиновому шлангу недопустимо, а использование слишком длинного шланга для воды тоже может привести к неприятным последствиям. Для опытов с кратковременным водяным охлаждением можно приспособить большой бак с водой, установив его на достаточной высоте. Вода из бака должна попадать в установку через сифон. Вытекающую из холодильника воду собирают в другой бак, стоящий на полу. Разумеется, при такой системе охлаждения нужно позаботиться о своевременном заполнении верхнего бака.

Теперь, когда вместе с родителями удалось выбрать подходящее место для работы, можно заняться его оборудованием. Чтобы не повредить мебель и другие вещи, оборудуем себе скромное по размерам, но постоянное место для опытов. Если найдется угол и свободный старый стол, пусть он и будет постоянным лабораторным столом. Если же опыты придется проводить на столе, который в другое время должен служить для других целей, то понадобится специальная доска, чтобы класть на него во время опытов. Можно взять любую деревянную доску (например, крышку от старого кухонного стола) и приспособить ее для работы точно так же, как крышку обычного лабораторного стола