Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете

Профессор Е. С. Пржевальский (1879–1956) во время войны руководил эвакуированной (в Ашхабад) частью факультета, а доцент Н. В. Костин (1900–1979) – той частью факультета, которая во время войны оставалась в Москве.

В переводе с латыни decem – «десять»; отсюда слова: дециметр, децима (музыкальный интервал), децибел (единица громкости звука) и т. д. Соответственно, decanus

 – «десятник», командир десятка солдат в древнеримских войсках. В средневековых монастырях в подчинении у декана было десять монахов. В современных вузах декан – тоже начальник, только в подчинении у него может быть много тысяч студентов, преподавателей, научных работников и обслуживающего персонала. Буква «к» в слове «декан» (вместо латинского произношения «ц») напоминает о греческом происхождении этого термина: δέκα – «десять».

Вещества и организмы

Сад и огород химика

1. Опыты с кубиком из картофелины и с морковкой демонстрируют явление осмоса (греч. ὄσμος – «толчок, давление»). Осмос наблюдается, когда два раствора различной концентрации (или раствор и чистый растворитель) разделены полупроницаемой перегородкой – мембраной. Полупроницаемой она называется потому, что молекулы растворителя через такую мембрану проходят, тогда как растворенное соединение ею задерживается. В результате устанавливается направленный поток молекул растворителя из области, где раствор менее концентрированный (молекул растворителя больше), туда, где раствор более концентрированный (там молекул растворителя меньше).

Впервые явление осмоса наблюдал французский аббат Жан Нолле (1700–1770). Он наполнил сосуд винным спиртом, закрыл его плотно мембраной (точнее говоря, куском мочевого пузыря свиньи) и погрузил в чан с водой. Вода проходила внутрь сосуда со спиртом и создавала в нем такое давление, что пузырь раздувался и лопался. После Нолле было проведено много подобных экспериментов. Они интересовали главным образом биологов. В частности, было выяснено, что в моркови (и других растениях) мембранами служат цитоплазматические мембраны растительных клеток. Внутриклеточный сок содержит различные растворенные питательные вещества, именно поэтому вода проникает снаружи в клетки и держит их «в тонусе». Если концентрация раствора вне клеток будет значительно больше, чем внутри, вода будет двигаться в обратном направлении – из клеток наружу. Именно это наблюдается, когда ломтики лимона засыпают сахаром, а нашинкованную капусту пересыпают солью: и лимон, и капуста «пускают сок». Другой знакомый многим пример: если нырнуть в реку с открытыми глазами, в них начинается резь из-за проникновения в глаза пресной воды (внутри глаза концентрация растворенных, осмотически активных веществ выше, чем в речной воде). В соленой же морской воде этого не происходит, поскольку концентрация осмотически активных веществ (в данном случае солей) в ней даже выше, чем в тканях глаза. По той же причине пресноводные рыбы не могут жить в морской воде, а морские – в речной.

Направленный поток растворителя через мембрану продолжается до тех пор, пока его не уравновесит какая-либо внешняя сила. В опыте с морковью внешняя сила – это давление столба воды в трубке. Если в небольшую баночку залить доверху раствор сахара, плотно обвязать ее горловину целлофаном (не полиэтиленом – он не пропускает воду) и поместить в сосуд с чистой водой, вода начнет проникать в баночку, растягивая целлофановую пленку. Если пленка прочная, процесс прекратится, когда повышенное давление в баночке уравновесится силой натяжения мембраны.

Давление, создаваемое столбом воды в трубке или выгнутой мембраной, называется осмотическим давлением. Это то дополнительное давление, которое надо приложить, чтобы осмос прекратился. Осмотическое давление нетрудно измерить. Первые опыты такого рода провел в 1826 году французский армейский врач Рене Дютроше (1776–1847). Он же придумал название явлению. Дютроше установил, что осмотическое давление пропорционально концентрации раствора.

Наиболее точные измерения в XIX веке в широком диапазоне давлений (вплоть до нескольких атмосфер) провел в 1877 году немецкий химик и ботаник Вильгельм Пфеффер (1845–1920). Мембранами в его опытах служили перепонки из бычьего пузыря или неглазурованные глиняные сосуды (глазурь на поверхности сосудов делает их водонепроницаемыми). Пфеффер смачивал сосуды водой, наполнял их растворами гексацианоферрата(III) калия (красной кровяной соли) K₃Fe(CN)₆ и погружал в раствор медного купороса. При этом в порах сосуда образовывались полупроницаемые мембраны из гексацианоферрата меди Cu₃

[K₃Fe(CN)₆]₂.