Химия золота, ладана и мирры.

Золото, ладан и мирра – главные атрибуты традиционных рождественских праздников и рассказов. Конечно, о золоте все мы более-менее знаем, а вот ладан и мирра для обывателей представляются более таинственными веществами сегодня. Сейчас попробуем разобраться, в чем же секрет химии золота, ладана и мирры.

Химия Золота

Имеет смысл начать с наиболее популярного из трех: химия золота. Золото стало синонимом богатства на протяжении всей человеческой цивилизации, и скорее всего является первым элементарным металлом, который известен человеку, из-за своей низкой химической активности, то есть может быть найден несвязанным с другими элементами. Его золотистый цвет является практически уникальным среди элементарных металлов – только цезий, металл 1 группы с температурой плавления всего лишь 28˚С также может быть рассмотрен в качестве конкурента его золотистого оттенка. Для того, чтобы понять окраску золота, нужно поговорить об электронах.

Как правило, первые встречи студентов с электронами в области химии начинаются с изучения электронной оболочки, их организации вокруг ядра атома. Это то, что позволяет упростить для понимания, а позднее становится необходимым для более подробного объяснения различных химических явлений.

Атом – это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов, ядро состоит из протонов и нейтронов.

Все электроны атома образуют его электронную оболочку, строение которой определяет многие химические свойства элемента. Для движущегося электрона невозможно указать его точное местоположение, можно лишь определить вероятность нахождения электрона в различных частях внутриатомного пространства. Область пространства, в которой наиболее вероятно нахождение электрона, называется атомной орбиталью. Эти орбитали могут иметь различные энергии – обозначенные номером, и различные формы – обозначенные буквой.

Цвет металлов можно объяснить переходами электронов между атомными орбиталями. Это происходит в результате поглощения отдельных длин волн света, а цвет металлов зависит от того, волны какой длины они отражают. При переходе электрона с более высокого подуровня на более низкий подуровень происходит, как известно из физики, испускание квантовой энергии, и эта энергия, переносимая электромагнитными волнами с определённой длиной волны (зависящей от этой энергии), если она попадает в видимый диапазон света воспринимается как цвет того или иного металла.

Этим химия золота и обосновывает его окраску.

Если взять серебро в качестве примера, длины волн света оно поглощает в ультрафиолетовой части спектра, и, следовательно, это не дает ему заметный оттенок – все видимые части спектра отражаются.

Химия золота говорит о том, что большое количество протонов в ядре означает, что электроны атома движутся со скоростью, которая составляет значительную часть от скорости света. Это означает, что необходимо рассмотреть теорию Эйнштейна и теорию относительности при общении с ним. Так из-за релятивистских эффектов масса электронов, движущихся с такой скоростью, больше, чем у покоящегося электрона, а это приводит к сжатию размеров атомных орбиталей. Для золота это сокращение означает, что разница энергии между двумя высокими атомными орбиталями, в частности на 5d и 6s подоболочках, эквивалентна синему свету. Электроны в золоте поэтому поглощают синий и фиолетовый свет, отражая при этом красные и оранжевые длины волн → золотистый цвет.

Химия Ладана

Ладан, также известный как олибан (происходит из арабского al-lubán – «молоко», так как из ран на стволе растения выделяется сок молочного цвета) – это ароматическая древесная смола, полученная из деревьев рода Boswellia, и имеет бледно-желтый цвет. В феврале или марте делают на дереве надрезы, из которых смола непрерывно вытекает довольно продолжительное время, покрывая собой весь ствол дерева, пока наконец рана не затянется высыхающим соком.

Ладан до сих пор широко используется, хотя сегодня  большинство из нас мало знает о возможностях его применения. В основном ладан применяют во время религиозных обрядов, а также часто используют в парфюмерии и для ароматерапии.

Химия ладана довольно сложная. При использовании ладана, большое количество соединений вносит свой вклад в аромат. Значительный процент самой смолы состоит из соединений, называемых босвеллиевыми кислотами, но эти соединения не способствуют запаху, так как они слишком тяжелы, чтобы стать летучими компонентами. Вместо этого в дыме присутствует целый ряд различных соединений: октил ацетат, октанол и различные терпеноидные соединения, все они привносят свой вклад в аромат.

Другое соединение – ацетат инценсола, привносит в ладан нечто больше, чем просто аромат. Исследования на мышах показали, что оно обладает успокаивающим и антидепрессивным действием. Химия ладана на данный момент изучена не до конца.

Химия Мирры

Мирра является, пожалуй, наименее известным из трех веществ, обсуждаемых в этой статье. Как и ладан, это тоже смола, полученная из деревьев рода Commiphora, и имеет красно-коричневый окраску. Ее использовали в процессе бальзамирования в Древнем Египте, и, опять же, как и ладан, можно использовать в качестве благовоний и духов. Мирра также используется в традиционной медицине на протяжении веков, и даже встречается в составе некоторых зубных паст и жидкостей для полоскания рта с антисептическими свойствами.

Химия мирры. Запах мирры в значительной степени обуславливается наличием нескольких соединений из группы фураносесквитерпенов. Они включают в себя линдестрин, дигидропироцизерон и фураноэдесмо-1,3-дион, соединения которых составляют 19% состава  эфирного масла мирры и придают ему неповторимый аромат.

Современные исследования говорят о дополнительных преимуществах мирры. Во время исследований на мышах в 1990-ых годах ученые обнаружили, что фураноэдесмо-1,3-дион имеет болеутоляющие свойства, которые объясняются его специфическим действием на рецепторы в головном мозге, ответственные за восприятие боли. Более поздние исследования показали, что экстракты мирры также обладают и противовоспалительными свойствами. Химия мирры по-прежнему интересует ученых.

Поделиться