Химия и Химики № 1 2012. Закись азота. Получение, хранение и физиологическое действие

"A smell of petroleum prevails throughout" [1] или эффекты вдыхания закиси азота

1. История открытия действия "веселящего газа"

Наркотическое действие веселящего газа было открыто Г. Дэви. Рассмотрим подробнее биографию этого выдающегося химика до периода исследований действия газов. Гемфри Дэви (Humphry Davy, 1778-1829) родился в маленьком городке Пензансе на юго-западе Англии. Гемфри учился в грамматической школе близи Пензанса. В 1795 г., через год после смерти отца, Гэмфри был принят в качестве ассистента и аптечного помощника к местному хирургу Дж. Бингану Борлэйзу (J. Binghan Borlase). Он готовил мази, взвешивал порошки, помогал при перевязках, мечтая выучиться врачебному ремеслу и стать доктором.

Гемфри Дэви

Чрезвычайно прилежный и любознательный Дэви жадно прислушивался к разговорам своего шефа с местными коллегами и заезжими коммерсантами-аптекарями о перспективах развития "пневматической медицины", основы которой были положены работами английского ученого Джозефа Пристли (Priestley J., 1733-1804). Шум вокруг этой новой моды в медицине был уже порядочный, если судить по оппозиции, которая довольно громко высказывалась. Так, например, Ян Ингенхаус (Jan Ingenhoucz), придворный врач австрийского имперского двора, открыто предостерегал врачебный мир от опасностей чрезмерного увлечения газами как "жизненным эликсиром". Но еще более категоричные отрицательные взгляды высказал авторитетный американский врач, химик Митчелл (Lantham Mitchell), который ссылаясь на проделанные им опыты на животных с открытой Пристли закисью азота, заявил, что этот газ является опасным ядом, от которого его животные чуть не погибли. Митчелл в своих предостережениях шел еще дальше, высказывая мысль, что некоторые газы сами по себе и есть главная причина эпидемических заболеваний. Митчелл был для всех признанным авторитетом, и его суждения в общественном сознании были чуть ли не истиной в последней инстанции. Однако на юного Дэви подобные приговоры произвели обратное действие и зародили в нем мысль приготовить закись азота, и на самом себе испробовать ее действие.

По ночам, когда хозяин Борлэйз уходил, Дэви перечитывал "Химический справочник" Никольсона, "Руководство по элементарной химии" Лавуазье и "Эксперименты и наблюдения" Пристли, а также постепенно подготавливал оборудование и препараты для приготовления закиси азота. Когда все было готово, и газ был получен, Дэви начал свои героические опыты. Вдыхание закиси азота произвело на него столь необыкновенное действие, вызывая чрезвычайно приятные ощущения и веселое настроение, что Дэви, скрывая опыты от своего шефа, стал повторять их почти ежедневно, все более и более убеждаясь не только в отсутствии отравляющего действия, но и в неизменном опьяняющем эффекте закиси азота и вызываемых им веселых галлюцинациях.

Дэви был начинающим поэтом, и он не утерпел, чтобы не описать в стихах свои ощущения при действии закиси азота. Но для нас гораздо интереснее не его юношеские вирши, теряющие прелесть стихотворной формы при переводе прозой, а точные записи из его знаменитой книги, вышедшей в 1800 г., когда он уже был сотрудником "Медицинского пневматического института". Здесь мы находим первое в мире прямое указание на обезболивающее действие ингаляции закиси азота. Вот цитата из книги Дэви "Исследования химические и философские, касающиеся главным образом закиси азота, или дефлогистированного воздуха и его вдыхания" [Humphry Davy - Researches, Chemical and Philosophical; Chiely Concerning Nitrous Oxide or Dephlogisticated Nitrous Air and its Respiration (1800) <ссылка> ]:

"При прорезывании одного злосчастного зуба, называемого dentes sapientiae, я испытывал острое воспаление десны, сопровождающееся большой болью, которая одинаково мешала как отдыху, так и сознательной работе. Однажды, когда воспаление было чрезвычайно чувствительно, я вдохнул три большие дозы закиси азота. Боль совершенно исчезла после первых четырех или пяти вдохов и неприятные ощущения на несколько минут сменились чувством удовольствия. Когда прежнее состояние сознания возвратилось, вместе с ним вернулось и состояние в органе, и мне даже показалось, что боль была сильнее после опыта, чем раньше".

__________________________________
¹ "Во всей Вселенной пахнет нефтью". Известный (в широких кругах) английский математик и философ Бертран Рассел в книге "История Западной Философии" пишет: "Уильям Джеймс описывает человека, который испытал действие веселящего газа; всякий раз, когда он находился под воздействием этого газа, он знал тайну Вселенной, но когда приходил в себя, то забывал ее. Наконец ему удалось путем огромного усилия записать эту тайну до того, как видение исчезло. Совершенно очнувшись, он бросился посмотреть то, что записал. Это было: "Повсюду пахнет нефтью".

Увлекательные опыты с закисью азота и сопровождающее их состояние наркозного опьянения испортили взаимоотношения Дэви с его шефом, который вначале не мог понять причины небывалых раньше приступов безудержного смеха и возбуждения своего ученика. Случалось, что приезжавшие пациенты, встретившись с невменяемым, по их мнению, лекарским помощником, уезжали с недовольством и практика Борлэйза стала падать. Когда хозяин выяснил в конец причину частой одержимости Дэви, то, усмотрев в опытах с закисью азота причину своего врачебного неблагополучия, он запретил Дэви продолжать исследования в его доме.

Дэви переселился к своему приемному отцу, доктору Тонкину. Здесь он вновь собрал кое-какую стеклянную посуду и оборудование, наладил производство газов и возобновил свои опыты. Именно тут, у Тонкина, он дал закиси азота название "веселящий газ".

Но однажды ночью семейство Тонкинов было разбужено сильным взрывом. Вбежав в комнату Дэви, они застали его растерянного, с виноватым видом, среди разбросанного взрывом оборудования. Последовало категорическое запрещение продолжать эти затеи, угрожающие взорвать весь дом. Вторично поискам Дэви наступил конец.

Но в это время в Пензанс случайно приехал доктор Дэвис Гидди (Davies Giddy, позднее Gilbert), впоследствии ставший президентом Королевского Общества (1827-30 гг.). Он услышал о "таинственных газах" и о взрыве в доме Тонкинов и пожелал познакомиться с этим "неисправимым юношей". Гидди сразу же усмотрел в юном Дэви многообещающего пытливого исследователя и рекомендовал его своему другу - доктору Томасу Беддо (Beddoes, Thomas, 1760-1808), директору "Пневматического института" в Клифтоне, под Бристолем.

Приехав в Клифтон, Дэви получил максимум того, о чем мог мечтать: замечательную лабораторию, прекрасные условия жизни и работы, и прекрасного руководителя, увлеченного мечтами об исследованиях газов и их действии на организм человека при вдыхании.

Томасу Беддо, возглавлявшему созданный им "Пневматический институт", в это время было сорок лет. Это был чрезвычайно образованный, разносторонний ученый, собравший вокруг себя группу энтузиастов новой идеи - пневматической медицины. Сам он был известным химиком, философом, поэтом и искренне увлекался идеями служения на благо человечества. Он получил образование в Лондоне, Эдинбурге и Париже, был дружен с Лавуазье. Дополнительный курс химии он прошел в Оксфорде. Беддо увлекался психологическими анализами, изучал природу снов и впечатления раннего детства, предвосхищая тем самым будущие работы Зигмунда Фрейда.

Идеи Беддо о лечении ингаляциями газов различных болезней встретили весьма горячий отклик и всяческую помощь. Достаточно сказать, что известный поэт Томас Веджвудд предоставил тысячу фунтов стерлингов в его распоряжение, а известный изобретатель, создатель первой паровой машины, Джеймс Уатт (Watt, J,1736-1819) снабжал его лаборатории необходимым оборудованием.

"Пневматический институт" был оборудован и снабжен первоклассным по тем временам оборудованием и лабораториями, при нем находилась больница на 10 коек и поликлиническое отделение. Ко времени приезда Дэви в институте уже широко проводились испытания ингаляций кислорода, водорода, азота и некоторых недавно открытых углеводородов. Фактически, это был настоящий научный центр, в котором изучались свойства различных газов и их влияние на организм человека. Можно смело сказать, что Томас Беддо и его сотрудники были пионерами и предшественниками современной респираторной терапии. В "Пневматическом институте", во многом благодаря Джеймсу Уатту, создавались и испытывались первые ингаляторы, спирометры, баллоны сжатого газа и т.д. Именно в "Пневматическом институте" впервые был применен с лечебной целью кислород; разработаны основы аэрозольной терапии; впервые была измерена общая емкость легких методом разведения водорода (Дэви).

Намерения Дэви заняться закисью азота были встречены Беддо с одобрением. Дэви повторил свои опыты, проведенные в Пензансе, изготовил хорошие газометры, хотя дважды чуть не погиб от ингаляций недостаточно очищенного газа. В конце концов, 11 апреля 1799 г. ему удалось наладить получение "чистой" закиси азота.

Как же тогда получали закись азота, и чистой ли она была по современным понятиям? Обратимся к монографии Дэви. В главе "О подготовке закиси азота для экспериментов над вдыханием" описан использованный прибор, который состоял из стеклянной реторты объемом 2-3 кварты (около 2-3 л), в которой разлагается расплав аммиачной селитры, горло реторты соединялось с герметичными газометрами Уатта, в качестве запирающей жидкости использовалась вода насыщенная закисью азота. Дэви предупреждает, что "газ, произведенный из нитрата аммония, должен быть перенесен, чтобы находится в покое, по крайней мере, в течение часа после его генерации". Если использовать газ раньше, то он будет содержать "более или менее белого пара, у которого есть неприятное кислотное свойство" и который сильно раздражает легкие. Читателю известно, что даже при благоприятном температурном режиме разложения аммиачной селитры всегда идут побочные реакции, в ходе которых сырой газ кроме безобидных примесей воды и азота содержит также пары азотной кислоты и смесь NO и NO₂. В процессе разложения селитры газ увлекает аэрозоль нитрата аммония. При выдерживании газа количество примесей уменьшалось незначительно, вероятно при этом конденсировалась часть азотной кислоты, и оседал аэрозоль селитры. Содержание NO и NO₂ не менялось. Дышать таким газом вредно для здоровья, но тогда об этом не знали.

Первая демонстрация ингаляции больших доз закиси азота была проведена Дэви в присутствии Беддо и младшего ассистента Кинглэка. Успех был полный: вдыхая три-четыре кварты из приготовленного, непроницаемого шелкового мешка, Дэви не испытал никакого дурного действия. К опытам присоединились и другие. Первым из принявших ингаляцию был известный поэт Сэмуель Тейлор Колеридж. Дэви начал вдыхать из шелкового мешка, содержащего 20 кварт закиси азота (22.8 л). Вот его описание:

"Почти немедленно началось дрожание, идущее от груди к конечностям. Я испытывал ощущение осязательного напряжения, в высшей степени приятного в каждом члене. Мои зрительные впечатления были ослепительны и казались великолепными. Я отчетливо слышал каждый звук в комнате и был прекрасно ориентирован в происходившем. Постепенно, по мере того, как приятные ощущения нарастали, я потерял связь с внешним миром. Потоки зрительных образов быстро пробегали в моем сознании и так сочетались со словами, что производили совершенно новые образы. Я пребывал в мире идей, заново измененных и причудливо сочетавшихся. Я строил теории и делал открытия. Когда я был разбужен из этого полубредового транса доктором Кинглэком, который отнял мешок от моего рта, то негодование и гордость были первыми чувствами от присутствия около меня другого человека. Мои эмоции были возвышены, и я испытывал энтузиазм; я ходил по комнате около минуты, совершенно не считаясь с тем, что говорили вокруг меня. Когда я вернулся к прежнему состоянию рассудка, я испытывал потребность сообщить об открытии, которое я сделал во время эксперимента. Я старался вернуть свои видения, но они были слабы и неотчетливы. Однако сумма данных представлялась сама собой, и я заявил доктору Кинглэку с самой полной уверенностью и пророческим образом: в мире нет ничего, кроме понятий; вселенная состоит из впечатлений, идей, удовольствий и страданий".

Опыт продолжался три с половиной минуты, и было израсходовано не более половины газа. Потом Дэви вдохнул оставшуюся половину газа.

"Подобные ощущения были снова произведены; я был быстро брошен в радостный транс, и продолжал в нем находиться дольше, чем прежде. В течение многих минут после эксперимента я испытал волнения (трепет) в конечностях, взволнованность продолжалась почти два часа".

Опыты стали ставить шире. Слухи и рассказы привлекли множество больных в "Пневматический институт", главным образом, страдающих астмой. Многие из них после ингаляций считали себя совершенно излеченными и "заново родившимися".

Среди описаний экспериментаторов проводивших вдыхание почти все описывают необычные и трудноописуемые приятные ощущения. Газ вдыхали из шелковых мешков в количествах 7-9 л. Закись азота нередко получалась непригодной для дыхания из-за аэрозоля кислоты. Интересующихся описаниями сеансов вдыхания и историей исследования веселящего газа отсылаем к книге "Исследования химические и философские, касающиеся главным образом закиси азота, или дефлогистированного воздуха и его вдыхания" [Humphry Davy - Researches, Chemical and Philosophical; Chiely Concerning Nitrous Oxide or Dephlogisticated Nitrous Air and its Respiration (1800) <ссылка> ]. К сожалению, книга не переводилась на русский язык.

_____________________________

В разделе использованы материалы книги Б. Могилевский - Живи в опасности. Повесть о великом химике Гемфри Дэви (1970). <ссылка>.