История янтаря
Происхождение янтаря
Долгое время учёные спорили о том, что такое янтарь. Разные народы, которым был известен янтарь, пытаясь объяснить его происхождение, слагали легенды и мифы. Один из древнейших поэтических мифов дошёл до нас в изложении римского поэта Овидия в его «Метаморфозах».
Фаэтон – сын Бога Солнца упросил своего отца дать ему поуправлять солнечной колесницей. Однако он не смог управиться с ней и едва не спалил Землю. Чудовищное пекло обрушилось на Землю, высохли реки от Дона до Рейна, образовались великие пустыни, загорелись леса. За это Бог, разгневавшись, молнией разбил колесницу и бросил Фаэтона в реку Эридан, протекающую на Севере Мира. Земля была спасена, но Фаэтон погиб. Его мать и многочисленные сестры, носящие собирательное имя Гелиады, горько оплакивали сына и брата, превратившись в деревья. Слёзы Гелиад стекали в воды Эридана, становясь янтарём. Миф примечателен тем, что в нём содержится намёк на растительное происхождение янтаря.
Янтарь способен электризоваться при трении и притягивать разные мелкие и лёгкие предметы. Эти свойства янтаря, похожие на способность магнита притягивать металлические предметы, позволили Платону (428 – 347 гг. до н.э.) придти к выводу, что янтарь и магнит имеют одинаковое происхождение.
Наиболее полные сведения о происхождении янтаря впервые были описаны в широко известной «Естественной истории драгоценных камней» Плиния Старшего (23 – 79 гг. н.э.). Изучив работы около трёх десятков авторов, Плиний вполне однозначно приходит к выводу о растительном происхождении янтаря. Плиний считал, что янтарь образуется из жидкой живицы хвойных деревьев, которая затвердевает под действием холода, времени и морской воды, попадая в волны во время прибоя.
На растительную природу янтаря указывал в своей книге «Канон врачебной науки» знаменитый врач Среднего Востока Абу Али Ибн-Сина (Авиценна): «Говорят, что дерево румского ореха растёт в реке, которая называется Ларинданос. Из этого дерева вытекает камедь; выделяясь, эта камедь тотчас сгущается в воде. Это то, что называется иликтрун, а некоторые люди называют его хусуфури, и это янтарь. Если его потереть, от него распространяется приятный запах, а цвет его такой, как цвет золота».
Поворотным моментом в развитии взглядов на происхождение янтаря можно считать вторую половину XVIII века. М.В.Ломоносов в своих работах приводил неоспоримые доказательства растительного происхождения янтаря. Близкое знакомство М.В.Ломоносова с янтарём при составлении «Каталога коллекции Минерального кабинета Академии наук» в 1741 г ., и его поистине энциклопедические знания в области геологии и горного дела позволили ему найти аргументы для опровержения доводов сторонников неорганической гипотезы и доказать растительное происхождение янтаря. Из западных учёных идею М.В.Ломоносова о растительном происхождении янтаря поддержал профессор Кёнигсбергской академии и университета F. S. Bock.
Как же образовался янтарь?
В конце XIX века Конвенц установил, что источником янтаря являются сосновые деревья рода Pinus , что было подтверждено и К.Шубертом в 1961 году. Однако, в классическом химическом смысле ископаемые смолы не связаны с современными смолами хвойных деревьев.
Современным представлениям примерно 50 миллионов лет назад, на территории нынешней Швеции и части Балтийского моря располагалась суша. Первым этапом образования янтаря явилось обильное выделение смолы из хвойных деревьев, что связывают с резким потеплением климата в то время. Смола образуется в клетках, которые обычно выстилают округлые полости или удлинённые каналы внутри растения.
Существует ряд мнений, объясняющих причины образования смолы растениями:
- образование смолы может быть способом выведения избыточного ацетата;
- смола может служить ингибитором или стимулятором роста;
- образование смолы часто объясняют необходимостью защиты от повреждений и болезней, вызываемых насекомыми и грибками.
На втором этапе образования янтаря происходило захоронение смолы в лесных почвах. В сухой, хорошо аэрируемой почве, смола преобразовывалась при участии кислорода. Устойчивость смолы повышалась, увеличивалась её твердость.
Третий этап в образовании янтаря отмечен размывом, переносом и отложением ископаемых смол в водный бассейн. Превращение смолы в янтарь идёт при участии кислородсодержащих, обогащённых калием щелочных иловых вод, которые при взаимодействии со смолой способствуют появлению в ней янтарной кислоты и её эфиров. На заключительных стадиях этого процесса формируется не только янтарь, но и глауконит – минерал, постоянно сопровождающий скопления янтаря.
Исследования учёных XIX-XX веков показали, что янтарь образуется при специфической фоссилизации (окаменении) смолы хвойных деревьев в результате поликонденсации смоляных кислот и терпенов. Главное условие фоссилизации – продолжительное окисление в почве «янтарного леса», среди которого сосны составляли около 70%, и последующее отложение с захоронением в прибрежно-морских лагунах и дельтовых осадках со слабо окислительной щелочной средой.
Следовательно: янтарь это конечный продукт растительного происхождения, а лечение янтарём, в известной степени, можно отнести к фитотерапии, то есть лечению продуктами растительного происхождения.
То, что янтарь – это продукт хвойного дерева, убедиться просто: если потереть его, то он источает аромат, подобный аромату сосны, а если поджечь, то он слабо горит и издает запах, как у смоляного факела.
В настоящее время учёными всех стран мира проводятся значительные усилия по получению естественных и синтетических лекарственных препаратов на основе средств растительного и животного происхождения. Многие из них, к сожалению, обладают не только лечебным действием, но и массой побочных, вредных для организма эффектов, включая аллергию, анафилактический шок, а иногда и необратимо действующих на генетический аппарат человека и его потомство. Однако сама природа на протяжении десятков миллионов лет создавала удивительное универсальное лекарственное средство – янтарь, который обладает великолепными целебными свойствами.
Состав и строение янтаря
Живые клетки всех организмов, в том числе человека, по своему составу отличаются от неживого вещества Земли. Кроме кислорода (около 30%), неживые объекты нашей планеты составляют в основном железо (34%), кремний (15%), магний (около 13%). В составе живых клеток четыре главных элемента (более 98% массы) – кислород, водород, углерод и азот. Особенно характерно, что по химическому составу живые клетки разнообразных организмов весьма сходны между собой. В них встречаются одни и те же основные элементы, близкие по строению или одинаковые химические вещества. Это служит доказательством родства всех живых существ, населяющих Землю.
Янтарь никак не назовёшь живым существом, но по своему составу он полностью соответствует живому. Янтарь - высокомолекулярное соединение органических кислот, содержащих в среднем 79 % углерода; 10,5% водорода; 10,5% кислорода. Его формула С 10 Н 16 О. В 100 г янтаря находится 81 г углерода; 7,3 г водорода; 6,34 г кислорода, немного серы, азота и минеральных веществ. В процессе окисления (выветривания) в янтарях становится больше кислорода, а содержание остальных компонентов уменьшается.
В янтарях в виде примесей (от следов до 3%) обнаружено 24 химических элемента ( Y , V , Mn , Cu , Ti , Zr , Al , Si , Mg , Ca , Fe , Nb , P , Pb , Zn , Cr , Ba , Co , Na , Sr , Sn , Mo , Yb ), среди которых 12 обнаружено в Балтийском янтаре.
При анализе различных видов балтийского янтаря, выполненных в атомно-спектральной лаборатории ВНИГРИ, содержание микроэлементов колеблется в следующих пределах: никель (0 - следы), медь (0 – 0,001%), марганец (0 – 0,025%), железо (0 – 0,55%), натрий (0 – 0,16%), кальций (следы – 0,1%), магний (0 – 0,025%), алюминий (0,07 – 0,74%), кремний (0,16 – 0,71%).
В Балтийском янтаре содержится до 200 млрд -1 золота и 10 млн -1 натрия. Не обнаружены в балтийском янтаре: Sr , Ba , V , Cr , Ti , Co , Pb , Zn , Sn , Mo , Ge , Cd , Ag , Sb , K , B . Это обстоятельство очень важно, так как в отличие от других видов янтаря, которые находят в других уголках нашей Земли, в балтийском янтаре не содержатся соли тяжёлых металлов, что позволяет использовать его не только для лечебных, но и косметических целей.
В группе камней самоцветов янтарь занимает одно из первых мест. Палитра янтаря содержит все цвета радуги. Преобладает жёлтый, золотисто-жёлтый, отсюда термин «янтарный цвет». Он характерен для мёда, соков, плодов и т.д. В литературе указывается, что янтарь насчитывает до 200 – 350 оттенков.
Различают первичную и вторичную окраски янтаря. Первичная окраска обусловлена тремя факторами: структурным, рассеиванием белого света в янтаре и различными включениями. Вторичная окраска зависит от процессов выветривания янтаря.
Наличие, например, ионов трёхвалентного железа придаёт янтарю зеленовато-жёлтую окраску. В белых с синеватым отливом янтарях повышено количество титана. Коричневую и чёрную окраски янтарь приобретает вследствие значительного содержания в нём темного битуминозного вещества или бурых растительных остатков. В процессе выветривания янтарь, как правило, приобретает более интенсивную (красновато-бурую, коричневую) окраску.
Этот феномен мог наблюдать каждый, у кого имелись янтарные бусы. В течение года, в результате окисления поверхностного слоя, бусы становятся темнее. Если хранить янтарь в условиях темноты и влажной среды, то этот процесс значительно замедляется.
Прозрачность янтаря зависит от наличия в нём воздушных пузырьков. В полупрозрачных янтарях пузырьки занимают до 30 % объема куска, а в непрозрачных пузырьки самые мелкие (0,001- 0,1 мм ), они составляют 50 % объёма янтаря. При продолжительном хранении на воздухе в янтаре увеличиваются газовые пузырьки, а затем полностью исчезает жидкость.
При помощи электронного микроскопа в непрозрачных янтарях обнаружено множество характерных (зернистых, сфероидальных) структур диаметром 7 нм и менее, расположенных хаотически или в определенном порядке. В просвечивающем янтаре таких структур очень мало. Весьма важным для понимания целебных свойств янтаря является установление C . Plonait наличия свободной янтарной кислоты и её солей в пустотах костяного (непрозрачного) янтаря.
Прозрачность янтаря в процессе выветривания заметно изменяется. Поверхность прозрачных кусков мутнеет и превращается в бурую корку, распространяющуюся на глубину до 3 мм . При этом небольшие кусочки янтаря делаются совершенно непрозрачными.
Ещё одним важным обстоятельством для понимания целебных свойств янтаря является обнаружение при помощи электронного парамагнитного резонанса в тёмно-коричневых янтарях парамагнитных центров. Число парамагнитных центров в этих разновидностях янтаря в 100 раз больше, чем в светлых янтарях. В янтарной корке по сравнению с неизмененным янтарём (в одном куске) парамагнитных центров меньше. Зато корка выветривания содержит по сравнению с неизмененным янтарём больше химических элементов, в том числе солей янтарной кислоты.
Шведский химик J . J . Berzelius установил, что янтарь состоит из летучего ароматического масла, двух растворимых фракций смолы, янтарной кислоты и 90% нерастворимого остатка. В балтийском янтаре - сукцините (от латинского названия сосны, произраставшей в далёком прошлом на территории современной Прибалтики) обнаружили бициклический спирт борнеол и янтарную кислоту.
В научной литературе термин «балтийский янтарь» или «сукцинит», обычно принадлежит смолам, содержащим янтарную кислоту. Содержание янтарной кислоты в балтийском янтаре (сукцините) колеблется от 3 до 8%. В зависимости от вида янтаря оно распределяется по-разному. В прозрачном янтаре янтарной кислоты содержится от 3,2 до 4,5%, в бастарде – от 4,0 до 6,2%, в костяном янтаре - от 5,5 до 7,8%, в окисленной корке - 8,2%.
Состав и строение янтаря продолжают изучать. Летучая его часть (около 10% веса) известна давно. Это ароматические соединения – терпены с 10 атомами углерода и сесквитерпены с 15 атомами углерода в молекуле.
Как показали масс-спектрометрические исследования, в состав янтаря входит более 40 соединений. Многие из них ещё неизвестны. В чистом виде из янтаря выделены абиетиновая кислота и её изомеры. Они составляют растворимую в органических растворителях часть (20 – 25%) балтийского янтаря.
Остаток янтаря, нерастворимый ни в одном из известных растворителей, немецкий ученый J . F . John назвал «сукцинином». Данные ИК-спектрометрии показали, что «сукцинин» содержит лактонные (сложноэфирные) группы, то есть представляют собой сложный эфир. Кроме того, как установил J . F . J о hn , в янтаре постоянно содержится янтарная кислота (около 4%) и примесь солей (преимущественно янтарнокислых) калия, кальция, натрия, железа (до 1%).
Таким образом, янтарь состоит из трёх групп соединений:
1.Летучих терпенов и сесквитерпенов;
2.Растворимых органических кислот;
3.Нерастворимых полиэфиров этих кислот со спиртами, образовавшимися из этих же кислот.
Давным-давно человек заметил, что во многих образцах янтаря находятся различные включения (животные, растительные, минеральные, газовые). Растительные включения представлены веточками растений, семенами, тычинками и пестиками, лепестками цветов. Благодаря янтарю было установлено около 200 видов растений и три тысячи членистоногих насекомых, живших в лесу десятки миллионов лет назад. Палеоботаники отметили явное сходство «янтарной» флоры Северной Европы с современной японской, южно-китайской и горной мексиканской.
Минеральные включения в янтаре представлены сульфидом железа – пиритом и битуминозным веществом. Среди газовых включений в составе янтаря обнаружены СО 2 ; О 2 ; Н 2 ; Ar ; Kr ; Xe ; Ne , среди которых преобладает азот.
Янтарь в карьерах добывают в слое, так называемой «голубой земли», которая представляет собой глауконитово-кварцевый глинистый песок с примесью алевритового материала. Необходимо оговориться, что название «голубая земля» не отражает истинного цвета породы, которая во влажном состоянии темно-зелёного цвета, а в сухом - серо-зелёного. Мощность слоя колеблется от 1 до 10,2 м . На территории Южной Прибалтики «голубая земля» распространена довольно широко. Она залегает на различной глубине. Ближе всего к поверхности (не глубже 10 м ) она находится под современным морским пляжем около поселков Янтарный и Синявино в Калининградской области. А в районе поселка Филино «голубая земля» обнажается в основании береговых обрывов.
В составе «голубой земли» преобладает кварц (50%), затем идут глауконит (17 – 30%), минералы глин (10%) и калиевый полевой шпат (0,5 – 1,5%). Глауконит – минерал, слоистый водный силикат калия, железа, магния, алюминия. Глауконит обладает высокой катионно-обменной способностью и сорбционными свойствами. В нём содержится значительное количество микроэлементов.
Весьма интересным является также присутствие в «голубой земле» солей янтарной кислоты. Их содержание колеблется от 0,03 до 0,2%, что примерно в 100 раз превышает количество янтарной кислоты, которое получается при химической переработке янтаря, добытого из равного объёма породы. В «дикой земле», где янтарь практически отсутствует, янтарная кислота обнаружена не была. Таким образом, наличие янтарной кислоты, а точнее её солей, в «голубой земле» связано с присутствием янтаря. Не удивительно, поэтому, наблюдать, как некоторые просвещённые отдыхающие на побережье Балтийского моря в Янтарном Крае делают себе грязевые аппликации «голубой землёй». Прочитав далее о свойствах янтарной кислоты, все вопросы по этому поводу будут у Вас сняты.
Свойства янтаря
Ещё в VII-VI в.в. до н.э. Фалесу Милетскому была известна способность янтаря электризоваться при трении и притягивать разные мелкие и лёгкие предметы. Описывая в начале XVII века природу этого явления, английский учёный В.Джильберт назвал его электризацией, от греческого названия янтаря – «электрон».
По мнению китайского учёного Тао Хунчин (452 – 536 гг. н.э.) только янтарь, который если его потереть рукой и согреть, притягивает горчичные зёрна, является настоящим.
Способностью притягивать различные предметы обладает только обработанный янтарь (без окисленной корки), предварительно потёртый о сукно, кожу и т.п. Причём, чем сильнее разогревается при трении янтарь, тем большей силой он обладает , притягивая не только древесные стружки, но также железные, серебряные и золотые опилки.
Янтарь плохо проводит электрический ток, поэтому его раньше использовали для изготовления изоляторов. Однако при трении о шерстяную ткань янтарь электризуется, и продолжительное время сохраняет отрицательные электрические заряды. Свойство притягивать к себе кусочки бумаги, соломинки, волосы присуще всем смолам, но ни одна из них не обладает такой притягательной силой, как янтарь. От янтаря пошло представление об электричестве. В Древней Греции в обиходе были янтарные прялки и веретёна: электризуясь при трении, они очищали пряжу от различных примесей.
Развитие физических методов в XVII – XVIII веках позволило сделать интересные наблюдения. Так в 1705 году было обнаружено, что янтарь при трении о шерсть даёт яркое свечение в вакууме, причём его интенсивность возрастает при увеличении скорости трения. На воздухе это явление почти не было замечено.
В 1816 году J . F . John одним из первых подробно изучил физико-химические свойства янтаря: степень прозрачности, цвет, морфологию, блеск, излом, твёрдость, хрупкость, способность электризоваться при трении, запах, вкус, цвет порошка, оптические свойства, удельный вес. Автор описал действие на янтарь воздуха, воды, тепла, различных реактивов, спирта, щелочей, кислот, эфира, масел.
В 1902 году появляется работа В.К.Агафонова, в которой автор рассматривает особенности поглощения ультрафиолетовой области спектра в янтаре. С.С.Савкевич установил, что окисление янтаря происходит более интенсивно при повышенных температурах, на свету и, особенно, в ультрафиолетовых лучах. Автор подробно изучил спектры испускания балтийского янтаря. Регистрировалась люминесценция как плоско-полированной поверхности, так и порошка с размером частиц около 2 мм .
Полученные результаты свидетельствуют о том, что спектр люминесценции балтийского янтаря характеризуется широкой полосой испускания в области 390 – 610 нм с нечётким максимумом около 510 нм. Таким образом,спектр испускания балтийского янтаря лежит в спектре электромагнитного поля видимого света.
Исследования Г.К.Сергановой с соавторами показали, что при окислении янтаря присоединение кислорода происходит с образованием гидроперекисей и перекисей.
К числу наиболее характерных химических особенностей янтаря относится наличие в продуктах его сухой перегонки янтарной кислоты.
До сих пор не известно ни одного растворителя, в котором бы янтарь без разложения полностью растворялся. Янтарь не растворяется в воде. Частично растворяется в некоторых органических соединениях – спирте (20-25%), эфире (18-23%), хлороформе (до 20,6%), бензоле (9,8%),скипидаре (25%), льняном масле (18%). Но он полностью распадается в горячей концентрированной азотной кислоте. В кипящей воде янтарь размягчается при температуре 100°С.
Важным является способность янтаря разбухать в воде. За достаточно короткий срок объём измельчённого янтаря увеличивается на 8%. Способность поглощать определенный объём воды (0,1 – 0,4%) была отмечена также у прозрачного янтаря, не содержащего микроскопических пустот. Таким образом, была доказана проницаемость янтаря для жидких и газообразных агентов. Ранее считали, что вода проникает в янтарь по трещинам, однако в 1962 году было доказано о диффузии воды в янтарь. Чрезвычайно важным является способность янтаря к набуханию в различных веществах при комнатной температуре, т.е., фактически, к абсорбции различных органических и неорганических соединений.
Исследования С.С.Савкевич показали, что янтарь обладает довольно ярко выраженной фотолюминесценцией под действием ультрафиолетового излучения. Кроме того, янтарь обладает триболюминесценцией. Она проявляется в виде слабого желтоватого свечения во время растирания янтаря в ступке в хорошо затемнённом помещении.
Исследования физических свойств янтаря с помощью ядерного магнитного резонанса показало, что в янтаре при комнатной температуре имеются подвижные протоны. Сравнительная оценка различных видов янтаря, проведенная С.С.Савкевич в 1970 году, показала, что содержание протонов, находящихся в свободном состоянии составляет в прозрачном янтаре 0,5%, в янтаре буровато-желтого цвета (типа бастард) 3%, в костяном янтаре 12%. Снижение содержания протонов, находящихся в свободном состоянии, в бастарде и прозрачном янтаре обусловлено уменьшением общего содержания соединений, типа сложных эфиров янтарной кислоты. С другой стороны, при нагревании янтаря от 60 до 120°С, содержание подвижных протонов резко возрастет, превышая начальные при 20°С в несколько раз.
Результатом многочисленных исследований учёных было выяснено, что янтарь представляет собой каркасный полимер с редкой сшивкой, содержит в себе молекулы или сегменты макромолекул, слабо связанных с окружением. Поэтому они легко мигрируют как при нагревании, так и при воздействии растворителей.
Термические свойства янтаря во многом объясняются его аморфным и полимерным строением. Нагретые тела, как известно, излучают кроме световых волн, также и невидимые – так называемые ультрафиолетовые и инфракрасные волны.
Плавлению янтаря предшествует размягчение. Уже при температуре около 50°С на стенках колбы, в которой находится янтарь, конденсируются пары воды, а при 125 – 130°С идёт выделение паров жёлтого цвета с запахом янтаря (ароматических соединений – терпенов и сесквитерпенов).
Фактически термическая деструкция янтаря начинается после 100°С. Она сопровождается потерей веса, обусловленной выделением летучих продуктов и газов (СО 2 , СО, Н 2 , Н 2 S, О 2 ; предельных и непредельных углеводородов, янтарной кислоты и др.).
При нагревании янтаря выше определенной температуры, которая зависит от вида янтаря, наступает его расплавление, сопровождающееся химическими реакциями с образованием простых веществ. Полное плавление янтаря сопровождается потерей от 40 до 30% веса исходной навески. По данным Э.Фракей янтарь плавится при температуре 350 – 380°С. При нагревании без доступа воздуха до 140-150°С янтарь делается пластичным. Эти его свойства используют для каления и прессования янтаря. При калении замутнённый янтарь становится прозрачным, а в процессе прессования мелкие кусочки янтаря переходят в заготовки любой формы.
При сгорании янтарь выделяет пары с ароматным запахом. В связи с этим в средние века его употребляли для благовонных курений в храмах и церквах. В древней Руси янтарь, поэтому называли «морским ладаном».
Плотность янтаря примерно равна плотности морской воды, поэтому в пресной воде янтарь тонет, а в солёной - всплывает. Твёрдость янтаря по шкале Мооса соответствует 2 - 2,5 баллам.
Янтарь хорошо принимает полировку. Истинная красота камня открывается перед взором как раз после полировки. По сравнению с необработанным янтарём, полированный янтарь - несколько темнее. Янтарь, по данным Б.И.Сребродольского обладает и бальзамирующими свойствами . Информация для ознокомления взята из общего доступа в интернете.
Комментарии