Читаем Янтарь онлайн бесплатно

Сребродольский Борис Иванович 'Янтарь'

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Серия «Человек и окружающая среда»

Издательство «Наука»

Москва 1984

Сребродольский Б. И. Янтарь. - М.: Наука, 1984.- 112 с., ил.- (Серия «Человек и окружающая среда»)

Ответственный редактор кандидат геолого-минералогических наук Н.А. Созинов

© Издательство «Наука», 1984 г.

С незапамятных времен люди знают и любят янтарь. По выражению А. Е. Ферсмана, «янтарь проходит сверкающим самоцветом через все века и народы вплоть до наших дней». Просверленные кусочки желтого камня постоянно обнаруживают при раскопках стоянок древних людей. За три с половиной тысячелетия до нашей эры украшения из янтаря носили фараоны и жрецы Египта. Кочевые народы - гунны и скифы - пользовались янтарем как меновой единицей. Интерес к янтарю знал периоды не только подъема, но и спада: янтарь ценили то на вес золота, то на вес серебра, а то пользовались им как топливом.

У янтаря много названий. Древние греки именовали его электроном (от звезды Электра в созвездии Тельца). Их потомки ныне вложили другой смысл в название камня и нарекли его «вероника», т. е. носитель победы. Турки дали имя «кехрибар» (похититель соломы), финны - «мерикиви» (камень моря). Созвучны русское, литовское, латвийское и венгерское названия янтаря: «янтарь», «гинтарас», «дзинтарс», «иянта». У немцев- «бернштейн», по-видимому, от немецкого слова «бреннен» - гореть. Отсюда, вероятно, и пошел термин «бурштын» - так называют янтарь на Украине и в Польше. Под именем «камень-алатырь», «латырь-камень» он воспет в русских народных сказаниях и былинах. Слово «янтарь» звучит и в мужском имени Гинтарис, и в названиях поселка Янтарный и фирменного поезда «Янтарь». И берег, на который седые волны Балтики выносят этот самоцвет, мы называем янтарным.

В янтаре нет блеска бриллиантов и красоты изумруда, но вот уже много тысячелетий люди любят его за ясность и простоту. Какой только окраски он не бывает: то чистый, прозрачный, как застывший мед, то белый, как слоновая кость. Он играет и переливается всеми цветами радуги и этим напоминает море с его многоцветной гаммой красок. Однако в каждом из оттенков таится золотистый цвет, отчего янтарь кажется удивительно теплым и солнечным. Янтарь иногда называют «кусочком солнца на ладони». Изделия из янтаря, удивительного дара природы, воспитывают чувство прекрасного.

Еще в 1828 г. шведский химик Й. Я. Берцелиус установил, что янтарь состоит из летучего ароматического масла, двух растворимых фракций смолы, янтарной кислоты и 90% нерастворимого остатка. Уже в то время янтарь применялся в медицине, зоологи широко использовали его консервирующие свойства, а ботаники по характеру нерастворимого остатка пытались установить, из какого вида сосны он возник.

Несколько позже в балтийском янтаре - сукцините (от латинского названия сосны, произраставшей в далеком прошлом на территории современной Прибалтики) - обнаружили бициклический спирт борнеол и янтарную кислоту. Различные количества янтарной кислоты содержались не только в неизмененных янтарях, но и в изделиях из них, пролежавших в земле не одно тысячелетие. Попытки выяснить географическую принадлежность такого янтаря послужили важным фактором его дальнейшего изучения еще в прошлом столетии. Оказалось, что янтарная кислота - характерная особенность сукцинита. Этим признаком стали широко пользоваться при определении янтаря из археологических захоронений. По данным немецкого ученого О. Гельма, содержание янтарной кислоты в сукцините колеблется от 3 до 8%: наименьшее - в прозрачном сукцините (3,2-4,5%), наибольшее - в выветрелой поверхностной корке (8,2%). Это позволило О. Гельму установить родину янтаря, обнаруженного при археологических раскопках в Италии.

Кусок янтаря весом 1270 г.

Со временем к изучению янтаря были привлечены инструментальные методы анализа. Выяснилось, что янтари различного возраста (и из разных месторождений) достаточно хорошо диагностируются по ИК-спектрам поглощения. В одних преобладают кислотные функции, в других - эфирные. Например, на ИК-спектрах янтарей из меловых отложений Испании находятся полосы поглощения свободных кислотных групп, а на ИК-спектрах олигоценовых янтарей такие полосы не выражены, вместо них отчетливо проявились сильные поглощения, отвечающие эфирным группам. Совершенно отсутствуют кислотные функции и у балтийского янтаря.

Метод ИК-спектрометрии позволяет проследить все изменения, которые происходят с янтарем в процессе выветривания. Оказывается, что при этом уменьшается количество связей С=0. Такими спектрами, в частности, характеризуются янтари, извлеченные из могильников тысячелетней давности.

При сравнении ИК-спектров янтаря со спектрами смол современных хвойных была определена ботаническая принадлежность некоторых янтарей. Янтари из нижнемеловых отложений Ливана образовались из смолы араукарии. В меловое время эти деревья занимали обширные пространства в южном полушарии. Они и сейчас дают значительное количество копаловой смолы.

В настоящее время выясняются состав и строение янтаря. Летучая его часть (около 10% веса) известна давно. Это ароматические соединения - терпены с 10 атомами углерода и сесквитерпены с 15 атомами углерода в молекуле. Данные соединения в значительных количествах находятся в скипидаре.

Из нелетучего остатка янтаря еще в 30-х годах была выделена сукциноабиетиноловая кислота (С25Н40О4) с двумя ОН-группами (одна карбоксильная). Как показали более поздние масс-спектрометрические исследования, в состав янтаря входит более 40 соединений. Многие из них еще неизвестны. В чистом виде из янтаря выделены только абиетиновая кислота и ее изомеры: левопимаровая, палюстриновая, неоабиетиновая, декстропимаровая и изодекстропимаровая кислоты. Первые четыре кислоты образуют химически родственную группу; они различаются между собой лишь положением двойных связей, которые легко смещаются внутри обоих колец. Абиетиновая кислота наиболее устойчивая. Только из нее обычно состоят древние ископаемые смолы.

Новые данные о строении янтаря были получены с помощью газовой и тонкослойной хроматографии. В янтаре установлены кислоты: дегидроабиетиновая, изодекстропимаровая, дегидроизопимаровая, сандаракопимаровая, диагатеновая и абиетиновая. Они составляют растворимую в органических растворителях часть (20-25%) балтийского янтаря.

Остаток янтаря, не растворимый ни в одном из известных растворителей, немецкий ученый И. Иоон еще в 1816 г. назвал сукцинином. Данные ИК-спектрометрии показали, что сукцинин содержит лактонные (сложноэфирные) группы, т. е. представляет собой сложный эфир.

Как же произошло превращение абиетиновой кислоты в сложный эфир и как возникла спиртовая функция молекулы янтаря? Известную роль в этом процессе сыграло действие солнечного света. Так, если раствор абиетиновой кислоты длительное время подвергать ультрафиолетовому облучению, в нем образуется муравьиная кислота и дегидроабиетен - соединение с внециклической двойной связью. Добавим, что полосы поглощения, характерные для внециклической двойной связи, обнаружены в спектрах многих янтарей. Под действием воды двойная связь дает спиртовую группу, которая в дальнейшем участвует в образовании эфира.

Следует отметить одно обстоятельство. При помощи масс-спектрометра была установлена молекулярная масса соединений, выделенных из нерастворимого остатка янтаря, равная 604. Это составляет удвоенную массу абиетиновой кислоты. Значит, в образовании сложных эфиров участвует не абиетиновая кислота, а ее димер. Это предположение подтверждено экспериментально: многодневное ультрафиолетовое облучение янтаря способствует формированию соединения, совершенно нерастворимого в органических растворителях, с молекулярной массой 604. Точка плавления полученной таким путем неочищенной и очищенной диабиетиновой кислоты равна соответственно 365 и 390° С, т. е. хорошо совпадает с точкой плавления нерастворимого остатка янтаря - сукцинина (365° С).

Согласно изложенному янтарь состоит из трех групп соединений: 1) летучих терпенов и сесквитерпенов, 2) растворимых органических кислот, 3) нерастворимых полиэфиров этих кислот со спиртами, образовавшимися из этих же кислот. Первые две группы соединений содержались в смоле (живице), вытекавшей из сосен в давно прошедшие эпохи. Третья группа представляет собой продукт различных превращений первозданной смолы.

Раскрытие секрета янтаря позволяет надеяться, что в недалеком будущем можно будет получить синтетический янтарь примерно таким же способом, каким в технике получают полимеры. В настоящее время за рубежом уже запатентованы (но еще не производятся) синтетические продукты со структурой абиетиновой кислоты.

Янтарь - высокомолекулярное соединение органических кислот, содержащее в среднем 79% углерода, 10,5% водорода, 10,5% кислорода. Его формула С10Н16О4. В 100 г янтаря находится 81 г углерода, 7,3 г водорода, 6,34 г кислорода, немного серы, азота и минеральных веществ. Количественные соотношения между отдельными элементами в янтаре подвержены колебаниям. Они непостоянны не только для янтаря одного месторождения или проявления, но даже для янтаря одного куска. Непостоянство состава не позволяет относить янтарь к минералам. Термин «янтарь» следует считать собирательным для целого ряда ископаемых смол. Характерным представителем этого ряда является сукцинит. С ним обычно отождествляется высококачественный янтарь.

Элементарный состав неизмененных янтарей Пляжевого участка Приморского (Южная Прибалтика) и Клесовского (Северная Украина) месторождений, янтарепроявлений Карпат и Предкарпатья близок. Средние содержания основных компонентов (С и Н) их соответственно равны 80,78 и 10,12; 78,05 и 9,55; 79,68 и 10,07; 78,26 и 9,99%.

Янтари Украины содержат до 3,19% серы, снижающей поделочные качества камня. После сжигания янтаря остается зола. Зольность балтийского сукцинита небольшая - 0,2%, бастарда и костяного - 0,8%. Зольность украинского (клесовского) янтаря достигает 8,7%. Значительное количество золы в янтарях указывает на заметное содержание в них механической примеси минеральных веществ. В процессе 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, Si, Sn, Mo, Yb). Из них 17 найдено в неизмененных янтарях Клесовского месторождения, 12 - в янтарях Пляжевого участка Приморского месторождения, 11 и 13 - соответственно в янтарях Куршской косы и Предкарпатья. Наименьшее количество химических элементов находится в прозрачных янтарях. Из перечисленных элементов в неизмененных янтарях постоянно присутствуют Al, Si, Ti, Ca, Fe, Mg, Сu, в выветрелых - только первые пять элементов.

Карьер Приморского месторождения янтаря. Видно полосчатое строение слоя "Голубой земли"

В группе камней-самоцветов янтарь по красоте расцветки занимает одно из первых мест. Палитра янтаря содержит все цвета радуги. Преобладает желтый, золотисто-желтый, отсюда термин «янтарный цвет». Он характерен для меда, соков, плодов и т. д. Со времен глубокой древности ценился белый янтарь. Знатоки уверяли, что он содержит меньше примесей и потому обладает наилучшими целебными свойствами. В Китае и Японии почитали янтарь вишневого цвета - «крови дракона», его носили члены правящей династии. Римский император Нерон ценил черный янтарь. Редким и особенно почитаемым является опаловидиый янтарь с голубоватым оттенком. Привлекают янтари оранжевого и кремового цвета. Куршская коса богата зеленоватыми янтарями. В Сицилии встречаются янтари яркой огненной окраски. Особую группу составляют малопригодные для поделок янтари серого цвета.

В Прибалтике, как и в другой местности, цветные разности янтаря имеют свои названия, наиболее распространен сукцинит - желтый, оранжевый, красноватый, белый, цвета слоновой кости с высоким содержанием янтарной кислоты. Наиболее близки к сукциниту янтари с побережья Северного моря, из районов Киева и Харькова, Предкарпатья и Карпат. Янтарь из окрестностей Киева по своему сходству с балтийским сукцинитом иногда называют киевским сукцинитом. Под Гданьском распространен геданит (от латинского Геданум - Гданьск) - желтый, винно-желтый и грязно-желтый янтарь, намного уступающий по твердости сукциниту. Глессит (от древнегреческого «глессум» - янтарь) - красно-бурый, бурый и черно-белый янтарь, содержащий очень мало примесей; при выветривании он превращается в белую мучнистую массу.

Одноцветный янтарь встречается редко. Каждый кусочек имеет множество оттенков, постепенно переходящпх один в другой. Поэтому кажется, что янтарь впитал в себя все краски создавшей его природы. Он то прозрачен с едва уловимой желтизной, то зеленоват, словно морская волна, выбросившая его на берег, то закатно-красен, то голубоват, как небо в легкой дымке облаков. В янтаре можно найти все краски душистых цветов. В литературе указывается, что янтарь насчитывает 200 и даже 350 оттенков, однако точное число их восстановить трудно, возможно и больше.

Различают первичную и вторичную окраски янтаря. Первичная окраска обусловлена тремя факторами: структурным, рассеиванием белого света в янтаре, различными включениями; вторичная - процессами выветривания янтаря.

Структурный фактор главный. Так, свойственная янтарю желтая окраска вызвана группой С=0, занимающей определенное положение в молекуле янтаря. Желтые янтари имеют богатую гамму оттенков, особенно выделяется золотистый.