Срывает молекулы со своих мест тепло. На теплой коже молекулы подвергаются термальной встряске сильнее, чем на холодной поверхности. Если хотите проследить за парфюмом в замедленной съемке, распылите его на лист бумаги или на верхнюю одежду. Холодные объекты пахнут слабее, и одна из особенностей снежной ночи – тотальная пустота, которую воспринимает наш нос. Особое удовольствие от мороженого – удивление от его богатого аромата, который раскрывается под воздействием тепла вашего рта. Попробуйте вот что: положите в блендер несколько ягод клубники со льдом, перемешайте, пока лед не раскрошится полностью, подождите секунд десять, после чего снимите крышку и понюхайте. Вы почувствуете запах крутых яиц, потому что клубника содержит легкие серные компоненты, которые только и могут улетучиваться при такой низкой температуре.
А какого размера молекулы? Представьте их на полоске блоттера как огромную стаю птиц, устроившуюся на белом песчаном пляже. Издалека их не видно, но по мере того, как вы подходите ближе, вы понимаете, что пляж, насколько хватает глаза, усеян миллионами птиц всех цветов и размеров. Десятки различных видов, от скворцов до величественных пеликанов – каждая птица соответствует определенной молекуле в парфюме. Внезапно поднимается ветерок, и птицы взмывают в небо – мелкие и шустрые первыми, за ними чайки, неуклюжие фламинго, последними – пеликаны. И все они пролетают сквозь ваш нос.
dms, musk
Типичная молекула размером со скворца, диметилсульфид (dms на рисунке) или CSC в нотации SMILES, обладает сильным запахом трюфелей, хотя обходится намного дешевле самих трюфелей – примерно £10 за литр у поставщиков химикатов. Она состоит всего из девяти атомов и улетает так быстро, что вы едва успеете почувствовать ее на блоттере, а если его передать кому-то еще – окажется слишком поздно. Атом в середине – сера.
А теперь пеликан: мускус, черное кольцо атомов углерода, пронизанное белыми атомами водорода плюс красный атом кислорода как драгоценный рубин. На языке SMILES это выглядит как O=C1CCCCCCCCCCCCCCC1, и запах на блоттере сохраняется несколько дней, а то и недель. А какого размера должна быть бумажная полоска блоттера шириной в палец, если dms будет размером с настоящего скворца, а мускус – размером с пеликана? Шириной примерно в 120 миль: молекулы действительно чрезвычайно маленькие.
Читаем стихи по строкам
Процесс, при котором более мелкие молекулы улетучиваются первыми, а более тяжелые – позже, известен нам под другим именем – дистилляция. Перегонный аппарат – древнее изобретение, и даже самый простой способен отделить, например, спирт от воды. Надо просто постепенно увеличивать температуру и наблюдать, что собирается на холодном конце реторты. Первым появится спирт. Самый совершенный перегонный аппарат называется газовым хроматографом. Его изобрели в 1950-е гг. Мне повезло приобрести один такой бывший в употреблении, отремонтированный прибор по цене подержанного «Ягуара». И он теперь тихонько гудит у меня в подвале, пока я пишу эти строки. Он – красавец. Этот аппарат для запаха – что призма для света. Он разделяет парфюмерные смеси на составляющие. Прибор исключительной элегантности и простоты, но без него жизнь химика-осмолога была бы сущим кошмаром.
Вот как это работает. Вспомните, когда вы последний раз ужинали в итальянском ресторане. Стол был накрыт толстой белой хлопковой скатертью. Вы не обратили внимание, что капля красного вина, пролитого на скатерть, по мере проникновения в хлопковые волокна как бы меняет цвет, и по краю бурого проступает синий? Это хроматография, и впервые подобное явление было замечено применительно к цвету, отсюда и название (от др. – греч. χρῶμα – «цвет»). Идея в том, что различные молекулы могут перемещаться с различной скоростью, подобно марафонцам-любителям. Если их всех выпустить на трассу с выстрелом стартового пистолета и посмотреть, что будет, скажем, через десять миль, окажется, что они бегут мимо вас длинной вереницей – впереди самые быстрые, потом те, кто помедленнее, среди отстающих – обладающие лишним весом.
Представьте тонкую стеклянную трубку в доли миллиметра в диаметре и длиной около тридцати метров. Она аккуратно свернута в спираль, чтобы могла поместиться в печь размером под среднюю индейку с регулируемой температурой. Внутренность трубки покрыта вязкой субстанцией, в которой растворяются ароматические молекулы. Концы трубки должны выступать из печки, чтобы в один можно было запускать вещество, а из другого – собирать. Теперь пустим по трубке струю газа. В системе надо предусмотреть клапан, чтобы на входе можно было запускать небольшие порции ароматической смеси, не мешая при этом потоку газа. Установим в печке температуру, скажем, 100 °С. Запустим на входе в трубку порцию ароматической смеси и сунем нос к выходному отверстию. Различные молекулы попадают в трубку одновременно и движутся по ней, увлекаемые потоком газа. Если они не задержатся на стенках трубки, то и вылетят из нее одновременно. Но они, касаясь стенок, именно что приклеиваются к внутреннему покрытию, после чего должны в буквальном смысле «выпариться» из него, чтобы следовать дальше. Разумеется, молекулы, которые лучше приклеиваются к покрытию, проводят меньше времени в газовом потоке, а те, которые крепятся слабо, быстро летят дальше. Поскольку все молекулы с определенной структурой ведут себя практически идентично, то и вылетают из трубки примерно в одно время.
И на выходе получается разделение сложной смеси на компоненты. Если запустить в трубку смесь запахов, на выходе в течение нескольких минут можно будет ощутить различные «выдохи». Каждый «выдох» длится несколько секунд, и лучше не пропустить эти моменты, иначе запах улетучится. Для облегчения процесса часть потока на выходе направляется в детектор, связанный с автоматическим регистратором-самописцем. Если на выходе ничего нет, самописец рисует на бумаге ровную линию. Когда появляется «выдох», он рисует всплески, или пики. Звук ожившего самописца – знак того, что нужно спешить к выходному отверстию и принюхиваться. Можно для разнообразия добавить свистки и колокольчики – и заниматься этим делом весь день. Постепенное повышение температуры в печи приводит к тому, что даже самые липучие молекулы отклеиваются и вылетают наружу. Влажный и теплый воздух на выходе усиливает запах, но почему это происходит, неясно. Небольшой компьютер сообщает вам, какое количество вещества вылетает из трубки с каждым «выдохом». Так работает настоящий газовый хроматограф, анализирующий запахи. Этот прибор, и только он может точно сказать вам, из чего состоит тот или иной парфюм, и даст возможность почувствовать запах чистых молекул.
Как создают молекулы
Рецепт для кумарина, незаменимой молекулы в синтетической парфюмерии, основан на химической реакции, которая называется конденсацией Перкина, названной в честь выдающегося промышленного химика-органика сэра Уильяма Перкина. Выглядит она следующим образом
[14]:
