Файл: Буянов А.Ф. Тайны больших молекул.pdf

достаточно для того, чтобы изготовить 1 500—2 000 мет­ ров ткани. Из одной тонны фенола (продукт коксохими­ ческого и нефтехимического производства) химики производят такое количество .синтетического волокна, которого достаточно для изготовления 15—20 тысяч пар чулок.

Синтетические материалы обладают еще одним пре­ имуществом— они значительно дешевле природных. Так, например, один рабочий на плантации каучуконосных деревьев в состоянии добыть за год около 500 кило­ граммов натурального каучука. На химическом же за­ воде рабочий может выработать такое количество кау­ чука за один день.

Однако не следует думать, что открытие новых хими­ ческих материалов дело легкое и простое. Создать но­ вое полимерное вещество иногда труднее, чем изобрести новый прибор или станок, построить самолет или ра­ кету. То большое богатство синтетических материалов, которое является сейчас достоянием человека, достиг­ нуто упорным трудом нескольких поколений. Немало придется потрудиться советским людям и в годы семи­ летки, чтобы выполнить величественную программу по развитию нашей химической промышленности, по обес­ печению народного хозяйства синтетическими материа­ лами.

Мировое производство различных полимеров стреми­ тельно растет. В 1956 году оно составило 7,4 миллиона тонн (без СССР). В это количество входит 3,5 миллиона тонн пластических масс, 1,4 миллиона тонн синтетиче­ ского каучука и 2,5 миллиона тонн искусственных и синтетических волокон.

Учитывая рост потребления этих новых материалов, можно ожидать, что через пятнадцать-—двадцать лет ежегодная выработка их во всем мире достигнет

13

25—30 миллионов тонн, или 20—23 миллионов кубо­ метров.

В 1956 году мировая выплавка стали достигла 36 миллионов кубометров. Следовательно, через пятнад­ цать—двадцать лет производство полимерных материа­ лов составит около двух третей современного производ­ ства стали. Сравнение произведено в пересчете на объем, принимая средний удельный .вес .полимерных .ма­ териалов равным 1,3.

В лабораториях современных химиков выкристалли­ зовываются сейчас и совершенно новые методы синтети­ ческого получения полимерных веществ. Это дальней­ шее проникновение химиков в тайны больших молекул связано с использованием для химических синтезов атом­ ной энергии.

Синтезы будущего и атомная энергия

В химической промышленности для получения того или иного полимерного продукта широко используются катализаторы, высокие температуры и давление. Одна­ ко, как показывают опыты, можно ускорить процесс хи­ мического превращения одного вещества в другое с по­ мощью энергии радиоактивного излучения. Так зарож­ даются новые методы производства, где в аппаратах роль высоких температур и больших давлений станут выполнять излучения радиоактивных атомов.

От воздействия радиоактивных лучей на вещество его молекулы ионизируются, что влечет за собой изме­ нения и в химическом составе вещества. Исследуя это,, ученые нашли, что во многих случаях гамма-лучи, на­ пример, способны выполнять роль катализаторов высо­ ких температур и давлений.

15

Зная, какое количество ионов создает тот или иной вид радиоактивного излучения, иногда даже можно под­ считать, какое количество нового продукта получится в результате такого облучения. Может случиться, что мо­ лекулы продукта, подвергающегося облучению, будут ионизироваться, но скорость образования из них нового химического соединения не превысит скорости обрат­ ного их соединения в исходные молекулы. В подобном случае радиоактивное воздействие как бы теряет свой смысл. Однако стоит только в такое вещество добавить какое-либо другое, связывающее один вид ионов, и реакция пойдет быстро.

Поясним это на примере.

В чистой воде под воздействием радиоактивных излу­ чений происходит распад молекул на атомы водорода и на гидроксилы (химическое соединение атома кислоро­ да и водорода). Но параллельно с реакцией распада идет и обратная реакция — образование молекул воды. Если

вводу добавлять вещество, связывающее или ионы во­ дорода или ионы гидроксила, то реакция пойдет интен­ сивно.

Спомощью радиолиза воды окисляют вещества, трудно поддающиеся окислению чисто химическим спо­ собом, например азот, который теперь может окисляться

вводе при комнатной температуре.

Один из исходных продуктов в производстве пласти­ ческих масс — фенол получается из бензола. Обычно из 2 тонн бензола путем окисления его в присутствии ката­ лизатора образуется тонна фенола. Советские исследо­ ватели разработали метод прямого превращения бен­ зола в фенол с помощью радиоактивных излучений. По новому методу весь бензол сразу переводится в фенол. Этот метод значительно снижает расход энергии и сырья на производственный процесс.

16

Бензол, находящийся в смеси с аммиаком, при облу­ чении сразу образует анилин — один из главнейших сырьевых продуктов анилино-красочной промышлен­ ности, производства взрывчатых и лекарственных ве­ ществ. Существующий же способ получения анилина сложен, трудоемок и по сравнению с новым чересчур

длинен.

В сельском хозяйстве широкое применение для борь­ бы с саранчой и другими вредителями растений находит гексахлоран. Его тоже вырабатывают из бензола. Использование радиоактивных излучений и здесь позво­ ляет увеличить выход готовой продукции из того же сырья до 25 процентов.

Недалеко то время, когда методы радиационной хи­ мии выйдут из лабораторий на производство и значи­ тельно упростят многие производственные процессы.

Новая наука — радиационная химия

Огромные возможности открываются в химии при использовании энергии радиоактивных излучений для таких химических реакций, как вулканизация (соедине­ ние каучука с серой и превращение его в эластичную резину), полимеризация (известное уже нам химическое соединение коротких молекул в молекулы-гиганты), хло­ рирование (присоединение к молекуле атомов хлора)

идругие.

ВНаучно-исследовательском институте шинной про­ мышленности совместно с Научно-исследовательским

физико-химическим институтом имени Карпова прове­ дена вулканизация покрышек для грузовых автомоби­ лей радиоактивным излучением кобальта-60. Материал автопокрышек ,(Юйтаял^нзщ:ажевой.-смесн на основе на-

" Т Г - л. /I

турального каучука, а каркас— из капронового Корда. Облученные покрышки отличались повышенной износо­ устойчивостью и хорошо зарекомендовали себя во время испытания.

В производстве пластических масс, волокон и синте­ тического каучука реакция полимеризации является основной. Она требует катализаторов, высоких темпе­ ратур, а иногда и больших давлений. Радиоактивные излучения позволяют вести процесс полимеризации без катализаторов, при комнатной температуре и атмосфер­ ном давлении, чем достигается огромная экономия топ­ лива и энергии, а конечный продукт получается чище и лучше, поскольку его не загрязняют примеси катали­ затора.

С помощью гамма-лучей газ этилен, например, «хо­ лодным» способом превращается в ценную пластическую массу— полиэтилен, имеющий высокие электроизоля­ ционные свойства и находящий весьма разнообразное применение.

Отдельные пластмассы под влиянием гамма-лучей проникают друг в друга, прочно «свариваясь». Так скрепляют теперь два различных вида пластических масс, например кислотоупорной пластмассой покры­ вают другую.

Облучение приводит к изменению механических, фи­ зических и химических свойств вещества. Управляя этим облучением, можно менять свойства во всей массе изде­ лия или в его поверхностном слое.

В химических производствах очень распространена реакция хлорирования. Но ее проведение требует слож­ ной герметичной аппаратуры, больших затрат тепло­ вой и электрической энергии. Теперь, как показали опы­ ты, хлорирование с помощью радиоактивных лучей мож­ но осуществлять проще.

18

Вэтом .павильоне бросается в глаза обилие красивых

идобротных изделий широкого потребления из синтети­ ческих материалов. В его витринах выставлены изделия из химического волокна, из искусственного меха и ка­ ракуля. В 1965 году 'в нашей стране будет выпущено свыше 600 тысяч тони новых волокон. По производству химических волокон СССР обгонит Францию, Англию, ФРГ и Японию и вплотную подойдет к уровню произ­ водства этой продукции в США.

Впавильоне на специальной карте можно видеть основные месторождения в СССР главного химического

ческие продукты. Показ продукции химической индуст­ рии и всевозможных изделий из нее красноречиво сви­ детельствует о могуществе современной химии.

В 1955 году, например, на производство хозяйствен­ ного мыла было израсходовано 300 тысяч тонн расти­ тельного масла. Такое количество масла получается из подсолнечника, собранного с площади в 1,5 миллиона гектаров. Чтобы вырастить и собрать урожай этого под­ солнечника, потребовалась бы работа 100 тысяч колхоз­ ников и огромное количество техники: 30 тысяч тракто­ ров, 5 тысяч комбайнов и несколько тысяч грузовых автомашин.

В 1965 году -производство мыла и моющих средств будет увеличено вдвое по сравнению с 1957 годом. В со­ ответствии с этим норма потребления их на душу насе­ ления возрастет до уровня крупнейших капиталистиче­ ских стран и достигнет 11,4 килограмма в год. При этом производство мыла и моющих средств будет осущест­ вляться не из пищевых продуктов, а из продуктов перера­ ботки нефти, каковыми являются парафины. Парафины методом окисления превращают в так называемые выс­ шие спирты — заменители натуральных жиров. При пе-

20