ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 20
Скачиваний: 0
Е. П А Р Н О В
Н еуязвимые материалы
М О С К О В С К И Й Р А Б О Ч И Й
- 1 9 6 2
547 +
П184__
ГОС. ПУБЛ ИЧНАЯ НАУЧН Т Х 1 И Ч ЕС К А Я
Сотни и тысячи новых веществ с удивительней шими свойствами создает в наши дни химия.
Эта брошюра рассказывает об органических сое динениях, содержащих фтор, — о пластмассах, пленках, жидкостях и газах.
Фтор, введенный в молекулы органического сое динения, совершенно меняет его свойства. Мате риалы, на которые не действуют ни кислоты, ни щелочи, материалы с прочностью, близкой к проч ности стали, не боящиеся воды, огня и холода, заслуживают того, чтобы о них узнали все.
Отзывы о брошюре и пожелания просим направ лять по адресу: Москва, проезд Владимирова, 6, издательство «Московский рабочий:».
НАЧНЕМ С ФАНТАСТИКИ...
Вфантастических романах немало сказано
отяжелых испытаниях, ожидающих астронав тов на далеких планетах. Много неожиданно стей, а может быть, и опасностей скрывается за молочной дымкой Венеры, в багряном сия
нии Марса.
Представим себе, читатель, что мы с вамп участники экспедиции на далекую, неисследо ванную планету. Мы освоили первые пяди ее поверхности, узнали много нового и после трудного, наполненного новыми впечатления ми дня собираемся отдохнуть в маленьком космическом домике, который возвели непода леку от астролета. В помещении просторно и светло. Потолок прозрачен. Видно низкое, чер: ное небо. Тонкие легкие стены надежно за щищают от ядовитой атмосферы черного мира.
Здесь нам ничего не страшно. Небывалые ливни никак не действуют на дом. Через не сколько минут после дождя он опять сухой! Ни одна капля воды не держится на стенах и крыше. И даже если бы с неба лилась не во-
3
да, а кислоты и щелочи, то и тогда все оста лось бы таким же ослепительно свежим.
Но чужой мир, отделенный от нас лишь тонкой стеной, полон стремительных измене ний и ежеминутно готовит самые неожиданные сюрпризы.
Вот и сейчас ощущаются какие-то толчки. Пришла беда: неожиданно треснула почва. Огненные языки лавы поползли к стоянке на шего астролета. В воздухе разлился невыно симый жар, горит почва, горит все вокруг. Нужно спасать корабль!
Жилище брошено. В космических скафанд рах мы бежим к астролету. К счастью, не позд но! Огненный хвост приподнимает ракету вверх, и, окутавшись раскаленными облаками газов, мы уносимся в космос.
А в это время языки лавы подползают к покинутому дому и застывают в нескольких метрах, озаряя его тяжелым багровым све том...
Итак, наша первая экспедиция на вулкани ческую планету оказалась неудачной.
Что ж, спустя несколько лет мы повторяем попытку. На этот раз принимаем все меры, что бы извержение не застало нас врасплох. И вот, когда мы уже прочно обосновались и выпол нили большую часть намеченных работ, нам, естественно, захотелось посетить место нашей первой высадки.
Здесь все мертво и неподвижно. Толстым слоем пепла и пыли засыпаны застывшие язы ки лавы. Но что такое? Брошенный нами дом остался невредим. Хотя лава до него и не до бралась, но все-таки ему пришлось вынести
4
жар раскаленной атмосферы. Входим внутрь. Пыли много, ведь мы впопыхах забыли за крыть входную камеру, но если встряхнуть ткань портьеры или дунуть на сиденье стула,
пыль и пепел поднимутся, обнажая чистую по верхность. В комнатах, куда врывался ветер ядовитой планеты, куда захлестывали струи едких дождей, ничто не пострадало. Даже пле сень, которую мы повсюду встречали на плане-
5
те, не пожелала здесь поселиться. Жилище блестяще выдержало суровое испытание вре менем, огнем, ядовитыми газами и жидко стями.
А ведь такого испытания не выдерживают даже мощные стальные и железобетонные па нели.
Из чего же сделаны сверхстойкий дом и его замечательное убранство? Что же это за уди вительные материалы?
Имя их известно — это фторосодержащие полимеры. С ними связано возникновение це лой области науки, так называемой химии фтороуглеродов. Не в далеком будущем, а уже сегодня работают в своих лабораториях уче ные, создающие чудесные неуязвимые мате риалы.
МОСТ МЕЖДУ ДВУМЯ х и м и я м и
Сто три элемента насчитывается на сегод няшний день в таблице Д. И. Менделеева. Почти все они, кроме искусственно созданных, в той или иной комбинации составляют весь окружающий нас мир и нас самих. Но не все элементы природа использует в одинаковой степени. Среди элементов есть такие, которые очень редко встречаются в окружающем нас мире, а есть и «любимцы» природы. К таким «любимцам», прежде всего, относится угле род.
Это особый элемент. Его часто называют «плодовитым» за изумительную способность давать колоссальное количество всевозможных
6
соединений. Атомы углерода легко соединяют ся между собой, образуя длинные, .прямые или разветвленные цепи или замкнутые кольца. Такие причудливые углеродные скелеты могут служить основой, на которую «нарастают» ато^ мы других элементов. Поэтому органическая химия — наука, изучающая соединения угле-, рода с другими элементами, —• насчитывает свыше миллиона так называемых органиче ских веществ, причем не проходит и дня, чтобы большое хозяйство химиков-органиков не по полнилось новыми, только что синтезирован ными веществами.
Особенно интересны соединения, молекулы которых отличаются большими размерами, или, как говорят химики, имеют высокий моле кулярный вес (высокомолекулярные соедине ния). Такие молекулы-гиганты называют поли мерами.
Прошло не более трех десятилетий с того времени, как началось массовое промышлен ное производство полимеров. Но они так проч но вошли в технику и быт, что из скромных заменителей некоторых ценных природных ма: териалов превратились в незаменимые.
Сейчас каждый год во всех странах мира производится свыше 10 млн. т полимерных ма териалов. Тысячи предприятий вырабатывают молекулы-гиганты, которые затем на десятках тысяч предприятий превращаются в одежду и автомобильные шины, кожу и трубы, строи.- тельные материалы и детали станков.
Многообразны свойства и области примене ния полимеров. Многообразны, но недостаточ но универсальны. Действительно, твердые и
прочные вещества обычно отличаются хрупко стью, а легко переносящие удары слишком мягки и пластичны. Бывают и такие, что, ка жется, всем взяли: и прочны, и легки, и не бьются, но... боятся огня или легко распада ются под действием коротковолновых излуче ний. А наука и промышленность идут вперед семимильными шагами! Они требуют универ сальных материалов, не боящихся нагрузок и ударов, холода межпланетного пространства и жара вулканической лавы.
Синтезировать такие полимеры не так-то просто. Да и под силу ли это органической хи мии? Во всяком случае, той классической орга нике, которая была известна еще в прошлом веке? Но на помощь одной органике пришла другая — элементоорганика.
Что же изучает эта новая наука, зародив шаяся совсем недавно и очень быстро разви вающаяся в наши дни?
Ее интересуют соединения углерода с фто ром и кобальтом, фосфором и бором, крем нием, алюминием, железом, то есть с теми эле ментами, о которых раньше рассказывалось только в учебниках неорганической химии. Образно говоря, новая наука перекинула мост между двумя мощными ветвями химии: орга нической и неорганической.
О том, что в состав органических соедине ний, кроме углерода, водорода, азота, кисло рода и серы, могут входить и «неорганические» элементы — металлы, галогены, химики знали давно. Взять хотя бы гемоглобины крови. В состав окрашивающего их красного пигмента входит железо.
8
Но элементоорганическую химию заинтере совало другое: в изучаемых ею соединениях атомы металлов, галогенов и других элемен тов играют очень важную роль, часто опреде ляя их самые главные свойства. Не тут ли кроется секрет неуязвимых полимеров? Кто знает, какие ценные свойства могут оказаться у элементоорганических каучуков, волокон, пластиков? Углеродные цепочки зачастую бы вают образованы десятками тысяч атомов. Что мешает, в конце концов, атомам кремния или алюминия протянуть друг другу «руки» и об разовать цепочки?
Но не все так просто, как это кажется. Не даром углерод принадлежит к «любимцам» природы. Другие элементы на него непохожи. Кремний образует цепочку всего из шести
атомов, а германий, азот, |
ртуть, свинец, се |
||||
ра, мышьяк, |
фосфор даже этим не могут по |
||||
хвастаться. |
Их |
цепочки еще |
короче. |
Кажет |
|
ся, тут и конец |
мечтам. |
Но |
химики |
нашли |
|
выход. |
|
|
|
|
|
Оказалось, что два атома кремния, к примеру, можно связать не непосредственно друг с другом, а через атом-мостик: кислород, фос фор, серу, углерод, азот. Так можно получить цепи любой длины, а следовательно, и поли меры.
Все это не рассуждения о науке будущего. Это сегодняшний день. Одних кремнийорганических соединений насчитывается сейчас уже около 6 тыс. В народном хозяйстве работает целая армия новых веществ, которые не боят ся жары, не размокают в воде и отличаются другими очень нужными свойствами.
9
Все больше растет значение элементоорга нических соединений. Привычные для органи ческой химии углерод, кислород и водород по степенно покидают свои места, их замещают атомы фтора, кремния, железа. Структура по лимеров сохраняется, а состав меняется.
В настоящее время получены соединения углерода почти со всеми металлами и неме таллами. Посмотрим, какие великолепные го ризонты открывает наука, которая делает по лезными для человека все элементы периоди ческой системы.
Атомы фосфора превратили углеродные це почки в хорошо известные работникам сель ского хозяйства ядохимикаты (тиофос, метафос, карбофос, хлоритион и др.), в присадки к смазочным маслам и флотореагенты, приме няемые для обогащения руд цветных метал лов. Фосфороорганические соединения фосарбин и армии с успехом используются для ле чения страшной глазной болезни — глаукомы.
Спросите у любого шофера, что такое тет раэтилсвинец. Он сразу же ответит: это — луч ший антидетонатор для горючего. Но тетра этилсвинец— первое металлоорганическое сое динение, которое нашло применение в про мышленности. Первое... А сколько еще других замечательных соединений пришло вслед за ним из лабораторий ученых на заводы!
Присоединение таких элементов, как натрий, калий и литий, к органической цепочке позво лило разработать новые высокоэффективные процессы полимеризации и сравнительно про сто получить очень ценные вещества. Ученые все чаще используют на различных ступенях
10
органического синтеза металлоорганические соединения алюминия, титана, редких элемен тов — таллия, индия и галлия, которые ука зали промышленности новые пути получения важнейших полимеров.
О каждом новом элементоорганическом соединении можно написать большую статью, о каждом элементе, вторгающемся в заповед ные владения органики, — книгу. Поэтому из всех элементов мы выберем один — фтор. И расскажем, какой переворот совершает он, вы тесняя водород из органических молекул.
ПАНЦИРЬ ИЗ ФТОРА
Слово «фтороуглероды» совсем недавно по явилось в словаре химиков. Но фтороуглероды уже не какие-то редкие соединения, получае мые в лабораториях в микроскопических до зах. Нет, это десятки и сотни новых замеча тельных веществ, выпускаемых промышленно стью.
В природе таких веществ в готовом виде не существует. Все они— творение человеческих рук. Фтороуглероды — химические братья уг леводородов, соединений, без которых невоз можна сама жизнь. И если известные всем уг
леводороды — соединения углерода |
и водоро |
|
да, то фтороуглероды — соединения |
углерода |
|
и фтора. Иначе |
говоря, фтороуглероды — это |
|
углеводороды, в молекулах которых |
водород |
|
полностью или частично заменен на фтор. |
||
Но общность |
строения — только |
внешнее |
сходство. По способности к химическим реак-
11