Атомы строятся в шеренги

Бор Семенов| опубликовано в номере №869, Август 1963
  • В закладки
  • Вставить в блог

Разговор начался с самого обычного полихлорвинилового плаща — совершенно новенького, мягкого и эластичного.

— Ему пять лет,— сказал Александр Александрович Жданов.— А новенький он потому, что все это время висит в шкафу, куда не попадают ни воздух, ни свет.

А потом мы вспомнили плащи, которые часто видим на прохожих,— твердые, безобразные, будто выкованные из жести.

— Эти сделаны из того же самого поливинилхлорида (оказывается, не полихлорвинил, а поливинилхлорид), возможно в тот же самый день и тот же час. Но их ни на минуту не изолировали от обычной, «земной» среды.

Наш разговор происходит в лаборатории члена-корреспондента Академии наук СССР лауреата Ленинской премии Кузьмы Андриановича Андрианова. Эта лаборатория является одной из ведущих в Институте элементоорганических соединений.

Честно говоря, я боялся туда ехать: с химией я не в ладах. Видимо, поняв мое состояние, Александр Александрович откладывает листочки, на которые уже нанес химические формулы и значки, и разговор опять заходит все о тех же самых плащах. И эти плащи, так хорошо известные всем, открывают мне дорогу в недра полимеров.

Органические полимеры заинтересовали ученых лет восемьдесят назад. А последние лет тридцать пять — сорок химики взялись за них всерьез. Они многое узнали за это время. Многое передали технике. И техника взяла полимеры на вооружение. Взяла потому, что органические полимеры обладают многими завидными качествами.

Завидными, но... Проходит не тан уж много времени, и плащ и синтетическая резина становятся жесткими и хрупкими, краски выцветают.

Почему это происходит? А потому, что все органические полимеры состоят из углеродистых цепей. Непонятно? Тогда объясню по-другому. Основу органических полимеров составляют молекулы углерода. Словно дети в хороводе, атомы держатся друг за друга, выстраиваясь в цепочку. Иногда в шеренгу попадают и другие элементы, ну, скажем, азот или кислород. Но суть дела от этого не меняется. Интересно здесь другое. Молекулярная нитка всегда чем-то обрамлена. Вокруг каждого атома углерода «копошатся» атомы других элементов. Здесь опять может быть водород. Могут обрамлять нитку и другие элементы или их сочетания. Но не дай бог, если на такую нитку будет действовать кислород.

Углеродистая цепь в полимерах по своей природе такая же, как в угле. Что такое уголь, известно всем. Известно, что он горит. Известно, что способен окисляться. Значит, окисляются и полимеры. И окисление — это смерть для полимеров. Кислород беспощадно рвет, путает и сшивает нитки молекул. И тогда плащ становится жестким, потом хрупким. Он ломается, рвется. Процесс этот, интенсивный сам по себе, во много раз ускоряется под воздействием света и температуры. Уже при ста пятидесяти градусах органические полимеры разрушаются очень быстро. Значит, их надо изолировать от воздуха, от кислорода, от света. Как это сделать? В условиях лаборатории — просто: поместить в шкаф и откачать оттуда воздух. А в жизни? Увы! Даже постановка такой задачи абсурдна,

Случилось так, что лет тридцать назад судьба столкнула химика Кузьму Андриановича Андрианова с электропромышленностью. В первый же день этой встречи он узнал удивительную вещь. Оказывается, едва только появились электрические машины, люди стали задумываться в первую очередь не над тем, как использовать получаемую энергию, а как избежать ее потерь. Как исключить утечку, как исключить проникновение энергии на корпус машины или на сердечник. Словом, возникла проблема изоляции. Именно ею предстояло заняться Кузьме Андриановичу.

Конечно, И до этого существовали десятки, а то и сотни различных изоляционных материалов и веществ. И все же нужно было искать нечто принципиально новое.

В то время добиться надежной изоляции можно было лишь за счет «утолщения» изоляционного слоя. Значит, грубо говоря, чем машина больше, чем больше ее мощность, тем толще должна была быть изоляция. И поиски новых изолирующих материалов привели его к полимерам.

Казалось бы, как полимеры могут работать в электрических Машинах, где температуры очень велики, а значит, процесс разрушения изоляции будет идти с огромной скоростью? Но ведь не все в природе боится окисления кислородом. Ну, к примеру, кремний.

Впрочем, о каких полимерах из кремния, который — основа и кварца, и горного хрусталя, и речного песка, можно говорить, если молекулы кварца представляют собой жесткую сетку? Нужна ведь нитка. «Значит, нужно разрушить поперечные связки сетки,— рассуждал Андрианов,— изолировать нитки одну от другой».

Допустим, что атом кремния — существо с четырьмя руками. Простирает оно их на все четыре стороны — вправо, влево, вверх и вниз. Это самое существо держится за четыре атома кислорода, а у тех только по две руки: одна верхняя, другая нижняя. Представьте это построение — квадратик, где по углам атомы кремния, а между ними, по сторонам квадратика, четыре двуруких кислорода. Вот вам и ячейка молекулы.

Андрианов решил «отрубить» кислород от верхней и нижней рук кремния. А на место отрубленного кислорода подставить какой-либо иной, однорукий элемент, который только и будет держаться за свой кремний. Тогда получатся не связанные между собой нитки-магистрали.

Писать об этом просто — «отрубил», «подставил». А на деле были многолетние поиски, тысячи экспериментов, неудачи, труд и труд. И только потом, — силиконы — кремнийорганические полимеры, в основе которых не углеродная, а крем-ниевокислородная нитка. Им уже не тан страшно окисление, потому что они уже окислены: в цепочке кремний одной рукой связан с кислородом, а тот, в свою очередь, протянул вторую руку к следующему атому кремния.

Правда, сверху и снизу, где кремний охраняется искусственно привязанными органическими радикалами, ну, скажем, метилом, кислород пытается добраться до нитки. Но радикалы разрушаются довольно медленно. Вот сравнение, наверное, очень вульгарное с точки зрения науки, но, надеюсь, достаточно образное:

если нападение кислорода на органический полимер представить как действие бритвы, которой режут ваш костюм, то для силиконов это всего лишь стрижка ворса с поверхности ткани.

  • В закладки
  • Вставить в блог
Представьтесь Facebook Google Twitter или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

В 8-м номере  читайте о «Фаусте петровской эпохи» загадочном Якове Брюсе, об Александре Ланском - одном из фаворитов Екатерины II, о жизни и творчестве Михаила Лермонтова, о русском и американском инженере-кораблестроителе Владимире Ивановиче Юркевиче, о популярнейшем актере Андрее Мягкове. О жизни и творчестве русского художника Ореста Кипренского и многое другое



Виджет Архива Смены

в этом номере

Гианэя

Научно — фантастический роман. Продолжение. Начало см. в №№ 11 — 14