Лет двести назад знаменитому французскому ученому Реомюру (кто не знает термометр Реомюра!) прислали кусок материи из… паутины. Реомюр пришел в восхищение от этой ткани —необыкновенно легкой и тонкой, упругой и прочной. Паутина была бы прекрасным материалом для текстильной промышленности. Но Реомюр подсчитал, что все пауки Фран­ции не смогли бы произвести достаточно сырья даже для одного завода.

«Паучьи фермы», следовательно, устраивать не имело смысла. Вот тогда-то Реомюр и вспомнил о шелковичном черве. Этой гусенице повезло гораздо больше, чем паукам. С незапамятных времен человек заботился о ее благопо­лучии, оберегал от врагов, выводил специальные сорта де­ревьев, листьями которых она питается. И все это ради кокона — плотной защитной оболочки, которой гусеница окру­жает себя, перед тем как превратиться в куколку. Подоб­но пауку, ткущему свою паутину, шелковичный червь выпу­скает густую жидкость, затвердевающую на воздухе в тон­чайшую шелковую нить, из которой и образуется кокон. Крохотный кокон, весящий вместе с куколкой менее 3 грам­мов, дает при размотке шелковую нить почти в 1,5 кило­метра длиною.

Пример, который природа как будто дает нам для использования, — это шелковичный червь, изготовляю­щий шелковую нить из густой массы», написал Реомюр. Если научиться искусственно готовить такую массу, думал он, мы сможем производить шелковое волокно без помощи гусениц.

Так было положено начало двухсотлетнему соревнованию человека с шелковичным червем.

ШЕЛК ЛИ ИСКУССТВЕННЫЙ ШЕЛК?

Почти сто пятьдесят лет прошло, пока человек добился первого успеха. Оказалось, не так-то просто приготовить густую, как сироп, жидкость, из которой получалась бы нить после продавливания через узенькое отверстие. Только в 1889 году французский химик Шардонне показал на всемирной выставке в Париже первые образцы искусственного шелка. Посетители выставки увидел» изделия из тонких блестящих нитей, по «иду не отличавшихся от настоящего
шелка.

Сначала Шардонне держал в секрете способ производства искусственного волокна. Но вскоре узнали, что он изготовил его из хлопка—-того самого хлопка, который идет для вы­делки обыкновенных хлопчатобумажных тканей.

Шардонне подвергал хлопок химической обработке кис­лотами и растворял не в воде, в которой хлопок нераство­рим, а в других жидкостях. Раствор он продавливал сквозь мельчайшие отверстия в теплую слабую кислоту, и под дей­ствием кислоты тончайшие струйки раствора превращались в тончайшие твердые нити.

Вот эти-то нити по своему виду и напоминали настоящий природный шелк.

Когда стало известно, что Шардонне делает свой шелк из хлопка, взялись за работу и другие химики. Хлопок со­стоит почти полностью из вещества, называемого целлюло­зой, или клетчаткой. Но целлюлоза входит в состав не толь­ко хлопка. Из нее построены стенки клеток всех растений, и вместе с другими веществами она образует твердый остов трав и деревьев. И если можно получать шелк из хлопка, то нельзя ли изготовить шелк и из дерева, из обыкновенного дешевого дерева? Упорной работой химики доказали, что это возможно. Из древесной целлюлозы они получили самый дешевый сорт искусственного волокна —всем известный вис­козный шелк.

Уже казалось — шелковичный червь побежден: шелк мы можем производить и без него.

Но не тут-то было! Искусственному шелку еще очень далеко до природного; Он гораздо менее прочен, Нить при­родного шелка толщиною в 1 миллиметр выдерживает груз весом около 45 килограммов, а нить вискозного шелка та­кой же толщины рвется от нагрузки всего в 25 килограммов. Мокрый природный шелк почти так же крепок, как » сухой, а мокрый искусственный шелк слабее сухого шелка больше чем вдвое. Поэтому-то так рвутся изделия из искусственного щелка при стирке. Кроме того, искусственный шелк сильно вытягивается при носке. А самый главный недостаток искусственного шелка тот, что он очень плохо греет. Искусствен­ный шелк только по виду, напоминает природный, а в дей­ствительности он построен совсем из другого материала. Шелковичный червь производит свой шелк из веществ, ко­торые химики называют белковыми (потому что по своим химическим свойствам они родственны яичному белку). А наш искусственный шелк состоит из целлюлозы, той самой целлюлозы, из которой состоят простые хлопчатобумажные ткани: ситец, сатин и др.

Как видно, шелковичный червь побежден еще не был.

ИСКУССТВЕННО ЛИ ИСКУССТВЕННОЕ ВОЛОКНО?

Однако химики не унывали. Искусственное волокно из целлюлозы оказалось хуже природного шелка. Но все же оно очень ценно, и поэтому производство его быстро разви­валось и совершенствовалось. А самое главное — было вы­яснено, почему из целлюлозы, а не из других веществ, по­лучаются волокна.

Оказалось, что дело здесь в размерах и форме молекул целлюлозы. Молекула целлюлозы огромна: природа не по­скупилась затратить на ее постройку около 42 000 атомов.

Не менее замечательна и форма целлюлозных молекул. Молекула зеленого красящего вещества растений — хлорофила — содержит 137 атомов, расположенных в виде при­чудливого узора из множества связанных между собой ко­лец. Такое же сложное строение имеют и молекулы множе­ства других химических соединений. Но колоссальная молекула целлюлозы построена очень просто.

В молекуле хлорофила 137 атомов, расположенных в виде причудливого узора из множества связанных между собой колец.
И когда узнали это, все сра­зу стало понятно. Волокна могут образоваться только из таких веществ, которые со­ставлены из нитевидных моле­кул. Именно поэтому волокна получаются из целлюлозы и не получаются из многих тысяч других продуктов. Но ведь тогда искусственные целлюлозные волокна по сути дела совсем не искусственные, потому что действи­тельно искусственным можно назвать только то волокно, длинные нитевидные молекулы которого приготовлены нами искусственно. Целлюлоза же образовалась в организме ра­стений без нашего участия.

ШЕРСТЬ ИЗ ПРОСТОКВАШИ?

Другие химики пошли иным путем. Они рассуждали так: природный шелк — белковое вещество. Значит, нужно попытаться получить искусственный шелк из белковых ве­ществ.

Подходящим белковым сырьем оказалась простокваша из снятого молока.

Если простокваша постоит, от сыворотки отделится густая масса — белковое вещество — казеин.

Вот из этого-то белка, содержащегося в молоке, химики и хотели получить искусственный шелк. Они поступили с казеином совершенно так же, как и с целлюлозой: приго­товили густой казеиновый раствор и продавили его сквозь узенькие отверстия. Получились тончайшие струйки, которые тут же затвердевали. Так образовались нити — мягкие, уп­ругие и с приятным матовым блеском, очень напоминающим прекрасную ангорскую шерсть.

Шелк опять не получился. Но зато искусственная шерсть оказалась настолько хорошей, что во многих странах начали строить заводы для производства такой шерсти.

Почему же все-таки вместо шелка получилась шерсть? Химики это выяснили.

Молекулы белковых веществ шерсти и шелка очень по­хожи по своему строению. И те и другие напоминают длин­ные многозвенные цепочки. Но у шелка эти цепочки-моле­кулы прямые, а у шерсти — извитые (недаром волосы так легко вьются — это та же шерсть!). А молекулы казеина, как оказалось, больше похожи на молекулы шерсти, чем на мо­лекулы шелка. Вот почему химики, пытаясь получить из простокваши шелк, несжиданно получили шерсть.

«СШИВАНИЕ» ДЛИННЫХ МОЛЕКУЛ

Двести лет побеждала гусеница человека, И все же ее первенству пришел конец. Потому что химики, научившись сначала изготовлять волокна из природных больших нитевидных молекул, открыли наконец способ делать такие молекулы искусственно.

Они искусственно приготовили большие нитевидные молекулы из маленьких молекул. Они «сшили» друг с другом множество таких молекул и получили длинную молекулу- цепочку, в которой каждая маленькая молекула стала от­дельным звеном.

Однако легко сказать — «сшить» длинную молекулу из маленьких. А как это сделать?

Надо было найти «нитки», чтобы сцепить между собой отдельные молекулы. И не простые нитки: сшивать ведь предстояло сверхкрошечные частицы! В результате многолетней упорной работы химики нашли такие нитки.

Далеко не всякие молекулы можно «сшить» друг с дру­гом. К «сшиванию» пригодны только те, что имеют на кон­цах слабые места, в которых атомы непрочно связаны между собой. Химики поступают с такими молекулами, как с ко­роткими цепочками, когда из них составляют длинную цепь. «Расковывают» крайние звенья, соединяют звенья соседних цепочек и вновь заковывают их. Расположенные на концах непрочно связанные атомы маленьких молекул —это и есть крайние звенья цепочек. А «расковывают» их такими «молотками», как высокая температура или высокое давление. Под их воздействием слабые связи между атомами разры­ваются. На мгновение на концах маленьких молекул по­являются свободные, незанятые связи. Они-то и служат теми ниточками, с помощью которых отдельные маленькие молекулы «сшиваются» друг с другом в длинные молекулы-це­почки. По мере того как молекулярная цепь удлиняете, меняются и свойства веществ, состоящих из этих молекул.

Один американский химик сделал интересное наблюдение. Он установил, что если на «сшивание» длинной молекулы пошло 29 маленьких молекул того вещества, с которым он работал, то волокна из полученного продукта не образуют­ся. Вещество, молекулы которого «сшиты» из 33 тех же маленьких молекул, образует волокна, но очень короткие. При «сшивании» 43 маленьких молекул получается продукт, способный образовывать длинные волокна, «о крайне непрочные. Продукт, молекулы которого получены из 65 ма­леньких молекул, дает волокна, хотя еще и очень непроч­ные, но уже способные несколько вытягиваться. При «сши вании» 100 маленьких молекул получается вещество, волокна из которого при толщине в 1 миллиметр выдерживают груз в 12,5 килограмма, — все еще вдвое меньше вискозного шелка! И только при «сшивании» нитевидных молекул не менее чем из 300 маленьких молекул образуются вещества, пригодные для выработки практически ценных искусственных волокон. Так сильно зависят свойства волокон от длины мо­лекул, из которых они построены.

ШЕЛКОВИЧНЫЙ ЧЕРВЬ ПОБЕЖДЕН

Волокно, полученное из таких молекул. — это уже в пол­ном смысле слова искусственное, или синтетическое, волокно.

Но если можно изготовлять большие нитевидные молеку­лы, то нельзя ли создать лучшее волокно, чем природное шелковое?

В молекуле-цепочке природного шелка не все звенья оди­наково хороши. Некоторые из них заведомо ухудшают свой­ства волокна, и было бы неплохо заменить их другими. Гусеница, очевидно, неспособна это сделать, а химики могут.

Незадолго до войны американские химики изготовили синтетическое волокно «нейлон», которое по своему качеству оставляет далеко позади не только искусственные целлюлоз­ные волокна, но и самый природный шелк.

Нитка из нейлона выдерживает почти в полтора раза больший, груз, чем шелковая нитка такой же толщины.

Мокрый природный шелк теряет одну четверть своей первоначальной крепости, Волокна нейлона при смачивании ставятся слабее только на одну десятую.

Мокрый шелк вытягивается почти вдвое больше, чем су­хой. Волокна нейлона в мокром состоянии вытягиваются не больше, чем в сухом.

Шелк очень гигроскопичен — он жадно впитывает в себя влагу. Гигроскопичность нейлона чрезвычайно мала; даже в весьма сыром воздухе он почти не вбирает в себя влагу.

Шелк очень чувствителен к стирке; его внешний вид и прочность много теряют после каждой обработки мылом. Нейлон совершенно не набухает в воде не изменяется не только от действия мыла, но и при кипячении в растворе едкого каустика.

Словом, все различия между нейлоном и шелком — не в пользу шелка,

Из векового состязания с природой человек вышел побе­дителем.

Но одновременно химики наступали и на других фронтах.

МОЛЕКУЛА КАУЧУКА

В 1839 году американец Гудьир открыл, что каучук, получающийся из сока некоторых растений, приобретает ряд новых свойств после нагревания с серой. Из растворимого, липкого, непрочного он становится водонепроницаемым и водостойким, эластичным и мало чувствительным к измене­нию температуры. Способ Гудьира был назван «вулкани­зацией», а вулканизированный каучук —- резиной.

Всего сто лет назад каучуком пользовались только школь­ники для подчистки тетрадей. А теперь мы даже не «пред­ставляем жизнь без резиновых изделий.

Мы носим резиновые калоши, боты и прорезиненные плащи. Мы ездим в автомобилях и автобусах на резиновом ходу. Мы даем детям резиновые соски, мячи и игрушки. Мы пользуемся резиновыми шлангами и прокладками, прорезиненными водолазными костюмами и резиновыми лодка­ми, резиновыми изоляторами и противогазными масками, прорезиненными аэростатами и дирижаблями.

Каучук нужен всем странам. А каучуковое дерево может расти только в некоторых. Потребность в каучуке увеличи­вается быстро. А каучуконосы вырастают медленно.

Так перед химиками была поставлена задача — получение искусственного каучука.

Химики принялись за работу. Она была нелегка- и заняла много лет. Но в результате у природы вырвана еще одна тайна: тайна строения молекул каучука.

Оказалось, что они очень похожи на молекулы волокни­стых веществ. Они тоже огромны и нитевидны. Правда, они чуть короче молекул целлюлозы, но зато почти вдвое тонь­ше. Тоньше этой молекулы-нити, пожалуй, и быть не может.

Состав молекулы каучука проще, чем у целлюлозы, шел­ка и шерсти. Всего два сорта «кирпичей» использовала при­рода на эту постройку—-атомы углерода и водорода. В цел­люлозе же есть еще атомы кислорода, в шелке, кроме то­го, и атомы азота, а в молекуле шерсти «стройматериалы» и того разнообразнее: там присутствуют и атомы серы и неко­торые, другие.

Вот эта-то разница в «стройматериалах», а также способах их укладки в молекуле, и служит причиной различия в свойствах веществ, несмотря на сходство формы их молекул.

Расположены молекулы каучука не как у волокнистых веществ — упорядоченными параллельными пучками, а как попало, беспорядочной грудой спутанных клубков. Здесь и кроется причина главного свойства каучука — его эластичности.

При вытягивании спутанные нитевидные молекулы каучука начинают понемногу распутываться и распрямляться. Чем сильнее растягивают кусок каучука, тем прямее становятся его молекулы-нити и тем стройнее располагаются они по отношению друг к другу, пока, наконец, при очень сильном вытягивании не распрямятся полностью и не лягут парал­лельно. Теперь дальнейшее вытягивание становится почти невозможным: оно скоро приведет к отрыву одной молекулы от другой, а следовательно, и к разрыву куска. Но стоит прекратить вытягивание, как распрямившиеся было молеку­лы-нити вновь принимают первоначальный спутанный вид, и каучук сокращается до прежних размеров. При вулканиза­ции свойства каучука изменяются.

В чем же заключается процесс вулканизации?

СВЯЗЫВАНИЕ НИТЕЙ

Твердое тело, брошенное в жидкость, попадает словно в развороченный муравейник. Со всех сторон к нему устрем­ляются миллионы крошечных подвижных молекул. Ведь их в каждом кубическом сантиметре жидкости несколько тысяч миллиардов миллиардов!

Некоторым из них удается «прилипнуть» к крайним мо­лекулам твердого тела. Они удерживаются электрическими и магнитными силами. Если твердое тело, подобно сахару, по­строено из маленьких молекул, таких же по размерам, как у жидкости, — молекулы жидкости быстро отрывают их от соседей и вместе с ними уплывают прочь. Твердое тело на­чинает «таять».

Если же твердое тело построено, подобно каучуку, из длинных нитевидных молекул, то молекулам-малюткам растворителя не так-то легко оторвать одну нить от другой. Они «налипают» на молекулы-нити по всей их длине. Они устремляются в промежутки между ними. Крошечные мо­лекулы расталкивают нити, проникают вглубь и «прилипают» к нитевидным молекулам, расположенным в глубине. Все новые полчища молекул жидкости набрасываются на твер­дое тело. Они забираются глубже и глубже и все сильнее расталкивают нитевидные молекулы, и от этого тело начи­нает расти в объеме — набухать. И только когда раствори­теля очень много, его молекулам-малюткам удается пол­ностью оторвать друг от друга молекулы-нити и растворить вещество.

Но даже тогда длинные молекулы с «налипшими» на них малютками не могут двигаться в растворе вполне свободно. Они задевают, цепляются, мешают друг другу. Поэтому растворы веществ, построенных из нитевидных молекул, гу­сты и малоподвижны, как сироп.

При вулканизации атомы серы внедряются между нитя­ми-молекулами каучука и присоединяются к ним: одним концом к одной, вторым— к другой. Между отдельными-молекулами каучука перебрасываются короткие мостики из атомов серы. Образуется огромное единое сооружение, по виду напоминающее решетку.

Молекулы жидкости не могут теперь растащить его на отдельные нити: они прочно связаны. Вулканизированный каучук нерастворим. Те же мостики из атомов серы мешают распутыванию нитевидных молекул каучука при растягива­нии. Поэтому вместе с потерей растворимости изменяется и эластичность каучука.

Если серы для вулканизации взять мало, нитевидные мо­лекулы скрепляются друг с другом мостиками в немногих местах. Решетка получается редкая, и молекулы-малютки растворителя еще могут забираться внутрь. Им не удается полностью разъединить связанные молекулы-нити. Но они еще могут их расталкивать. Такой каучук еще способен набухать.

Чем больше серы берут для вулканизации, тем» больше мостиков образуется между нитевидными молекулами. Ре­шетка становится все более частой. Резина постепенно те­ряет способность набухать и делается тверже и тверже. При очень большом количестве серы получается совершенно твердый продукт — эбонит.

ПОБЕДА ОДЕРЖАНА

Процессом вулканизации химики овладели. На очередь стала основная задача — получить синтетический (искусствен­ный) каучук — СК.

Химики отказались «шить» нитевидные молекулы СК из тех маленьких молекул, которые использует каучуконосное растение. Слишком дорого и неудобно в производстве это вещество. Химики нашли другое, более подходящее сырье для СК.

Советские ученые гордятся тем, что они первые открыли такое сырье —газ бутадиен. Русский академик Сергей Ва­сильевич Лебедев получил его из обыкновенного винного спирта. И он же нашел способ «сшивания» крошечных мо­лекул бутадиена в длинные молекулы СК.

В качестве иголки он использовал металл натрий. Словно настоящая игла, натрий после «шитья» остается неизменным. Он только помогает молекулам бутадиена соединиться друг с другом, но сам не входит в образовавшееся соединение. Химики называют такие вещества катализаторами.

Вслед за бутадиеновым каучуком химики приготовили по способу «сшивания» и другие виды СК. Появился СК, в молекулах которого имеются атомы хлора, — хлоропревошй каучук. Появился СК, содержащий в своих молекулах атомы серы, — тиокол. Появились искусственные каучуки, ните­видные молекулы которых «сшиты» не из одинаковых маленьких молекул, а из разных, — пербунан и другие.

Все виды СК построены из больших нитевидных моле­кул, похожих на молекулы природного каучука. В этом причина их сходства. Поэтому все они, подобно природному каучуку, эластичны.

Но нитевидные молекулы каждого вида СК имеют свои особенности. И в этом причина их различия. Поэтому каж­дый вид СК, кроме общего свойства — эластичности, обла дает еще особыми свойствами. Это чрезвычайно ценно. Ведь каучуконосные растения вырабатывают млечный сок для самих себя. Им безразлично, прочны ли шины и держат ли бензин шланги, изготовленные из его сока. Но нам-то это не безразлично. Каучуконосные растения не в состоянии со­здать каучук, одинаково хороший и для шин, и для водо­лазных костюмов, и для воздушных шаров, и для калош. Теперь, благодаря химикам, в нашей власти подобрать для каждой области и применения такой вид СК, который а данном случае будет лучше натурального каучука.

Пербунан истирается на одну треть медленнее натураль­ного каучука. Поэтому автопокрышка из пербунана про­служит, по сравнению с покрышкой из натурального каучу­ка, лишние 30 километров на каждую сотню километров пробега автомобиля.

Природный каучук не выдерживает бензина и многих других жидкостей. Тиокол в них совсем не набухает. Поэто­му из него готовят лучшие шланги для нефтепромыслов, бензинозаправочных станций, химических заводов и т. п.

Хлоропреяовый каучук пропускает газ водород в десять раз, а тиокол —даже в двести раз хуже натурального кау­чука. Поэтому воздушные шары, пропитанные хлоропреновым СК, сохраняют водород в десять, а тиокол в двести раз дольше, чем пропитанные натуральным¹ каучуком.

Пербунан держит воздух вдвое лучше природного кау­чука. Поэтому автокамеры из этого СК приходится подка­чивать вдвое реже, чем камеры из каучука природного.

Резина из натурального каучука легко загорается. Хлоро­преяовый каучук горит лишь при непосредственном действии пламени.

Вода просачивается через тиокол в тридцать раз медлен­нее, чем через натуральный каучук. Легко себе представить, как это ценно для производства водонепроницаемых плащей, водолазных костюмов, резиновых лодок, зонтов и т. п.

Разгадав тайну природного каучука, химики приготовили в своих лабораториях, а потом и на химических заводах такие каучуки, которые нашли себе десятки новых примене­ний, немыслимых для каучука природного.

И если бы сейчас вдруг во всех странах выросли целые леса тропического каучукового дерева, вряд ли были бы закрыты заводы СК. Ибо натуральный каучук уже не в состоянии конкурировать с разнообразными по свойствам каучуками химиков.

В соревновании с природой вновь вышел победителем человек.

САМЫЙ СОВРЕМЕННЫЙ МАТЕРИАЛ

Шелковичный червь вел химиков по пути к искусствен­ному шелку. Слезы «плачущего дерева» были путеводной звездой на дороге к СК. В обоих случаях химики начинали с подражания природе.

Но подражание —не закон для химиков. Они подарили нам множество веществ, которые в природе никогда не встречались. Какой природный материал обладает сочетанием таких свойств, как механическая прочность, химическая стойкость, абсолютная водоупорность, нетеплопроводность, высокая электроизоляционная способность? И в то же вре­мя это необыкновенное вещество пластично—способно в опре­деленных условиях легко принимать, а затем сохранять лю­бую внешнюю форму. Готовые изделия из этого вещества можно производить формовкой, прессовкой, литьем под дав­лением, без дополнительной механической обработки и окраски. Подобных материалов «в природе нет. Но они искусственно созданы химиками.

Бесшумная шестерня, аккумуляторные баки, рулевое колесо, небьющиеся стекла и еще около трех десятков- деталей автомашины делаются из пластмассы. Выключатели, розетки, телефонные аппараты и трубки, изоляторы и сотни других деталей электротелефонной аппаратуры делаются из пластмассы. Пуленепробиваемые стекла боевых самолетов — это тоже пластмассы.

И в самолете, и в портфеле школьника, и на кухонной полке домохозяйки, и в любом цехе любого завода есть изделия из пластических масс—-самого современного материала современной техники.

МОЛЕКУЛЫ РЕШЕТКИ

Изучение пластмасс опять привело химиков к большим молекулам. Правда, американцы братья Хиатт, получившие в 1870 году из смеси спирта, камфоры и продукта обработки целлюлозы азотной кислотой первую промышленную пласт­массу— целлулоид, вряд ли связывали главные свойства нового продукта с величиной молекул целлюлозы. Можно также сомневаться, вполне ли ясно сознавал американец Бакелэнд, в честь которого полученная им в 1907 году важ­нейшая пластмасса названа «бакелитом», что при образова­нии бакелита происходит «сшивание» маленьких молекул сырья —фенола (карболки) и формальдегида (формалина) — в огромные молекулы. Это было выяснено несколько позд­нее. Но когда это установили, путь для победного шествия пластмасс был открыт.

Для искусственного волокна важнее всего нитевидная форма больших молекул. В каучуке отдельные нитевидные молекулы приходится вулканизацией связывать между со­бою мостиками. Самыми ценными пластмассами оказались такие, у которых огромные молекулы сразу образуются в виде решеток, подобных молекуле-решетке вулканизирован­ного каучука. Только такие пластмассы способны выдержать и высокие температуры и жестокие морозы.

Нитевидные молекулы химики получают из веществ, ма­ленькие молекулы которых могут «сшиваться» друг с другом только своими концами. При получении пластмасс химики, хроме таких веществ, берут еще «мостикообразуюшее на­чало». Так называют они вещества, маленькие молекулы ко­торых могут «сшиваться» с другими звездообразно — в трех я более местах. Двумя лучами молекулы «мостикообразующего начала» участвуют в образовании одной нити, а остальными, как мостиками, связываются с соседними нитями. Новая большая молекула растет поэтому одновременно во всех направлениях в пространстве и в конце концов становится похожей на сложно переплетенные фермы стального желез­нодорожного моста.

Никакие растворители не смогут разделить на отдельные нити эти гигантские молекулы-решетки!

Разнообразя исходные продукты, изменяя их соотноше­ния, беря больше или меньше «мостикообразующего качала», можно получить решетки более частые и более редкие, гро­моздкие и миниатюрные. А в зависимости от этого будут получаться пластмассы с самыми разнообразными свойства­ми. Мы знаем пластмассы светлые и темные, прозрачные и матовые, гибкие и хрупкие, горючие и огнестойкие. Мы знаем пластмассы прочные, как сталь. Мы знаем- пласт­массы, не боящиеся самых крепких кислот. Мы знаем пластмассы-изоляторы, которые выдерживают самые силь­ные токи.

Получение пластических масс —область техники, границы которой пока еще не видны. То, что сделано в этой обла­сти вчера и сегодня, изумляет нас своей грандиозностью. Но кто может поручиться, не покажется ли все это детскими игрушками в сравнении с тем, что будет найдено здесь завтра и послезавтра?

РОЖДЕНИЕ НОВОЙ НАУКИ

Таковы первые результаты химической науки —химии высокомолекулярных соединений, специально занимающейся изучением больших молекул.

Новые науки не возникают по прихоти отдельных уче­ных. Они рождаются, когда того требуют интересы практи­ческой жизни. До начала прошлого века химическое произ­водство не имело дела со сложно построенными химическими соединениями. Сода и поташ, селитра и черный порох, едкие щелочи и кислоты —вот почти и все, что вырабатывалось на химических заводах. Молекулы этих веществ редко на­считывают более 10 атомов.

Молекула пластмассы с помощью молекулы мостикообразующих» ве­ществ (художник обозначил их тре­угольниками) растет одновременно во всех направлениях в пространстве.

В XIX веке начинается производство искусственных ани­линовых красок, новых взрывчатых веществ, сложных ле­карств. Молекулы их построены уже из десятков атомов. И хотя число атомов в молекуле редко превышает 150—200, все же свойства таких веществ настолько своеоб­разны, что для изучения их выделилась из единой прежде химии новая наука — органическая химия.

В конце XIX, а особенно в XX веке на очередь выдви­гается задача производства искусственного волокна, СК, пластических масс. Их молекулы состоят из тысяч, десятков тысяч и даже сотен тысяч атомов. Прежняя органическая химия не имела опыта работы с такими веществами. А они по свойствам во многом отличны от веществ низкомолеку­лярных (построенных из малых молекул). Поэтому вполне понятна потребность в особой науке, специально изучающей высокомолекулярные вещества.

С возникновением этой потребности и родилась химия высокомолекулярных соединений.

ХИМИЯ БОЛЬШИХ МОЛЕКУЛ

Между небоскребом и землянкой разница не только в количестве людей, которое они могут вместить. В десять тысяч землянок народу войдет, может быть, и больше, чем в небоскреб. Но даже и сто тысяч землянок не заменят одного театра на тысячу зрителей. В небоскребе же таких театров поместится десяток. Это одно из новых свойств небоскреба, как большого здания.

Высокомолекулярные соединения отличаются от низкомо­лекулярных не только тем, что у них проявляются с боль­шим разнообразием те же свойства, что и у соединений с маленькими молекулами. Огромная величина их молекул сообщает им и совершенно новые свойства, не известные низкомолекулярных соединений.

Всего только 0,00002 грамма (две стотысячных грамма!) витамина «Д» в сутки требуется для предохранения ребенка от заболевания рахитом. Одним граммом витамина «Д» мож­но целый год спасать от рахита 137 детей! Обычная химия малых молекул не могла объяснить эту загадку. Нов и химия высокомолекулярных соединений дает ключ к ее решению.

Крюк, соединяющий вагоны поезда, очень мал по сравнению с поездом. Но от его прочности зависит безопасность движения всего состава. Два углеродных атома в середина молекулы, нити каучука, — ничтожная доля всей молекулы, построенной из 26 000 атомов. Но стоит разорвать связь между этими средними атомами — и свойства каучука резко изменятся. Растворы его станут вдвое менее густыми, сильно ухудшится эластичность, значительно понизится прочность и т. д. Для разрыва же связи между средними углеродными атомами молекулы каучука требуется всего только одна молекула кислорода.

Молекула на молекулу!

Но одна из них весит в 4 260 раз больше другой. Поэтому одного грамма кислорода достаточно для коренного измене­ния всех свойств 4 250 граммов каучука, или, иначе, на один грамм каучука идет всего лишь 0,000235 грамма кислорода!

По той же самой причине почти незаметные количества такш; низкомолекулярных веществ, как «витамины и яды (в молекуле витамина «Д», например, всего 73 атома), один благотворно, а другие способны роковым образом повлиять на поведение клеток живого организма, построенных из огромных белковых молекул.

Постепенно знакомясь с особыми свойствами больших молекул, мы начинаем понимать, почему наиболее сложные из них — белковые вещества — стали носителями самого ве­личественного явления природы — явления жизни.

Гигантская молекула живого белка, построенная иэ мно­гих сотен тысяч, а может быть и миллионов атомов, отли­чается от молекул каучука, целлюлозы или простейших бел­ков, например шелка, так же, как величайшее и красивей­шее здание в мире — Дворец Советов — будет отличаться от серых по своей архитектуре американских небоскребов.

Своими различными частями она может производить са­мые разнообразные химические действия, а кроме того, бла­годаря своей величине и сложности проявлять множество особых, до сих пор еще до конца не изученных или даже не открытых свойств. Поэтому она в одно и то же время чувствительна к малейшим внешним воздействиям и стойка, легко разрушается от различных причин и столь же легко приспосабливается к ним. Как сказал один химик, она «живая» в химическом смысле этого слова.

Изучить законы поведения больших молекул, раскрыть до конца их строение, узнать тайны их возникновения и причины разрушения, открыть новые способы технического применения и приблизиться к познанию- сущности явления жизни — задача новой отрасли химической науки.

Химия больших молекул находится в младенческом пе­риоде своего развития. Но она уже добилась таких резуль­татов, которые позволяют верить, что дальнейший путь ее будет отмечен многими и многими великими открытиями.

Похожие статьи:

1. Появление молекул ДНК
2. Энергетика атомов и молекул
3. Разложение молекул воды в процессе фотосинтеза
4. Рассмотрение строения биомембран
5. Техника, металлургия и химия эпохи Возрождения

---