Из чего всё сделано? Рассказы о веществе - Любовь Николаевна Стрельникова
Случается и так, что химик задумывает одно, а получает совсем другое — так диктуют законы природы и непредвиденные обстоятельства. В 1856 году восемнадцатилетний англичанин Уильям Генри Перкин решил из каменноугольной смолы синтезировать природное вещество хинин. Оно содержится в коре хинного дерева. Если жевать эту кору, то можно излечиться от малярии. Деревьев на всех не напасёшься, поэтому нужно было придумать, как сделать это вещество в обход природы, из подручных веществ. Перкин экспериментировал в домашней лаборатории. Он уже спланировал последовательность своих действий, то есть схему синтеза, как скажут химики. Но тут вмешался случай.
Исходные вещества, которые использовал молодой студент, были не очень чистыми, в них содержалось некоторое количество постороннего вещества — анилина. И реакция пошла так, как сочла нужным природа, — вместо желанного хинина неожиданно получилось вещество красивого фиолетового цвета, доселе неизвестное. Перкин назвал его мовеином. Это был первый синтетический краситель, которого нет в природе.
Перкин сумел по-хозяйски распорядиться своим открытием. Уже через год заработала его фабрика, производящая мовеин, и он стал богатым человеком. К чести Перкина, он не забросил после этого занятия наукой, а принялся за исследования с удвоенной энергией. И передал свою любовь к химии сыну, тоже Уильяму Генри Перкину, которого, чтобы не путать с отцом, называют младшим. Тот тоже стал известным химиком.
А хинин, кстати, удалось синтезировать лишь в 1944 году, спустя 88 лет после задумки Уильяма Генри Перкина-старшего. Как вы думаете, кто это сделал? Роберт Вудворд! Вот уж кто был великим синтетиком.
Химия как искусство
Большинство молекул природных веществ, за которыми химики неустанно охотятся, удивительно красивы. Структурные формулы их молекул похожи на изысканные кружева. Синтез такого вещества — это акт творения, сравнимый с созданием шедевров живописи, скульптуры и архитектуры. Подобно художнику, накладывающему на полотно мазок за мазком, химики по законам природы строят молекулы, шаг за шагом складывая кружевной узор. Поэтому химию часто сравнивают с искусством. Вот что по этому поводу говорит лауреат Нобелевской премии по химии Роальд Хоффман: «Создание молекул сближает химию с искусством. Мы собственноручно творим те объекты, которые потом воспринимаем и изучаем. В точности то же самое делают писатели, художники и композиторы. По существу, именно этим химики отличаются от любых других учёных».
У каждого шедевра, например, в живописи и скульптуре, есть автор — Леонардо да Винчи, Микеланджело Буонарроти, Марк Антокольский, Диего Веласкес, Валентин Серов, Эдуар Мане, Василий Кандинский и многие другие. В химии то же самое. Только здесь имена создателей присваивают реакциям — тем самым маленьким актам творения, которые позволяют построить тот или иной фрагмент молекулы или получить нужное вещество. Именных реакций — сотни. Реакция Арбузова, Гриньяра, Фаворского, Гофмана, Бутлерова, Кучерова, Несмеянова, Вёлера, Байера, Виттига... Бывает, что одному химику принадлежит несколько именных реакций. Например, у Адольфа Байера их аж восемь, а у Эмиля Фишера — девять!
Природа умеет создавать для своих нужд самые разные волокна. Например — белковые, которые производит паук и плетёт из них паутину
Химики очень дорожат такой славой. И знаете почему? Имя создателя закрепляется за реакцией стихийно, безо всякой официальной процедуры. То есть авторство признают коллеги-химики по всему миру. А коллеги, они же соперники, в таких делах весьма взыскательны и никогда не подарят бессмертие тому, кто его не заслуживает.
Счастлив тот химик, которому удалось раскрыть тайны природы и расшифровать формулу природного вещества. Ещё более счастлив тот, кто смог синтезировать это вещество в лаборатории из подручных реактивов и попутно открыть именную реакцию. Ведь благодаря его труду мы можем не тревожить природу, не брать у неё лекарства, красители, витамины и волокна, а делать их сами. Но безмерно счастлив тот, кто сумел синтезировать вещество, которого нет в природе, но которое так нужно людям. Благодаря таким исследователям химики и технологи создают параллельный мир, так похожий и так не похожий на природу. Об этом — наш дальнейший рассказ.
Инспекция в шкафу
Параллельный мир начинается в шкафу, где хранится одежда. Давайте-ка в него заглянем и изучим этикетки, которые торчат из швов с изнаночной стороны рубашек, брюк, кофточек и платьев. Ну и что вы разглядели? Что там написано? Наверняка, вам попались слова «хлопок», «лён», «шерсть», «шёлк», «вискоза», «полиамид», «полиэфир» (ПЭ), «полиакрилонитрил» (ПАН), микрофибра и другие мудрёные названия. Так называют волокна, из которых сделаны ткань или трикотаж.
С хлопком всё понятно. Вы ведь наверняка знаете, что есть такое растение хлопчатник, которое любит солнце и тепло и потому растёт в южных странах. Его плоды напоминают коробочки, именно так они и называются. Когда плоды созревают, коробочки раскрываются и становятся видны семена, окружённые пушистым клубком белого волокна, похожего на вату. Оно состоит из природного вещества с названием «целлюлоза», да-да, того самого, из которого сложены стволы и ветви деревьев.
А хлопчатник изготавливает белые пушистые волокна из чистейшей целлюлозы. Их мы называем хлопком
Похожие белковые волокна прядёт гусеница тутового шелкопряда и строит из него вокруг себя кокон. Эти волокна мы называем шёлком
Напомню, что молекулы целлюлозы похожи на длинные ажурные нити, состоящие из повторяющихся фрагментов, как нитка бус с одинаковыми бусинками. «Бусинок» в молекуле целлюлозы может быть очень много, от трёх-четырёх сотен до десяти тысяч. Такие длинные молекулы с повторяющимися звеньями химики называют полимерами.
Итак, коробочки с хлопком собирают, волокно вынимают, очищают от семян, мнут, расчёсывают и прядут из него тонкие мягкие нити. А потом из этих нитей ткут ткани, которые нередко раскрашивают в разные цвета (спасибо химикам за красители!). В прежние времена нити из хлопка пряли на самодельных прялках и ткани тоже ткали вручную на маленьких станках — утомительно и долго. Первые прядильные и ткацкие машины появились в Англии сравнительно недавно, немногим более 200 лет назад. И вот тогда стало возможным делать много хлопковой ткани, цена на неё упала, и её смогли покупать люди с разным достатком. Из хлопковых тканей можно сделать что угодно — хоть рубашки и блузки, хоть ночные сорочки и трусы, хоть постельное бельё и полотенца. Этот чудесный природный материал приятен телу. Вот поэтому мама и бабушка предпочитают кофточки из хлопка. Да и папа любит хлопковые рубашки.
Лён — это тоже понятно. Возможно,
