У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Пры павышэнні тэмпературы колькасць такіх звышхуткіх малекул вельмі хутка павялічваецца. У рэакцыю ж уступаюць не ўсе малекулы, а галоў.ным чынам «звышхуткасныя» Ч Вось чаму хуткасць хімічнай рэакцыі ўзрастае хутчэй, чым павышаецца тэмпература.
Такія малекулы становяцца тымі пунктамі, або цэнтрамі, вакол якіх разгараецца хімічная рэакцыя. Яны былі названы актыўнымі. Чым больш утвараецца актыўных малекул, тым хутчэй злучаюцца паміж сабой рэчывы, хутчэй «сшываюцца» маленькія малекулы ў доўгія ланцужкі.
Малекулы-малюткі, уступаючы ў хімічнае злучэнне, утвараюць малекулу новага рэчыва.
Пры хімічных рэакцыях многія рэчывы выдзяляюць энергію-цеплыню, таму энергія ўзбуджанай малекулы не знікае, а наадварот, узрастае.
Малекула імчыцца з яшчэ большай хуткасцю, рэзка распіхваючы іншыя малекулы, якія трапляюцца на яе шляху. I ўсе яны, у сваю чаргу, становяцца актыўнымі. Колькасць цэнтраў хімічнай рэакцыі з кожным момантам становіцца ўсё большая і большая. Колькасць актыўных малекул узрастае, як снегавая лавіна, што нясецца з гары.
Выдатныя савецкія вучоныя — акадэмік М. М. Сямёнаў і член-карэспандэнт Акадэміі навук СССР ЯБ. Сяльдовіч—распрацавалі тэорыю хімічных рэакцый, якія ўтвараюцца актыўнымі малекуламі.
Гэтая тэорыя ўпершыню дала магчымасць правільна растлумачыць загадкавыя паводзіны некаторых рэчываў пры злучэнні іх з іншымі рэчывамі.
«Ланцугі актыўных малекул могуць разгаліноўвацца,— пісаў акадэмік Сямёнаў,— адна актыўная малекула нараджае іншы раз некалькі новых адначасова».
Для пачатку полімерызацыі дастаткова, каб хоць адна малекула монамеру прышла ў актыўны, узбуджаны стан. Актыўная малекула, якая ўтварылася, сутыкаецца з іншымі, неактыўнымі малекуламі і злучаецца з імі. Узнікае першапачатковы ланцужок, які робіцца ўсё даўжэйшым. А рэакцыя, якая пачалася ў адным пункце, распаўсюджваецца па ўсёй колькасці рэчыва.
Так, адна актыўная малекула можа выклікаць ператварэнне ў адзін велізарны ланцуг многія сотні і нават тысячы маленькіх малекул.
2. Каталізатары — «хімічныя іголкі»
Такі ланцужок у сапраўднасці вельмі вялікі не вырастае. На нейкім этапе ён абрываецца, і атрымліваецца малекула полімеру, у якой ужо не можа быць павялічана колькасць звенняў. Зразумела, дапытлівыя даследчыкі свету малекул зацікавіліся: чаму ланцужок малекул не ператвараецца ў бяскрайнюю ніць, а абрываецца. Гэтай з’яве знайшлі простае тлумачэнне.
У рэчыве ўтвараецца не адзін ланцужок, а мільярды. I ўсе яны адначасова растуць. Нарэшце, ім не хапае малекул монамеру. Падзяліў-
1 Такія малекулы маюць у момант сутыкнення вялікую энергію (маючы вялікі запас унутранай энергіі), гэта значыць знаходзяцца ва ўзбуджаным стане.
Рыс. 34. Бурную рэакцыю кіслароду з вадародам выклікае крупінка плаціны. Кавалак цукру, пакрыты пылінкамі попелу, гарыць роўным сінім полымем. Попел і плаціна з’яўляюцца каталізатарамі.
шы наяўны запас маленькіх малекул, ланцужкі перастаюць расці — «будаўнічыя матэрыялы» скончыліся.
Другой прычынай з’яўляецца абрыў ланцужкоў. Яны ж таксама рухаюцца, таксама сутыкаюцца адзін з другім і рвуцца.
I калі тэмпература, пры якой адбываецца полімерызацыя, стане занадта высокай, то павялічваецца колькасць абрываў у ланцужкоў.
Тэмпература з’яўляецца далёка не бездакорным памочнікам хіміка. Гэта вострая з абодвух бакоў зброя.
Тэмпература не толькі дапамагае малекулам злучацца ў доўгія ланцужкі, але і рве іх. Гэта зусім непажаданая з’ява: ад даўжыні ланцужка малекул залежыць якасць валакна.
Атрымалася зачараванае кола: награваць — дрэнна і не награваць — дрэнна.
I гэты круг быў бы безвыходным, калі б у хімікаў не знайшлося яшчэ аднаго саюзніка. Паскорыць «сшыванне» малекул можна і без дапамогі высокай тэмпературы і моцнага ціску. Для гэтага трэба выкарыстаць так званыя «хімічныя іголкі».
Падобна да таго як з дапамогаю стальных іголак мы сшываем кавалкі тканіны, так хімікі з дапамогаю сваіх «іголак», якія называюцца каталізатарамі, «сшываюць» малекулы і ператвараюць адны рэчывы ў другія.
Іншы раз бывае дастаткова вельмі маленькай пылінкі каталізатара для таго, каб прымусіць два «ўпартых» рэчывы злучыцца паміж сабой.
Напрыклад, кісларод з вадародам у звычайных умовах амаль не рэагуюць. Але дастаткова кінуць у колбу, напоўненую сумессю гэтых газаў, мікраскапгчную крупінку плаціны, як адбудзецца бурная рэакцыя — выбух. Таксама кавалак цукру немагчыма запаліць запалкай — цукар будзе плавіцца, трашчаць, але не загарыцца. Аднак ёсць спосаб зрабіць яго паслухмяным і прымусіць да гарэння. Возьмем некалькі пылінак попелу з печы або крыху попелу з попельніцы і злёгку запэцкаем край кавалка цукру. Калі цяпер да кавалка цукру паднесці залаленую запалку, ён пакорна загарыцца роўным сінім полымем.
Цукар без попелу не гарыць. Попел тым больш негаручае рэчыва. А вось некалькі крупінак попелу, якія запэцкалі цукар, выклікалі дзеянне, падобнае да дакранання палачкі фокусніка.
«Хімічныя іголкі» — каталізатары — толькі прысутнічаюць пры рэакцыях, садзейнічаюць ім, але ў рэакцыі не ўступаюць, застаючыся нязменнымі, або ўступаюць, але ў нязначных колькасцях.
Работамі савецкага вучонага члена-карэспандэнта Акадэміі навук СССР С. С. Мядзведзева цяпер даказана, што пры полімерызацыі вінілавых злучэнняў асколкі малекул каталізатара ўваходзяць у састаў малекулы. Такія асаблівыя каталізатары называюцца ініцыятарамі. Такімі з’яўляюцца, напрыклад, гліна, плаціна, перакіс вадароду, шчолачы, кіслоты і да т. п.
Каталізатары дапамаглі хімікам, работнікам вытворчасці, хутка злучаць малекулы монамеру пры нізкай тэмпературы і атрымліваць ланцужкі патрэбнай даўжыні.
3. Газ для спеючых фруктаў
Адным з важнейшых відаў сыравіны, якую хімікі выкарысталі пры пабудове вялікіх ніткападобных малекул, што не існуюць у раслінным і жывёльным свеце, стала рэчыва, вядомае людзям некалькі тысячагоддзяў.
Амаль за дзве тысячы гадоў да нашай эры пры двары кітайскага імператара жыў стары садоўнік. Кветкі і плады, якія ён вырошчваў у імператарскіх садах, славіліся па ўсім Кітаі.
Сярод многіх заморскіх рэдкасцей у садзе імператара расло невялікае грушавае дрэва, якое прыслаў яму ў падарунак індыйскі магараджа. Гэтае дрэва давала плады толькі раз у дзесяць гадоў, ды і то толькі ў тым выпадку, калі лета было гарачае. Калі ж лета было халаднаватым, то грушы з’яўляліся толькі позняй восенню і не выспявалі.
Аднойчы вясной Багдыхан выклікаў свайго садоўніка і сказаў яму: «Гэтай восенню я хачу атрымаць спелыя плады з грушавага дрэва. Толькі ты адзін можаш здзейсніць маё жаданне. Я дам табе ва ўзнагароду столькі золата, колькі будуць важыць грушы. Але калі не выканаеш — загадаю пакараць».
Лета ў той год выдалася вельмі халоднае. Рана настала восень. Многа паўднёвых кветак і пладоў загінула ад начных замаразкаў. He было ніякай надзеі, што грушы змогуць паспець. Але садоўнік зняў непаспеўшыя грушы, расклаў іх у сваім пакоі на вялікім стале і стаў акурваць ладанам.
Багдыхан кожны дзень пасылаў слугу даведацца, калі паспеюць грушы, але яны заставаліся зялёнымі. Багдыхан загадаў сказаць садоўніку, што калі праз тыдзень, у час абеду, не будзе ў дварцы груш, ён будзе пакараны.
Праз тыдзень, у прызначаны час, пасланцы Багдыхана з’явіліся каля дома садоўніка. Але дом быў пусты. Садоўнік знік, і ніхто не ведаў, куды ён знік.
Сяляне, што прыехалі раніцай на базар, бачылі якогасьці чалавека, які бясплатна раздаваў дзецям выдатныя янтарна-жоўтыя грушы.
Раззлаваны імператар паслаў слуг шукаць садоўніка, але знайсці яго не ўдалося. Разам з садоўнікам знік і сакрэт даспявання груш.
Толькі праз некалькі стагоддзяў хтосьці здагадаўся паверыць легендзе і праверыць спосаб старога садоўніка.
Выявілася, што духмяны дым ладану сапраўды робіць на плады чароўнае дзеянне — яны наліваюцца сокам, жаўцеюць, даспяваюць. Але чаму ладан так дабратворна дзейнічае на фрукты — ніхто не ведаў, і прычыну ўдалося растлумачыць толькі зусім нядаўна.
Хімікі даследавалі пару ладану, і фізіёлагі вывучылі працэсы, якія адбываюцца ў расліне. У дыме ладану аналізам быў выяўлены газ эіылен. Гэта бясколерны лёгкі газ. Яго прысутнасць у паветры можа быць выяўлена па спецыфічным саладкаватым паху.
Савецкі вучоны прафесар Ю. В. Ракіцін распрацаваў у лабараторыі Інстытута фізіялогіі раслін Акадэміі навук СССР прамысловы спосаб скарыстання этылену для даспявання пладоў.
Гэтым спосабам ужо шырока карыстаюцца ў СССР калгасы і саўгасы, аграстанцыі і кансервавыя заводы для даспявання памідораў, лімонаў, яблыкаў.
Этылен змяшчаецца ў газах, якія атрымліваюцца пры перапрацоўцы нафты, і таму з’яўляецца таннай сыравінай.
У малекуле этылену ёсць два атамы вугляроду і чатыры атамы вадароду. Калі адняць ад малекулы этылену адзін атам вадароду, то атрымаецца група, якая складаецца з двух атамаў вугляроду і трох атамаў вадароду. Гэтая група, як метан і іншыя радыкалы, у нязменным выглядзе ўваходзіць у састаў многіх арганічных злучэнняў і называецца ў хіміі вінілавай, або вінілам.
Важнай асаблівасцю гэтай групы з’яўляецца наяўнасць двайной сувязі паміж атамамі вугляроду. Гэта азначае, што вінілавая група — ненасычанае злучэнне. Яна здольна ўтвараць ланцужкі вялікіх малекул — служыць вагончыкам у «малекулярным цягніку».
4. Шаўкапрад застаецца ззаду
Пры ўзаемадзеянні этылену з хлорам або ацэтылену з хлорыстым вадародам атрымліваецца новы газ — хлорысты вініл, які пры тэмпературы мінус 14 градусаў ператвараецца ў вадкасць.
Хлорысты вініл вельмі добра полімерызуецца. Атрымліваецца белы шчыльны парашок. У чыстым выглядзе гэты парашок вельмі цяжка ператварыць у нітку. Таму для атрымання штучнага валакна хімікі змешваюць вадкі хлорысты вініл з некаторымі іншымі вінілавымі злучэннямі. Разам са сваімі «сваякамі» хлорысты вініл утварае полімеры, прыгодныя для падрыхтоўвання прадзільных раствораў.
Вадкасці заліваюць у аўтаклаў — кацёл з накрыўкай, якая шчыльна закручваецца. Дабаўляюць невялікую колькасць каталізатара. Часцей за ўсё бяруць рэчыва, якое называецца перакісам бензаілу. Накрыўку аўтаклава закручваюць і ўключаюць электраматор.
Мешалка, якая знаходзіцца ў катле, пачынае круціцца. Аўтаклаў злёгку падаграваюць, прыкладна да тэмпературы чалавечага цела.’ Pla62
КНІГІ ОНЛАЙН
