У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Малекула ізапрэну змяшчае пяць атамаў вугляроду і восем атамаў вадароду, а малекула каўчыну складаецца з дзесяці атамаў вугляроду і шаснаццаці атамаў вадароду і роўна ў два разы больш за малекулу ізапрэну.
Вільямсу таксама ўдалося заўважыць, што ізапрэн пры захоўванні на паветры на працягу некалькіх месяцаў паступова гусцее, ператвараючыся ў вязкі сіроп.
Праз 19 гадоў пасля Вільямса сын хіміка А. Бушарда — Г. Бушарда паўтарыў яго доследы і пацвердзіў, шго пры сухой перагонцы каўчуку атрымліваецца бясколерная вадкасць з рэзкім пахам. Гэтая вадкасць і ёсць ізапрэн — галоўная складаючая частка каўчуку. Кожная яго малекула змяшчае пяць атамаў вугляроду і восем атамаў вадароду.
Г. Бушарда таксама назіраў, як ізапрэн пры доўгім стаянні паступова гусцее, гэта значыць, як відаць, адбываецца ўшчыльненне яго малекул.
Бушарда прышла ў галаву думка, што ізапрэн, які згусціўся, з’яўляецца каўчукам. Для праверкі гэтага мерказання Бушарда доўга награваў ізапрэн.
Яму ўдалося атрымаць густую сіропападобную масу якогасьці новага рэчыва, малекулы якога былі ў два разы буйнейшыя за малекулы ізапрэну. Але гэта быў не каўчук, а толькі каўчукін або фарадэін.
На працягу некалькіх гадоў Бушарда праводзіў розныя доследы з ізапрэнам, але ўсё было дарэмна — вырабіць каўчук яму не ўдалося.
Тады ён дабавіў да ізапрэну крыху моцнай саляной кіслаты, наліў гэтую сумесь у шкляную трубку, запаяў яе і паставіў трубку ўбок.
Праз тры тыдні Бушарда распячатаў трубку і выявіў у вадкасці некалькі дробных кавалачкаў якогасьці цвёрдага рэчыва. Гэтае рэчыва мела ўласцівасці каўчуку.
Адкрыццё Бушарда ніякага практычнага значэння не мела і мець яго не магло — неразумна ж атрымліваць штучны каўчук з... каўчуку натуральнага.
Але калі знайсці спосаб атрымання ізапрэну не з каўчуку, а з іншага якога-небудзь рэчыва, разважалі вучоныя, тады можна атрымаць і штучнк каўчук у прамысловым маштабе.
Пачаліся пошукі сыравіны для вытворчасці ізапрэну.
Праз некалькі гадоў пасля доследаў Бушарда з ізапрэнам вучоны Тыльдзен прапускаў пару шкіпінару праз распаленую дачырвана жалезную трубку. Калі пара ахаладзілася, ён даследаваў атрыманую вадкасць. Яна аказалася ізапрэнам. Ён напоўніў некалькі бутэлек ізапрэнам, паставіў іх у шафу і, зацікаўлены іншай навуковай работай, у хуткім часе забыўся аб гэтых бутэльках.
Прайшло тры або чатыры гады. Неяк Тыльдзен стаў разбіраць, што знаходзілася ў шафе, дзе стаялі бутэлькі з ізапрэнам. Якое ж было яго здзіўленне, калі ў бутэльках ён выявіў замест бясколернай празрыстай вадкасці — ізапрэну — густы, вязкі сіроп, у якім плавалі жоўтыя камякі цвёрдага рэчыва. Гэта і быў сінтэтычны ізапрэнавы каўчук, вельмі падобны на прыродны, хоць і ўтварыўся са шкіпінарнага ізапрэну. Гэта было ўжо вялікім крокам уперад.
Каўчук са шкіпінару! Але шкіпінар — дарагая сыравіна. Ізапрэну атрымлівалася з яго мала. Кілаграм каўчуку каштаваў амаль столькі ж, колькі каштаваў невялікі брыльянт. Таму хімікі працягвалі пошукі іншых спосабаў атрымання ізапрэну.
8. Знойдзены новы шлях
У апошняй чвэрці XIX стагоддзя ў спаборніцтва з гевеяй уступаюць рускія хімікі. Усе папярэднія доследы вучоных, якія працягваліся больш шасцідзесяці гадоў, пралажылі да рашэння задачы ледзь прыкметную сцежку, і было зусім няясна, ці прывядзе яна да поспеху.
У 1888 годзе хімік I. Л. Кандакоў атрымаў штучны ізапрэн з трыметылэтылену Ён апрацаваў трыметылэтылен хлорам, а затым растворам шчолачы ў спірце і прымусіў яго ператварыцца ў ізапрэн. Выконваючы першую палавіну задачы, Кандакоў узяўся за другую —трэба было са штучнага ізапрэну зрабіць штучны каўчук, гэта значыць прымусіць ізапрэн полімерызавацца.
У 1900 годзе ён напоўніў сваім ізапрэнам некалькі шкляных трубак. Гэтыя трубкі ён запаяў і выставіў на акно, на сонечнае святло. Праз некалькі месяцаў вадкасць цалкам ператварылася ў белую цвёрдую масу.
1 Арганічнае рэчыва, як паказвае яго назва, складаецца з трох метылавых груп і адной этыленавай групы атамаў.
Гэта было каўчукападобнае рэчыва. Праўда, атрыманне каўчуку такім шляхам абыходзілася нятанна: вельмі складаны быў сінтэз ізапрэну.
Годам пазней Кандакову ўдалося атрымаць каўчук шляхам ушчыльнення іншага вуглевадароду, роднаснага па хімічных уласцівасцях ізапрэну — дыметылбутадыену Ў Як і ў папярэдніх сваіх доследах, Кандакоў пакідаў вадкасць у запаяных трубках на доўгі тэрмін у спакоі.
Кандакоў цэлы год не дакранаўся да трубак. Потым ён адкрыў іх.
Гэта быў першы выпадак вырабу каўчуку не з ізапрэну, а з яго бліжэйшых хімічных «сваякоў». Рускі вучоны зрабіў важнейшае адкрыццё. Ён даказаў, што хімік не абавязаны ісці да рашэння сваёй задачы, імітуючы'расліну. Да мэты вядзе не адна толькі сцежка. Іх многа, і ў хіміка ёсць магчымасць выбіраць сярод іх лепшую і карацейшую.
Зарубежныя хімікі таксама распрацавалі некалькі спосабаў вырабу каўчуку. Аднак усе іх доследы не вышлі са стадыі лабараторных даследаванняў.
У час першай сусветнай вайны немцы, якія задыхаліся ў цісках блакады, пазбаўленыя падвозу імпартнага каўчуку, пабудавалі ў Леверкузене завод для атрымання сінтэтычнага каўчуку з дыметылбутадыену па спосабу Кандакова. Але каўчук каштаваў у дваццаць разоў даражэй, чым натуральны, і завод быў закрыты. Каўчук, атрыманы з дыметылбутадыену, не мог канкурыраваць па кошту з натуральным каўчукам.
9. Даследаванні пачынае Лебедзеў
Лебедзеў ясна бачыў сваю задачу. Яна складалася з трох частак.
Перш за ўсё трэба было знайсці падыходзячую і танную сыравіну для вырабу каўчуку і вынайсці найболыц хуткі і просты спосаб апрацоўкі гэтай сыравіны.
Падабраць недарагі зыходны матэрыял, з якога можна было б падрыхтаваць у вялікіх колькасцях сыравіну для атрымання каўчуку.
Зрабіць так, каб выпрацоўваць каўчук не грамамі ў лабараторных прабірках, а тонамі ў заводскіх катлах,
Рашэнне гэтых задач патрабавала ад Лебедзева амаль трынаццацігадовай упартай працы,
3 работ сваіх папярэднікаў Г. Бушарда, Н. К. Марыуцы, I. Л. Кандакова Лебедзеў ведаў, што самаадвольная полімерызацыя непрэдзельных вуглевадародаў праходзіць вельмі павольна. Патрэбны месяцы і нават гады, каб вадкі монамер загусцеў і ператварыўся ў цвёрдую масу полімеру.
Ведаў ён таксама і тое, што падаграванне паскарае полімерызацыю, як і ўсякую іншую хімічную рэакцыю. Але пры награванні атрымліваюцца ланцужкі полімеру з іншымі ўласцівасцямі, чым пры полімерызацыі на холадзе. Тэмпература ж не толькі сябра хіміка. Яна можа стаць яго
1 Назвы ненасычаным, або непрэдзельным, вуглевадародам з двайнымі сувязямі хімікі даюць таксама, як і прэдзельным вуглевадародам. Змяняюцца толькі канчаткі. Напрыклад, ад этылу — этылен, прапану — прапілен, бутану — бутылен. Калі вуглевадарод змяшчае дзве двайныя сувязі, то ў назве гэта паказваецца прысутнасцю часцінкі ды (два), напрыклад: бутадыен, прападыен.
страшэнным ворагам. Яна не толькі дапамагае маленькім малекулам счапляцца паміж сабой у «малекулярныя нігачкі», але і рве іх на часткі. Лебедзеў карпатліва, крок за крокам, вывучаў дзеянне тэмпературы на працэс полімерызацыі розных непрэдзельных злучэнняў.
Для сваіх доследаў ён выбраў ізапрэн, дывініл і яшчэ 14 такіх жа ненасычаных злучэнняў.
Спачатку ён правяраў дзеянне тэмпературы на ізапрэн.
Ен узяў 10 грамаў ачышчанага ізапрэну, наліў яго ў шкляныя трубкі. Трубкі запаяў. Палавіну трубак ён паставіў у тэрмастат (спецыяльную шафу, дзе падтрымліваецца пастаянная тэмпература), у якім тэмпература не перавышала 100 градусаў, а астатнія — у другі тэрмастат, з'тэмпературай 150 градусаў.
Праводзіць дослед пры тэмпературы ніжэй 100 градусаў не мела сэнсу, таму што (Лебедзеў гэта добра ведаў) пры нізкай тэмпературы полімерызацыя праходзіць павольна.
Але, можа, варта паспрабаваць тэмпературы вышэй 150 градусаў' He, гэта небяспечна, разважаў Лебедзеў. Пры вельмі ж высокай тэмпературы не толькі будзе паскарацца сама полімерызацыя, але могуць пайсці і іншыя працэсы, якія змяняюць становішча малекул монамеру.
«Тэмпературы ніжэй 100 градусаў нязручныя, таму што ў гэтым выпадку працэс для большасці вуглевадародаў праходзіць павольна,— пісаў Лебедзеў.— Тэмператур вышэй 150 градусаў я таксама пазбягаў з боязі выклікаць працэсы ізамерызацыі, якія зацямнялі б асноўны
працэс».
Праз сем сутак Лебедзеў з абодвух тэрмастатаў узяў па некалькі трубачак. Змесціва іх крыху загусцела, і ў вадкасці плавалі якіясьці цвёрдыя рэчывы. Ён пераліў змесціва ў балоны, вага якіх была загадзя вядомай.
3 балонаў Лебедзеў выпампаваў паветра і запоўніў свабодную прастору вадародам пры атмасферным ціску. Вучоны баяўся, што пры награванні змесціва балонаў яно можа ўступаць у злучэнне з кіслародам і гэта перашкодзіць доследу.
Затым балоны былі нагрэты. Вадкасць вып Q Qi Q парылася. Цвёрдае рэчыва, якое засталося ў балоне, Лебедзеў узважыў. У тых трубачках, О ® якія змяшчаліся ў тэрмастаце пры тэмперату-
ры 150 градусаў, полімеру атрымалася 9,8 праРыс. 43. Мадэль мале- цэнта ад вагі ўзятага ізапрэну, а ў трубачках,
кулы дывінілу. якія вытрымліваліся ў тэрмастаце пры тэм-
пературы 100 градусаў, полімеру атрымалася 16,8 працэнта.
Праз дзевяць сутак Лебедзеў зноў адкрыў тэрмастаты, дастаў яшчэ некалькі трубачак і зноў вымераў колькасць полімеру. Выявілася, што больш працяглае награванне не павялічыла выхад полімеру.
Лебедзеў пачакаў яшчэ дваццаць сутак, зноў дастаў трубачкі, але нават і такое працяглае награванне не змяніла вынікаў доследу.
Апошнія трубачкі Лебедзеў узяў з тэрмастата праз пяць-шэсць сутак. Вынік быў той жа. Значыць, ні павышэнне тэмпературы, ні працягласць награвання не садзейнічалі ўшчыльненню малых малекул ізапрэну.
Рыс. 44. Сяргей Васільевіч Лебедзеў.
Відаць, у трубачках адбываліся якіясьці іншыя рэакцыі. Замест полімеру ўтвараліся новыя злучэнні.
Лебедзеў даследаваў састаў той вадкасці, якую ён аддзяліў перагонкай ад полімеру, і выявіў у ёй прысутнасць здвоеных малекул ізапрэну. Такія двайныя малекулы называюцца ў хіміі дымерамі. Дзве малекулы ізапрэну, а таксама і іншых непрэдзельных злучэнняў схопліваюцца, як быццам «у абдымку», утвараючы замкнёнае кольца.
Мала таго, гэтыя дымеры не толькі не далучаюць да сябе новых малекул, але і перашкаджаюць утварэнню доўгіх ланцугоў полімеру. I чым вышэй температура, тым больш утвараецца шкодных малекул дымеру і менш малекул полімеру. У лепшым выпадку ў Лебедзева атрымлівалася 16,7 працэнта полімеру. Гэта было вельмі мала. Трэба дабіцца павышэння выхаду полімеру, не адступаць перад цяжкасцямі, думаў Лебедзеў і працягваў свае доследы па вывучэнню полімераў. Спосабы атрымання таннага ізапрэну не былі яшчэ распрацаваны, і таму атрымліваць з яго каўчук не мела сэнсу.
КНІГІ ОНЛАЙН
