У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Рыс. 9. Схема малекулы каўчуку. Яна складаецца з некалькіх дзесяткаў тысяч атамаў. Гэта доўгі ланцужок, пабудаваны з асобных звенняў.
На рысунку паказана частка малекулы.
ў гісторыі стала магчымым стварэнне з нябачных атамаў і малекул рэчываў, якія вырабляліся раней толькі ў «лабараторыях» прыроды.
«Можна ручацца,— пісаў Бутлераў у 1864 годзе,— за магчымасць сінтэтычнага атрымання кожнага арганічнага рэчыва».
Структурная тэорыя Бутлерава і цяпер з’яўляецца маяком, што накіроўвае творчыя пошукі хімікаў.
Выдатныя савецкія вучоныя: A. Е. Арбузаў, С. Н. Данілаў, Б. А. Даўгаплоск, Н. Д. Зялінскі, Б. А. Казанскі, В. А. Каргін, В. В. Коршак, I, Л. Кнунянц, С. С. Мядзведзеў, С. С. Намёткін, A. Н. Несмяянаў, |і. П. Назараў |, Н. I. Нікіцін, Г. С. Пятроў, 3. А. Раговін, П. П. Шарыгін, С. Н. Ушакоў і іншыя хімікі-арганікі паспяхова працягваюць справу свайго настаўніка Бутлерава, нястомна абагачаючы хімічную навуку новымі дасягненнямі.
Хімікі ствараюць новыя мінералы, якіх няма нават у вялікай скарбніцы Уральскіх гор. Яны вынаходзяць новыя матэрыялы, якія спалучаюць у сабе самыя розныя, а іншы раз нават супрацьлеглыя якасціпрыродных матэрыялаў. Мы цяпер маем у сваім распараджэнні рэчывы празрыстыя, як паветра, і трывалыя, як сталь. Мы ўмеем варыць шкло, з якога можна рабіць і вату і спружыны. Мы карыстаемся матэрыяламі цвёрдымі, як чыгун, і эластычнымі, як рызіна.
Савецкі чалавек не толькі пакарае прыроду, ён выпраўляе яе і стварае новую прыроду — прыроду, вартую чалавека камуністычнага грамадства.
1. Рэамюр атрымлівае пісьмо
Неяк летам 1734 года французскі фізік і біёлаг Рэамюр атрымаў незвычайнае пісьмо. У канверце, апрача кароткага паслання, ляжаў кавалачак вельмі тонкай, празрыстай, як паветра, тканіны.
«Пан Рэне Антуан Рэамюр,— пісаў адпраўшчык пісьма,— ведаючы вашу цікавасць да жыцця насякомых і да прыродазнаўчых навук, пасылаю Вам кавалачак матэрыі, якая саткана мною з павуціны».
Вучоны прышоў у захапленне ад гэтай тонкай, празрыстай і незвычайна лёгкай тканіны.
Павуціна магла б замест шоўку з’яўляцца выдатным матэрыялам для вырабу вельмі тонкай бялізны і прыгожых жаночых сукенак, думаў Рэамюр. Шоўк жа каштуе вельмі дорага.
Доўгія месяцы вандруюць кіпы кітайскага шоўку па караванных шляхах Сярэдняй Азіі і Блізкага Усходу, па морах і акіянах, перш чым трапіць у Еўропу. Чым большая адлегласць, якую прыходзілася пераадольваць шоўку на шляху да спажыўца, тым даражэйшым ён станавіўся.
Разводзіць чарвяка-шаўкапрада можна толькі там, дзе расце тутоўнік — шаўкоўніца, лісцямі якой шаўкапрад харчуецца. Але тутоўнік — патрабавальнае дрэва, яно любіць цёплы клімат.
Павукі ж, гэтыя прыродныя ткачы, ёсць усюды — яны жывуць у любым клімаце, I не такое ўжо дрэннае валакно даюць павукі, думаў Рэамюр.
Калі звіць з павуціны вяроўку, то яна будзе ў 6 разоў мацнейшая за скураны рэмень такога ж сячэння і ў 3 разы мацнейшая за пяньковую вяроўку.
To ці нельга замяніць шаўкапрадаў павукамі?
Аднак, падлічыўшы, колькі валакна можна атрымаць ад аднаго павука, Рэамюр зрабіў заключэнне, што павуціны ўсіх павукоў Францыі не хопіць для работы нават адной ткацкай фабрыкі.
Вядома, можна было б пабудаваць павучыныя фермы і разводзіці павукоў, якія, як сапраўдная папрадуха, пралі б цудоўнае валакно.
Але для кармлення павукоў трэба было б разводзіць яшчэ і мух А для кармлення мух... Вельмі дорага каштавала б абслугоўванне па вучына-мушыных фермаў, вельмі мала валакна давалі б яны.
Ды і па моцнасці павуцінная нітка ўсё-такі ў паўтара раза слабейшая за шаўковую!
Павук— дрэнны пастаўшчык сыравіны для тэкстыльных фабрык. Але і шаўкапрад не такі ўжо добры. Гэты маленькі, тоненькі чарвячок харчуецца лісцямі толькі тўтавага дрэва. Каб пракарміць шаўкапрадаў, прыходзіцца разводзіць велізарныя сады і даглядаць тутавыя дрэвы, як яблыні.
Кожны дзень трэба збіраць для патрабавальных вусеняў шаўкапрадаў горы свежых лісцяў, дробна крышыць іх і карміць вусеняў тры-пяць разоў у суткі.
Для чарвей прыходзіцца будаваць спецыяльныя домікі — чарвяводні і падтрымліваць у іх ідэальную чыстату. Ад бруду шаўкапрады хварэюць і слабеюць, а ад слабага чарвяка атрымліваецна дробны няшчыльны кокан. Выхад шоўку памяншаецца ў два-тры разы.
Потым, калі вусені саўюць кокан і абкукляцца, трэба гарачым парам забіць кукалак, размачыць і размяць коканы, а затым разматаць шаўкавінкі і спрасці з іх ніткі.
Многа клопатаў прыносіць
Рыс. 10. Вяроўка з павуціны ў 6 разоў мацнейшая за скураны рэмень.
чалавеку гэты вусень, які забяс-
печвае свет тонкімі і трывалымі шаўкавінкамі.
Стараючыся зразумець, якім чынам у целе вусеня нараджаецца шоўк, вучоныя разразалі іх і разглядалі пад мікраскопам.
Па абодвух баках цела шаўкапрада ёсць залозы. Яны злучаны вузкімі каналамі з адтулінамі ў галаве і напоўнены густой вязкай вадкасцю.
Калі вусеню прыходзіць пара абкуклівацца, ён выціскае з адтуліны ў галаве кропельку гэтай вадкасці. Прымацоўвае яе да свайго тулава і расцягвае кроплю ў вельмі тонкую нітку — шаўкавінку. Матаючы
галавой з боку ў бок, вусень бесперапынна выпускае г’устую, як сіроп, і застываючую на паветры вадкасць. Затым ён абвівае сябе дробнымі петлямі шаўкавінкі і такім чынам будуе кокан. Гатовы кокан важыць
прыкладна паўграма, але на яго па-
Рыс. 11. Тутавы шаўкапрад:
I, 2 —ліет шаўкоўніцы; 3 — кокан; 4 — вусень.
будову вусень іпаўкапрада выдзяляе з сябе шаўкавінку даўжынёй у адзін кіламетр!
Калі ў арганізме вусеня шаўкапрада выпрацоўваецца вязкая, цягучая вадкасць, якая застывае на паветры ў выглядзе тонкай трывалай ніткі, думаў Рэамюр, то ці нельга чалавеку штучным шляхам падрыхтаваць падобную вадкасць і атрымаць з яе бесперапынную нітку?
«Ідэя, якая можа здацца хімерай з першага погляду, на самай справе пры больш глыбокім разгляданні не такая ўжо нязбытная»,— пісаў Рэамюр у 1734 годзе.
2. Хімікі вучацца ў шаўкапрада
Спробы падрыхтаваць штучны шоўк пачаліся ў сярэдзіне мінулага стагоддзя. He ведаючы, як прыступіць да справы, вучоныя вырашылі імітаваць шаўкапрада і ўзялі ў якасці сыравіны маладыя парасткі тутавага дрэва.
Вусень, з’ядаючы зялёныя лісці, перапрацоўвае іх у сваім арганізме ў вязкую вадкасць, разважалі вучоныя, значыць трэба знайсці рэчыва, здольнае растварыць парасткі тутавага дрэва і ператварыць іх у «шаўковы сіроп».
Аднак тканка тутоўніка не растваралася ні ў вадзе, ні ў спірце, ні Ў эфіры.
Тады быў зроблены хімічны аналіз тканак тутоўніка. Выявілася, што яны нічым не адрозніваюцца ад
тканак усіх астатніх раслін і складаюцца з цэлюлозы. Цэлюлоза, або клятчатка (ад лацінскага слова «цэлюла» — клетка),— галоўны будаўнічы матэрыял раслін. 3 цэлюлозы яны будуюць свае лісці, сцяблы, карэнні. Яна надае раслінным тканкам трываласць і ўстойлівасць. Напрыклад, пучок раслінных Ba-
локнаў таўшчынёй у запалку можа вытрымаць груз да 75 кілаграмаў. Валокны цэлюлозы складзены з мноства вялікіх ніткападобных малекул,
а кожная такая малекула з цэлюлозы складаецца з некалькіх дзесяткаў
тысяч звенняў як бы маленькіх малекул.
Маленькая ж малекула складаецца з шасці атамаў вугляроду, дзе-
сяці атамаў вадароду і пяці атамаў кіслароду.
Прыкладам амаль чыстай цэлюлозы ў нашым ужытку могуць служыць гіграскапічная вата, белая прамакальная папера, ільняная тканіна.
Хімічны састаў шоўку аказаўся іншым. У шоўку таксама ёснь вялікія і маленькія малекулы, але складаюцца яны з іншай колькасці атамаў вугляроду, вадароду і кіслароду, а апрача таго, змяшчаюць яшчэ атамы азоту.
Вынікі аналізу шоўку лавялі вучоных на думку — апрацаваць лісці тутоўніку азотнай кіслатой, каб увесці нехапаючы азот і зрабіць цэлюлозу растваральнай. Меркаванне вучоных спраўдзілася. Пасля апрацоўкі азотнай кіс-
Рыс. 12. Пучок раслінных валокнаў таўшчынёй у запалку вытрымлівае груз да 75 кілаграмаў. У крузе — частка малекулы цэлюлозы, з якой пабудаваны раслінныя валокны.
латой цэлюлоза добра растваралася ў сумесі спірту .і эфіру. Часцінкі азотнай кіслаты далучаліся да малекул цэлюлозы Ц але яны не парушылі будовы цэлюлозы, а толькі зрабілі яе растваральнай у сумесі спірту і эфіру.
Гэта было б вялікім поспехам, перамогай, калі б рэчыва, якое атрымалі вучоныя, было б шоўкам. Але яно аказалася нітрацэлюлозай.
Аднак з атрыманага такім шляхам спіртападобнага раствору можна было выцягваць ніткі. У растворы мачылі кончык тонкай шкляной палачкі, затым яе вымалі, і за палачкай цягнулася доўгая тонкая нітка. Эфір і спірт на паветры хутка выпараліся, а нітка застывала і рабілася падобнай на шаўковую.
Гэты спосаб не знайшоў сабе прамысловага скарыстання. Ніткі атрымліваліся недастаткова трывалымі. Потым вучоныя высветлілі, у чым справа. Цэлюлозная маса, раствараючыся, распадаецца на асобныя малекулы. У растворы яны знаходзяцца ў хаатычным беспарадку. Калі струменьчык цэлюлознага раствору ператвараецца ў нітку, асобныя вялікія малекулы павінны размяшчацца ў пэўным парадку, прыкладна як салома ў снопе.
Пры выцягванні раўнамернага струменьчыку вадкасці гэтага не атрымлівалася. Малекулы цэлюлозы размяшчаліся няправільна. Трэба
1 Малекулы азотнай кіслаты ўступаюць з цэлюлозай у хімічную рэакцыю На кожную малекулу кіслаты адшчапляецца адна малекула вады.
было імітаваць шаўкапрада і нітку не выцягваць, а праціскаць раствор цэлюлозы праз вельмі маленькія адтуліны.
Акрамя таго, для вырабу нітрацэлюлозы трэба было знайсці танную сыравіну і вынайсці машыны, якія маглі б выпрацоўваць вялікія колькасці шоўку.
Рыс. 13. Схема рэакцыі ўтварэння нітрацэлюлозы:
/ — дзеянне на цэлюлозу азотнай кіслатой; 2—утварылася нітрацэлюлоза і выдзелілася вада.
У сярэдзіне мінулага стагоддзя ўзровень развіцця ў хімічнай і машынабудаўнічай прамысловасці быў вельмі нізкі. Асвоіць вытворчасць штучнага шоўку прамысловасць не магла, і гэтае вынаходства за'Сталося ў сценах хімічных лабараторый, не знаходзячы сабе практычнага скарыстання.
3. Прыгоды цэлюлознай малекулы
У 1857 годзе вучоныя знайшлі другі спосаб апрацоўкі цэлюлозы. Яны скарысталі раствор вокісу медзі ў нашатырным спірце. Трапляючы ў гэтую вадкасць, белыя камякі цэлюлозы як бы растаюць, утвараючы густы і вязкі сіроп. Малекулы цэлюлозы далучаюць да сябе атамы медзі і малекулы аміяку і робяцца растваральнымі.
КНІГІ ОНЛАЙН
