Химия завтра - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги бесплатно полностью TXT) 📗
Кибернетика даст возможность проводить реакции при столь больших давлениях и скоростях, которые граничат со взрывом, при температурах в тысячи и даже десятки тысяч градусов и, наоборот, при сверхнизких температурах и высоком вакууме.
Поиски катализаторов перестанут походить на блуждание в потемках, как нередко бывало до сих пор. Тысячи опытов или иногда счастливый случай — все это отойдет в прошлое. Перебрав в своей электронной памяти свойства всех известных ей веществ, машина порекомендует ускоритель для любой реакции.
Вот почему так нужна будет кибернетика химии. Химия имеет дело с великим множеством соединений. Сведения о них — это целая библиотека, и, чтобы можно было быстро пользоваться ею, выход один — призвать на помощь электронный информатор.
Новое вторгается в жизнь властно и незаметно. К нему довольно быстро привыкаешь, столь быстро, что кажется — всегда было так. Химия вместе с физикой сделали привычным много непривычного, а невозможное — возможным.
Химия овладеет и высокими, и низкими температурами, научится использовать невидимки-радикалы и реакции, идущие в особых условиях, о каких и не подозревали раньше. Она овладеет высокими скоростями, с быстротой молнии перестраивая молекулярные постройки.
Она научится помогать производству, все больше вытесняя металлорежущие станки, все шире применяя химические методы обработки металла. Наконец, в списке ее достижений — уже не лабораторных, а промышленных — появятся новейшие, по заказу инженеров созданные, искусственные материалы множества назначений.
Металл можно сделать еще прочнее. Можно получить тончайшую проволоку, которая будет сверхпрочной. И можно, наконец, рассчитывать, что в будущем металлурги добьются многократного увеличения прочности, использовав все резервы, скрытые в атомно-молекулярной структуре вещества.
Перспективы открываются самые радужные: легчайшие, почти невесомые мосты, облегченные до предела машины, изящные сооружения из металла немыслимых сейчас размеров… В технике фактически произойдет переворот. Будет достигнута наибольшая прочность при наименьшем весе, а ведь этого и добиваются сейчас инженеры.
До сих пор материалы «второй природы» большей частью заменяли металлический сплав. Они позволяли экономить дефицитный материал, давали возможность обходиться без дорогих редких металлов. В будущем же создадут такой материал, который будет обладать невероятным сочетанием свойств, какого от металла не получишь.
Такое под силу только химикам.
Невиданные нагрузки. «Равнодушие» к температуре — от сильнейшей жары до холода абсолютного нуля. Стойкость к износу. И, наконец, неизменность, сохранность всех этих качеств в течение многих лет.
Могут быть и другие претензии к материалам. В одних случаях от них потребуется упругость, в других — жесткость. Может оказаться необходимым, чтобы материал хорошо проводил электрический ток, а может понадобиться идеальная изоляция. О легкости я здесь даже не упомянул. Ясно, как важно для каждой машины избавиться от лишнего веса.
Пластмассы можно легко формовать, потому что они при нагреве размягчаются, при охлаждении же твердеют, сохраняя прочность. Из них легко выдуть пленку.
Если армировать пластмассу — укрепить ее каркасом, ввести наполнитель, — она станет еще прочнее, не потеряв эластичности. Если вспенить пластмассу, получится полимерная пена, которая тоже очень прочна и, кроме того, чрезвычайно легка. И, наконец, если сделать то и другое, получится армированный пенопласт — еще более совершенный материал.
Воздав должное полимерам, нельзя забывать и об оборотной стороне медали. Всякую вещь надо оценивать всесторонне. Есть у полимеров такой недостаток, о котором часто не упоминают.
Свет и кислород — враги полимеров. Из-за них желтеют, становятся хрупкими и, в конце концов, рассыпаются изделия из пластмасс. Поэтому нужны специальные добавки, мешающие такой порче, а сырье для пластмасс должно быть очень чистым. Тогда, например, пленка из полихлорвинила годами сможет выдержать жаркое солнце и не побоится кислорода.
То, что происходит со временем с полимерами, подобно старению или болезни. И с тем и с другим борются лекарствами. Пытаются «лечить» и полимеры, для них ищут и находят «лекарства». Полимеры будущего обретут еще одно качество — долговечность.
Мы успели привыкнуть к великому разнообразию синтетики — и технической, и бытовой. Химические новинки появляются чуть ли не каждый день — и мы воспринимаем это как должное.
Сотни их созданы, десятки прочно вошли в обиход. Произошло это как-то незаметно, и теперь даже странно представить себе, что не было когда-то капрона и нейлона, силона и поролона, и прочая, и прочая, и прочая…
И думается, когда пытаешься заглянуть в Завтра: вот так же неощутимо и неотвратимо химия еще глубже пронижет грядущую жизнь. Быть может, даже и не стоит придумывать названия потомкам всех этих орлонов и силиконов: названий не хватит, пусть просто будет синтетический материал, какой кому нужен.
Творец живого — природа создала больше миллиона разных веществ всего из нескольких элементов с углеродом во главе. Из всех остальных ею были сделаны только десятки тысяч соединений. Десятки тысяч и миллион! Неужели здесь так быстро исчерпались возможности природы?
Или, быть может, мы просто не знаем еще всего? И действительно, появились новые факты. Неорганика, оказывается, сумела кое-где вклиниться в органику. Это произошло буквально на самых жизненно важных участках.
Казалось, с химическим царем живой природы — углеродом — другим элементам соревноваться трудно. Казалось, ему одному, одним углеродистым соединениям обязано все разнообразие жизни на нашей планете.
Но попробовали заменить углерод его родственником из царства неорганики — кремнием. Возникала новая химия, перекинувшая мост между двумя старыми, — кремнийорганика.
Она дала массу нужнейших веществ, которых так много, что их невозможно даже перечислить.
Созданные кремнийорганикой полимеры обладают удивительными свойствами. Они устойчивы и к теплу, и к холоду, не пропускают воду, не проводят электроток, не боятся ни кислот, ни щелочей, они соперничают по прочности со сталью. Среди них — пластики и каучук, смазки и топлива, катализаторы, антидетонаторы и полупроводники, лекарства и ядохимикаты.
Здесь, на стыке органики и неорганики, рождаются вещества, вбирающие в себя качества обеих групп. Для синтеза здесь открываются поистине необозримые перспективы. Все элементы в той или иной степени становятся родоначальниками целых семейств соединений.
Будущее обещает совмещение, казалось бы, несовместимого. Материал теплостойкий и эластичный в то же время — это невозможно для химии «старой». А такой полимер будет создан, и он оставит далеко позади не только природные, но и современные искусственные материалы.
Открыто полимерное строение и многих неорганических веществ.
Природные полимеры — это и алмаз (вероятно, алмазный кристалл — одна гигантская молекула). Это — расплавленная и охлажденная сера, которая образует тогда длинные молекулярные цепи. Да и кое-какие другие природные элементы — вроде углерода в форме графита, селена, мышьяка и сурьмы — тоже полимеры. Если же перейти к соединениям, то придется затронуть, пожалуй, всю массу земного шара, ибо ее образуют полимерные соединения кремния, алюминия, магния, кислорода и многих других, чуть ли не всех элементов периодической системы.
И уже родилось новое, неизвестное до сих пор вещество. Предсказана была, а затем и создана еще одна разновидность чистого углерода. Ее назвали карбином. Если алмаз — полимер с пространственным строением молекул, графит — с плоским строением, то карбин — линейный полимер. В природе его не нашли. Этот неорганический полимер — дело рук человека. Он оказался превосходным полупроводником и отличным материалом для фотоэлементов.
Для неорганики открытие полимерного строения многих веществ — шаг к созданию совершенно фантастического количества новых соединений с самыми неожиданными свойствами.
