В. Азаров - Литературно-художественный альманах «Дружба», № 3
Если «перестроить» молекулы древесной целлюлозы, можно создавать шелковое волокно, подобное естественному. Очевидно, можно создать и иное волокно, лучшее, чем естественное, более прочное, а может быть, и обладающее иными качествами и притом не только из дерева, а из любого сырья — лишь бы суметь составить из молекул цепь.
Ясно, что молекулы нового волокна должны быть достаточно длинными, как нити или цепи. Чтобы получить молекулу-цепь, надо «сковать» ее из отдельных небольших звеньев, из маленьких молекул.
Но как «сковать» молекулы-звенья в одну цепь?
Кузнец сначала нагреет крайние звенья цепочек, потом бьет по ним молотом, расковывает их, соединяет звенья соседних цепочек и тут же заковывает.
Химик тоже соединяет отдельные звенья в длинную цепь, только «молот» химика — это высокая температура или высокое давление. Удивительно искусно орудует химик своим «молотом». Кузнец не спускает глаз с металла, а химик «бьет» по невидимым звеньям. Он «расковывает» молекулы, и это ему удается потому, что он заранее выбрал такие вещества, в которых есть непрочные звенья. В них атомы слабо связаны друг с другом и под действием высокой температуры связь и вовсе обрывается, — звено «расковано!»
Кузнецу надо сковать раскованные части, а здесь — в одно мгновенье — это сделают сами же звенья. Химик уверен в том, что это непременно произойдет, потому что вещества, на которых он остановил свой выбор, это так называемые непредельные, или ненасыщенные, соединения.
Атомы веществ соединяются друг с другом под действием химических сил. В ненасыщенных соединениях не все эти силы исчерпаны, и поэтому они могут и стремятся присоединять к себе еще другие атомы. Вег почему «раскованные» звенья в ненасыщенных соединениях мгновенно сцепляются друг с другом, и образуется длинная молекула-цепочка. В них уже угадываются длинные нити будущих волокон.
Но разве только у искусственных волокон большие молекулы? Нельзя ли «сковывать» молекулы и других веществ, таких, например, как каучук? Ведь и в его молекуле немало атомов — двадцать шесть тысяч! Так зародилась мысль о создании искусственного каучука.
КАЛОШИ И ШИНЫ ИЗ ОПИЛОКИстория каучука необычайна, но самые яркие страницы в его историю вписали советские люди.
Судьба каучука тесно связана с именем Колумба.
В открытом им Новом свете — Америке — однажды он увидал черный шарик, которым любили играть индейцы. При ударе о землю шарик подскакивал. Прыгающий шарик — это, конечно, занятная забава, но Колумб не придал ему большого значения.
Матросы Колумба привезли рассказы о прыгающем шарике, но вскоре о нем в Европе забыли. Прошло много лет, и уже в XVIII веке участник одной из научных экспедиций в тропические леса Южной Америки вместе с письмом прислал в Париж образец смолы какого-то дерева. И эта смола и письмо немало удивили французских химиков.
«В провинции Квито, — писал ученый, — этой смолой промазывают ткани, делая их наподобие вощеных… Тамошние индейцы называют извлекаемую ими смолу „каа-учу“ и произносят это слово как „каучук“. Из каучука индейцы также выделывают непромокаемые сапоги».
«Каа», в переводе с индейского, — «дерево», «у-чу» — «плакать». «Каа-учу» — это «слезы дерева». Удивительную смолу индейцы так прозвали потому, что раненное ножом растение начинает как бы плакать слезами, белыми, словно молоко. Этот сок, вытекающий при надрезе коры, твердеет на воздухе.
В наши дни каучуковые плантации заняли обширные пространства в тропических странах с жарким и влажным климатом — и на Цейлоне, и на Суматре, и в Индокитае, и в Бразилии, и в Бельгийском Конго, и в Индонезии. За последние сто лет добыча каучука увеличилась в пять тысяч раз. Но везде, где каучуковые плантации принадлежат капиталистам, каждая капля его достается людям ценой непосильного труда и преждевременной смерти. «Людские слезы» — так можно назвать там каучук.
Каучук — это автомобильные шины, непромокаемые ткани, калоши, детские игрушки. Более тридцати тысяч различных предметов изготовляют, правда, не из одного каучука, а из резины.
Резина — это тот же каучук, но только смешанный с серой при температуре 120–150°. В калошах же из чистого каучука, без серы, мудрено вернуться домой в морозный день: потеряв свою гибкость, они становятся жесткими и ломкими. А если после дождя выглянет солнце, то от непромокаемого плаща вы сами рады будете отделаться: он станет липким, как смола. Таково уж свойство каучука.
Сера неузнаваемо изменила свойства каучука потому, что ее молекулы, точно балки, ложатся между молекулами каучука и скрепляют их. Умело положить «балку» из молекул — это большое искусство, но химики научились «строить» и самый каучук; а это вещество очень сложное по своему строению.
Впервые в мире создал это сооружение творец искусственного каучука — Сергей Васильевич Лебедев. Советский Союз стал родиной искусственного каучука.
* * *Памятная дата в истории искусственного каучука — 3 декабря 1909 года. В этот день на очередном заседании Русского физико-химического общества петербургский химик Сергей Васильевич Лебедев продемонстрировал маленькую стеклянную трубку с комочком неизвестного вещества, подобного каучуку. Этот образец весил около одного грамма…
В своей работе над искусственным каучуком, «строительным материалом», Лебедев избрал непредельные, или ненасыщенные, соединения, то есть такие вещества, которые еще могут присоединить к себе соседние молекулы. В этих соединениях каждый новый кирпич-молекула прочно становится на отведенное ей химиком место.
Из всех ненасыщенных соединений Лебедев для своих исследований отобрал сначала шестнадцать, а потом окончательно остановился на дивиниле, одном из углеводородных соединений. Казалось, ничего отрадного не мог сулить Лебедеву его выбор.
Дивинил — это и жидкость и газ. Жидкость при температуре минус 9–10°. Но уже при плюс 4° эта жидкость начинает превращаться в газ.
Добыть дивинил очень трудно, но еще труднее его сохранить, так как он очень нестоек и легко изменяет свои свойства.
Но Лебедев знал, что у дивинила есть и огромное преимущество — способность его молекул уплотняться. При этом он густеет и, наконец, становится твердым телом. Надо было только «приручить» дивинил, заставить его изменяться в нужном направлении.
Тысячи неудач и препятствий ждали ученого на этом пути. Опыты приходилось вести в темноте, так как даже солнечный свет влиял на поведение молекул дивинила.
Труды ученого увенчались успехом. В 1931 году опытный завод в Ленинграде выдал первую партию искусственного каучука.
Тайну изготовления нового вещества пытались разгадать многие зарубежные изобретатели. Больше десятка лет безуспешно трудился над этим американец Эдисон. Ему помогали изобретатели и ученые, состоявшие у него на службе, однако и они ничего не добились.
Спирт, необходимый для производства каучука, Лебедев получал из хлеба и картофеля. И Эдисон и прочие зарубежные ученые очень долго не верили, что можно делать автомобильные шины и калоши из хлеба и картофеля.
Академик Лебедев умер в 1934 году. Наши ученые продолжили его опыты и нашли новые способы получения искусственного каучука.
На плантациях каучук добывают из сока растущих деревьев — гевеи, а наши ученые научились использовать для этой цели не только срубленное дерево, но даже стружки и опилки. На всех лесопильных заводах много этих отходов.
Конечно, ни из картофеля и хлеба, ни из стружек и опилок калоши и шины не слепить. Из всех этих веществ сначала добывают спирт, однако подвижному, как вода, спирту еще очень далеко до упругого и водонепроницаемого каучука. Мостиком к каучуку служит дивинил.
Нетрудно получить спирт, но нелегко превратить его в дивинил. На какие только ухищрения не придется пойти для этого!
Прежде всего спирт нагревают до температуры в четыреста с лишним градусов. Однако даже такой высокой температуры недостаточно для того, чтобы начались нужные химикам превращения. Для этого необходимо присутствие особых веществ — катализаторов.
Катализаторы — это подлинно чудесные ускорители химических процессов. Понять, как действуют катализаторы, не трудно. Попробуйте зажечь кусочек сахара — он обуглится, но не вспыхнет. А если положить на сахар щепотку пепла от папиросы, то от пламени спички сахар загорится сразу, хотя пепел, взятый отдельно, не горит. Пепел здесь выступает в роли катализатора.
Для того, чтобы получить удобрения из воздуха, нужен один катализатор, для производства жидкого топлива — другой; для получения искусственного каучука — третий. Нелегко подобрать нужный катализатор, а для того, чтобы увеличить силу катализаторов, надо их обрабатывать каждый раз особым способом.
