Химия завтра

Химия завтра… О какой химии пойдет речь?

О той, которая разгадывает тайны атомно-молекулярных построек, создает новые соединения, помогает одевать, обувать людей, строить города, машины.

О той, которая разгадывает тайны белковых молекул, составляющих основу живого, и помогает сохранять здоровье человека, продлевать его жизнь, умножать плодородие земли, создавать изобилие продуктов.

Будущее химии кажется сейчас совершеннейшей фантастикой. Материалы по заказу… Синтетический белок… Искусственная пища… Замена вышедших из строя органов человеческого тела… И многое, многое другое.

Об этих «чудесах», становящихся реальностью на наших глазах, или таких, которые суждено будет увидеть только нашим потомкам, вы и прочтете в этой книге.

Борис Ляпунов

ХИМИЯ ЗАВТРА

Издательство «Детская литература»

Москва 1967

Л97

Оформление В. Зуйкова

ЧАСТЬ I

ХИМИЯ — ЛЮДЯМ

Когда смотришь на здание химии сегодня, то невольно бросается в глаза: сколько же новых этажей и пристроек, переходов и комнат появилось в нем! Сколько химий — самых разных — рождается на наших глазах! Пожалуй, никогда еще слово «химия» не было таким емким.

В то же время кое-где убираются капитальные, казалось бы, перегородки, рушатся когда-то незыблемые стены.

Органика и неорганика, например, — между ними сейчас уже нет такой четкой, безоговорочной грани.

ФАНТАСТЫ ПРЕДЛАГАЮТ…

Крутая спираль светится на солнце миллионами опалесцирующих стен из пластмассы, фарфоровыми ребрами каркасов из плавленого камня, креплениями из полированного металла. Каждый виток постепенно поднимается к центру, и на головокружительной высоте висят легкие мосты, балконы и выступы садов. Вертикальные ниши разделяют массивы зданий. И нет среди них ни одного, фасад которого не открыт полностью солнцу, ветрам, небу и звездам…

Это из фантастического романа И. Ефремова «Туманность Андромеды». Наверное, мечтает автор, когда-нибудь (допустим, в ХХХИ веке) люди увидят Землю с космической высоты вот такой.

…Вдоль тридцатых градусов широты в северном и южном полушариях протянулась непрерывная цепь городских поселений, сосредоточенных у берегов теплых морей, в зоне без зимы… К северу от северного жилого пояса простирается гигантская зона лугов и степей, где пасутся бесчисленные стада домашних животных. К югу (в северном полушарии) и к северу (в южном) были пояса сухих и жарких пустынь, ныне превращенных в сады. В зоне тропиков сосредоточено производство растительного питания и древесины, в тысячу раз более выгодное, чем в холодных климатических зонах…

Всю планету обвивает Спиральная Дорога, исполинскими мостами соединяющая через проливы все материки. Сотни тысяч людей могут быстро перенестись из жилой зоны в степную, полевую, горную, где нет постоянных городов, а лишь временные лагеря мастеров животноводства, посевов, лесной и горной промышленности. Полная автоматизация всех заводов и энергостанций сделала ненужным строительство при них городов и больших селений — там находятся лишь дома для немногих дежурных: наблюдателей, механиков и монтеров…

Кстати, о дорогах. Еще один вариант предлагают фантасты братья Стругацкие (для XXII века!).

УЧЕНЫЕ МЕЧТАЮТ…

«Получение новых сложнейших синтетических веществ с заливными свойствами, которые будут конкурировать с неизмеримо более бедным ассортиментом природных, требует объединенных усилий химии, физики и многих других наук.

Мы часто смешиваем понятия «материал» и «вещество». Но вещество — это только сырье. Нужно уметь перерабатывать его з физические тела, служащие техническим потребностям, в материалы.

Тут задача физико-химической механики — науки о превращении веществ в материалы — состоит прежде всего в повышении прочности материалов. Все реальные твердые тела пронизаны множеством изъянов, дефектов в структуре. Предотвратив в технологических процессах возникновение дефектов, мы решим фантастическую задачу: получим, по существу, материалы того же химического состава, что и естественные, но с механической прочностью в десятки и сотни раз более высокой», — говорит академик П. А. Ребиндер.

Химия создает уже теперь целое семейство материалов, основа которых не углерод, а кремний. И вот что пишут об их будущем химики А. Колпаков и В. Лосев: «Кремнийорганическая химия очень молода: ей нет ещё и двадцати пяти лет. Широким фронтом идут химики в наступление на мир кремнийорганических соединений, таящих в себе возможности, о которых мы не имеем и смутного представления.

«НОВЫЕ ХИМИИ»

ХИМИЯ «ГОРЯЧАЯ» И ХИМИЯ «ХОЛОДНАЯ»

При высокой температуре все в мире молекул становится иным — другие действуют законы, другие правила и исключения. И, конечно, все это связано с большими скоростями частиц.

Их найдем мы в пламени. Красивый сине-зеленый центр огненного язычка, синий ореол вокруг него — все это видимое проявление скрытого механизма горения.

С точки зрения химика, горение — это цепь реакций, отрыв атомов и атомных групп, разрушение и образование молекул.

Не одна, а множество реакций следуют друг за другом; не один, а множество продуктов образуется в огне. Одни разрушаются, другие возникают, И мы даже можем описать, как и в каком порядке идут превращения. В пламени возникает плазма, в которой перемешаны осколки молекул — ионы, электроны и еще не успевшие ионизироваться атомы.

Огромная скорость химических реакций в плазме еще непривычна химикам, хотя огонь людям известен с незапамятных времен. Вот, кстати, характерный пример того, как простое, всем известное на самом деле оказывается сложным и долгое время остается неразгаданной тайной.

ХИМИЯ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ

Высокое давление — еще одно орудие химиков. Оно ускоряет химические превращения и помогает получать больше готового продукта. Неудивительно поэтому, что оно участвует в производстве искусственных удобрений, пластмасс и многого другого.

Перестраивая молекулы с помощью высоких давлений, можно получить новые химические соединения. И десятки тысяч атмосфер в химической лаборатории уже не редкость. Тысячи атмосфер уже теперь не редкость на заводах, где возводят постройки из атомов и молекул.

Напомню историю с атмосферным азотом. Он составляет три четверти воздуха, но, чтобы его использовать, надо заставить пассивный, инертный азот вступать в соединения, связать его с другими элементами, например с кислородом.

Пробовали получить окислы азота, прибегая только к нагреву. Попытка окончилась неудачей, так же как и попытка получить аммиак — азотноводородное соединение. Реакции шли слишком медленно. И только тогда, когда применили катализаторы и высокие давления, добились успеха. Миллионы тонн ценнейшего сырья были извлечены из кладовой атмосферы.

Неудачей кончались и все попытки создать искусственный алмаз — до тех пор, пока не объединили усилия высоких температур и давлений.