книги из ГПНТБ / Фигуровский Н.А. Химия обличает

и для получения горючих и смазочных мате­ риалов.

Задача химиков, желающих осуществить те или иные химические процессы в строго определен­ ном направлении, сводится к расшатыванию опре­ деленных химических связей у молекул, к воздей­ ствию на электроны, обусловливающие такие свя­ зи. Для этой цели в различных случаях применяют­ ся высокие и сверхвысокие давления и температу­ ры, разнообразные катализаторы — ускорители и регуляторы химических процессов, обеспечиваю­ щие их ход в строго определенном направлении. Кроме этого, современная химическая техника ис­ пользует ферменты, различные среды (растворите­ ли) и, наконец, так называемые радиационные воз­ действия.

Подробное рассмотрение всех этих способов за­ вело бы нас слишком далеко. Но, может быть, сле­ довало бы в нескольких словах остановиться на одном из способов расшатывания химических свя­ зей — посредствомвоздействия на реакционную смесь радиоактивных' излучений, например, гаммалучей, рентгеновских, потока нейтронов и т. д. Изу­ чение таких путей воздействия на молекулы реаги­ рующих веществ составляет предмет радиационной химии — весьма перспективной и многообещаю­ щей области современной химии и химической тех­ ники.

Возьмем в качестве примера ту же нефть. Хо­ рошо известно, что важнейшим продуктом, полу­ чаемым из нефти в настоящее время, является бензин. Но в природных нефтях бензина мало, зна-

32

чИТЗЛЬНЯЯ ЧАСТЬ их состоит из тяжелых углеподородов. Для того чтобы получить из тяжелой нефти легкий бензин, ее подвергают особой химической переработке — крекинг-процессу. В принципе этот процесс состоит в обработке нефти при вы­ соких давлениях и температурах в присутствии катализаторов. При этом тяжелые углеводороды расщепляются на более легкие, и нефть значитель­ но обогащается бензином.

Представим себе, что при крекинге, помимо ка­ тализатора, на нефть оказывают воздействие еше и радиоактивные излучения. В этом случае рас­ щепление тяжелых молекул углеводородов может проходить не только быстрее, но и по совершенно иным путям, особенно в присутствии некоторых посторонних веществ. Из сочетаний полученных при такой обработке обрывков молекул углеводо­ родов могут возникать новые и ценные продукты, важные для народного хозяйства.

Это один из многочисленных примеров радиа­ ционного воздействия на химический процесс. Ра­ диационная химия — одно из важнейших направ­ лений химии ближайшего будущего.

Успехи, достигнутые наукой в познании меха­ низма химических превращений и управления хи­ мическими процессами, нельзя рассматривать •в отрыве от изучения энергетической стороны хи­ мических реакций, от успехов химической термо­ динамики, а также от изучения скоростей проте­ кания химических процессов — химической кине­ тики.

В этом отношении особенно крупное теоретиче-

-33

ское и практическое значение приобрели исследо­ вания лауреата Нобелевской премии академика Н. Н. Семенова, в течение многих лет изучавшего механизмы цепных процессов.

Сущность цепных реакций состоит в том, что при воздействии на некоторые виды молекул, на­ пример света, электрического разряда и т. д., воз­

рующие с другими молекулами исходного продук­ та. В результате реакции «свободных радикалов» с другими молекулами смеси возникают, помимо конечного продукта реакции, новые активные мо­ лекулы, в свою очередь воздействующие на исход­ ные молекулы. Цепной процесс может протекать с различными скоростями. В случае, если возни­ кает разветвленная цепь, то есть число образуе­ мых «свободных радикалов» в каждом звене реак­ ции все больше и больше возрастает, реакция при­ обретает характер взрыва.

По цепному механизму протекают многие реак­ ции, осуществляемые в промышленном масштабе, в частности процессы полимеризации, то есть образования больших молекул высокополимерных материалов из простых исходных молекул — мо­ номеров. По цепному же механизму протекают и процессы атомных взрывов, в которых роль актив­ ных частиц играют нейтроны, образующиеся при распаде исходных атомов тяжелых радиоактивных элементов. В атомных котлах такого рода процес­ сы регулируются путем внесения в зону реакции поглощающих нейтрономатериалов.

34

В познании механизма химических превраще­ ний большое значение приобрели радиохимические методы исследования. 'Современная радиохимия, несмотря на свой сравнительно молодой возраст, уже добилась огромных успехов в изучении хими­ ческих процессов, связанных с радиоактивными явлениями. В ряде случаев с помощью радиохими­ ческих методов исследования химикам удается ре­ шать изумительные по тонкости задачи. Применяя «меченые атомы», радиоактивные изотопы эле­ ментов, удалось совершенно точно решить вопро­ сы, связанные со структурными изменениями мо­ лекул в процессе их химических превращений, рас­ шифровать механизм перегруппировок атомов в молекулах в ходе химических реакций, при воз­ действии других молекул. Пользуясь тем, что на­ личие радиоактивных атомов в молекулах легко фиксируется с помощью индикаторов, и применяя, например, радиоактивный изотоп углерода Си, х и ­

Для этой цели радиоактивный углерод вводится в

определенное положение в исходные молекулы, которые затем подвергаются соответствующему воздействию других молекул. Затем в полученных продуктах определяют наличие радиоактивного углерода.

Радиоактивные изотопы широко применяются в самых различных областях науки и промышленно­ сти. Так, с помощью того же радиоактивного уг­ лерода определяется возраст археологических находок, тех или иных геологических образова­

35

ний; изотопы с успехом используются в автомати­ ке, для контроля производства и в других обла­ стях.

Все, что знает современная химия о химических процессах, о взаимодействии атомов и молекул в различных условиях, позволяет осуществлять в промышленном масштабе превращения, приводя­ щие к получению из простейших и доступных ис­ ходных материалов ценнейшие и разнообразные по своим свойствам вещества и материалы.

Особенно разительны успехи, достигнутые хи­ мией в последнее время в области получения раз­ нообразных синтетических высокополимерных ма­ териалов. На примерах искусственных волокон, в ряде случаев далеко превосходящих по прочности, гигиеничности и красоте естественные волокна, хо­ рошо известно, какое огромное практическое зна-- чение получила эта область органического синте­ за. Будущее Советского Союза и других стран не­ мыслимо без широчайшего бытового и промыш­ ленного применения разнообразных синтетических высокополимерных материалов. Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют особен­ но большое внимание развитию в нашей стране этой области науки и промышленности.

Помимо многих типов синтетических каучуков,

впоследние годы химиками получено и передано

впроизводство несколько весьма ценных по свой­ ствам синтетических смол, оказавшихся превосход­ ным материалом для производства самых разнооб­ разных бытовых и технических товаров. Среди

них — виниловые смолы, из которых так же, как и

36

из их сополимеров (продуктов совместной полиме­ ризации с другими смолами) получены волокна для изготовления тканей и разнообразных техниче­ ских изделий. Из других смол в нашей стране в настоящее время особое значение приобретают по­ лиэфирные смолы и, в частности, лавсан (терилен), дающий превосходные по качеству волокна. Ткани из них очень прочны, не боятся влажности, дейст­ вия кислот и других реагентов. Это немнущиеся ткани, которые отглаживаются лишь однажды, при выпуске готовой одежды с фабрик. Широкую из­ вестность приобрели и изделия из полиамидных смол — капрона, нейлона, перлона и др.

Большое техническое значение имеют полиэти­ лен, фторопласты и другие разнообразные синте­ тические материалы.

Химики неустанно продолжают изучать все сто­ роны процессов синтеза высокополимерных и дру­ гих соединений — все стадии перехода от простей­ ших, дешевых и доступных простых молекул к грандиозным по размерам молекулам высокополи­ мерных материалов, состоящих иногда из сотен тысяч атомов. Поистине безграничны перспекти­ вы, которые открываются перед человечеством в

’результате успехов химии!

Впоследние десятилетия химия чрезвычайно обогатила и арсенал лекарственных средств. Благо­ даря ее успехам удалось ликвидировать многие

тяжелые заболевания и эпидемии, которые еще не­ давно были подлинным бичом для человечества.

Здесь, прежде всего, следует назвать сульфа­ мидные препараты. С тех пор как в 1935 году по­

37

родным, обладают более эффективным действием. Таким путем получаются не только лекарственные и физиологически активные вещества, но, напри­ мер, красители, душистые вещества, стимуляторы роста растений и многие другие химикаты. Этой области изучения и синтеза природных веществ и сходных с ними синтетических продуктов уделяет­ ся в настоящее время большое внимание.

Можно было бы продолжать перечень многочи­ сленных и разнообразных по свойствам веществ, которые получают в наши дни химики и передают в производство для обеспечения разносторонних потребностей человека. Химия активно переделы­ вает природу, улучшает ее произведения, воспол­ няет ее пробелы с тем, чтобы еще шире и полнее поставить ее на службу человечеству. Каждоднев­ но добиваясь новых и новых успехов в познании и овладении природой, химия синтезирует много­ численные новые вещества, не существующие в природе, и тем самым до основания разрушает миф о неизменности природы, будто бы сотворен­ ной божеством раз и навсегда в определенном виде.

Сегодняшний размах исследований в области получения новых веществ и материалов и в обла­ сти познания различных сторон химического про­ цесса позволяет предвидеть грандиозные успехи науки.

Какие же проблемы стоят сейчас перед химией? На этот вопрос, естественно, трудно дать_ответ в не­ скольких словах. Можно говорить о задачах по­ лучения и внедрения в производство различных

39

новых материалов бытового и технического на­ значения, новых лекарственных средств, в частно­ сти средств предупреждения и лечения сердечно­ сосудистых заболеваний, рака и других еще непо­

органических удобрений и других химикатов для подъема и развития сельского хозяйства: средств борьбы с вредителями, с сорняками, стимуляторов роста растений и животных, средств, регулирующих отдельные стадии развития растений (гербицидов), разнообразных новых красителей, душистых ве­ ществ, растворителей, консервирующих средств и множества других веществ и материалов. Можно говорить о получении сверхчистых веществ —

Но, кроме этих разнообразных задач так ска­ зать «текущего» характера, очевидных на фоне до­ стижений химии сегодняшнего дня, перед наукой ближайшего будущего во весь рост встанут про­ блемы фундаментального характера. Решение этих проблем будет иметь подлинно революцион­ ное значение в развитии науки, в коренном улуч­ шении благосостояния человечества.

Одна из таких фундаментальных биохимических проблем —это проблема фотосинтеза. Как извест­ но, растения благодаря содержащемуся в их листьях хлорофиллу биологически усваивают энер­ гию световых лучей солнца. При этом из простых

40

веществ — воды и углекислоты они осуществляют синтез органических веществ, главным образом сахаров. В дальнейшем из сахаров в растении синтезируются более сложные вещества, из кото­ рых образуются листья, древесина, цветы и пло­ ды. Изучение процесса фотосинтеза показало, что в некоторых исключительных случаях в течение короткого времени отдельные виды растений (во­ дорослей) используют для фотосинтеза до 30 про­ центов поглощаемой ими световой энергии. Обыч­ ные растения, в том числе зерновые, используют для фотосинтеза значительно меньшую долю па­ дающей на них световой энергии-

Химики и биохимики уже давно изучают про­

сельскохозяйственных растений. Поиски новых ти­ пов удобрений, стимуляторов роста, искусствен­ ных питательных сред и, наконец, способов регу­ лирования температур, оказывающих наиболее благоприятное влияние на фотосинтез, несомнен­ но, увенчаются успехом в ближайшие годы.

Химиков, естественно, интересует проблема фо­ тосинтеза в более широком аспекте — вне расте­ ний. Такой фотосинтез, по-видимому, принципи­ ально возможен. Однако задача сводится к получе­ нию из воды, углекислоты, азота, кислорода и других простых молекул с низким энергетическим потенциалом сложных органических веществ, которые могли бы стать исходными для получе­

41