200 лет спустя. Занимательная история каучука
Шрифт:
Но если все-таки предположить такой фантастический случай, что я рассказал о теории строения Бутлерова, а вы с интересом прочли это место, то вы бы поразились замечательной интуиции Бутлерова, его таланту, сумевшему увязать в единый узел разрозненные факты. Вам было бы интересно узнать, что до Бутлерова химики из одного города, даже из одного университета могли разговаривать друг с другом, друг друга не понимая. Потому что в то время многие химики пользовались формулами своего собственного изобретения. Как кустари-одиночки, они лепили эти формулы из крупиц своих знаний о свойствах веществ. Из одних и тех же крупинок они складывали совершенно различные рисунки. Понять,
Сейчас, когда на уроке химии учительница пишет на доске формулу какого-то вещества, вы прекрасно понимаете ее. Больше того, эту формулу понял бы и иностранец, потому что теперь существует международный химический язык. И академик, и вы, и я — все мы пользуемся одними и теми же обозначениями и подразумеваем под ними одно и то же.
Но это еще не самое удивительное. Эти формулы, эти буквы, соединенные черточками, — не просто значки на бумаге; это атомы, расположенные определенным образом в пространстве. И от того, как они нарисованы, от того, в какую сторону вы проведете черточку, зависят свойства изображаемого вами вещества. Вы можете рисовать всего три знака — вещество, состоящее всего из трех атомов, — однако название этого вещества и его свойства будут зависеть от того, в каком порядке напишете вы их, от того, в каком порядке соедините атомы.
Подобные же. изменения происходят при перестановке букв в некоторых словах. Предположим, я вас спрашиваю: что означает слово, состоящее из таких трех букв — О, Т и К? Сейчас выясним, говорите вы. Вы берете карандаш и… останавливаетесь в нерешительности. Потому что вы не знаете, в каком порядке эти буквы поставить. Напишете ОТК — это отдел технического контроля, напишете КОТ — это кошка в мужском роде, напишете ТОК — это направленное движение электронов.
Короче говоря, вы не можете ответить на мой вопрос, несмотря на то, что он показался вам чрезвычайно простым.
Если теперь вновь вернуться от русского языка к языку химическому, то можно позволить себе следующее сравнение: слово — это формула, буква — это атом, порядок букв в слове — это порядок расположения атомов в веществе, то есть его строение. А смысл слова — это свойство вещества.
Так вот, до Бутлерова химики знали смысл слов, они даже знали, из каких букв это слово построено, но они не ведали, что его можно изобразить так, что порядок будет передавать точный смысл.
Иными словами, они не верили, что химическое строение может отражать свойства вещества.
Бутлеров первым из ученых ввел специальный термин для обозначения взаимной связи между атомами — “структура”. Он первым показал, что именно структура в сочетании с составом вещества и определяет его физические и химические свойства. Эти закономерности получили название “структурная теория строения органических соединений Бутлерова”.
И когда сегодня на уроках химии вы рисуете на доске структурную формулу какого-нибудь органического соединения, соединяя атомы между собой черточками, вы, может быть и не зная этого, пользуетесь теорией Бутлерова. И если вы ошибаетесь в своем химическом рисунке, если нечаянно меняете местами атомы в молекуле, перед вами уже другое вещество, с другими свойствами. Ибо, по теории Бутлерова, каждому веществу соответствует единственная структурная формула.
Например, структурная формула натурального каучука выглядит так:
А если поменять местами атом водорода и группу CH3 , то это уже будет не каучук, а гуттаперча:
Все эти рассуждения покажутся вам слишком отвлеченными, может быть, даже несколько скучными. Вас, очевидно, так и подмывает спросить: “Ну и что? Что дает эта теория строения лично мне, вот, например, мне, Васе Петрову, ученику шестого класса “Б”, в настоящий момент читающему эту книгу в коридоре, куда меня выставили за то, что я стрелял из рогатки?”
Лично тебе, Вася, она дала возможность читать в настоящий момент эту книгу в коридоре; ибо если теории не было бы, то у тебя не было бы и рогатки, и, следовательно, сидеть бы тебе сейчас на уроке истории и ждать вызова к доске. Так что, как видишь, она тебе дала не так уж мало.
Теперь, насколько я понимаю, тебя, Вася, интересует: какая же связь между теорией строения, которую создал Александр Михайлович Бутлеров, и рогаткой, которую создал лично ты из старой велосипедной камеры и которую лично у тебя отобрала учительница?
А вот какая.
Велосипедная шина сделана из синтетического каучука на шинном заводе. Каучук привезли туда с химического завода. Там его синтезировали из газа. Запустили в аппарат короткие молекулы газа, и в нем под действием различных веществ и температуры они соединились в длинные молекулы — получился каучук. Но завода этого раньше не было, его построили. Сооружали его строители и монтажники по чертежам, которые прислали им проектировщики. Однако проектировщики не сами же придумали, что из чего будут здесь получать. Им выдали задание химики-исследователи. Вот теперь, наконец, мы добрались до начала эстафеты. Значит, первое слово сказали исследователи. А им кто сказал? А никто. Они сами всё придумали.
Перед ними была поставлена задача: надо синтезировать каучук для велосипедных камер. Сели они за стол, взяли бумагу и карандаш, стали прикидывать, каким же должен быть этот каучук. Прежде всего эластичным, чтобы камеру можно было надувать. Еще этот каучук не должен пропускать воздух. И быть прочным.
И стали они рисовать на бумаге формулы разных известных синтетических каучуков — какой больше подойдет. Заметьте: не синтезировали различные каучуки и смотрели, как они себя ведут, а рисовали их на бумаге. И этого было достаточно, чтобы представить себе их поведение в велосипедной камере. Нарисовали один — не подходит: прочный, но плохо растягивается. Нарисовали другой — должен хорошо растягиваться, но слаб. Нарисовали третий — все ничего, да очень дорог. Решили новый сделать, специально для этого случая. Написали реакцию, как его получить, нарисовали, как он должен быть построен, прикинули, исходя из того, что получилось, его свойства. Вроде хорошие свойства. Ну что ж, можно пробовать.
И когда после многих месяцев исследований химикам удалось получить первый кусочек этого каучука, он обладал всеми теми свойствами, которые были ему заданы наперед.
И когда они докладывали об этом на Ученом совете, они, конечно, не говорили, что их исследование стало возможным лишь благодаря существованию теории строения Бутлерова, хотя это именно так, — не говорили, потому что это знают все химики.
Но поскольку вы не химики, я вам скажу то, что они обычно не говорят: это исследование, впрочем как и большинство других, действительно стало возможным лишь благодаря существованию теории строения органических соединений, созданной сто лет назад Бутлеровым.