Факультет

Студентам

Посетителям

Катализаторы – «химические иголки»

Такая цепочка в действительности очень большой не вырастает.

На каком-то этапе она обрывается, и получается молекула полимера, в которой уже не может быть увеличено число звеньев. Разумеется, пытливые исследователи мира молекул заинтересовались: почему цепочка молекул не превращается в бесконечную нить, а обрывается. Этому явлению нашли простое объяснение.

В веществе образуется не одна цепочка, а миллиарды. И все они одновременно растут. В конце концов им не хватает молекул мономера. Поделив наличный запас маленьких молекул, цепочки перестают расти — «стройматериалы» иссякли.

Другой причиной является обрыв цепочек. Ведь они тоже движутся, тоже сталкиваются друг с другом и рвутся.

И если температура, при которой происходит полимеризация, будет чересчур высока, то большинство цепочек порвется в клочки. И вместо полимера получатся молекулы-«недомерки».

Температура оказывается далеко не безупречным помощником химика. Это обоюдоострое оружие. Температура не только помогает молекулам соединяться в длинные цепочки, но и рвет их.

Это весьма нежелательное явление: от длины цепочки зависит качество волокна.

Для того чтобы получить хорошее искусственное волокно, нужно «сшить» цепочку из определенного числа звеньев. Один ученый «сшивал» цепочки разных размеров и исследовал свойства образующихся волокон. Оказалось, что из 33 молекул взятого им для опыта вещества создавались очень короткие и непрочные волокна, из 43 молекул — более длинные волокна, но все еще непрочные и, наконец, из 100 маленьких молекул удалось уже получить волокно, которое при толщине в миллиметр разрывалось при нагрузке в 12,5 килограмма. Такая нить была все же в два раза слабее вискозного волокна. Но если «сшить» цепочку из трехсот и более молекул, то образуется вещество, дающее вполне прочное волокно.

Значит, молекулы волокнистых веществ должны иметь не менее 300 звеньев.

Больше — лучше!

Это условие поставило ученых в затруднительнее положение. При низких температурах молекулы активизируются медленно, а потому полимеризация требует очень большого времени.

Если же повысить температуру, молекулы будут сталкиваться между собой быстрее, число активных молекул начнет быстро увеличиваться. Процесс «рождения» цепочек потечет с большой скоростью. Однако при этом участятся столкновения и обрывы растущих цепочек. Температура, следовательно, не только кует, но и рвет.

Получился заколдованный круг: нагревать — плохо и не нагревать — плохо.

И этот круг был бы безвыходным, если бы у химиков не нашлось еще одного союзника. Ускорить «сшивание» молекул можно и без помощи высокой температуры и сильного давления. Для этого надо воспользоваться так называемыми «химическими иголками».

Подобно тому как с помощью стальных игл мы сшиваем куски ткани, так химики с помощью своих «иголок», называемых катализаторами, «сшивают» молекулы и превращают одни вещества в другие. Иногда бывает достаточно мельчайшей пылинки катализатора для того, чтобы заставить два «упрямых» вещества соединиться между собой.

Например, кислород с водородом в обычных условиях почти не реагируют. Но достаточно бросить в колбу, наполненную смесью этих газов, микроскопическую крупинку платины, как произойдет бурная реакция — взрыв. Точно так же кусок сахара невозможно зажечь спичкой, — сахар будет плавиться, трещать, но не загорится. Однако есть способ сделать его «послушным» и принудить к горению. Возьмём несколько пылинок золы из печки или немного, пепла из пепельницы и слегка испачкаем край куска сахара. Если теперь к куску сахара поднести зажженную спичку, он покорно загорится ровным синим пламенем.

Сахар без золы не горит. Зола и подавно негорючее вещество. А вот несколько крупинок золы, запачкавшие сахар, произвели действие, подобное прикосновению палочки фокусника.

«Химические иголки» — катализаторы — только присутствуют в реакциях, содействуют им, но в них не вступают, оставаясь неизменными, или вступают, но в ничтожных количествах.

Работами советского ученого члена-корреспондента Академии наук СССР С. С. Медведева теперь доказано, что при полимеризации виниловых соединений осколки молекул катализатора входят в состав «сшиваемой» молекулы. Таким образом, теперь уже не все катализаторы могут рассматриваться, как неизменные «иголки».

Ученые знают много таких веществ, которые одним своим присутствием меняют свойства других веществ и содействуют химическим реакциям. Таковы, например, глина, платина, перекись водорода, щелочи, кислоты и т. д.

Катализаторы помогли химикам-производственникам быстро «сшивать» молекулы мономера при низкий температуре и получать цепочки нужной длины.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: