Факультет

Студентам

Посетителям

Химики учатся у шелкопряда

Попытки приготовить искусственный шелк начались в середине прошлого столетия. Не зная, как приступить к делу, ученые решили подражать шелкопряду и взяли в качестве сырья молодые побеги тутового дерева.

Гусеница, поедая зеленые листья, перерабатывает их в своем организме в вязкую жидкость, рассуждали ученые, следовательно, надо найти вещество, способное растворять побеги тутового дерева и превращать их в «шелковый сироп».

Однако ткань тутовника не растворялась ни в воде, ни в спирте, ни в эфире.

Тогда был сделан химический анализ тканей тутовника. Оказалось, что они ничем не отличаются от тканей всех остальных растений и состоят из целлюлозы. Целлюлоза, или клетчатка (от латинского слова, целлюла — клетка), — главный строительный материал растений. Из нее они строят свои листья, стебли, корни. Она придает растительным тканям крепость и устойчивость (например, пучок растительных волокон толщиной в спичку может выдержать груз до 75 килограммов). Волокна целлюлозы сложены из множества больших нитевидных молекул, а каждая такая молекула целлюлозы состоит из нескольких десятков тысяч звеньев как бы маленьких молекул.

Маленькая же молекула сложена из шести атомов углерода, десяти атомов водорода и пяти атомов кислорода.

Примером почти чистой целлюлозы в нашем обиходе могут служить гигроскопическая вата, белая промокательная бумага, льняная ткань.

Химический состав шелка оказался иным. В шелке тоже есть большие и маленькие молекулы, но складываются они из иного числа атомов углерода, водорода и кислорода, а кроме того, содержат еще атомы азота.

Результаты анализа шелка натолкнули ученых на мысль обработать листья тутовника азотной кислотой, чтобы ввести недостающий азот и сделать целлюлозу растворимой. Предположение ученых оправдалось. После обработки азотной кислотой целлюлоза хорошо растворялась в смеси спирта и эфира. Частицы азотной кислоты присоединились к молекулам целлюлозы, но они не нарушили строения целлюлозы, а только сделали ее растворимой в смеси спирта и эфира.

Молекулы азотной кислоты вступают с целлюлозой в реакцию конденсации. На каждую молекулу кислоты отщепляется одна молекула воды.

Это было бы большим успехом, победой, если бы вещество, которое получили ученые, было бы шелком. Но оно оказалось нитроцеллюлозой.

Однако из полученного таким путем сиропообразного раствора можно было вытягивать нити. В раствор окунали кончик тонкой стеклянной палочки, затем ее вынимали и за палочкой тянулась длинная тонкая нить. Эфир и спирт на воздухе быстро испарялись, а нить застывала и становилась похожей на шелковую.

Этот способ не нашел себе промышленного применения. Нити получались недостаточно прочными. Потом ученые выяснили, в чем дело. Целлюлозная масса, растворяясь, распадается на отдельные молекулы. В растворе они находятся в хаотичном беспорядке. Когда струйка целлюлозного раствора превращается в нить, отдельные большие молекулы должны располагаться в определенном порядке, примерно, как солома в снопе.

А при вытягивании равномерно утончающейся струйки жидкости этого не получалось. Молекулы целлюлозы располагались неправильно. Следовало подражать шелкопряду и нить не вытягивать, а именно продавливать раствор целлюлозы через мельчайшие отверстия.

И кроме того, для изготовления нитроцеллюлозы нужно было найти дешевое сырье и изобрести машины, которые могли бы вырабатывать большие количества шелка.

В середине прошлого века уровень развития и химической и машиностроительной промышленности был крайне низок. Освоить производство искусственного шелка промышленность не могла, и это изобретение осталось в стенах химических лабораторий, не находя себе практического применения.

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



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: