Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков
І ось у тематиці багатьох лабораторій поступово слово «кремній» замінили назвами інших елементів. Те саме сталося і з галогенами, натрієм та ін., хімія яких була вивчена в достатній мірі. Повторюю, не слід вбачати тут щось погане: завдяки цьому за останні десятиліття дуже пішло вперед вивчення елементів, про які раніше знали дуже мало.
А все же поговоримо зараз про дослідників «старих шахт».
Кремній — вуглецьЯкщо взяти кілька підручників неорганічної або загальної хімії 20-х — початку 30-х років, то у викладі цілого ряду розділів, і в тому числі хімії кремнію, можна помітити деякий шаблон. Йде опис його сполук: силіцидів — сполук елементів з кремнієм, потім галогенидів — сполук кремнію з фтором, хлором, бромом і йодом, далі силанів — сполук з воднем, нарешті — силікатів, тобто похідних кремнійової кислоти. І все. Тільки в небагатьох книгах після викладу всіх цих розділів ішло кілька рядків під заголовком «Кремнійорганічні сполуки». Тут у «двох словах» говорилось, що кремній може утворювати органічні сполуки, в яких він виступає як аналог вуглецю. І навряд чи тоді можна було сказати про ці сполуки більше. А говорити про них варто було хоч би тому, що в кремнійорганічних сполуках проявляється чудова властивість.
Хтось із літературознавців сказав, що існує 16 різновидностей сюжетів усіх науково-фантастичних повістей і оповідань. Не знаю, чи це так, але одне можу підтвердити — приблизно з тридцятих років почала з’являтися велика кількість фантастичних творів, де головним героєм був… кремній. Причина цього досить проста: кожному, хто хоч у загальних рисах обізнаний з хімією, впадає в очі таке, здавалося б, ненормальне становище: неорганічних сполук, тобто сполук всіх елементів, за винятком вуглецю, відомо в наш час трохи більше п’ятдесяти тисяч, а органічних, вуглецевих, сполук хіміки одержали більше трьох мільйонів. Один елемент дає сполук у 60 раз більше, ніж усі інші! Ця виключна властивість вуглецю пояснюється його здатністю утворювати сполуки, які містять практично необмежену кількість атомів вуглецю в молекулі.
Справді, візьмемо будь-яку неорганічну сполуку, ну скажімо, сірчану кислоту (H2S04). Атомів водню в ній 2, кисню 4, а центральних, тобто сірки, які організують, цементують цю молекулу, лише 1. У неорганічній природі можна знайти дуже мало прикладів, коли атоми одного й того ж елемента сполучаються один з одним у ланцюжок. У кращому разі такий ланцюжок налічує 2–3 атоми і сполуки, які містять його, дуже нестійкі. Прикладом цього можуть бути водень і кисень. Сполука Н — О — Н — вода — дуже стійка, а перекис водню Н — О — О — Н з мінімальним ланцюжком у два атоми кисню часто вибухає навіть при кімнатній температурі. Тільки вуглець може утворювати сполуки з дуже довгим ланцюжком вуглецевих атомів. Вуглеводень етан СН3—СН3 дуже стійкий навіть при високій температурі. Вуглеводень гектан СН3—(СН2)98—СН3, з ланцюжком із 100 атомів вуглецю, не набагато менш стійкий.
Атоми вуглецю можуть сполучатися не тільки рівним ланцюжком. Можливі сполуки зовсім однакового складу, але різної будови, а це значить — з іншими властивостями. Так, для вуглеводню С4Н10 можливе існування двох ізомерів:
У сполуки С5Н12 є вже три ізомери, для вуглеводню складу С14Н30 можливі 1858 ізомерів, для сполуки С20Н42 — 366319. Для наступних — вже мільйони. Вуглеводні — прості сполуки і складаються лише з двох елементів. Коли ж ми переходимо до сполук, які складаються з більшої кількості елементів, то різноманітність їх збільшується безмірно.
Хіміки ще в середині минулого століття, а автори науково-фантастичних творів років на 80 пізніше задумались над таким питанням: чи може який-небудь елемент, крім вуглецю, мати такі властивості? Увага вчених і письменників спрямувалась на кремній. Хід їхніх думок очевидний: саме цей елемент — найближчий аналог вуглецю за періодичною системою елементів і саме від нього слід чекати виявлення властивостей, подібних до властивостей вуглецю. А якщо так, то… уява літераторів-фантастів нестримно рвонулася вперед. З’явилися цілі світи, де все побудовано так само, як і в нас, лише в органічній природі всі атоми вуглецю замінені кремнієм. У результаті такої заміни тіла живих організмів складалися з білка, який своєю міцністю не поступався земній броні, рослини нагадували собою каміння, а розумні істоти… Правда, жоден з авторів цих творів чомусь не вказав, що в цих розумних істот при диханні з рота повинна сипатись весь час пилюка — двоокис кремнію, бо замість вуглекислого газу вони видихали б саме цю сполуку.
Загальній кремнійовій спокусі піддався навіть видатний наш письменник-фантаст І. О. Єфремов у повісті «Зоряні кораблі», змалювавши чужинця з кремнійового світу.
Захоплення хіміків-експериментаторів були далеко не гарячими. Кремній виявив всі властивості, які він повинен був мати як елемент IV групи, наступний за вуглецем. Але в здатності утворювати ланцюжки він був мало подібним до вуглецю.
Сполуки кремнію з воднем, кремневодні, або силани, — аналоги вуглеводнів, виявились дуже нестійкими сполуками, що легко спалахують на повітрі. Найбільший ланцюжок, який вдалося реалізувати, це сполука з 6 атомами кремнію: Si6H14. У складніших сполуках, наприклад, силанах, де атоми водню замінені на вуглеводневий радикал, зовсім не вдалося одержати сполук із зв’язком кремній — кремній Si — Si. Крім того, виявилось, що кремній майже не може утворювати сполук, де два атоми кремнію були б зв’язані подвійно (Si = Si), двома одиницями валентності, в той час як для вуглецю такі сполуки зустрічаються чи не частіше, ніж сполуки з одинарним зв’язком. І все-таки кремній більше, ніж будь-який інший елемент, подібний до вуглецю! Подібність ця виражена насамперед здатністю утворювати сполуки, в яких атоми його зв’язані з атомами вуглецю. Це не повністю «кремнійові сполуки», а так звані кремнійорганічні. Ось про них і поведемо розповідь.
