Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков

Письменники-фантасти з усіма подробицями описали кремнійовий світ, у всіх речовинах якого елемент вуглець замінений кремнієм. Це дивовижні й захоплюючі описи.

Хіміки теж дуже добре уявляли собі, яким має бути кремнійовий світ. Правда, при цьому вони не переносились в уяві на інші планети або галактики. Ні, вони керувались вимогами сучасної техніки, вимогами сучасного життя. Хіміки, як і автори науково-фантастичних творів, знали — кремнійові сполуки повинні мати багато цінних властивостей і найважливішу з них — міцність, тому до їх одержання варто докласти зусиль.

Нема потреби розглядати всі способи, застосовувані сучасною хімією для одержання різних кремнійорганічних сполук. Це привело б нас до вузькоспеціальних термінів і визначень, які в даному разі мають для нас другорядне значення. Скажемо тільки, що і в лабораторіях, і на заводах основною вихідною речовиною для одержання кремнійорганічних сполук є чотири хлористий кремній — речовина, названа так тому, що кожна молекула її містить 1 атом кремнію і 4 атоми хлору. Ця речовина на повітрі дуже димить, бо атоми хлору легко відщеплюються під дією води або подібних їй речовин. Під впливом вологи повітря чотирихлористий кремній відщеплює хлористий водень; він і утворює ДИМ.

Ось ця властивість чотирихлористого кремнію — легке відщеплювання атомів хлору — і використовується для синтезу кремнійорганічних сполук. Так, наприклад, при взаємодії чотирихлористого кремнію з етиловим спиртом С2Н5ОН (етиловий спирт подібний до води; він відрізняються від неї тільки тим, що у нього замість атома водню стоїть вуглеводний радикал С2Н5) утворюється кремнійоргапічна сполука (C2H6O)4Si — етиловий ефір ортокремнійової кислоти, або тетраетоксисилан. Це, звичайно, найпростіший приклад. Переважну більшість кремнійорганічних сполук добувати значно складніше.

Вперше систематичні дослідження методів одержання різних кремнійорганічних сполук стали проводити у нас, в Радянському Союзі. Піонерами цих досліджень були вчені Б. М. Долгов, К. А. Андріанов і О. П. Крєшков. Завдяки їм синтезовано багато кремнійорганічних сполук з найрізноманітнішими властивостями. Професор Б. М. Долгов у 1933 р. писав: «При існуючому розмахові соціалістичного будівництва та гнучкості індустрії СРСР кремнійорганічний препарат знайде широке застосування».

А за кордоном навіть через чотири роки після опублікування в пресі наведеного вислову Б. М. Долгова писали:

«Оскільки незначна кількість відомих кремнійорганічних сполук дуже обмежена в своїх реакціях, то перспектива якогось швидкого і значного просування в цій галузі хімії не здається дуже надійною». Так писав відомий англійський хімік Кіппінг. Саме в цей час у Радянському Союзі видали ряд патентів на відкриття, присвячені різним застосуванням кремнійорганічних сполук у техніці.

Тепер, через 20 років після того, як почались систематичні й широкі дослідження щодо застосування кремнійорганічних сполук у техніці, важко навіть перелічити всі галузі їх застосування.

У вересні 1958 р. в будинку Академії наук СРСР в Ленінграді проводилась нарада з хімії кремнійорганічних сполук.

Піднімаючись широкими сходами до знаменитої мозаїки Ломоносова «Полтавський бій», я почув незвичну для наукових установ голосну розмову і веселий сміх. Причиною такого збудження було те, що в залі, де відбувались засідання і експонувалась виставка, присвячена різним галузям застосування кремнійорганічних сполук, один молодий чоловік зняв з манекена та надів на себе пальто, став ногами в таз, а на нього з відра лили воду. Після чергового відра води учасники наради мацали полите пальто. Помацав його і я. Матеріал був абсолютно сухим. Пальто не вбирало аніскільки вологи, що потрапляла на нього.

Прекрасний експонат, але скільки затрачено напруженої роботи.

Почалося, здається, з дрібниці. У багатьох лабораторіях, де займалися синтезом кремнійорганічних сполук, часто можна було спостерігати, як лаборант лаявся, старанно миючи колби. При зіткненні з деякими кремнійорганічними сполуками скляний посуд ставав майже непридатним для роботи, бо вода й інші рідини не змочували скло. Вода на поверхні скла збиралась у краплини і взагалі поводила себе дуже незвично з точки зору хіміків. Знищення плівки досягалося з великими труднощами і вимагало великої затрати часу, протягом якого можна було вволю відпускати непохвальні епітети на адресу не до речі забруднених колб.

Та хімікам треба було не гніватись, а радіти. Життєва мудрість «Не знаєш, де загубиш, а де знайдеш» виявилася справедливою і цього разу. Хіміки «загубили» час на митті посуду, зате «знайшли» новий універсальний засіб боротьби з водою.

Адже дощ, який докучає туристам, густий туман, що осідає додатковою вагою на сірих солдатських шинелях, водяні патьоки на вітровому склі автомашини, що примушують шофера до краю напружувати зір, проводи, які рвуться під вагою льодяних бурульок, брудні розводи на фасадах будинків, бурі плями іржі на металевих предметах — все це вода, з якою треба боротися.

Ось тут і стали в пригоді сполуки кремнію. Багато речовин, підданих обробці кремнійорганічними сполуками, ставляться до води різко вороже. Досить на поверхню скла, будівельних матеріалів, тканин нанести плівку кремнійорганічних сполук і вони не намокатимуть. Вода не тільки не вбиратиметься ними, а навіть не затримуватиметься ні на хвилинку, бо поверхня відштовхує воду.

Плівка ця дуже тонка. В поперечному перетині її міститься від однієї до кількох десятків молекул речовин, з якої вона складається. Такої мізерної кількості виявляється цілком досить, щоб зробити матеріал несприйнятливим до води. Так, наприклад, 1 г диметилдихлорсилану може захистити тисячу квадратних метрів оброблюваного матеріалу.

Кожному, хто більш-менш докладно знайомий з хімією, відомий такий дослід: скло, розтерте на порошок, декілька хвилин кип’ятять у звичайній воді; вода, злита після досліду, показує лужну реакцію, бо при кип’ятінні скла з нього вимились сполуки натрію. Отже, скло тільки зовні стійке до води. Така властивість скла для тих, кому доводиться мати справу з скляними приладами, дуже неприємна. Очевидно, багатьом із вас доводилось бачити, як скляні деталі в оптичних приладах — лінзи, призми — мутнішають, жорсткішають і чудові мікроскопи стають непридатними для роботи. Незначна кремнійорганічна плівка на поверхні скла цілком ліквідує цю