Химия завтра

Синтез неорганический возьмет лучшее из мира углеродных молекул и придаст им качества, для органики недостижимые, что совершенно понятно. У углерода есть не только достоинства, но и недостатки. Как только воспользовались кремнием, появилось семейство теплостойких материалов.

Пластмасса горюча, к этому мы привыкли. Но ведь она может быть и негорючей! Цепи неорганических молекул должны составить основу жаростойкого полимерного материала. Тогда появятся обшивки для космических кораблей и самолетов, «вечные» автомобильные шины и жаростойкие химические реакторы.

Уже есть полимерный бесцементиый бетон. Уже есть неорганические волокна — стеклянные и базальтовые, и не только бетон, но и цемент и другие стройматериалы.

Теперь неорганическим синтезом заменяют природный. И самое тугоплавкое из всех нам известных веществ уже не природное, а синтетическое. Первенство по твердости держит уже не естественный алмаз, а искусственный боразон. Негорючий каучук без углерода, очень прочное волокно из соединений серы — вот первые новинки химии неорганических полимеров.

Фтороорганика означает стойкие против воды, огня, излучений, легкие и прочные материалы. А кроме того, это материалы для атомной и атомноракетной техники, техники полупроводниковой и лазерной.

Это и автомобиль будущего. О нем пишет американский ученый Дж. Саймонс. «Фтороорганические соединения смогут улучшить наши автомобили. Фтороуглеродное смазочное масло не надо заменять свежим. Жидкий фтороуглерод заменит антифриз и никогда не даст ржавчины. Шины из фтороуглеродных каучуков совершенно не будут портиться, и их не надо будет менять. Обивочная ткань на сиденьях будет огнеупорной и не боящейся пыли. Охлаждающей жидкостью из радиатора можно будет загасить пламя, если все же машина загорится. У автомобиля — фторопластовый корпус. II двигатель будет у него не поршневой, а газотурбинный. Вращать турбину будут пары фтороуглерода…»

Ученые выяснили, что бор может образовывать необычные соединения с водородом — не с целыми, а с дробными связями. И поэтому в молекуле диборана, например, один атом водорода связан сразу с двумя атомами бора, а бор имеет четыре связи вместо положенных ему, трехвалентному, трех.

Поиски лучших ракетных топлив привели к открытию и более сложных бороуглеродо-водородных построек — барена и необарена. Они замечательны своей необычной химической структурой. В молекуле барена, например, углерод оказался шестивалентным, что несказанно изумило химиков.

Барен и необарен — бороорганические соединения, первые из этого вновь открытого класса. Они чрезвычайно устойчивы, не боятся ни нагрева, ни сильных окислителей. В будущем они послужат основой для получения ряда веществ, применение которых полностью сейчас предугадать еще невозможно.

Говоря о металлоорганике, химики имеют в виду такие ее перспективы, как полимер легче воды, прозрачнее воздуха и прочнее стали. Им видится полимер, который может служить преобразователем энергии: он будет поглощать энергию космических лучей и превращать ее в тепло или свет.

Металлоорганика открыла новый, ранее неизвестный вид соединений: два углеродных цикла, две конструкции из атомов, расположенных в вершинах многоугольников, — и между ними атом металла. Металл соединяет их, образуя очень прочное вещество. Он зажат между циклами, как начинка в сандвиче между двумя ломтями хлеба. Свойства его неожиданны: марганцевый «бутерброд» — отличный антидетонатор, бутерброд с железом — ферроцен — очень прочен и послужил родоначальником новых красителей.

Сандвич-соединения представляют загадку для классической химии. В ферроцене, например, железо получается вроде бы десятивалентным! Видимо, здесь действуют какие-то пока незнакомые нам закономерности.

Требования к материалам будущего многогранны, и универсальную синтетику создать невозможно. Все же химия стремится к сочетанию качеств, которые природа не может объединить.

В дополнение к старому, давно всем известному стеклу химия, например, создаст новые, поистине чудо-стекла.

Уже есть совершенно небьющееся стекло. Оно так прочно, что даже тонкий стеклянный лист нельзя разбить сильным ударом. Тяжелый стальной шар отскочит от него как мячик.

Появится стекло прочнее металла — в стеклянной капсуле можно будет опуститься даже на дно глубочайшей океанской впадины, где давление более тысячи атмосфер.

А ситалл — новый материал, родственник стекла — выдерживает давление, которое не выдерживает сталь. К тому же он не боится кислот и высокой температуры, не растрескается, если его после нагрева опустить в воду.

Из стекла пока что не делают рельсы и станки, но лишь пока… Когда появится ковкое и пластичное стекло, то и это станет возможным.

Стекло с пленочным покрытием, защищающее от солнца, стекло с электропроводящей пленкой, отапливающее помещение…

Большое будущее также и у старого знакомого — кварцевого стекла, чрезвычайно прочного и пропускающего ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Еще одно применение стекла, о котором не подозревали даже фантасты. Предполагают, что из стекла удастся, возможно, изготовить светопроводы. По каналам из стекловолокна с отражающими стенками будут передавать изображения и даже свет, выработанный мощными генераторами — лазерами. Свет транспортируется, почти не ослабляясь и, конечно, не выходя наружу. Так можно будет со светостанций подавать освещение в дома и на заводы. Более того, свет подберут нужного состава и оттенка — скажем, дневной и вечерний — и централизованно доставят потребителям, которым тогда не понадобятся громоздкие осветительные электроприборы.

Действительность догнала, а во многом и перегнала фантастику об искусственных материалах. Непромокаемые, немнущиеся, сверхпрочные и так далее, и тому подобное… Если говорить об одежде, то теперь ее без химии уже трудно представить. Вот лишь несколько примеров — и известных, и малоизвестных.

Белые рубашки и платья, к которым не пристает грязь, — вместо стирки их надо только прополоскать в воде. Куртки и пальто из заменителей кожи легкие и удобные. И выходная и рабочая одежда, которая отлично защищает от холода. Одежда, в которой можно не бояться огня, воды, кислот и щелочей. Ткань, к которой не пристает никакая грязь, даже масло. Ткань из пустотелого химического волокна, которая согревает не хуже, чем ватная подкладка. Антимикробные костюмы для врачей и медсестер. Лечебное белье для больных. «Складные» плащи, косынки, куртки, береты, тренировочные и даже вечерние костюмы — все это умещается в кармане.

Ткани, окрашенные синтетическими красками, которые придают одежде яркий, нарядный вид. И, наконец, одежда специального назначения, для тех, кто работает на переднем крае науки — атомников, космонавтов, а в недалеком будущем — подводников (гидронавтов).

Химия, и только химия даст полимеры легкие, прочные, стойкие, эластичные, выдерживающие десятки тысяч градусов тепла и холод, близкий к абсолютному нулю; материалы магнитные и полупроводниковые, материалы, меняющие свои свойства.

Армированные пластики, которые будут прочнее металла и легче его по крайней мере в несколько раз, Полимеры-ионообменники, которые будут очищать любые вещества, извлекать ценные элементы из растворов. Полимеры, которые будут сверхпроводниками и при обычной температуре.

Полимерный каучук, полностью заменяющий натуральный, эластичный, но теплостойкий.

Химические волокна не хуже натуральных и дешевле их; волокна негорючие, негниющие, волокна-ионообменники и полупроводники. Пористые полимерные ткани. Химически обработанный, немнущийся хлопок.

Искусственные волокна, которые будут лучше природного асбеста и помогут пустить в оборот запасы бросового каменного сырья. Полимерные краски, стойкие и яркие; разноцветные волокна, которые не надо красить, они окрашены сами по себе, и цветная синтетика.

Химически обработанная негниющая и негорючая древесина.

Полимерные туманы и дымы, защищающие поля и сады от морозов.

Обивочные полимерные покрытия, не боящиеся пыли.