Единая коллекция
Цифровых образовательных ресурсов

Журнал ?Химия и жизнь?

Химия и жизнь 1965

Найдено документов - 75
21. Изучение памяти макромолекул: путь к управлению структурой полимеров

Можно ли из одного и того же полимера сделать шерсть и шелк? Можно, если правильно считать информацию, заложенную в полимере. Почему шелк - это шелк, а шерсть - это шерсть? Биологи ответят, что шелк, точнее паутина или обмотка кокона, работает на прочность, а шерсть предназначена для теплоизоляции. Они возникли в результате разных "заказов" природы. Далее биологи объяснят, что каждая молекула фиброина - белка шелка - включает примерно 300 звеньев 18-ти различных сортов. Причем около половины молекул состоит из звеньев лишь четырех сортов (три из них - простейшие аминокислоты), которые легко ориентируются параллельно, образуя своего рода кристаллическую фазу. Такая упаковка гарантирует прочность шелкового волокна. А вот цепочки кератина - белка шерсти - во многом напоминают некристаллизующиеся участки фиброина. Но они содержат еще два сорта звеньев, которые образуют между соседними цепочками белкового полимера серные мостики. Поэтому шерсть и нерастворима, хотя и набухает в воде. Кроме того, в отличие от фиброина, кератин существует в нескольких модификациях, обладающих разными физическими свойствами и составом. Одни компоненты образуют "ствол", а другие - периферию волокон. Сухое волокно извивается из-за неравномерного распределения напряжений по его диаметру, а мокрое - набухает и распрямляется. Распрямившиеся волокна образуют сплошной покров, защищающий кожу от влаги. Все это и есть структурная информация на микроскопическом уровне. Используя ее, технологи научились делать двухкомпонентные синтетические волокна, полностью имитирующие поведение шерсти в сухом и мокром состоянии: "ствол" изготовляется из гидрофобного, а поверхность - из гидрофильного полимера. О том, как используя структурную информацию полимера, можно делать синтетические волокна, похожие на природные, рассказано в статье.


22. Капрон из бензола

Знаменитый капрон, из которого делали и делают, к примеру, женские чулки, шинный корд и искусственный мех, - это полиамидное волокно на основе поликапролактама. Белые, тусклые и жирные на ощупь кристаллы капролактама всегда получали из фенола. Фенол десятками тысяч тонн поставляли химикам нефтеперерабатывающие и коксохимические заводы. И этого было достаточно. Но вот капрона потребовалось в несколько десятков раз больше. И тут-то выяснилось, что во всем мире не хватит фенола, чтобы насытить им капролактамовые заводы. Сырьевая база ставила предел производству одному из самых востребованных синтетических материалов - капрона. И тогда ученые всего мира стали искать способ изготовления капролактама из чего-нибудь другого. Такой способ нашли в Государственном Институте азотной промышленности в СССР. Ученые этого института предложили симпатичную технологию получения, по сути, капрона из бензола.


23. Кварки - кирпичики мироздания?

Химия имеет дело с молекулами, свойства которых полностью определяют свойства вещества. Но что в самой молекуле является носителем ее свойств? Атомы простейших химических элементов, из которых они состоят? Долгое время атомы казались неделимыми носителями свойств. Но и атом оказался сложным объектом, состоящим из ядра и электронной оболочки. Довольно быстро ученые поняли, что ядра атомов состоят из протонов и нейтронов - их-то и назвали элементарными частицами. Долгое время казалось, что в этом длинному ряду все уменьшающихся кирпичиков поставлена точка. Однако целый ряд фактов заставил в ХХ веке усомниться в этом убеждении. Появился новый кандидат на роль самого элементарного кирпичика природы - кварк. О нем рассказано в этой статье, а также о барионах, лептонах и мезонах и попытках создать Периодическую систему элементарных частиц, подобную Периодической системе элементов Д.И.Менделеева.


24. Кобальт

Несколько сот лет назад немецкая провинция Саксония была крупным центром добычи серебра, меди и других цветных металлов. В здешних рудниках случалось находить руду, казавшуюся серебряной. Но при плавке получить из нее драгоценный металл не удавалось. Хуже того - при обжиге такой руды выделялся ядовитый газ, отравляющий рабочих. Сегодня мы знаем, что это ядовитый мышьяковистый ангидрид, который выделяется при разложении минерала CoSAs. Тогда же саксонцы этого не знали и объясняли неприятности вмешательством нечистой силой, коварного подземного гнома кобольда. В те времена в Германии даже читали в церквях молитвы о спасении горняков от злого духа кобольда. Со временем, когда саксонцы научились отличать "нечистую" руду от серебряной, они и назвали ее "кобольдом". В 1735 году шведский химик Георг Брандт выделил из этой руды серый со слабым розоватым оттенком неизвестный металл. И, естественно, назвал его "кобальтом". О том, как получают сегодня кобальт, о его интересных свойствах и применениях в технике, медицине и быту, рассказано в статье.


26. Кураре

Химики занимаются не только синтезом новых, не существующих в природе веществ. Они тщательно исследуют и те, что создала сама природа. К их числу, в первую очередь, относятся природные яды. Почему в первую? Во-первых, потому что невозможно найти противоядие, не зная состав вещества. А во-вторых, как правило, любой яд в малой дозе становится лекарством. К числу таких веществ, несомненно, относится знаменитый яд кураре. Южноамериканский индейцы использовали кураре при исполнении религиозных обрядов, на охоте и на войне. Обычно они смазывали ядом наконечники боевых стрел, которые валили зверя и противника наповал. После долгих и настойчивых поисков европейцам удалось выяснить, что основным смертоносным началом туземного яда служат соки южноамериканских растений - стрихинос и хондодендрон. Но прошли еще столетия, прежде чем ученые выяснили, как этот яд действует, как он устроен и как можно использовать его в медицине. Структурные формулы действующих веществ яда теперь известны.


27. Латекс - каучуковое молоко

Латекс - по латыни "сок". Так назвали испанские завоеватели Южной Америки млечный сок гевеи, каучукового дерева. Индейцы умели пропитывать латексом ткани и делать их водонепроницаемыми. Они превращали сок гевеи в обувь и головные уборы. Европейцы стали учиться тому же. В 1791 году англичанин Самюэл Пиль взял патент на пропитку ткани каучуком "в натуральном жидком состоянии". По сути, он запатентовал способ, подсмотренный у индейцев Южной Америки. Это был первый патент, в котором упоминался латекс. Латекс - это коллоидная система состоящая из двух основных компонентов - воды и натурального каучука. Если смотреть на разбавленный латекс в микроскоп с тысячекратным увеличением, то можно увидеть мечущиеся в воде частицы. Размер самой большой из них достигает 5 микрон, самой маленькой - меньше микрона. В литре латекса больше 200 миллиардов таких частиц. Правда, есть еще один очень важный компонент - белки из сока гевеи. Они образуют на капельках каучука белковую оболочку, которая не позволяет частичкам слипаться и поддерживает устойчивость коллоидной системы. Долго время латекс рассматривали лишь как источник натурального каучука. Новая жизнь латекса началась тогда, когда в середине прошлого века в обиход вошел синтетический каучук. На его основе научились делать синтетический каучук, а из него - множество полезных вещей.


30. Митчелл Уилсон об ученых и изобретателях. Чарльз Гудийр

Митчел Уилсон, ученый и известный американский писатель, прославился своими эссе, посвященными той драме идей, которая всегда лежала в основе научного прогресса. Среди героев очерков Уилсона - патриарх американской науки Бенджамен Франклин и строитель первых пароходов Роберт Фултон; Джозеф Генри, открывший самоиндукцию, и Грэхем Белл, создатель телефона. Уилсон правдиво показывает одну из отличительных черт развития науки и техники в США. Американские ученые и изобретатели были чаще всего практиками-экспериментаторами. К таким исследователям-эмпирикам относился и Чарльз Гудийр, который изобрел способ вулканизации резины. Благодаря этому изобретению каучук из занятной, но бесполезной диковинки превратился в важнейший материал современной техники.



32. Молекулы соединены без химической связи

Полтора десятка миллионов известных нам органических соединения, природных и синтетических, построены принципиально одинаково: атомы в их молекулах соединены химическими связями. Однако с давних пор в анналах химии накапливались странные факты. 150 лет назад Г.Дэви получит гидрат хлора, в котором на одну молекулу хлора приходится шесть молекул воды. С открытием подобных же гидратов аргона, криптона и ксенона окончательно исчезает и без того слабая надежда, что соединения построены по общему принципу образования химической связи. В сороковых годах прошлого века обнаруживается очередное загадочное явление: мочевина с октиловым спиртом образует кристаллическое соединение. О химическом взаимодействии между этими веществами не может быть и речи! Подобные факты накапливались, и невероятное поначалу предположение перерастало в твердую уверенность: в органической химии существует еще и какой-то другой строительный принцип. Так химики заговорили о клатратных (клеточных) соединених включения, где молекулы объединены без химической связи. В середине прошлого века химики всего мира признали существование таких соединений и принялись искать пути их синтеза. Так на свет появилось огромное семейство веществ - катенаны, где одна циклическая молекула продета в другой цикл, как два колечка у фокусника.


36. Наследственная информация - эстафета жизни

Молекула белка может стать гормоном и регулировать секрецию организма; она может стать гемоглобином и переносить из легких в ткани кислород; наконец, она может стать ферментом и взять под свой контроль одну из тысяч биохимических реакций, из которых и слагается в конечном счете жизнь организма. Но чем бы ни стала белковая молекула, ее "профессия" предопределена заранее, еще до ее рождения - до того, как аминокислоты - материал, аденозинфосфат - энергия и нуклеиновая кислота - информация встретятся у ее колыбели. Трудно сказать, какой из этих потоков важнее, все они в равной степени необходимы; не будь хотя бы одного, река жизни пересохнет. И все же, один из них - тот, что передает будущему поколению эстафету наследственной информации, - кажется нам полноводнее и величественнее других. Ведь только он сообщает будущей белковой молекуле ее строение, будущей клетке - ее значение, будущему организму - его черты. О том, как в живом передается наследственная информация, рождаются белки и клетки, рассказано в статье.


39. Невидимый свет

Возможен ли синтез без анализа? Нет. Это была бы игра "в темную" с природой. Сначала - тщательный анализ природного продукта, затем - длительная, трудоемкая работа по синтезу и - вновь анализ, но теперь уже того, что получено. Для выяснения структуры вещества применяют разные методы. И ни один из них не универсален. Обычные химические методы исследования молекул сложны и трудоемки. Например, структуру камфары изучали в течение полувека, и лишь в 1903 году труд химиков завершился синтезом этого соединения. Хинин, открытый в 1808 году, удалось синтезировать лишь в 1944 году. С помощью обычных химических методов анализа часто вообще не удается проникнуть в тайну строения сложных молекул. Как же быть? Где тот универсальный анализ, который позволили бы просветить вещество и точно установить его структуру? Одним из первых методов такого "просвечивающего" типа стала инфракрасная спектроскопия. Здесь главное действующее лицо - инфракрасные лучим, открытые Вильямом Гершелем в 1800 году. Как создавался метод ИК-спектроскопии, как его используют и что он может?


40. Неорганические полимеры

Круг веществ, которые по своему строению могут быть отнесены к высокомолекулярным соединениям, все время расширяется. Еще недавно считалось, что свойством образовывать цепи полимерных молекул обладает только углерод. Но оказалось, что гомоцепные полимеры, молекулы которых составлены из атомов одного и того же элемента, образуют также кремний, бор, фосфор, сера, сурьма, мышьяк, теллур, висмут, олово и полоний. Полимеры - это не только игрушки, ручки, ткани, корпуса бытовой техники, лаки и краски, но и горные массивы, бетонные конструкции, алмазные резцы и гранатовые браслеты. Сегодня число известных неорганических высокомолекулярных соединений составляет несколько тысяч. Это главным образом природные соединения, от речного песка до алмаза. Но в арсенал современной науки и техники уже вошли и некоторые синтетические неорганические полимеры.


Всего документов: 75

Показывать ресурсов на странице 

Упорядочить по 


Поддержка ресурса