ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Абсолютна ли чистота из "Чистота вещества" Обратимся еще раз к хлориду, натрия. Мы видели, что состав примесей в соли и общая степень ее чистоты могут многократно меняться в зависимости от задачи, которую преследует очистка. Это не частный случай. Так обстоит дело с каждым химическим индивидом, области применения которого достаточно разнообразны. [c.21] Из всех примесей в хлориде натрия реактивных квалификаций мышьяк регламентируется наиболее жестко по ГОСТу его содержание в X. ч. препарате не должно превышать 2-10 %. Допустим, что кропотливой переочисткой удалось снизить концентрацию этого элемента еще в 20000 раз — до 10- %. Это стоит на пределе возможностей современной технологии очистки, да и самой методики аналитического контроля. [c.22] Число Авогадро 6,022-102 характеризует количество молекул (атомов) в грамм-молекуле (грамм-атоме). Поэтому легко подсчитать, что в грамме сверхчистой по мышьяку соли содержится 10 атомов мыщьяка 100 миллиардов атомов При этом мы можем, пожалуй, впасть в другую крайность и признать, что соль чуть ли не состоит из мышьяка. Но такая реакция — не более как обман воображения, порожденный нашей нетренированно-стью при переходе от обжитого макромира к непривычным масштабам микромира, и обратно. [c.22] Мышьяк действительно весьма разрежен в кристаллической решетке соли на 300 миллиардов ионов натрия и хлора тут попадается один-единственный ион мышьяка. Вообразите пустыню Сахару, где по всей площади в 7 млн. км разбросан десяток-другой домиков. В нашем примере роль пустыни выполняет кристалл ультрачистого хлорида натрия, а роль одиноких домиков — ионы мышьяка. [c.22] Во-первых, оно дает наглядное представление о несметном числе ступеней на лестнице чистоты и о тех усилиях, которые необходимо затратить для того, чтобы достичь все больших степеней очистки вещества. [c.22] Во-вторых, оно свидетельствует о постоянном переосмыслива-нии понятий чистый , особо чистый , сверхчистый с возрастанием потребностей общества и прогрессом техники очистки, а также контроля чистоты. Это не значит, конечно, что периодически следует полностью перечеркивать наследие прошлого. Ряд эпох, значительных по своим научным результатам, оставил последующим эпохам свои инвариантные, не нуждающиеся в пересмотре категории в общем представлении о чистоте вещества. История естествознания демонстрирует реальность такого рода эстафеты идей. [c.22] В-третьих, сопоставление приводит нас к выводу, что вершина лестницы вообще недостижима, ибо она бесконечна. Образно говоря, ее вершина теряется в просторах галактик. Никогда человек не станет творцом и обладателем абсолютно чистого вещества даже в крохотно малой массе, подобно тому, как никогда он не будет владеть абсолютным познанием вещества, т. е. не исчерпает до дна изучение его свойств и методов контроля состава. Понятие абсолютная чистота химически примерно так же идеализировано, как бесконечность в математике. [c.23] На пути к абсолютной чистоте и ее фиксации во времени встают непреодолимые препятствия двоякого рода. [c.23] По-видимому, с какого-то момента в процессе очистки вступает в действие более сильная математическая зависимость между остаточным числом примесных атомов и трудностью их удаления. Быть может, это экспоненциальная зависимость или степенная функция с большим показателем. Проще сказать, в верхней части лестницы чистоты интервалы между соседними ступенями резко увеличиваются, достигая неимоверно большого, практически не преодолимого для данного поколения промежутка. Этот непреложный факт — еще одна иллюстрация к известному ленинскому положению ...Исторически условны пределы приближения наших знаний к объективной, абсолютной истине, но безусловно. что мы приближаемся к ней . [c.23] По мере нарастания чистоты возникает и другое, не менее сложное препятствие, связанное с сохранностью во времени идеально чистого препарата. Бесспорно, сохранить высокую чистоту вещества труднее, чем ее достигнуть, особенно если очищенное вещество перед применением подвергают какой-то обработке. [c.23] Однако невозможно представить себе существование таких идеально инертных материалов, которые были бы абсолютно непричастны к процессам поверхностного обмена. Чюбые разнородные тела во всех агрегатных состояниях способны в какой-то мере вступать в связь при контакте или обмениваться атомами вдоль поверхности раздела благодаря диффузионному, адсорбционному или химическому взаимодействию. В результате возникают определенные образования, а это влечет за собой изменение каких-то характеристик веществ (теплофизических, электрических, магнитных, механических и т. д.). [c.24] Возможны, конечно, случаи совпадения состава тела и оболочки. Скажем, порошок или стержень из предельно чистой. меди можно поместить в ампулу из меди того же качества. Но абсолютный вакуум в ампуле неосуществим, следовательно, полностью не исключено взаимодействие меди с газом, даже если это благородный газ, ведь способности к сорбции он не лишен. Извлеченный для употребления из ампулы препарат мгновенно оказывается в окружении воздуха или иной чужеродной среды. Тем самым он полностью утрачивает шансы на сохранение своей изначальной чистоты. Напомним, что на дне воздушного океана, где мы живем, в 1 см воздуха находится 2,7-10 молекул и что в таком же объеме самого совершенного вакуумного пространства, какое достижимо сегодня, насчитывается по меньшей мере 10 млрд. молекул. Нельзя забывать также, что помимо газов в приземных слоях атмосферы находятся аэрозольные частицы земного и космического происхождения ежесуточно на поверхность планеты выпадает около 100 т межпланетной пыли. [c.24] Недавно удалось обнаружить следы воздействия космических лучей на ряд материалов. Правда, на земной поверхности это воздействие исчезающе мало и часто имеет преходящий характер. Наиболее з аметно оно выражено у полупроводниковых Материалов и органических полимеров. У первых космические лучи выбивают отдельные атомы из решетки, чтб приводит к изменению рабочих характеристик прибора меняются проводимость и сроки жизни носителей тока. У полимеров же частично разрывается макромолекула либо, наоборот, она усложняется в результате появления поперечных связей. [c.25] Теперь нам ясно, что в абсолютном смысле физическая чистота так же реально не достижима, как и химическая. Если ценой сложных ухищрений и удастся получить идеально бездефектный кристалл, то срок его жизни окажется эфемерно коротким. Любое внешнее воздействие, даже световое, может внести элементы беспорядка в структуру отдельных участков кристалла, т. е. привести к тому же результату, что и присутствие остаточных примесных атомов. [c.25] В довершение следует отметить существование специфических частных случаев неустойчивости веществ в чистом (отнюдь не в идеальном смысле слова) виде. Они многообразны. Напри мер, одна группа веществ (перекись водорода, озон, синильная кислота) для сохранения своего индивидуального состояния нуждается в малых добавках стабилизаторов. Известны, конечно, и противоположные случаи, когда вещество в чистом виде неограниченно устойчиво, а в присутствии примесей подвержено спонтанному распаду (ксантогенаты). Ко второй группе веществ (этиловый спирт, уксусная кислота, щелочи) относятся гигроскопич-ные соединения их почти невозможно сохранять в безводном состоянии. [c.25] Третья группа веществ (сложные эфиры, цианиды, сульфиды и т. д.) легко гидролизуются при контакте с влагой воздуха. Четвертая группа веществ легко реагирует с кислородом, азотом или углекислотой воздуха. К этой группе относится большинство металлов, анилин, сероуглерод, глицериды жирных кислот, соли низших валентностей железа, хрома, ванадия, титана, урана и др. Некоторые вещества этой группы удается стабилизировать, вводя добавку антиокислителя или ингибитора. Пятая группа (фенол, соли серебра) склонна к фотохимическим превращениям. Известны вещества, каталитически разлагающиеся при соприкосновении с примесями, извлекаемыми из материала емкостей. Таковы, например, ацетон и акролеин, подверженные частичному распаду при воздействии на щелочь, содержащуюся в стекле. [c.25] Значителен распад органических соединений, содержащих радиоактивные фосфор, иод, углерод. Так, в трибутилфосфате, содержащем 10 мкюри фосфора-32 в 1 мл (средняя удельная активность препарата), в течение года разлагается 2,3% всех молекул. В метиловом спирте той же активности за год распадается около 1 % молекул, причем обнаруживается большое число примесей — продуктов радиолиза. [c.26] Заканчивая главу, стоит, пожалуй, остановиться еще на одном аспекте чистоты. Условно назовем его социально-психологическим. Умозрительно можно отдавать себе отчет в нескончаемо-сти очистки, следовательно, в нереализуемости абсолютной чистоты. Однако в практической деятельности мы охотно отвлекаемся от этого неотвратимого факта, подобно тому, как нет у нас стремления держать в помыслах безграничность пространства и времени. И это правомерно постоянное осознание этого факта вряд ли воодушевит нас на повседневные усилия добиваться повышения чистоты еще в полтора, еще в два раза и т. д. Если исходить из вселенских масштабов абсолютной чистоты, то реальные успехи в очистке веществ, достигнутые трудом ряда поколений, покажутся весьма скромными по сравнению с тем, что предстоит свершить грядущим поколениям. [c.26] Все чаще, говоря о материале, имеют в виду упорядоченные на атомно-молекулярном уровне тела кристаллы — полимеры, кристаллы, не содержащие примесей, или кристаллы со строго определенными посторонними атомами. [c.27] При решении вопросов технического совершенствования производства предусмотреть... создание и освоение новых, наиболее экономичных материалов, в том числе полимерных, и особо чистых. [c.27] Вернуться к основной статье