ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАССУЖДЕНИЯ О СИГНАЛЕ Б ВЕЩЕСТВО ИКС, ИЛИ НЕУДОБНАЯ НАУКА из "Как исследуют вещества" не из таких. Самостоятельные упражнения в ней становятся возможными не ранее, чем удастся накопить некую, и притом немалую массу добьггых на опыте сведений, которые поначалу приходится принимать на веру, иногда попросту заучивать. Такова уж ее природа, таково многообразие объектов, с которыми она имеет дело. Для решения ее задач почти никогда не годится калькулятор, пусть даже программируемый. Сам ввод их условий, как правило, требует такого количества ячеек памяти, какое бывает татько у настоящих ЭВМ. На калькуляторе, разумеется, можно рассчитать какую-нибудь пропорцию, решить вспомогательное квадратное уравнение, но даже такая рутинная, школьная задача, как расстановка коэффициентов в уравнении реакции, оказывается ему, в общем случае, непосильной больно уж много надо знать ). [c.17] Приняв во внимание эту неудобную для скорых разумом людей особенность науки о превращениях молекул, попытаемся утешить себя знакомством с теми впечатляющими результатами, к которым приводит вдумчивая ее разработка. Совершим экскурсию на комбинат, производящий незаменимые в современном быту полимерные материалы, а также мономеры — вещества, из которых они изготовляются. [c.18] Между тем вещество, газ, получающийся в результате такого отщепления,— важнейшее сырье, мономер, из которого изготовляют один из самых массовых в наши дни материалов, знакомый каждому хотя бы потому, что из него состоит пленка для упаковки любых товаров, от хлеба до мебели. Мировой масштаб производства такого газа перевалил за 30 миллионов тонн в год... [c.18] Начнем с того, что в результате основной технологичёЬкой процедуры— нагревания исходного газа до температуры белого каления — образуется не только газ, но и множество других веществ, жидких, а то и твердых. Это выясняется немедленно, как только смесь, прошедшую сквозь раскаленные трубы ), немного охладят, а потом промоют в грандиозном душе водой. Над слоем собранной воды всплывает изрядное количество смолы, которая частично состоит из веществ, не закипающих даже при очень высокой температуре. Такие вещества содержат весьма многоатомные молекулы. [c.19] Не стану утомлять читателей описанием каждого из этих устройств, хотя многие из них — предмет законной гордости конструкторов и технологов. Перейдем сразу к финишу к паре высоченных, ростом за полсотни метров колонн. То, что дошло до них, при комнатной температуре и обычном давлении действительно представляет собой газ. Жидкости и прочие примеси, вредные для дальнейшей работы, из него уже устранены. Газ, впрочем, на этой стадии с помощью сжатия и глубокого охлаждения тоже превращен в жидкость, которая и подается в расположенный у основания первой колонны бак объемом во многие кубические метры — здесь его называют куб . Сжиженный газ в нем немного отогревают, позволяя ему закипеть. [c.20] Должен предупредить то, что попало в этот куб, уже почти полностью состоит из того вещества, ради которого затеяно производство. Все дальнейшее направлено лишь на то, чтобы избавиться от этого почти . И каких же оно стоит трудов... [c.20] Вернемся, однако, к самому началу первой из колонн и попытаемся понять, почему их приходится строить такими высокими. [c.21] Для этого знать химию не нужно — процесс-то происходит чисто физический, строение молекул при нем не меняется... Испарившийся из куба газ, поднимаясь по колонне, скоро сталкивается с продырявленной перегородкой ( тарелкой ), на которой пробулькивает сквозь слой текущей сверху жидкости. Жидкость получают из того газа, которому удалось, наконец, добраться до самого верха колонны. Часть его пропускают дальше, в трубопровод, но куда большую долю задерживают, возвращают, снова охлаждая. Смысл этой процедуры, кажущейся нелогичной, в том, что если кипящая жидкость содержит несколько веществ, не сильно отличающихся по летучести, то равновесный с нею пар (газ) тоже будет содержать все эти вещества, хотя и в несколько иной пропорции тех, что кипят при более низкой температуре, в нем станет больше. [c.21] Тем не менее однократным испарением и последующим сжижением — простой перегонкой — полностью отделить их не удастся. Поэтому и приходится как бы повторять эту процедуру много раз на каждой из многочисленных тарелок , делающих колонну похожей изнутри на этажерку. На каждом этаже организуется своя равновесная или по возможности близкая к равновесию система жидкость — пар , и проходящий вверх газ дополнительно обогащается летучими компонентами. Термодинамический расчет (принципы его разработаны давным-давно), дополненный лабораторными опьггами по ректификации конкретных веществ и их смесей, позволяет точно предсказать, сколько таких ступеней обогащения потребуется для того, чтобы газ над последней тарелкой состоял только из нужного вещества, доведенного до заданной степени очистки ). [c.21] Мономеры, из которых получается полимер требуемого качества, как правило, не должны содержать более одной-двух десятых процента посторонних веществ. [c.22] В нашем случае оказывается, что выделить вещество А в достаточно чистом виде можно, если только соорудить колонну высотой более ста метров. Строить такую громадину слишком трудно — вот и заменяют ее парой полугро-мадин . [c.22] Теперь, наконец, мы подошли к самому главному момен- ту, когда задуманная игра обретает конкретные условия. Вещество А получено — и прекрасно, по в кубе колонны осело немалое количество какого-то другого добра. Выбрасывать этот кубовый остаток (обычный среди химиков термин) было бы не по-хозяйски кроме того, в его составе могут оказаться небезопасные для природы и здоровья людей вещества. Вот почему технологическая цепочка не кончается вышеописанной парой гигантов, а продолжается новой, на взгляд непосвященных, уж и вовсе лишней установкой — еще одной, более скромной по размерам, колонной, предназначенной для ректификации этого самого остатка. [c.22] После новых манипуляций, сопровождаемых многократным испарением-сжижением, на выходе этой колонны удается собрать довольно много газа, который превращается в жидкость при 225,6 К (давление нормальное). Эго и есть вещество X , с которым нам предстоит разбираться. [c.22] Такие вопросы привичны для химиков, и решать их можно традиционными приемами, не требующими сложного оборудования. Однако прибегнуть к этим приемам, повторяю, можно не ранее, чем будет усвоено все обилие химической премудрости. А мы условились действовать иначе, без зубрежки. Так, как при занятиях идеально гармоничной евклидовой геометрией. Не советую обольщаться успех придет не так уж скоро. Ведь искусство химиков тоже кое-чего стоит. Любой из них, к примеру, пропустил бы загадочный газ через известный уже читателям раствор брома — и сразу углядел бы, что жидкость обесцветилась. И сделал бы далеко идущие выводы. Давайте, однако, больше не отвлекаться. [c.22] получено вещество X... [c.22] Разве доказано, что в его состав входят только молекулы строго одинакового строения Разумеется, тщательность очистки и установленное в ходе ее постоянство температуры кипения (225,6 К) — аргумент в пользу именно этого. Но следует помнить и о том, что бывают в природе неразделимые, так называемые азеотропные смеси, тоже кипящие при постоянной температуре, которая, кстати, обычно не совпадает ни с одной из температур кипения компонентов, взятых поодиночке. [c.23] Чистоту вещества X еще надо доказать. [c.23] Сделать это безупречно строго, как, например, при доказательстве математических теорем, очень трудно. Манипулируя с образцом неизвестного вещества, экспериментаторы ищут скорее аргументы в пользу его чистоты, чем однозначные доказательства. Если же говорится о доказательствах, то чаще всего они идут от противного и следуют примерно такой логике трудно, мол, допустить, чтобы наблюдаемая картина соответствовала не чистому веществу, а смеси. Отсюда и конфузы, которые даже при самой современной технике хогь и не часто, а все же случаются новое соединение , когда его изучают обстоятельнее, оказывается состоящим не из одного, а из двух-трех сортов молекул. [c.23] В основе традиционной системы доказательств чистоты лежит то естественное соображение, что физические свойства индивидуального вещества — температура его плавления или кипения, оптические, спектральные и любые другие характеристики — н меняются при воздействиях, не влияющих на состав молекул. Вещество можно кипятить и замораживать, сжимать до любых давлений, облучать какими угодно квантами — хоть из пушки им стрелять, лишь бы при этом не происходили химические превращения, не менялось строение кристаллической решетки, не отделялись от вещества примеси, влияющие на измеряемые свойства. Следовательно, любые известные химикам процедуры очистки (перегонка, кристаллизация, зонная плавка и т. д.), сколько их ни повторяй, на устойчивое, чистое вещество не влияют. [c.23] Издавна так и поступали перегоняли или кристаллизовали новое соединение много раз, пока у него не устанавливались неизменные характеристики. Иногда хватало двухтрех повторов, иной же раз приходилось мучиться десяти-или двадцатикратно, что требовало незаурядного терпения. [c.23] Вернуться к основной статье