Лев Власов - Занимательно о химии

Зато мы сравнительно точно можем подсчитать, сколько химических соединений известно. Но число, которое мы получим сегодня, завтра уже устареет. Ведь сейчас ежедневно в лабораториях земного шара синтезируется примерно десяток новых веществ. И с каждым годом эта дневная продукция возрастает.

Служба химической информации дает справку: всего выделено из природного сырья и получено искусственно около 2 миллионов химических соединений.

Количество весьма внушительное, но оказывается, что вклад обитателей Большого дома весьма различен.

Скажем, у благородных газов — гелия, неона и аргона — число соединений равно нулю. Для редкоземельного элемента прометия (его физики искусственно готовят в ядерных реакторах) достоверно получено лишь три соединения, да и то самые обычные: гидрат окиси, нитрат и хлорид. Не лучше положение и у других искусственных элементов. У некоторых ученым приходится подсчитывать число атомов… Где уж тут говорить о каких-либо соединениях!

Но есть в менделеевской таблице уникальный элемент. По количеству образуемых сложных веществ он занимает совершенно исключительное положение.

В Большом доме ему принадлежит квартира номер 6. Этот элемент — углерод.

Из двух миллионов разнообразнейших молекул 1 миллион 700 тысяч — молекулы, основу, каркас которых составляют атомы углерода. Изучает эти соединения громадный раздел химии — органическая химия. Соединения же всех прочих элементов входят в «сферу влияния» химии неорганической.

Получается, что органических веществ почти в шесть раз больше, чем неорганических.

Новое органическое вещество, как правило, синтезировать гораздо легче. Для неоргаников же было бы идеалом, если бы они каждый день могли рапортовать о получении хотя бы одного нового соединения. Правда, в последние годы перспективы стали более обнадеживающими.

Органикам помогает одна чудесная особенность атомов углерода.

Атомы этого элемента чрезвычайно легко могут образовывать цепи, выстраиваться в длинную шеренгу.

Самая короткая цепь содержит два углеродных атома, Например, молекула углеводорода этана насчитывает два звена в цепочке: Н 3С—СН 3. Самая длинная? Пока это не известно. Удалось получить соединение, где в цепи располагается 70 углеродных звеньев. (Нужно оговориться, что речь идет об обыкновенных соединениях, а не о полимерах. Там углеродные цепи имеют протяженность значительно большую.)

Ничего подобного мы не встретим у других элементов. Только кремний может позволить себе роскошь образовать шестизвенную цепочку. Да для германия ученые получили любопытное соединение — германоводород Ge 3H 8, где три металлических атома находятся в одной цепи. В семействе металлов это вообще единственный случай.

Словом, по способности к «цепеобразованию» углерод вне всякой конкуренции.

Но если бы углеродные цепочки были только линейные, органическая химия не знала бы столь баснословного количества соединений.

Цепи могут ветвиться. Могут замыкаться, образуя циклы — многоугольники. Из трех, четырех, пяти, шести и более атомов углерода.

В углеводороде бутане цепочка из четырех углеродных атомов:

Здесь атомы вытянуты «по струнке». Но они могут разместиться и так:

Число атомов то же самое, но связаны они друг с другом по-иному. И само вещество имеет другие свойства и называется иначе — изобутан. Короче: «Федот, да не тот».

Из пяти углеродных атомов, помимо линейной, можно сконструировать еще пять разветвленных цепей. Каждой «конструкции» будет отвечать самостоятельное химическое вещество.

Для таких разновидностей химических соединений, в которых содержатся одни и те же атомы, правда расположенные различными способами, химики придумали специальное название — изомеры. Их тем больше, чем больше атомов углерода в молекуле. Количество изомеров растет чуть ли не в геометрической прогрессии.

А органическая химия зачисляет в свой актив сотни тысяч новых соединений.

Ходит немало легенд о том, как великие ученые делали свои великие открытия.