Петр Образцов - Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Попробовали найти растения, которые, подобно гевее, выделяют млечный сок, содержащий природный полиизопрен, — и вроде бы нашли. Многолетнее травянистое растение рода одуванчик под названием кок-сагыз оказалось лучшим на территории СССР каучуконосом, его стали даже специально возделывать в Белоруссии. В конце концов эпопея с кок-сагызом бесславно закончилась, поскольку урожай содержащих каучук корней был невелик, но главным образом потому, что в 1928 году выдающийся русский химик Сергей Васильевич Лебедев впервые в мире провел промышленный синтез синтетического каучука.

За два года до этого правительство республики объявило конкурс на разработку промышленного способа получения каучука (необязательно изопренового), причем документация, технологический регламент и 2 килограмма готового продукта должны были быть представлены комиссии не позднее 1 января 1928 года. Кроме того, получать каучук следовало из доступного сырья, а готовый продукт не должен был быть дороже и менее качествен, чем натуральный. И у Лебедева все получилось. Воспользовавшись своим еще довоенным открытием полимеризации дивинила (он же бутадиен) CH 2=CH-CH=CH 2и используя в качестве катализатора металлический натрий, он синтезировал натрий-бутадиеновый каучук вполне пристойного качества. Сырьем для получения дивинила стал обычный этиловый спирт, которого в России и других республиках СССР всегда было много. Недаром нашей национальной болезнью считается пьянство, так тесно связанное с самогоноварением, основанном на спирте из свеклы, картошки и всего, чего угодно.

Впрочем, выгнать первач из табуретки, о чем говорил Остап Бендер в «Золотом теленке», невозможно: целлюлоза дерева не сбраживается обычными дрожжами. Для получения спирта из опилок целлюлозу нужно сначала гидролизовать, что довольно сложно. Однако это удалось одному профессору химии во время блокады Ленинграда. Из гидролизованной им с помощью серной кислоты лабораторной мебели он получал раствор сахаристых веществ, которые после некоторой обработки можно было использовать в пищу. Говорили, что и профессор, и вся его семья так и выжили в те страшные годы. Возможно, это легенда, хотя кто знает…

В главе 15 подробно рассказывается о случайных открытиях в химии, но про одно такое открытие уместно рассказать здесь. Речь идет о резине, основой которой является каучук. Известно, что чистый каучук никак не годится для изготовления автомобильных покрышек и болотных сапог. Но в самом начале XIX века шотландский химик Чарльз Макинтош опрокинул на свой лабораторный халат раствор каучука в бензине, попытался отмыть каучук сначала тем же бензином, а потом водой с мылом и заметил, что через пятно вода не проникает. Догадливый шотландец не стал наносить каучук на шотландские килты (юбочки), а пропитал каучуком летнее пальто из тонкой ткани — так появился непромокаемый плащ макинтош. Вполне случайное открытие, но мы не об этом. Макинтоши быстро вошли в моду в дождливой Англии, а потом и по всему свету, однако носить их было несколько неудобно, потому что каучук — довольно липкое вещество, а липкий плащ — явно не лучшее изобретение тружеников гламура. Причем летом макинтоши чуть ли не растекались, а в холода стояли колом.

Лет через пятнадцать после появления макинтошей другой Чарльз, по фамилии Гудъир, пытаясь как-то ликвидировать эти недостатки каучука, добавлял к нему все, что попадалось под руку. Он перепробовал сотни соединений и нашел-таки такое вещество — элементарную серу, которая снижала липкость каучука. Это открытие не совсем случайное, а скорее результат широкоохватного поиска, но вот идея вулканизации уже точно пришла Гудъиру в голову совершенно случайно. Однажды он не то уронил, не то в ярости бросил кусок смешанного с серой каучука на горячую плиту и вдруг заметил, что смесь перестала быть смесью — появилось новое упругое и не мажущееся вещество. Позже его назвали резиной (от латинского resina — смола), а процесс взаимодействия каучука с серой — вулканизацией, в честь бога огня Вулкана.

С химической точки зрения вулканизация представляет собой «сшивание» отдельных звеньев полимера, составляющего каучук, причем в качестве «ниток» между звеньями используются цепочки из атомов серы — S-S-S-. Получается так называемый сшитый, или трехмерный, полимер, который можно рассматривать и как единую огромную молекулу. Из резины делают покрышки и электроизоляцию, подметки и сапоги, ручки для инструментов, самые различные ремни и уже не липкие макинтоши. Причем вулканизации можно подвергать не только изопреновый каучук, но и практически все виды синтетического, в том числе лебедевского.