Техника - молодёжи 1987-06, страница 41

но продолжать.) Без этих реальных «алкагестов» невозможно представить современную химию.

В науке нередко бывает, что ищешь одно, а находишь совсем другое (или то, что искал, но совсем в другом месте). Вот, например, какая курьезная история произошла в начале XX века. Американские ученые Ч. Кеттеринг и Т. Мидтли поставили перед собой задачу — обезопасить недавно появившиеся мощные и экономичные двигатели внутреннего сгорания от спонтанной детонации топлива. Почему-то двое американцев считали (с позиций здравого смысла это объяснить трудно), что укротить взрывоопасный бензин можно, лишь добавив в него... ярко окрашенную присадку.

Они испробовали множество красителей, однако успеха не добились. Но оставались еще такие красящие вещества, которые не удавалось ввести в бензин из-за плохой растворимости. И тогда вспомнили про очередной, недавно полученный «абсолютный растворитель» — оксихлорид селена. На этот раз ученым повезло. Введенные в бензин с помощью «алкагеста» красители дали хорошие результаты.

Но оказалось, что красители тут ни при чем. Нужные свойства бензину придал оксихлорид селена. Дальнейшие поиски антидетонаторов продолжались среди металлсодержащих растворителей, и вскоре был получен тетраэтилсвинец, который добавляют в бензин и сегодня. По прихоти судьбы это абсолютно бесцветное вещество...

ДАРЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ

В наше время растворителям уделяется даже больше внимания, чем в средневековье. Увеличились масштабы их применения. Из пробирок, мензурок и колб «алкагесты» переместились в промышленные автоклавы. Абсолютной растворимости от них теперь не ждут, однако, уж будьте добры, отвечайте таким-то и таким-то требованиям технологического процесса. «Абсолютного» соответствия достичь весьма непросто. Поясним это на примере электрохимии.

В процессе электролиза, как мы знаем, заряженные ионы в растворе под действием электрического поля начинают двигаться к электродам противоположного знака. Там они, приобретая недостающие или отдавая избыточные электроны, превра

щаются в нейтральные атомы и осаждаются. Таким способом можно, например, извлекать чистые металлы из растворов их солей.

Электровыделением получают более 80 металлов, и всего 26 из них можно добывать из водных растворов. Дело в том, что во многих случаях вода начлнает разлагаться на водород и кислород раньше, чем на электроде выделяться металл. Стало быть, растворитель должен быть устойчив к электролизу, кроме того, он не должен вступать в реакцию с выделившимся на электроде продуктом (металлический натрий, например, очень бурно реагирует с водой). И вместе с тем нужно подобрать такой растворитель, чтобы его электропроводность была как можно выше — в этом случае процесс электролиза будет идти с меньшими затратами электроэнергии. Вот сколько много требований к растворителям-электролитам...

Пример процесса, «доведенного до ума» за счет правильного выбора растворителей,— новый промышленный способ получения алюминия. Благодаря электролитам на эфирной основе удалось избавиться от выброса в атмосферу очень вредных фтористых соединений, которые неизбежно выделялись при старой технологии.

Другой полигон новейших растворителей — химические источники тока. Уже сегодня с помощью неводных растворителей (тетрагидро-фурана, ацетонитрила, диметилфор-мамида и др.) созданы электрические батареи, обладающие в десятки раз большей удельной энергией, чем традиционные источники тока. Такие очень энергоемкие, хотя и миниатюрные батарейки используются в электронных часах, в кардиостимуляторах, в бытовых калькуляторах и т. п.

СВЕРХРАСТВОРИТЕЛИ И СВЕРХКИСЛОТЫ

Химикам нужны и реактивы с особыми, необыкновенными свойствами. Синтезированы вещества, названные почти в духе алхимии — сверхрастворителями. В диметил-формамиде, диметилсульфоксиде, тетраметиленсульфоне и ряде других сложных соединений некоторые химические реакции протекают в миллионы раз быстрее, чем в среде других растворителей.

В чем их «сила»? Дело в том, что молекулы сверхрастворителя окру-

судьбы научных идей

жают (как мы говорили, сольвати-руют) лишь ионы одного знака. Ионы с противоположным зарядом остаются «без присмотра». С ними «не желают иметь дела» ни молекулы растворителя, ни собственные бывшие «половинки», которые теперь полностью изолированы. «Неудовлетворенная» химическая активность ищет выхода, и потому столь быстро и бурно проходят в этих растворах реакции с другими веществами...

Но, пожалуй, алхимикам больше пришлись бы по душе вещества иные — так называемые сверхкислоты. Еще в средние века родилась мысль, что, может быть, алкагест — это не какое-либо одно химическое соединение, а некая «адская смесь». И эта идея, как мы знаем, оказалась продуктивной! Царская водка (смесь соляной и азотной кислот), придуманная алхимиками, растворяет даже «царя металлов» — золото, что не под силу ни одной чистой кислоте.

Уже в наши дни получена смесь кислот — HS0₃F—SbF_s, названная магической кислотой (существуют и другие сверхкислоты), которая в некоторых средах в миллиарды раз сильнее, чем концентрированные водные растворы соляной или азотной кислот (напомним, сила кислоты пропорциональна числу свободных протонов, то есть продис-социировавших ионов водорода в единице объема).

В сверхкислых средах протекают весьма необычные процессы. Вещества, добавленные в сверхкислоту, сами становятся кислотами, они «исходят» протонами. Сверхкислота — это, по сути, протонный раствор. В нем появляются такие никогда ранее не наблюдавшиеся химиками катионы серы, селена, теллура и других галогенов, как8|', SJ*. Sef, ГеГ-

Второе рождение как растворитель переживает и вода. Достаточно добавить в нее малую толику так называемых поверхностно-активных веществ, и и этом несостоявшемся алкагесте можно развести в высоких концентрациях бензол, керосин, минеральные красители и многие другие «н. р.».

Итак, подведем итог нашего короткого разговора. Дорога к абсолютному растворителю, протоптанная в свое время алхимиками, привела нас к высотам современной химической технологии. Как это нередко бывает, путь к цели оказался неизмеримо важнее самой цели...

39