Выяснилось, что окисные соединения рутения, родия, иридия, осмия и других платиновых металлов обладают уникальным сочетанием физических и химических свойств; инертностью по отношению к окислительным и восстановительным реагентам, термоустойчивостью, износостойкостью, широким диапазоном электрической проводимости в зависимости от своего состава. Эти удивительные качества позволили создать титановые электроды (аноды) с поверхностно инертным покрытием из окислов рутения. Они экономически более выгодны при производстве хлора и каустической соды электролизом, чем угольные.
В ИОНХ была открыта закономерность изменения электропроводности двойных окислов платиновых и неблагородных щелочных металлов и установлена ее связь с электронной конфигурацией иона соответствующего платинового металла. Стало ясно, что значение удельного электрического сопротивления таких двойных окислов может меняться в очень широких пределах - на 7-8 порядков. А это дает возможность выбора материала с нужными электрическими свойствами. Производство наиболее прогрессивных в электронной промышленности печатных микросхем не обходится без толстопленочных резисторов и проводящих паст, одним из важнейших компонентов которых стали окисные соединения рутения и других благородных металлов.
Рутений начинает активно работать в народном хозяйстве. Металл, открытый в нашей стране и названный о честь России, широко исследуется советскими химиками.
Дальнейшее изучение свойств платиноидов еще более расширит области применения этих ценнейших металлов.
В общем, потребности в этом и других металлах не снижаются, а возрастают. И все же... говоря о металлах как необходимейших материалах наших дней, перечисляя их многочисленные достоинства, проявляющиеся в разных областях науки и народного хозяйства, я пока лишь походя упомянул самое-самое, как говорится, их новое качество. Они все чаще становятся основой композиционных материалов, создание которых обязано актуальнейшим потребностям техники и науки. Им металлы и передают своп достоинства, свои качества, характеризуя которые люди испокон веков употребляли определение - "самый".
Мы вас ждем...
"...Что ни шаг. то встреча с полимерами. Выбежал в магазин за хлебом в руках полиэтиленовый пар;ет, сунул соску малышу - резина и пластмасса. А чем записать урок, лекцию, сделать домашнее задание? Конечно, пластмассовой шариковой ручкой. И если внимательно послютришь вокруг или хотя бы изучишь содержимое своего портфеля и сам портфель, то убедишься: без полимерных материалов сегодня - никуда. Или, может быть, недостаточно доказательств?
Сегодня многие хотят похудеть. И не только люди.
Избавляются от лишнего веса самолеты и автомашины, станки и приборы, радио- и телеприемники и пр.
И здесь основательно помогают полимеры. Загляните в автомобиль: отделка салона - полиуретаны, штурвал - этролы на основе ацетобутирата целлюлозы, лобовое стекло - безосколочный триплекс (многослойное силикатное стекло с промежуточным слоем из поливинилбутираля).
Не за горами и полностью полимерный автомобиль с керамическим двигателем, одним из создателей которого может быть кто-нибудь из нынешних юных химиков.
С самолетами сложнее - здесь к полимерным материалам требования жестче из-за большего перепада температур, больших механических нагрузок. Тем не менее нашлись полимерные материалы и для самолетостроения.
Например, полиимиды, сохраняющие свои физико-химические свойства в интервале от - 270 до + 300 градусов Цельсия. Полиимидные пенопласты отличная высокотемпературная звукоизоляции в реактивных двигателях.
Создана и электропроводящая пластмасса на основе полиацетилена и полиамида. В недалеком будущем познакомимся с ней поближе, когда на смену батареям центрального отопления придут тонкие ворсистые ковры-пластики, которые можно будет положить на пол или повесить на стену.
А как вы посмотрите на яблоко размером с голову человека и на виноград величиной со сливу? С удивлением и недоверием. Удивляться здесь надо искусству ученых и инженеров-полимерщиков, создавших биологически активные полимеры - стимуляторы роста.
Еще один пример - полимерные мембраны. Если в диффузорный газоразделительный аппарат установить селективную полимерную мембрану, то можно выделить из природного газа, содержащего 0,45 процента гелия, газовую смесь, состоящую из гелия на 70 процентов.
Обо всем и не расскажешь, хотя интересного очень много: искусственное сердце и почка, кровезаменители, сосуды и контактные линзы, съедобная упаковка, элементеорганические полимеры, содержащие кремний, фосфор, алюминий, титан и потому обладающие уникальными свойствами, современные процессы нанесения лакокрасочных покрытий на полимерной основе, где используют бомбардировку ускоренными электронами, лазерное и ионизирующее излучение, электроосаждение, электростатическое поле и тлеющий разряд.
Но главное - заменить дефицитное природное сырье полимерными материалами. Уже сейчас созданы материалы, заменяющие металлы и даже превосходящие их по некоторым свойствам. А синтетические ткани из полиэфирных и других полимерных волокон? Причем каждое новое волокно по своим свойствам все ближе к своим природным аналогам - дефицитным шерсти, хлопку и шелку и даже нередко превосходит их. Так что "за полимерами будущее" сказано не ради красного словца.
Впереди непочатый край работы для конструкторов, инженеров, ученых и руководителей производств - выпускников полимерного факультета МХТИ имени Д. И. Менделеева. Если хотите работать на переднем крае науки и техники в неисчерпаемом и увлекательном мире полимерных материалов, приходите к нам учиться.
Мы вас ждем".
Эта небольшая корреспонденция декана полимерного факультета МХТИ доктора химических наук Г. М. Цейтлина, опубликованная в одном из номеров журнала "Химия и жизнь", обратила на себя мое внимание сразу по нескольким причинам. Во-первых, появилась она в разделе "химические профессии". А знакомство молодежи с делом, которое может оказаться единственным на всю жизнь, чрезвычайно важно и ответственно. Не знаю, как другие публикации этой рубрики, но та, что мне попалась на глаза, написана и по-деловому, и достаточно занимательно. Одним словом, так, как может и должен писать об этом человек, по-настоящему любящий свое дело. А, во-вторых, как ни парадоксально, но именно последняя и достаточно стереотипная концовочная фраза "мы ждем вас", заставила отнестись к ней внимательно.
Суть в том, что это достаточно примелькавшееся выражение для химической науки давно трансформировалось в некий рефрен, сопровождающий ее на всем пути становления и развития. Насколько помню, мы всегда ждали специалистов на химических предприятиях и нам всегда их недоставало. "Мода" в других отраслях народного хозяйства то окружала ореолом славы специальности, особенно необходимые на данном этапе развития экономики, то довольно резко "сдергивала" их с пьедестала почета. Химикам подобных взлетов и падений, к счастью, пережить не довелось. Потому что спрос на них всегда, во все времена был достаточно высок.
А ведь в советской химии представлены все направления современной химической науки.
Разумеется, их становление происходило не параллельно, не одновременно, а по тем законам, которые определялись тенденцией развития науки вообще. Так, в последнее столетие для химии во всем мире характерен широкий размах работ по синтезу органических соединений, именно в этой области достигнуты выдающиеся успехи, превратившие органическую химию в основу изучения жизненных процессов и познания тайн жизни.
Неорганическая же химия развивалась в тот же период более медленно, главным образом, как научная основа традиционных отраслей промышленности: минеральных кислот, щелочей и солей, черной и цветной металлургии, вяжущих материалов, керамики и стекла.
И только научно-технический прогресс задал ей тот ускоренный темп, выдвинул такие научные проблемы, которые заставили очень многое переоценить и переосмыслить. Более того, именно потребности научно-технического прогресса явились стимулирующим началом создания в неорганической химии нового крупного раздела - координационной химии. А объектом исследований стали соединения, в которых можно выделить центральный атом (чаще всего аюм металла) и присоединенные к нему (координированные) лиганды: атомы, ионы, молекулы неорганической и органической природы. Причем, как правило, в этих соединениях число лигандов превышает классическую валентность центрального атома, определяемую как число неспаренных электронов в его валентной оболочке.
Возникнув на стыке двух больших областей химии - неорганической и органической, координационная химия стала полем их интеграции - процесса, прямо противоположного дифференциации, наблюдавшейся на протяжении всего предшествовавшего периода развития химической науки. Впрочем, современное развитие любой науки (химия - лишь один из примеров) характеризуется единством противоположных- тенденций - глубокой дифференциацией и специализацией, с одной стороны, и интеграцией и кооперацией различных областей знаний - с другой.
Сегодня координационная химия (или, как ее еще называют, химия комплексных соединений) - традиционное направление исследований в нашей стране. А основополагающие работы советских ученых в этой области получили широкое международное признание.
Речь идет прежде всего о развитии исследований по металлокомплексному катализу, внедрению координационных представлений в биохимию, интенсивном использовании комплексных соединений в медицине и сельском хозяйстве. Очень большое развитие получили химия редких и переходных элементов, в том числе и координационная химия этих элементов.
Дело, по существу, обстоит так: редкие элементы, служившие в прошлом лишь своеобразным украшением периодической системы, постепенно входят в нашу жизнь, и, я уверен, скоро без них будет так же трудно обходиться как, скажем, без железа или поваренной соли.
Выдающимся достижением неорганической химии последних лет стало, безусловно, и получение химических соединений некоторых благородных газов, внешние электронные оболочки которых чрезвычайно прочны, что по укоренившемуся мнению и препятствовало их взаимодействию с другими элементами. Миф о химической инертности благородных газов господствовал в науке долго, почти полстолетия. Но в июле 1962 года английский химик Н.Бартлет сообщил в печати о том, что ему удалось осуществить взаимодействие гексафторида платины и ксенона с образованием твердого химического соединения. Затем были получены прямым синтезом из ксенона и фтора ди-, тетра- ц гексафторпды ксенона.
В настоящее время известно уже более 150 химических соединений ксенона, криптона и радона. Многие из них получены в нашей стране. Большая заслуга в этом академика В. А. Легасова.
А если характеризовать в целом особенности современной неорганической химии, то их можно определить коротко: развитие исследований, без которых просто-напросто невозможно установление связей между химическим строением и структурой соединений, с одной стороны, и реакционной способностью и физическими свойствами (оптическими, магнитными, электрическими, механическими и проч.) - с другой. Между тем, именно выявление этих связей лежит в основе создания новых материалов. Надо ли говорить, какие сложные задачи встают в связи с этим перед химией, как расширяется для исследователя спектр исходных веществ и методов получения из них новых соединений и материалов. В технике, например, сейчас применяются многие тысячи металлических сплавов, в состав которых входит в различных комбинациях более 50 химических элементов.
Было бы наивно думать, что эти комбинации находят, как поступали средневековые алхимики, наугад смешивая и соединяя различные вещества, так сказать, методом проб и ошибок. Но не менее односторонне полагать, что в наши дни все в химии поддается предварительному теоретическому прогнозированию и математическому расчету. И хотя современная химия становится все более точной наукой, базирующейся на закономерностях, связывающих свойства вещества с их химическим составом, кристаллической структурой, природой химической связи, искусство синтеза новых химических соединений есть и будет одним из важных условий ее развития.
Надо сказать, что свойства этих соединений определяются наиболее злободневными нуждами промышленности. А они на разных исторических этапах разные. Причем, потребность в них нередко оказывается столь острой и неотложной, что ее удовлетворение означает ни мало ни много независимость отечественной экономики от иностранного капитала.
Именно так обстояло дело в первые послереволюционные годы и с органической химией в целом, и специализированными ее областями нефтехимией, химией углеводов, высокомолекулярных соединений, красящих веществ, продуктов тяжелого и тонкого органического синтеза. Переоценить достижения советских химиков тех лет практически невозможно. А ведь именно в эти годы академиком Н. Н. Семеновым формулируется теория разветвленных реакций, сыгравшая выдающуюся роль в прогрессе химии и химической технологии.
Из работ того времени в памяти людей моего поколения наиболее яркое впечатление оставили фундаментальные исследования академика С. В. Лебедева и его сотрудников по синтезу и изучению строения искусственных каучукоподобных материалов, приведшие в 1926 году к разработке промышленного способа получения каучука на основе полимеризации дивинила. Пуск и освоение в 1932 году первых в мире заводов синтетического каучука по этому методу были триумфом молодой советской химической науки и промышленности. А чуть позже, уже после войны, советские химики разработали и промышленно освоили метод получения стереорегулярных каучуков, не уступающих по качеству природным, а по некоторым показателям даже их превосходящих.
Большим научным событием в конце 30-х годов стал метод синтеза кремнийорганпческих полимеров академика К. А. Андрианова, положивший начало созданию принципиально новых высокотемпературоустойчивых масел, каучуков, клеев, электроизоляционных материалов и организации новой отрасли химической промышленности.
При активном участии ученых-химиков в предвоенные годы в Советском Союзе были созданы важные для народного хозяйства и обороны отрасли химической промышленности: анилинокрасочная, азотная, пластических масс, нефтехимическая и другие.
Как известно, революция в физике в начале XX века распространилась на химию, биологию и другие науки, постепенно захватив все сферы познания. Физика, механика, математика, астрономия открыли путь атомной энергетике, электронным вычислительным машинам и управляющим устройствам и обеспечили выход человека в космос. Но это было бы невозможно без химии, которая создает новые источники энергии и новые материалы, столь необходимые для энергетики, электроники, космических кораблей и новых машип.
Вместе с тем именно химия ставит перед производством, культурой, бытом человека еще одну кардинальную задачу - замену старых материалов и старых методов их получения и обработки на новые. Эта задача лаконично и четко сформулирована в Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года:
"Улучшить структуру и качество конструкционных материалов, исходя из задач создания новой прогрессивной техники и реализации ресурсосберегающего направления в развитии экономики. Ускоренно развивать производство экономических видов металлопродукции, синтетических и других прогрессивных материалов; расширить номенклатуру, улучшить технико-эконолшческие и повысить прочностные и антикоррозийные характеристики конструкционных материалов".
И миновать эту проблему, обойти ее каким-то окольным путем невозможно. Взять хотя бы то же машиностроение. Задачи, стоящие сейчас перед ним, общеизвестны - не только достичь уровня мировых стандартов, но и превзойти их. А что это означает?
Прежде всего создание машин, обладающих высочайшей надежностью. Проблема, как очевидно всем, не из простых. Но и не из неразрешимых, потому что складывается она из нескольких составных, каждая из которых по плечу и нашей науке и отечественной индустрии.
Первая из этих составных - материалоемкость. Конструктор, достигавший прежде наибольшей надежности машины за счет традиционного увеличения массивности, сегодня все чаще должен ее обеспечивать, используя дешевые и легкие конструкционные материалы. Кто же их даст конструктору?
Конечно же, химия. Достаточно привести всего один пример из истории Великой Отечественной войны, чтобы убедиться в правомочности такого утверждения. Вспомните тегендарный танк Т-34. Его создатели М. И. Кошкин, А. А. Морозов и Н. А. Кучеренко оснастили свое детище двигателем из... алюминиевых сплавов. Т-34, легкий, подвижный, маневренный, получил всеобщее признание как лучший танк второй мировой войны.
Вторая проблема, которую предстоит решить для достижения наибольшей степени надежности, это трение.
Здесь надо все переиначить, перевернуть, как говорят, с головы на ноги. И если сегодня именно с трением связаны серьезные тревоги машиностроителей, то завтра извечное зло может и должно превратиться в благо.
Есть, например, материалы, которые не нужно смазывать. Они и так способны побеждать трение. Их немного, пока что всего два - графит и дисульфид молибдена, но, как говорится, лиха беда - начало. Кому же по силам такое чудо из чудес?