В своей работе над искусственным каучуком, «строительным материалом», Лебедев избрал непредельные, или ненасыщенные, соединения, то есть такие вещества, которые еще могут присоединить к себе соседние молекулы. В этих соединениях каждый новый кирпич-молекула прочно становится на отведенное ей химиком место.
Из всех ненасыщенных соединений Лебедев для своих исследований отобрал сначала шестнадцать, а потом окончательно остановился на дивиниле, одном из углеводородных соединений. Казалось, ничего отрадного не мог сулить Лебедеву его выбор.
Дивинил — это и жидкость и газ. Жидкость при температуре минус 9–10°. Но уже при плюс 4° эта жидкость начинает превращаться в газ.
Добыть дивинил очень трудно, но еще труднее его сохранить, так как он очень нестоек и легко изменяет свои свойства.
Но Лебедев знал, что у дивинила есть и огромное преимущество — способность его молекул уплотняться. При этом он густеет и, наконец, становится твердым телом. Надо было только «приручить» дивинил, заставить его изменяться в нужном направлении.
Тысячи неудач и препятствий ждали ученого на этом пути. Опыты приходилось вести в темноте, так как даже солнечный свет влиял на поведение молекул дивинила.
Труды ученого увенчались успехом. В 1931 году опытный завод в Ленинграде выдал первую партию искусственного каучука.
Тайну изготовления нового вещества пытались разгадать многие зарубежные изобретатели. Больше десятка лет безуспешно трудился над этим американец Эдисон. Ему помогали изобретатели и ученые, состоявшие у него на службе, однако и они ничего не добились.
Спирт, необходимый для производства каучука, Лебедев получал из хлеба и картофеля. И Эдисон и прочие зарубежные ученые очень долго не верили, что можно делать автомобильные шины и калоши из хлеба и картофеля.
Академик Лебедев умер в 1934 году. Наши ученые продолжили его опыты и нашли новые способы получения искусственного каучука.
На плантациях каучук добывают из сока растущих деревьев — гевеи, а наши ученые научились использовать для этой цели не только срубленное дерево, но даже стружки и опилки. На всех лесопильных заводах много этих отходов.
Конечно, ни из картофеля и хлеба, ни из стружек и опилок калоши и шины не слепить. Из всех этих веществ сначала добывают спирт, однако подвижному, как вода, спирту еще очень далеко до упругого и водонепроницаемого каучука. Мостиком к каучуку служит дивинил.
Нетрудно получить спирт, но нелегко превратить его в дивинил. На какие только ухищрения не придется пойти для этого!
Прежде всего спирт нагревают до температуры в четыреста с лишним градусов. Однако даже такой высокой температуры недостаточно для того, чтобы начались нужные химикам превращения. Для этого необходимо присутствие особых веществ — катализаторов.
Катализаторы — это подлинно чудесные ускорители химических процессов. Понять, как действуют катализаторы, не трудно. Попробуйте зажечь кусочек сахара — он обуглится, но не вспыхнет. А если положить на сахар щепотку пепла от папиросы, то от пламени спички сахар загорится сразу, хотя пепел, взятый отдельно, не горит. Пепел здесь выступает в роли катализатора.
Для того, чтобы получить удобрения из воздуха, нужен один катализатор, для производства жидкого топлива — другой; для получения искусственного каучука — третий. Нелегко подобрать нужный катализатор, а для того, чтобы увеличить силу катализаторов, надо их обрабатывать каждый раз особым способом.
Пары спирта в огромной печи встречаются с накаленными катализаторами и превращаются в дивинил. Но беда в том, что вместе с дивинилом образуются еще и примеси. Каучук же может быть получен только из чистого дивинила, — значит, от всех этих примесей надо избавиться.
Дивинил и примеси-газы, — как же отделить их друг от друга? Но, может быть, некоторые из них при понижении температуры превращаются в жидкость?
Так и есть. Смесь газов и дивинила помещают в холодильник. Часть примесей сгущается, и ее удаляют, но часть не превращается в жидкость, дивинил остается загрязненным. Как предмет и его тень, неразлучны дивинил и оставшиеся примеси. Есть еще один выход в борьбе с примесями — надо укрыть от них дивинил!
И вот смесь газов с дивинилом — снизу вверх — впускают в высокую стальную башню, где льется керосиновый «дождь».
Керосин в качестве «дождя» взят потому, что он из смеси всех газов поглощает преимущественно дивинил, другие же газы в нем почти не растворяются. Примеси прорываются сквозь сеющийся на них керосиновый «дождь», а раствор керосина с дивинилом стекает на дно башни.
Отделить дивинил от керосина уже просто: нагревают эту смесь в одном из аппаратов, и дивинил испаряется и улетучивается. Недолго он остается в виде паров — в холодильнике он превращается в жидкость. Но это всё еще сырой дивинил: немного примесей в нем всё же есть.
Как избавиться от этих назойливых спутников дивинила?
Нагреть жидкий дивинил? Безуспешно; ведь у него и у примесей одна и та же температура испарения. Но у жидкого дивинила и воды различный удельный вес, — значит, смешиваться они не будут, а вот примеси с ней смешиваются. Вот почему дивинил «промывают» водой.
«Промытый» дивинил — вещество чистое, прозрачное. Из него уже можно получить каучук, и он поступает в большой стальной аппарат — полимеризатор. Не один год пришлось бы дожидаться, пока молекулы дивинила, соединяясь друг с другом, вытянулись бы в длинные цепи искусственного каучука. Но химики и здесь позаботились о катализаторе, используя для этой цели металлический натрий. В его присутствии дивинил густеет, изменяет свое строение, становится каучуком. Проходят какие-нибудь 15–20 часов, и из аппарата вынимают горячую тягучую светложелтую глыбу. Это и есть искусственный каучук.
Из опилок — спирт, из спирта — дивинил, из дивинила — каучук и, наконец, резина, из которой производятся десятки изделий.
Кусочек дерева, опилки — это пока самое дешевое, хотя и не единственное, сырье, из которого получают искусственный каучук. Каучук, оказывается, можно сделать из многого.
Детские мячи наполняют на заводе воздухом, то есть газом. Трудно поверить, что и самый мяч мог быть сделан… из газа. Но это так. Ленинградский ученый Борис Васильевич Бызов разработал способ получения искусственного каучука из газов, отходящих при обработке нефти.
Кто бы мог подумать, что каменные глыбы — в соединении с углем — можно превратить в мягкий и гибкий каучук! Но и этим необыкновенным искусством овладели наши химики.
В Армянской ССР на многие десятки километров тянутся желтые горы. На этих горах нет не только каучуковых деревьев, но даже травинки, и всё же эти бесплодные горы дают каучук.
Они сложены из извести. Сплавляя известь с углем, получают карбид кальция, из этого серого тусклого камня добывают газ ацетилен, а из него после ряда процессов — искусственный каучук.
И получается, что калоши, которые вы носите, могут быть сделаны из опилок, картофеля, угля, нефти, камня.
Под знойным небом тропиков по каплям собирают сок каучуковых деревьев. А заводы искусственного каучука уже много лет работают в разных концах Советского Союза. И не каплями производят они каучук, а тысячами тонн, и сырье для этих заводов дешевое и доступное.
На каучуковых плантациях несколько лет трудятся тысячи рабочих, чтобы добыть тысячу тонн каучука, а на советском заводе десять-пятнадцать рабочих вырабатывают то же количество каучука за три-четыре дня.
На автомобильном заводе вам скажут, что для шин нужен каучук, который истирается медленно. От аэронавтов вы услышите, что в воздушных шарах каучук не должен пропускать водород. Водолаз потребует, чтобы его костюм был непромокаемым. Природа дала нам всего несколько видов каучука. Химики же наделяют каучук самыми различными свойствами, и это делает его незаменимым в хозяйственной жизни нашей страны.