химический каталог




Не только в воде

Автор Ю.Я.Фиалков

о, плавиковой кислоты.

Несколько истин, достаточно общеизвестных

Истина первая. О каких бы формах жизни не шла речь, живое вещество должно быть совокупностью сложных молекул. Отважиться на «оживление» кристалла NaCl не решаются дажете из отчаянных авторов-фантастов, у которых от знакомства со школьными курсами физики, химии и биологии осталось непроходящее чувство тоски и страха. Действительно, только сложная молекула способна сохранять информацию — память о взаимодействии с внешней средой. И только сложная молекула способна при этом самопроизвольно удалять накапливающуюся при этом избыточную энтропию . Но сложные молекулы могут образовываться только из простых в результате ряда последовательных реакций.

Для решения вопроса об условиях образования живого вещества в общем-то несущественно, образовалось ли оно на нашей планете или было занесено извне. Так или иначе, живое вещество хотя бы однажды должно было возникнуть во Вселенной.

Истина вторая. Сколь-нибудь сложные реакции, приводящие к образованию сложных соединений, могут протекать только в растворах, или в жидкой фазе. Реакции между твердыми фазами, во-первых, весьма немногочисленны по сравнению с жидкофазны-ми и уже хотя бы поэтому не могут быть настолько разнообразны, чтобы привести к возникновению живого вещества, а во-вторых, и это самое главное, протекают в сотни, в тысячи раз медленнее, чем реакции жидкофазные.

Но ведь возможны еще реакции в газовой фазе. Увы, в данном случае невозможны, потому что...

Истина третья. ...потому что сколь-нибудь сложные соединения принципиально не могут существовать в газообразном состоянии. Причина нестабильности сложных соединений сурова и драматична: чем сложнее молекула органического соединения, тем меньше величина энергии, приходящаяся в среднем на одну химическую связь. С другой стороны, чем сложнее молекула, тем больше энергии надо ей придать, чтобы перевести в газовую фазу. И наступает предел, за которым попытка перевода сложного органического соединения в пар приводит к разрушению его молекул.

Без труда можно перевести в пар «простенькую» молекулу уксусной кислоты. Намного труднее превратить в пар глюкозу. Но вот испарить таракана, чтобы он при этом остался тараканом, не удалось еще никому, и, не боясь прослыть ретроградом, можно утверждать с предельной категоричностью, что никому и не удастся.

Истина четвертая. Для того, чтобы реакция могла протекать в жидкой фазе, необходим подходящий растворитель.

«Подходящий растворитель»

С первых страниц этой книги проводится мысль о том, что в принципе любой химический процесс в растворах может быть описан с позиций кислотно-основного взаимодействия, протекание которого зависит от растворителя не в меньшей степени, чем от растворенных соединений.

В растворителе, обладающем сильно выраженными основными свойствами, например, в жидком аммиаке, который активно притягивает к себе протон, заставляя многие растворенные в нем соединения выступать в роли кислот, число оснований будет относительно невелико. Аналогично, в сильно кислотном растворителе, например, в жидком фтористом водороде, который навязывает протон растворенным соединениям, заставляя их проявлять свойства оснований, число кислот намного уступает числу оснований.

Если читатель, заинтересовавшийся свойствами растворов в сильнокислых либо сильноосновных растворителях, пожелает прочитать посвященные этому вопросу книги или статьи в журналах, он прежде всего обратит внимание на то, что при рассмотрении свойств соединений в кислотных растворителях речь преимущественно будет идти об основаниях. В обзорах же, посвященных основным растворителям будут описываться кислоты, об основаниях авторы вспомнят, можно сказать, мимоходом.

Очевидно, что в сильнокислых либо сильноосновных растворителях не может осуществиться то разнообразие химических процессов, какое необходимо для самопроизвольного возникновения живого вещества. Итак, важнейшее условие, которому должен удовлетворять «жизненный» растворитель, ставший средой для процессов, приводящих к синтезу живого вещества,— это «демократичность». Слово в данном контексте неожиданное но, по-видимому, верное. Обеспечить разнообразие кислотно-основных процессов может только такой растворитель, число кислот в котором соизмеримо с числом оснований. Такой растворитель, с одной стороны, должен реагировать химически с растворенными веществами, ибо без сольватации нет кислот и оснований. С другой стороны, это взаимодействие не должно быть слишком уж «навязчивым» и не должно диктаторски превращать растворенные соединения только в кислоты, либо только в основания.

Существует хорошее и уже вспоминавшееся на страницах этой книги определение такой особенности «жизненного» растворителя — амфотерность. Требование амфотерности сильно сужает круг возможных претендентов на должность «жизненного» растворителя. Настолько сильно, что приводившееся выше оптимистическое определение «множество» сводится к минорному — «немного».

Ничуть не упреждая последующих выводов, отметим, что условию амфотерности лучше всего отвечает самый «демократичный» растворитель — вода. Конечно, вода не единственный из ам-фотерных растворителей. Амфотерны, скажем, и спирты. Но представить себе планету, моря которой заполнены, например, этанолом, было бы, во-первых, диверсией против вводных положений химической* термодинамики, а во-вторых, вторжением в те области литературных приемов, которые давно закреплены за невзыскательной юмористикой.

Не приходится сомневаться, что «жизненный» растворитель должен растворять самые разнообразные соединения: и неорганические, и органические. Можно сказать, что по растворяющей способности он должен быть близок к тому идеальному растворителю, который так истово искали еще алхимики. Как известно, перепробовав множество комбинаций, начиная от смеси всех жидкостей, которые могут быть извлечены из человеческого организма, до коктейлей из вин самых разнообразных сортов и возрастов, алхимики в конце концов набрели на «царскую водку» (смесь HN03 и HCI). Но очевидно также и то, что подобная адская смесь, конечно же, не может быть «жизненным» растворителем.

Читателю, уже усвоившему, что растворяющая способность растворителя в достаточно явной форме связана с его диэлектрической проницаемостью, ясно: «жизненный» растворитель, помимо амфотерности, должен обладать еще и достаточно высокой диэлектрической проницаемостью. Последнее условие становится тем более настоятельным, если учесть, что механизм передачи раздражений в живом организме,— электрохимический, связанный с переносом ионов через биологические мембраны. Для того же, чтобы ионная концентрация была достаточно большой, высокая диэлектрическая проницаемость является, как мы видели, условием совершенно необходимым. (Можно, конечно, представить себе и иные механизмы передачи раздражений, например, механический или с помощью радиоволн, но каждый биолог, обладающий даже весьма широкими взглядами на возможную организацию живого вещества, предложит длинный перечень аргументов, которые докажут неосновательность таких предположений) .

Читатель, разумеется, уже сам «вычислил», и достаточно определенно, что всем перечисленным условиям удовлетворяет лишь один растворитель — вода. Да, анализ закономерностей, найденных при изучении неводных растворителей, приводит к тому, что наиболее вероятным, если не единственным, «жизненным» растворителем может быть только вода. Если же добавить сюда и множество нехимических аргументов в пользу воды, среди которых важнейшим является заключение о том, что из всех возможных жидкостей на остывающей планете наиболее вероятно образование именно воды, потому что водород — самый распространенный элемент Вселенной, а при формировании вещества планеты из плазменного вещества звезды преимущественно (наряду с железом) образуется кислород, ядро которого харакгеризуется исключительно высокой стабильностью, то вывод о том, что жизнь возможна только в присутствии воды, становится более чем обоснованным.

Сколь бы ни были интересны «космические» приложения химии неводных растворов, но ее практические приложения не менее важны. Поэтому спланируем на Землю и рассмотрим некоторые технологические приложения неводной химии, в частности,

ЭЛЕКТРОЛИЗ НЕВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева насчитывает более восьмидесяти металлов. Известно, как удобно выделять металлы электролизом растворов их солей. При этом, как правило, образуются электролитные осадки высокой степени чистоты; самому осадку можно придать заранее заданные физико-механические свойства: степень дисперсности (плотные осадки, порошки), пластичность и т. д. Но дело в том, что...

Отступление: еще раз о воде

Только около трех десятков металлов могут быть выделены электролизом из водных растворов — ртуть, серебро, медь, свинец, цинк и др., но не алюминий, не магний, и уж, конечно, не щелочные или щелочноземельные металлы. Связано это с тем, что вода и здесь, при электролизе растворов на ее основе, проявляет незаурядность характера, необычность поведения по сравнению со всеми остальными жидкостями.

Общеизвестно, что вода по большинству своих свойств занимает среди иных жидкостей совершенно обособленное положение. У абсолютно подавляющего большинства жидкостей с повышением давления температура замерзания повышается, но только не у воды. Вода кипит и замерзает при температуре, намного более высокой, чем та, какую можно было бы ожидать, исходя из закономерностей изменения свойств в ряду соединений элементов IV группы с водородом. Вода обладает рекордно высокой теплоемкостью, теплотами испарения и замерзания, поверхностным натяжением, диэлектрической проницаемостью и т. д. и т. п. Словом, куда не посмотри — всюду вода чемпион.

Экстремальна и величина электрохимической устойчивости воды, но этот термин требует пояснения.

Как известно, при электролизе на катоде идет химический процесс восстановления, на аноде — окисления. В этих процессах могут участвовать не только ионы растворенных веществ, но и ионы, образующиеся всле

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Скачать книгу "Не только в воде" (4.15Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
взять на прокат слайд-проектор
Фирма Ренессанс: купить чердачная лестница - надежно и доступно!
офисный стул изо
вещевое хранилище в москве аренда

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)