LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 6
(всего 138)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

миний довольно устойчив и по отношению к соляной кислоте,
но обычный технический металл растворяется в ней. анортит CaAl2Si2O8,
Алюминий заметно растворяется в растворах солей, име- а также минералы группы слюд (например мусковит).
ющих вследствие их гидролиза кислую или щелочную реак- Минерал нефелин
цию, например, в растворе Na2CO3. (Na, K) 2 [Al2Si208]
Во всех своих устойчивых соединениях алюминий трех- используется для производства цемента.
валентен; в ряду напряжений он располагается между Mg и Zn. Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой
Соединение алюминия с кислородом сопровождается вы- и способны обмениваться ионами с другими соединениями. Та-
делением громадного количества тепла. Это свойство нашло кие алюмосиликаты, природные и особенно искусственные, при-
применение в сварке стальных частей, в частности, стыков трам- меняются для умягчения водопроводной воды. Кроме того,
вайных рельсов. Применяемая смесь состоит обычно из по- благодаря своей сильно развитой поверхности, они использу-
рошков алюминия и оксида железа Fe3O4, а поджигается она ются в качестве материалов, которые пропитываются катализа-
при помощи запала из смеси А! и ВаО2. Основная реакция идет торами и применяются в химической промышленности.
по уравнению: Соединения алюминия с галогенами (галогениды) в обыч-
ных условиях — бесцветные кристаллические вещества. Среди
8А1 + 3Fe3O4 -> 4А12О3 + 9Fe + 3350 кДж.
них по свойствам сильно отличается фторид алюминия A1F3.
Температура при этом достигает ЗООО'С.
Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неакти-
Оксид алюминия представляет собой белую, очень ту-
вен. Соединения алюминия с хлором, бромом и йодом легко-
гоплавкую и нерастворимую в воде массу. Природный А12О3
плавки, весьма реакционоспособны и хорошо растворимы не
(минерал корунд) отличается большой твердостью и стойко-
только в воде, но и во многих химических растворителях. Вза-
стью к кислотам. Он применяется для изготовления шлифо-
имодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается
вальных кругов, брусков, наждака.
значительным выделением теплоты. В водном растворе все они
Красный рубин (корунд с примесью хрома) и синий сап-
сильно гидролшованы. Вследствие гидролиза хлорид, бромид
фир (корунд с примесями железа и титана) — драгоценные
и йодид алюминия дымят во влажном воздухе. Они могут быть
камни. Их получают также искусственно и используют для получены прямым взаимодействием простых веществ.
технических целей, например для изготовления деталей точ-
Сульфат алюминия A12(SO4)3 • 18Н2О получается при Дей-
ных приборов, камней в часах и т. п, Кристаллы рубинов, со-
ствии горячей серной кислоты на оксид алюминия. Применя-
держащих малую примесь Сг2О3, применяют для создания ла-
ется он для очистки воды, а также при приготовлении некото-
зерных излучателей.
рых сортов бумаги.
Гидрооксид алюминия А1(ОН)3 представляет собой сту-
Алюмокалиевые квасцы Kal(SO,) 2 • 12Н2О применя-
денистый осадок белого цвета почти нерастворимый в воде,
ются в больших количествах для дубления кож, а также в
но легко растворяющийся в кислотах и щелочах. Следова-
красильном деле в качестве протравы для хлопчатобумаж-
тельно, он имеет аморфный характер. Однако и основные, и
ных тканей.
особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо.
Из остальных соединений алюминия следует упомянуть
При взаимодействии его с сильными щелочами образуются
его ацетат или уксуснокислую соль A!(CH.jCOO)3, используе-
соответствующие соли — алюминаты:
мую при крашении тканей и в медицине. Нитрат алюминия
NaOH + А1(ОН)3 -> Na[Al(OH)4]. легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в
Алюминаты наиболее активных одновалентных метал- воде и уксусной кислоте, но растворим в силвных кислотах И
лов в воде растворимы хорошо, но ввиду сильного гидролиза щелочах.
растворы их устойчивы лишь при наличии избытка щелочи.
Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гид-
ролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут АЛЮМИНИЙ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ
быть получены только сухим путем, — сплавлением А1,О, с
оксидами соответствующих металлов. Как правило, растения содержат мало алюминия, хотя иоль-
шне количества этого элемента содержатся в почках. Еще мень-
С кислотами А1(ОН)3 образует соли. Алюминиевые соли
ше его содержание в животных организмах. У человека оно со-
большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, при
ставляет лишь десятитысячные доли процента по массе. Биоло-
этом довольно сильно гидролизированы. Вследствие этого
гическая роль алюминия не выяснена; известно лишь то, что его
сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюми-
соединения не ядовиты ни для человека, НИ для животных.
ния из водных растворов получить не удается.
28 Химия


ОЗОН

Как приятно прогуляться после грозы! Воздух чист и получают действием на кислород так называемым «тихим»
свеж, его бодрящие струи, кажется, без всяких усилий сами (без искр) электрическим разрядом:
втекают в легкие. «Озоном пахнет, — часто говорят в таких __ —элаприч. 2О - О
JW
• i v -'3
2 разряд >?•
случаях. — Очень полезно для здоровья». Так ли это? И во-
Но возможны и чисто химические способы получения озо-
обще, что мы знаем об удивительном веществе — озокс, его
на, правда, в очень малых количествах. Это происходит при
свойствах и применении?
электролизе подкисленой воды, при медленном окислении на
Впервые люди встретились с ощутимыми количествами
воздухе влажного белого фосфора, при разложении соедине-
озона, когда были изобретены электростатические машины ний с высоким содержанием кислорода (перманганат калия
наподобие тех, которые можно увидеть в школьном кабинете КМпО4> дихромата калия К 2 Сг 2 О 7 и др.), при действии на воду
физики. Так что впервые с этим веществом познакомились не фтора или на пероксид бария концентрированной серной кис-
химики, а физики. лоты. Атомы кислорода всегда присутствуют в пламени, поэто-
В 1785 году голландский физик Мартин ван Марум по- му если направить струю сжатого воздуха поперек верхней ча-
лучил озон, подвергая кислород действию электрических искр сти пламени горелки, то обнаружится характерный запах озона.
и даже посчитал, что обнаружил особую «электрическую ма- Обратная реакция образования кислорода из оз эна происхо-
терию». Название же озону дал в 1840 году уже химик, швей- дит с выделением энергии, значит, озон неустойчив.
царец Кристиан Шенбейн; он использовал греческое слово Скорость его разложения значительно увеличивается в
ozon — пахнущий. Оказалось, что озон действительно родствен- присутствии катализаторов (газов — оксидов дзота, хлора;
ник кислорода, но значительно более агрессивный. Так, он твердых веществ — металлов, оксидов).
мгновенно окисляет бесцветный йодид калия с выделением Каковы же свойства чистого озона? Сжижается он зна-
бурого йода: чительно легче кислорода, при температуре лишь -111,9°С
(кислород при — 183°С), а затвердевает при -192,7°С. Твер-
2KI + О3 + Н 2 О -> 12 + О2 + 2КОН.
дый озон сине-черный. Интенсивность окраски жидкого озо-
бесцв. бурый
на настолько велика, что уже через очень тонкий его слой не
Даже малоактивная при комнатной температуре ртуть не видно нити горящей электрической лампочки. Опыты с озо-
может устоять под натиском этого газа — она теряет свой ном небезопасны. Газообразный озон способен взрываться,
блеск и приобретает способность прилипать к стеклу. Окисля- если концентрация его в воздухе превысит 9 %.
ется озоном и серебро: Озон отличается чрезвычайно высокой реакционной спо-
собностью. Он сильнейший окислитель, и в этом отношении
8Ag + 2О 3 -» 4Ag2O + О2.
уступает лишь фтору и фториду кислорода OF 2 . Важное отли-
Озон и кислород — единственный пример образования
чие озона от кислорода в том, что он проявляет окислитель-
одним химическим элементом двух газообразных (при обыч-
ные свойства уже при комнатной температуре. Например, PbS
ных условиях) простых веществ. Молекула кислорода со-
и РЬ(ОН) 2 в обычных условиях не реагируют с кислородом,
стоит, как известно, из двух атомов, а озона — из трех, причем
тогда как в присутствии озона сульфид превращается в PbSO4,
эти три атома расположены не на прямой линии, а под углом.
а гидроксид — в РЬО:
Это является причиной еще одной уникальной особенностью
этого газа — из всех газообразных веществ только молекулы PbS + 2О 3 -> PbSO4 + О2,
озона полярны, то есть представляют собой диполь с разде-
РЬ(ОН) 2 + 2О 3 -> РЬО Н2О ЗО 2 .
ленными в пространстве зарядами.
Если в сосуд с озоном налить концентрированный ра
О5" створ аммиака, появится белый дым — это озон окислил амми-
ак с образованием нитрита аммония NH 4 NO 2 :
0**
'17' 2NH3 Н2О О3 -» NH 4 NO 2 + ЗНО.
Путь к получению озона всегда одинаков — сначала надо
Особенно характерна для озона способность «чернить»
получить свободные атомы кислорода, например, разрушив
серебряные изделия с образованием Ag2O. Если направить на
молекулу кислорода:
поверхность твердой сухой щелочи струю озона, то образует-
О 2 ? = * 2 О - Q. ся оранжево-красная корка, содержащая озониды, например:
Затем каждый образовавшийся атом кислорода «прили- 4КОН + 4О 3 -> 4КО 3 + О/Г + 2Н 2 О.
пает» к молекуле кислорода с образованием молекулы озона: озонид калия
О + О 2 -> О 3 + Q. При этом твердая щелочь эффективно связыкает воду,
Молекулы кислорода очень прочные, для их разрушения что предохраняет озонид от немедленного гидролиза. Однако
надо затратить очень большую энергию — почти 500 кДж/моль, при избытке воды озониды бурно разлагаются:
правда, при второй реакции часть ее выделится, так что в ито-
4КО 3 + 2Н 2 О -> 4КОН + 5О2Т.
ге для получения 1 моль озона надо затратить 142 кДж энер-
Разложение озонидоз идет и при отсутствия виды - при
гии. Эту энергию проще получить физическими методами —
сто при хранении, например:
действием на кислород электрических разрядов, ультрафио-
2КО 2 -> 2КО 2 О 2 Т.
летовых лучей, гамма-квантов, электронов, поэтому, напри-
мер, озоном всегда пахнет около работающих электрических Озониды хорошо растворимы в жидком аммиаке, что по-
машин, в которых «искрят» щетки. Сейчас озон чаще всего зволило выделить их в чистом виде и изучить их свойства.
Озон 29

Озон разрушает органические вещества, с которыми со- в результате которых его содержание в атмосфере не меняет-
прикасается. Так, озон, в отличие от хлора, способен расщеп- ся, а концентрация озона снижается. Существуют и другие
лять бензольное кольцо: циклы, приводящие к снижению содержания озона, например


0 с участием хлора;
+
ЗО 3
у^снзсоон' ЗСНО - СНО
С\ + О3 -> СЮ + О,;
глиоксаль
При работе с озоном нельзя использовать резиновые труб- СЮ + О -» С + О2.
ки и шланги — они моментально «прохудятся». Реакции озона Разрушают озон также пыль и газы, которые в большом
с органическими соединениями идут с выделением большого количестве попадают в атмосферу при извержении вулканов.
количества энергии. Например, эфир, спирт, вата, смоченная В последние десятилетия, помимо природных факторов, вли-
скипидаром, метан и многие другие вещества самовоспламе- яющих на озоновый слой, появились и искусственные. Хоро-
няются при соприкосновении с озонированным воздухом, а шо известный пример — фреоны, являющиеся источниками
смешение озона с этиловым спиртом приводит к сильному атомов хлора. Фреоны — это углеводороды, в которых атомы
взрыву. водорода заменены на атомы фтора и хлора. Фреоны не ядо-
виты, многие из них легко летучие жидкости или легко сжи-
жающиеся газы, поэтому их широко используют в холодиль-
ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОНА ной технике и для заполнения аэрозольных баллончиков, ко-
торые во всем мире выпускаются в огромном количестве (де-
После того как в 1888 году на Международном гигиени- зодоранты, лаки для волос, освежители воздуха, средства для
ческом конгрессе в Вене было признано, что с питьевой водой мытья окон, полировки мебели и др.). В результате этого в
могут распространяться заразные болезни, начались поиски воздух ежегодно попадают сотни тысяч тонн фреонов, кото-
наиболее эффективного способа обеззараживания воды. Их рые медленно в течение многих лет и даже десятилетий под-
было найдено множество, и среди прочих — химическая обра- нимаются выше и выше, достигая озонового слоя. Здесь, раз-
ботка воды озоном. Преимущество этого способа в том, что лагаясь под действием солнечной радиации, они сами начи-
озонированная вода, в отличие от хлорированной, не приоб- нают каталитически расщеплять озон, и это приводит к сни-
ретает постороннего запаха и вкуса; при полном окислении жению его концентрации. Фреоны — не единственные рукот-
озоном многих органических соединений образуются совер- ворные разрушители озона. Например, летающие в стратос-
шенно безвредные вещества — углекислый газ и вода, избы- фере сверхзвуковые самолеты выбрасывают довольно мно-
ток же озона довольно быстро распадается также с образова- го оксида азота.
нием безвредного кислорода. Однако, озонирование воды об-
Как показывают расчеты, все это может привести к тому,
ходится дороже, чем хлорирование; например, озон нельзя пе-
что через 50 лет концентрация озона в стратосфере уменьшит-
ревозить, он должен производиться на мэсте использования,
ся на 25 %. Но те же расчеты свидетельствуют об одновремен-
это препятствует повсеместному распространению метода озо-
ном увеличении концентрации озона в приземном слое — тро-
нирования.
посфере, и это также не сулит нам ничего хорошего. И если
стратосферный озон влияет на нашу жизнь косвенно, через
изменение состава солнечной радиации, то озон в приземном
ОЗОН В АТМОСФЕРЕ слое, как и продукты его химических превращений, непосред-
ственно попадает в наши легкие.
Как известно сейчас даже далеким от химии людям, озо-
Откуда берется в тропосфере озон? Традиционный его
новый слой в атмосфере фактически обеспечивает жизнь на
источник — конвекционный перенос с массами воздуха вы-
нашей планете. Об этом подробнее. Озона в атмосфере немно-
сотного (стратосферного) озона в нижние слои, за счет чего
го — 4 млрд. т, т. е. всего 1 миллиграмм в 1 кубическом метре.
каждую минуту на 1 квадратный метр приносится в среднем
Концентрация озона растет с удалением от поверхности Зем-
5—6 мкг озона. Следовательно, ежегодно в приземный слой
ли и достигает максимума на высоте 20—25 км. Это и есть
озона поступает примерно 1,6 млрд. тонн. Однако это создает
«озоновый слой». Если весь озон собрать у поверхности Зем-
лишь небольшую концентрацию приземного озона, хотя вре-
ли при нормальном давлении, получится слой толщиной всего
мя жизни молекулы озона в нижней части атмосферы значи-
2-3 мм.
тельно выше — более 100 сут. (это объясняется тем, что здесь
Двухэтапная реакция образования озона из кислорода меньше интенсивность ультрафиолетовых лучей, разрушаю-
начинается под действием солнечной радиации. В реакции рас- щих озон). В чистом свежем воздухе концентрация озона при-
пада атмосферного озона также участвует солнечная радиа- близительно постоянна и составляет всего 0,016 мкг/л.
ция — жесткое ультрафиолетовое излучение с длиной волны
Вместе с тем, новые исследования показали, что совре-
от 240 до 320 нм. Энергия ультрафиолета расходуется на раз-
менные люди вдыхают значительно больше озона, чем их пред-
ложение озона, и губительная радиация не доходит до поверх-
ки. Основная причина этого — увеличение в воздухе количе-
ности Земли. Однако распадаться озон может не только под
ства метана и оксидов азота. Дело в том, что в результате
воздействием солнечных лучей, но и самопроизвольно, а ус-
длинной цепочки реакций, п которых помимо метана, азота,
коряют эту реакцию многочисленные катализаторы. Основ-
кислорода и воды участвует еще и солнечный свет с длиной
ной катализатор — это оксид азота NO, который образуется из
волны менее 430 нм, образуется вода, формальдегид НСНО и
азота и кислорода под действием наиболее жесткой солнечной
озон.
радиации в верхних слоях атмосферы. Попадая в озоносферу,
Концентрация озона у поверхности не остается постоян-
он вступает в цикл из двух реакций:
ной в течение суток. После восхода солнца она начинает уве-
О 3 + NO -» NO, + О,, личиваться, достигает максимального значения к 14—16 ча-
сам, затем уменьшается — быстрее днем и медленнее ночью.
NO, + О -» NO + О2,
30 Химия

Над океанами озона всегда больше, чем над сушей. Не все слизистых оболочек глаз и носа, головную боль, головокру-
подобные факты удается пока объяснить. Так, в знаменитом жение, снижение кровяного давления. Но это не все. Озон
лосанжелеском смоге концентрация озона в 20 раз больше уменьшает сопротивляемость организма бактериальным ин-
нормальной, но иногда в городах его оказывается меньше, чем фекциям дыхательных путей. Предельно допустимая его кон-
в сельской местности. Очевидно, что различные загрязнители центрация в воздухе составляет всего 0,1 мкг/л, а это означа-
в воздухе могут приводить как к образованию, так и к разру- ет, что озон намного опаснее хлора!
шению озона. Если долго дышать озоном при концентрации больше
Всегда считалось, что во время грозы концентрация озо- 2 мкг/л, последствия могут быть более тяжелыми — вплоть
на резко увеличивается, так как молнии способствуют превра- до оцепенения или упадка сердечной деятельности. При со-
щению кислорода в озон. Однако и здесь все оказалось слож- держании озона 8—9 мкг/л через несколько часов происходит
нее. Во время грозы и в течение нескольких часов после нее отек легких, что чревато смертельным исходом. А ведь такие
концентрация озона сильно снижается тем сильнее, чем мощ- ничтожные количества даже с трудом поддаются химическо-
нее облако. Это связано с тем, что при развитии грозового му анализу обычными методами. К счастью, человек чувству-
облака под ним возникают мощные восходящие потоки воз- ет присутствие озона уже при очень малых его концентрациях
духа, которые уносят озон вверх. А при удалении облака на (менее 1:1 000 000), при которых йодокрахмальная бумага
5—7 км концентрация озона повышается — это уже работают еще и не собирается синеть. Одним людям запах озона в ма-
нисходящие потоки на периферии грозового облака, перено- лых концентрациях напоминает запах хлора, другим — серни-
сящие озон сверху вниз. стого газа, третьим — чеснока.
А правда ли, что особенно много озона в воздухе хвой- Ядовит не только сам озон. С его участием в воздухе
ных лесов? Найти ответ на этот вопрос оказалось не так про- образуется пероксиацетилнитрат (ПАН) СН.,—СО—OONO2
сто. Прежде всего, ни одно растение, конечно, озон не выделя- — вещество, оказывающее сильнейшее раздражающее, в том
ет. Но зато хвойные и некоторые лиственные деревья (тополь, числе слезоточивое действие, затрудняющее дыхание, а в бо-
эвкалипт), а также злаковые культуры выделяют в воздух лее высоких концентрациях, вызывающее паралич сердца.
различные органические вещества, относящиеся к ненасыщен- ПАН — один из компонентов смога. Неудивительно, что по-
ным углеводородам. Покрытая лесом площадь Земли состав- следствия возникновения смога в больших городах могут быть
ляет миллионы гектаров, и оттуда в атмосферу поступают сот- катастрофическими, особенно если воздух над городом не про-
ни тысяч тонн различных углеводородов, что намного боль- дувается «сквозняками» и образуется застойная зона. Так, в
ше количества выбрасываемых фреонов. Но если фреоны Лондоне в 1952 г. от смога в течение нескольких дней погибло
чубивают» атмосферный озон, то углеводороды способству- более 4000 человек. А смог в Нью-Йорке в 1963 г. убил 350 че-
ют его образованию — при условии, что в воздухе имеются и ловек. Аналогичные истории были в Токио и других крупных
другие примеси и что все это подвергается действию солнеч- городах. Страдают от атмосферного озона не тэлько люди. В
ной радиации. Так что озон в хвойном лесу — эксперимен- областях с повышенным содержанием озона в воздухе время
тально установленный факт. Следует еще отметить, что угле- службы автомобильных шин и других изделий из резины зна-
водороды выделяют не только живые растения. Огромное их чительно сокращается.
количество, в том числе и метан, попадает в воздух во время Тем не менее, по мнению ученых, полное отсутствие в
лесных и степных пожаров, когда горение происходит при воздухе озона будет иметь неблагоприятные псследствия, так
недостатке кислорода. как это снизит бактерицидные свойства свежего воздуха и
увеличит содержание в нем микроорганизмов, ускорит рост
Итак, хотим мы этого или нет,.нам приходится вдыхать
плесени и грибков, приведет к накоплению в воздухе вредных
озон — в больших или меньших количествах. Хорошо это или
веществ и неприятных запахов, которые он разрушает. Таким
плохо? Если концентрация озона во вдыхаемом воздухе пре-
образом, становится понятной необходимость регулярного и
вышает определенный порог, это может вызвать массу непри-
длительного проветривания помещений. Kpo.vx' всего проче-
ятных последствий. В зависимости от концентрации и време-
го, таким образом пополняется содержание в них озона.
ни вдыхания, озон вызывает изменения в легких, раздражение




СУИРАМОЛЕКУЛЯРНАЯ ХИМИЯ
Подобно тому, как существует область молекулярной химии, осии-
ванной на ковалентных связях, существует и область супрамолекуля'рной
химии — химии молекулярных ансамблей и межмолекулярьых соединений.
Ж.-М. Лен

низовываться и распознавать другие частицы и молекулы. Л
Классическая химия, при всем разнообразии и сложно-
между тем в живых организмах идут химически: реакции имен-
сти ее объектов, способна вместить не все. Пытаясь с ее помо-
но такого типа. Классические примеры — образование двой-
щью смоделировать процессы, происходящие в живой приро-
ной спирали ДНК, распознавание рецепторами ферментов, ре-
де, ученые потерпели поражение. Традиционным «лаборатор-
акции антиген—антитело. Химики долгое время лишь мечтали
ным» молекулам не хватает главного: они не умеют самоорга-
Супрамолекулярная химия 31

о чем-то подобном. С конца 60-х годов XX века ситуация Ж.-М. Лен разбил новую науку на две широкие, частич-
стала быстро меняться. Вначале были открыты молекулы, спо- но перекрывающие друг друга области. Первая — химия мо-
собные к распознаванию других молекул, потом ученые син- лекулярных частиц, которые возникают в результате межмо-
тезировали и соединения, способные к самоорганизации. лекулярного объединения нескольких компонентов и строят-
На рубеже 80—90-х годов сформировалась новая область ся по принципу молекулярного распознавания. Вторая — хи-
знания: супрамолекулярная химия. Впервые этот термин ввел мия полимолекулярных систем, которые образуются в резуль-
в 1978 году лауреат Нобелевской премии Жан-Мари Лен, оп- тате спонтанного объединения неопределенного числа компо-
ределив ее как «химию за пределами молекулы», «химию мо- нентов с переходом в специфическую фазу, имеющую более
лекулярных ансамблей и межмолекулярных связей» — то есть или менее четко обозначенную микроскопическую организа-
химию, которая изучает вещества, образованные не ковалент- цию и соответствующие характеристики (это клеточные со-
ными связями, а межмолекулярными взаимодействиями (их ставляющие — мембраны, везикулы и др.).
оказалось огромное количество). Новая наука, строго говоря, Основателями супрамолекулярной химии считают Ж.-М. Ле-
не совсем химия, поскольку находится на стыке химии, физи- на, а также Ч. Дж. Педерсена и Д. Дж. Крама. Главная заслуга
ки и биологии. С ее помощью удалось объяснить и смоделиро- этих выдающихся ученых состоит в том, что знания традици-
вать многие тонкие процессы, происходящие в живой и нежи- онной химии, все то, что уже было известно нового о межмо-
вой природе. лекулярных взаимодействиях, всю мощь современных физи-
Супрамолекулярная химия бурно развивается: с 1980 го- ческих методов исследований они объединили и направили на
да состоялось более 25 международных симпозиумов, семина- создание принципиально новых химических объектов.
ров и школ, посвященных различным ее разделам, и похоже,
что пока видна еще только верхушка айсберга.
КЛАССИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ СУПРАХИМИИ

Супрамолекулярная химия в том виде, в каком мы ее
ПЕРЕХОД КОЛИЧЕСТВА В КАЧЕСТВО
знаем сегодня, началась с изучения комплексов природных и
Конечно, целый раздел химии не мог появиться в один синтетических макроциклических лигандов, краун-эфиров и
криптандов с катионами щелочных металлов.
день. Наверное, еще двести лет назад ученые наблюдали и
описывали объекты, которые сегодня называют красивым В 1967—1968 годах в журнале Американского химиче-
словом «супрамолекулы». В 1906 году П. Эрлих фактиче- ского общества появилась серия статей Чарлза Педерсена, ра-
ски ввел понятия рецептора и субстрата, утверждая, что мо- ботающего в компании «Дюпон». В них малоизвестный уче-
ный описал синтез нового типа соединений, которые он полу-
лекулы не реагируют друг с другом, если не вступают в не-
чил, пытаясь синтезировать ингибиторы, предотвращающие
кую связь. То, что связывание молекул происходит избира-
самоокисление нефтяных масел. В новом соединении было
тельно, сформулировал в 1894 году Э. Фишер: в основе мо-
несколько атомов кислорода, связанных мостиками СН2—СН2,
лекулярного распознавания лежит пространственное и гео-
которые, как почти сразу стало понятно, образуют прочные
метрическое соответствие рецептора и субстрата. И наконец,
комплексы с ионами щелочных металлов. Педерсену показа-
фундаментом новой науки стали знания, накопленные коор-
лось, что это похоже на корону, венчающую голову короля
динационной химией. Как считает Ж.-М. Лен, «супрамоле-
(полиэфир как бы возлежит на катионе в виде короны), и
кулярная химия стоит на трех китах» — связывание, распоз-
предложил назвать их краун-эфирами (от англ. crown — коро-
навание и координация.
на). В общей сложности Педерсен получил более 60 полиэфи-
Некоторые другие понятия супрамолекулярной химии
ров с числом кислородных атомов от 4 до 20 и размером цик-
также давно известны. И все же для появления супрамолеку-
ла от 12- до 60-членного. Комплексы металлов с краун-эфц-
лярной химии как самостоятельной области должна была сло-
рами стали первыми хорошо изученными объектами супрамо-
житься, образно говоря, «революционная ситуация». В своей
лекулярной химии.
книге «Супрамолекулярная химия», изданной в 1995 году,
Ж.-М. Лен пишет: «Для возникновения и бурного развития Но самым интересным оказался не синтез краун-эфиров,
новой дисциплины требуется сочетание трех условий. Во-пер- а их способность избирательно связывать ионы металлов. Со-
гласно принципу геометрического соответствия, то, какой
вых, необходимо признание новой идеи, показывающей зна-
именно ион связывается данным краун-эфиром, должно зави-
чение разрозненных и на первый взгляд не связанных наблю-
сеть от размеров и форм «гостя» (иона) и полости «хозяина»
дений и объединяющей их в единое целое. Во-вторых, нужны
(макроцикла). Теперь ученые знают, что зависимость эта на-
инструменты для изучения объектов данной области, и здесь
много сложнее: на нее влияют не только геометрические, но и
для супрамолекулярной химии решающую роль сыграло раз-
другие факторы, в частности растворитель. Кроме того, если

<< Пред. стр.

страница 6
(всего 138)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign