Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Если кусок железа состоит из атомов железа, то кусок пластмассы не имеет в своей структуре атомов пластмассы. Пластмассы состоят из гигантских молекул – полимеров, в которых обычно присутствуют атомы углерода, водорода, кислорода и азота. Полимер представляет собой бесчисленное повторение более мелких молекул, которые называются мономерами, и часто выглядит как длинная цепочка мономеров. Если представить себе, что состав с углем – это полимер, то мономеры – вагоны, следующие за локомотивом. Пластмасса обычно гибкая, но по своей структуре она достаточно тверда и устойчива к внешним воздействиям.

Если вы когда-либо принимали участие в кампании по очистке пляжей от мусора, то знаете, что большая часть выносимого волнами на берег мусора – изделия из пластмассы. И некоторые из них живут на удивление долго. По оценкам ученых, обычный пластик способен просуществовать в земных условиях до 500 лет. Это частично объясняется высокой сопротивляемостью длинных полимерных цепочек воздействию воздуха, воды, тепла, света и других факторов, которые разрушают более простые материалы вроде бумаги или дерева. Важно и то, что никакие живые существа на Земле (за исключением небольшого числа особых всеядных бактерий) не потребляют пластмассу и не умеют ее переваривать[96]. Тех изделий из пластмасс, которые окружают нас сегодня повсюду, 100 лет назад вообще не существовало[97]. Поэтому интересно попытаться представить себе, как будет выглядеть наш мир через 500 лет, если уже сегодня он задыхается от неразрушимого пластика. Конечно, трудно мерить время таким масштабами, но можно хотя бы представить себе вот что: если бы в эпоху короля Генриха VIII (1491–1547) существовал пластик, то мы и сегодня находили бы в археологических раскопках принадлежавшие ему зубные щетки.

▲ Долгая жизнь пластикового мусора. Неудивительно, что пластмассы в обычных условиях существуют дольше, чем природные материалы. Удивительно, что пластик может существовать так долго: до нескольких сотен лет. Долговечность элементов или веществ определяет то, насколько естественные условия, такие как солнечный свет, вода, тепловое воздействие или бактерии, могут разрушать их внутреннюю структуру, превращая их в полезные отходы[98].

Несмотря на свою долговечность, многие изделия из пластмассы мягкие и гибкие, потому что полимерные цепочки в них связаны относительно слабо. В отличие от металлов, в которых существуют неисчерпаемые запасы электронов, переносящих электричество и тепло, в пластмассах электроны достаточно прочно удерживаются в атомах элементов, из которых они состоят. Разумеется, нельзя утверждать, что абсолютно все пластмассы обладают такими свойствами – не все они мягкие и непрочные. Например, кевлар, близкий родственник нейлона, состоит из микроскопических, плотно связанных между собой и ориентированных в одном направлении волокон, которые похожи на спички в полном коробке. Он в пять раз прочнее стали, если сравнивать фрагменты одинакового веса. Если сшить вместе 30 слоев кевлара, можно получить суперпрочный «пластиковый мешок», который может остановить выпущенную из пистолета пулю, летящую со скоростью 1500 км/ч[99].

Глава 8. Это удивительное стекло

Из этой главы вы узнаете…

Почему вы можете видеть через толстое стекло (но не через тонкий металл).

Как окна могут сами становиться чистыми с помощью солнца и дождя.

Почему стекло гораздо тяжелее, чем нам кажется.

Как останавливать пули при помощи стекла и пластикового «бутерброда».