Чудесная молекула

Молекула МББА. Скелет молекулы состоит в основном из атомов углерода, к которым снаружи присоединены атомы водорода

 

Некоторые жидкости, хотя и не упорядочены так строго, как твердые тела, все же не так беспорядочны, как те жидкости, о которых мы только что говорили. За эту двойственность их называют "жидкими кристаллами". Такой жидкий кристалл образуется, например, из молекул N-пара-метоксибензилиден-пара-бутиланилина, или МББА, расположенных параллельно друг другу, словно косяк отдыхающих угрей.

Молекулы МББА в жидком кристалле напоминают косяк угрей. Такой кристалл прозрачен

 

Но речь идет о совершенно особом косяке рыб. Поместим жидкий кристалл в сильное электрическое поле: сразу же молекулы-угри приходят в движение и образуют круговые вихри. И если в нормальном состоянии жидкий кристалл прозрачен, как вода или спирт, то в вихревом состоянии он мутнеет и сильно рассеивает свет, как воронка ила в воде или облако пыли в солнечном луче.

Те же молекулы в сильном электрическом поле образуют вихри, среда становится непрозрачной

 

Вот так на циферблате появляется цифра 5

 

Этим свойством молекулы МББА можно воспользоваться для индикации цифр в микрокалькуляторах или электронных часах. Весь циферблат часов заполнен жидким кристаллом. В определенных местах расположены прозрачные электроды в форме цифр 1, 2, 3,.... На эти электроды от часового механизма поочередно подается сигнал, электрическое поле которого действует на молекулы. На участке возбужденного электрода происходит помутнение, и на циферблате появляется цифра. А недавно нашли способ так "закручивать" косяк этих "электрических угрей", что он становится видимым при освещении.

2.6. Молекулы чистоты

Молекула стеариновой кислоты. Ее 'позвоночник' образован только атомами углерода, которые связаны с внешней стороны с атомами водорода. Головка этой молекулы состоит из двух атомов кислорода и атома водорода. В мыле этот атом водорода замещен, например, атомом натрия

 

Намылим руки. Чем объяснить легкость, с которой мыло удаляет грязь? Ответ нам может дать молекула стеариновой кислоты. Каждая молекула представляет собой длинную цепь атомов углерода и водорода и "головку" с двумя атомами кислорода. Если несколько таких молекул находится в присутствии большого числа молекул воды (когда мы опускаем мыло в воду), молекулы кислоты группируются и образуют маленькие шарики, в которых они располагаются головками наружу. Головки окружены довольно беспорядочно движущимися молекулами воды.

Мыло. Здесь мы видим длинные молекулы стеариновой кислоты с головками, направленными наружу, и молекулы воды в виде галочек. Шарики мыла без труда 'растворяют' посторонние молекулы

 

Когда появляются посторонние молекулы, например молекулы частиц грязи на руках, они захватываются шариками молекул стеариновой кислоты. В самом деле, если посторонняя молекула органическая, ее углеродный остов находит уютное местечко среди углеродных цепей молекул мыла. Так частицы грязи растворяются мылом.

2.7. Каучук, найлон и дерево

Углеродный скелет молекулы полиизопрена (этот фрагмент повторяется бесконечное число раз)

 

Молекулы полимеров еще более длинные, чем молекулы МББА или стеариновой кислоты. В них атомы и связи выстраиваются в ряд и образуют столь длинные цепи, что их иногда можно видеть и невооруженным глазом. Например, в молекуле полиизопрена один и тот же фрагмент повторяется тысячи раз. Еще большее впечатление производит соединение такой цепи с ее молекулами-сестрами: ансамбль всех этих цепей полиизопрена образует... натуральный каучук.

Молекула полиизопрена, свернутая в клубок

 

Скелет молекулы найлона состоит в основном из атомов углерода; кроме того, там имеются атомы азота и кислорода

 

Молекулы полиизопрена любят беспорядок. В каучуке каждая молекула свернута в несколько раз, как шерсть в клубке. Но не пытайтесь исправить этот беспорядок! Если вы потянете за молекулу, как за нитку, она волей-неволей распрямится, но, как только вы ее отпустите — тут же снова свернется. Этим объясняются замечательные свойства каучука, который не ломается и вследствие своей эластичности самопроизвольно принимает первоначальную форму.

Человек сумел создать много разных молекул полимеров, ранее не существовавших в природе. Сцепляясь между собой, эти молекулы образуют материалы, которые сопровождают нас в повседневной жизни. Всем хорошо знаком, например, найлон — скопление молекул найлона.

Скелет молекулы целлюлозы состоит из атомов углерода и кислорода

 

Вернемся, однако, к природе и рассмотрим в микроскоп тонкий срез кусочка дерева. Мы увидим клетки, внутри которых находятся разнообразные полимерные молекулы. В частности, там находятся цепеобразные молекулы целлюлозы, звенья которых состоят из шести углеродных атомов, замкнутых на атом кислорода; между собой эти звенья соединяются тоже при помощи атомов кислорода. Вот они, стало быть, невидимые элементы древесины, и вот в чем красота древнего комода, перенесенная силой нашего воображения на уровень ее мельчайших составных частей!