Эта увлекательная химия

В 1926 г. было получено необычное соединение — шестичленный цикл с чередующимися атомами азота и бора. Похоже на бензол?

Действительно, свойства боразола — так назвали новое соединение — удивительно похожи на свойства бензола. Боразол — бесцветная жидкость с запахом ароматического соединения. Он кипит при 55 °С, горит, растворяет жиры и другие органические вещества. Получить боразол можно разными способами, например при реакции аммиака с дибораном В₂Н₆ или действуя борогидридом лития UBH₄ на нашатырь NH₄CI.

Далее. В 1963 г. под руководством профессора Л. И. Захаркина был осуществлен интереснейший синтез: из бороводорода и ацетилена был получен барен (впоследствии его назвали карбораном).

Барен (а точнее орто-карборан-10) состоит из 10 атомов бора и двух атомов углерода, образующих правильный двадцатигранник (икосаэдр). К каждому атому бора и углерода присоединен атом водорода. Помимо орто-карборана, в котором атомы углерода расположены рядом друг с другом, были получены мета- и пара-карбораны. Удивительна прочность всех этих соединений — их можно нагревать до 600 °С, на них не действуют сильные окислители и кислоты. Это еще не все — карбораны оказались ароматическими системами, атомы водорода при углероде ведут себя, подобно атомам водорода в бензоле.

Орто

Мета

Пара

А теперь посчитайте валентность углерода и бора в этом соединении. Каждый атом связан с шестью другими. Не удивляйтесь. Мы еще столкнемся с соединениями, которые невозможно описать обычной классической теорией валентности.

Силикон — каучук из кремнезема

Кремний. Элемент, наиболее близкий к углероду. Казалось бы, этот элемент, так же как углерод, должен давать огромное разнообразие соединений. Однако это не так. Атом кремния больше атома углерода, в нем больше электронов, валентные электроны дальше от ядра. Все это приводит к тому, что кремний отнюдь не расположен образовывать длинные цепочки, как это делает его более легкий собрат. Правда, были синтезированы цепи из восьми атомов кремния, но такие соединения оказались неустойчивыми. Ни о каком многообразии не могло быть и речи.

Но вот в 30-х годах советский химик К. А. Андрианов решил: для того чтобы получать длинные и разнообразные молекулы, включающие атомы кремния, вовсе не обязательно, чтобы эти атомы были непосредственно связаны друг с другом. Такие соединения есть в природе, атомы кремния в них чередуются с атомами кислорода. Мы имеем в виду обычный речной песок — кремнезем: каждый атом кремния соединен с четырьмя атомами кислорода, а каждый кислород держится за два кремния; в результате получается прочнейшая объемная сеть (на рисунке она двухмерная)

Стоит ли говорить о термической устойчивости кремнезема? Ведь именно из чистого кремнезема — кварца — изготавливают огнеупорную химическую посуду. Да и химические реагенты кварцу нипочем. Но есть у него один большой недостаток — полное отсутствие пластичности, хрупкость, нерастворимость.

А что, если получить не объемную, а линейную молекулу, если синтезировать этакий гибрид кремнезема и обычного органического полимера? Андрианов предложил при построении новых полимеров взять за основу структуру кремнезема, т. е. цепь из чередующихся атомов кремния и кислорода, но изменить ее так, чтобы каждый атом кремния был связан с двумя кислородами и с двумя органическими радикалами:

Такие полимеры стали называть полиорганосилоксанами или силиконами. Получить их несложно. Сначала из кремния и алкилгалогенида готовят мономер — диалкилдихлорсилан, например:

А дальше — реакция гидролитической поликонденсации:

Вместо этила может быть метил, фенил, другие группировки, и, в зависимости от этого, будут получаться силиконы с разными свойствами. Но некоторые уникальные свойства присущи всем силиконовым полимерам.

Силиконовый каучук сохраняет эластичность в очень широком интервале температур (от -60 до 200°С). Разве сравнится с ним обычная резина? Гораздо устойчивее резины силиконы и к органическим растворителям, маслам, озону, ультрафиолетовому свету.

Если молекулярная масса силиконового полимера не очень велика, то он имеет жидкую консистенцию,

У такой силиконовой жидкости есть замечательное свойство — ее вязкость очень мало зависит от температуры. Поэтому из силиконов делают смазочные материалы, которые могут работать и в Антарктиде, и в разогретой печи.

Не удивительно, что сейчас производятся десятки тысяч тонн силиконовых полимеров в год, и это производство расширяется.

Хлорофос, зарин и другие...

В пятой группе периодической системы находится чрезвычайно важный элемент — фосфор.