Эта увлекательная химия

Даже если вещества по своей способности связываться с носителем различаются очень незначительно, увеличивая длину колонки и варьируя растворители (элюенты), можно добиться исключительно высокого разрешения-. Внедрение хроматографических методов в химическую практику создало совершенно новую ситуацию. Раньше синтез считался неудачным;, когда в результате эксперимента получалось' несколько веществ, скажем, более трех-четырех, так что выход каждого из них не превышал 20-30% и возникали иногда непреодолимые трудности при разделении и идентификации продуктов: теперь и десяток компонентов в смеси — не беда. Все они могут быть разделены, очищены и идентифицированы. Более того, разделяя смесь, мы узнаем относительный выход различных продуктов, что чисто позволяет судить о механизме химических превращений, природе отдельных стадий и промежуточных продуктов.

Охарактеризовать вещество

Мы получили чистое вещество. Пусть это красивые красные кристаллы или прозрачная бесцветная жидкость. Но ведь известны тысячи веществ, образующих красные кристаллы, и еще больше бесцветных жидкостей. Как доказать, что мы получили то же вещество, что и описано в методике, по которой мы его получаем?

Существует несколько способов, которые позволяют охарактеризовать вещество. У любого твердого, кристаллического вещества есть одно свойства, которое отличает его от всех других твердых веществ температура плавления. Например, мета-динитробензол плавится при 90°, а пара-динитробензол при 174 °С.

Но ведь температуры плавления двух (или даже нескольких) веществ могут оказаться почти одинаковыми. К примеру, температуры плавления бензил 2-нафтилкетона, 2-бензилгидроксинафталина, мета-ацетилфенола, пара-аминоацетофенона, бензотриазола, 1,2,4-триаминобензола (какие разные вещества!)] находятся в интервале 99-100°С. В таких случаях помогает так называемый метод смешанной пробы. Температура плавления вещества, как мы знаем, сильно зависит от степени его чистоты. Любые примеси — немного другого вещества, просто влага или пыль — понижают температуру плавления на несколько градусов.

Представим, что мы имеем неизвестное вещество, но подозреваем, что это за соединение, или же выделили из реакционной смеси продукт и хотим убедиться, что это именно тот продукт, который мы и хотели получить. В таком случае помещаем в маленькие капилляры порошки трех веществ: полученного нами, заведомо известного вещества и их смесь. Теперь, нагревая одновременно все три капилляра, определяем температуру плавления наших образцов. Возможны такие варианты: все три образца плавятся при разных температурах (значит, мы имеем два разных вещества с разными температурами плавления), образцы чистых соединений плавятся при одной температуре, а смесь — при более низкой (следовательно, имеем два разных вещества, температуры плавления которых случайно совпали), и, наконец, все три образца расплавились одновременно (мы имеем одно и то же соединение).

Жидкости идентифицируют по температурам кипения, показателю преломления, плотности, а также по численным величинам, показывающим, как быстро движется вещество по хроматографической колонке (с данным носителем и данным растворителем).

Но все эти методы используют для идентификации вещества, уже описанного в научной литературе,- или же для того, чтобы охарактеризовать впервые полученное вещество, дать его "словесный портрет". С их помощью нельзя установить формулу нового соединения, "увидеть" его структуру. Тут нужны иные методы; о некоторых из них, без которых, пожалуй, сегодня не обойдется ни одна химическая лаборатория, мы расскажем в следующей главе.

Впрочем, эти методы, заимствованные химиками из физических наук, могут применяться не только для установления структуры молекулы. Посмотрите на рисунки на стр. 146 и 147, Разве нельзя использовать спектры поглощения различных соединений в качестве их "отпечатков пальцев", по которым можно "узнать" вещество?

Глава 12. О том, как физики помогают химикам

Вспомним правило Марковникова: при реакции гало-геноводородов с олефинами водород присоединяется к углероду, несущему наибольшее число водородных атомов. Казалось бы, все ясно. Но задумаемся: как именно установил Марковников свое правило? Как он пришел к заключению, что водород присоединяется именно к этому, а не к другому атому?

Присоединение хлористого водорода к пропилену, например, может идти "по Марковникову" с образованием 2-хлорпропана или "против Марковникова", когда получают 1-хлорпропан. Но как различить эти два вещества? Ведь мы не можем увидеть молекулу, а оба эти соединения — похожие по свойствам низкокипящие жидкости.

Конечно, сегодня мы знаем многое, чего не могли знать Бутлеров и Марковников. Но так ли было легко работать химикам в прежние времена?

Трудный хлеб химиков прошлого

Попробуем рассказать, как работали химики, чьи имена сегодня известны каждому школьнику и чьи портреты украшают кабинеты химии.