Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы

Позже были разработаны химические методы, позволяющие растворять целлюлозу в воде. Когда раствор пропускают через узкую форсунку, образуются прочные волокна, получившие название «вискоза». С химической точки зрения у вискозы много общего с хлопком, и из ее волокон можно соткать материал, из которого получится красивая одежда. В текстильной промышленности вискозу еще называют искусственным шелком (rayon). Когда этот же раствор сжимают до тонкого слоя, получается тонкая, прозрачная пленка под названием «целлофан». Эта пленка не пропускает ни влагу, ни масло, ни бактерий, а поэтому хорошо подходит для хранения пищи.

Пластик прошлой жизни

Авокадо, огурцы, перец, помидоры, фарш, замороженное рыбное филе, йогурт, пармезан и картофельные лепешки. Почти все, что я покупаю в продуктовом магазине, упаковано в пластик. Иногда он толстый и мягкий, а иногда тонкий и почти что хрупкий, иногда в нем есть выемки – авокадо устраиваются в отдельных прочных пластиковых контейнерах, хорошо подходящих им по форме. Пластик защищает от ударов, удерживает внутри влажность и не пускает снаружи кислород, функционируя как барьер от плесени, бактерий и вирусов. Без такой упаковки отправка продуктов из стран-производителей, разбросанных по всему миру, в ближайший ко мне продуктовый магазин потребовала бы куда больших усилий. Хотя какой-то пластик, оказывающийся у меня в сумке с покупками, избыточен, благодаря правильной упаковке еда не портится при транспортировке и ее не придется выбрасывать, когда она попадет в магазин или на кухонный стол[185].

Какие еще материалы можно сделать из молекул углерода, которые производят на свет растения и животные, – тут ограничить нас способна только фантазия. Но дешевый пластик, в изобилии окружающий нас, сегодня появляется не из того, что растет на земле. Кирпичики моей зубной щетки родились миллионы лет назад.

Умершие животные и растения не всегда превращаются в породу. Когда органический материал попадает в болота, на дно озера или океана, зачастую там недостаточно кислорода, чтобы микроорганизмы разрушили крупные молекулы углерода. Со временем останки живых существ покрывает постоянно увеличивающийся слой пыли, песка и щебня – они перемещаются в глубь земной коры. Там давление и температура увеличиваются, и крупные молекулы углерода начинают дробиться на более мелкие кусочки. Примерно на 3-километровой глубине молекулы сильно уменьшаются: то, что когда-то было твердым веществом, начинает превращаться в жидкость. Зачастую останки крупных организмов, таких как динозавры и деревья, до этой стадии не доходят. Они превращаются в уголь. Останки водорослей и других мелких существ, обитавших в океане, могут стать нефтью[186]. Кроме того, при нагревании органического материала всегда образуются мелкие молекулы, которые станут тем, что мы зовем природным газом.

Когда люди начали добывать нефть и использовать ее для получения энергии, многие химики экспериментировали с созданием пластика из имеющихся в нефти углеродных соединений. В 1907 году американцу Лео Бакеланду первому удалось сделать пластик из ископаемого сырья[187]. Это произошло в специальной лаборатории, построенной у него на заднем дворе. Новый материал он нескромно назвал в честь себя – «бакелит». Бакелит твердый, его можно заливать в формы и использовать во многих сферах – среди прочего как изоляцию для электрических компонентов и производства автозапчастей, телефонов и зубных щеток.

Постепенно появился почти бесконечный ряд синтетических пластиковых материалов, созданных на нефтяной основе[188]. Их общая черта: им можно придать высокую прочность, они дешевле, чем их собратья на природной основе, их можно изготовить в очень большом объеме. В отдельных товарах полимеры из целлюлозы еще тогда заменили такие природные полимеры, как шелк, слоновая кость и рог, а сейчас синтетические материалы взяли всю работу на себя. За XX век пластиковые материалы стали применять всё активнее: формованный пластик, пластиковая пленка, волокна, слоистый пластик, клей и покрытие для поверхностей.

Пластиковые материалы далеко не всегда состоят лишь из крупных молекул углерода. Зачастую они содержат и другие материалы, например частички сажи, известь, глину или древесную пыль: они придадут материалу прочность или иные свойства. Также в пластиковые материалы нередко примешивают волокна различных типов: принцип тот же, что и у армирующей стали в бетонных конструкциях. Хороший пример – применение стекловолокна вместе с такими пластиковыми материалами, как полиэфиры или эпоксидная смола: их используют для отливки прочных, легких предметов – корпусов лодок и лопастей ветрогенераторов.