Занимательная химия для детей и взрослых

Печальную известность приобрел в последнее время гексоген (циклонит, RDX, систематическое название 1,3,5-тринитро-1,3,5триазациклогексан). Это взрывчатое вещество более мощное и чувствительное к внешним воздействиям, чем тротил. Гексоген с добавками парафина или воска, а также в смеси с другими веществами (тротилом, нитратом аммония, алюминием) начали применять в 1940 г. Он используется для снаряжения боеприпасов, а также входит в состав аммонитов, которые используют для скальных работ.

Наиболее мощная взрывчатка, производящаяся с 1955 г. в промышленном масштабе, – октоген (тетраметилентетранитрамин, НМХ, систематическое название 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазоциклооктан). Октоген довольно стабилен к нагреву, поэтому его используют при взрывных работах в высокотемпературных условиях, например, в глубоких скважинах. Смесь октогена с тротилом (октол) – компонент твердых ракетных топлив.

Абсолютный же рекорд держит синтезированный в США в 1990 г. гексанитроизовюрцитан (CL20). Ударная волна при его взрыве распространяется в 30 раз быстрее звука!

В заключение этого раздела отметим, что взрывчатые смеси существовали, оказывается, задолго до появления на Земле человека. Небольшой (1–2 см в дину) оранжево-синий жук-бомбардир Branchynus explodans защищается от нападений весьма остроумным способом. В небольшом мешке в его теле накапливается концентрированный раствор пероксида водорода. В нужный момент этот раствор быстро смешивается с ферментом каталазой. Протекающую при этом реакцию наблюдал каждый, кто обрабатывал порезанный палец аптечным 3%-ным раствором перекиси водорода: раствор буквально вскипает, выделяя пузырьки кислорода. У жука же концентрация пероксида значительно выше. Поэтому реакция идет намного быстрее, причем смесь сильно нагревается (тепловой эффект разложения Н₂О₂ – 95 кДж/моль). У жука одновременно с этой идет еще одна реакция, катализируемая ферментом пероксидазой: Н₂О₂ окисляет гидрохинон до бензохинона (тепловой эффект этой реакции – более 200 кДж/моль):

Выделяющейся энергии достаточно, чтобы быстро нагреть раствор до 100 °С и даже частично испарить его. А взрыв как раз и вызывается очень быстро идущей экзотермической реакцией. Реакция у жука идет настолько быстро, что едкая смесь, разогретая до высокой температуры, выстреливается с громким звуком во врага. Если струя, масса которой всего полграмма, попадет на кожу человека, она вызовет небольшой ожог.

Диковинки в мире молекул

Говоря о молекулах-рекордсменах в разных областях их «соревнований», нельзя, конечно, не сказать о том, какая молекула самая большая. Если определить молекулу как группу атомов, связанных ковалентными связями, то самая большая молекула была в буквальном смысле… выкопана из земли. Произошло это в Южной Африке на руднике «Премьер», где 25 января 1905 г. нашли огромный алмаз массой 621,2 г. Этот прозрачный и почти совершенный кристалл (он получил название «Куллинан» в честь президента компании Томаса Куллинана) вполне соответствовал определению молекулы (только на поверхности кристалла свободные валентности углеродных атомов насыщаются атомами водорода и кислорода, но их тоже можно считать в составе молекулы). К сожалению, эта молекула-рекордсменка просуществовала всего три года: в 1908 г. ее разделили на 9 больших и 95 маленьких «молекул» (самые большие из них украшают британскую корону и скипетр).

Эта самая большая в мире «молекула» до обработки содержала 3,1 · 10 ²⁵ атомов углерода

Самая же большая и тяжелая из «обычных» молекул – мышечный белок титин, состоящий из последовательности 26 926 аминокислот и имеющий молекулярную массу 2 993 000; его длина превышает 1 мкм (1000 нм), тогда как размеры обычных молекул измеряются долями нанометра. Немногим уступают титину рибосомы, которые играют ключевую роль в биосинтезе белков. Так, рибосомы кишечной палочки состоят из связанных в единое целое трех нитей РНК и 55 белковых молекул с суммарной молекулярной массой около 2 700 000. Из природных продуктов рекорд по длине углеродной цепи принадлежит омега-аминокислоте (27), молекула которой содержит 62 связанных друг с другом атомов углерода. Это вещество было выделено из микроорганизмов стрептомицетов (по-гречески streptos и значит «цепочка»). Сообщение об этом веществе появилось в 1996 г. в журнале Английского химического общества. Авторы статьи (четверо из пяти – японцы) назвали рекордсмена линейномицином В; он является антибиотиком и убивает как бактерии, так и грибки.

Структура 27