Жидкости

Найти способы охлаждать эффективнее — это просто замечательно, но назревали и другие, более серьезные проблемы. На усовершенствование систем охлаждения была потрачена уйма сил, но никто тогда не задумывался о том, что произойдет, когда холодильники и кондиционеры начнут ломаться. Долгое время они после этого отправлялись прямиком на свалку, где ценные металлы из них извлекались для вторичного использования — сталь рамы и корпуса, медные трубки. Никто не собирал хлорфторуглероды; как только медные трубки разрезали, теплоносители быстро испарялись, запуская процесс охлаждения в последний раз по мере того, как жидкость улетучивалась в воздух. Никто не беспокоился о CFC: эти соединения без того использовались в качестве вытесняющего вещества во флаконах с лаком для волос и других одноразовых предметах. Предполагалось, что они инертны, так какой вред они могли принести? Считалось, что, став газом, они быстро и бесследно рассеиваются ветром. Именно так, кстати, и происходило. Но шли десятилетия, и эти газы проникли в стратосферу, где под действием ультрафиолетового излучения Солнца начали разлагаться на составляющие. А вот эти новые вещества уже могли причинить немало вреда.

Солнце излучает свет видимый и невидимый. Ультрафиолетовое излучение относится ко второй категории. Именно оно дает нам загар, а поскольку оно весьма энергично, то способно обжечь нас и делает это: продолжительное пребывание под таким светом может повредить ДНК, а со временем даже вызвать рак. Поэтому так важно пользоваться кремом от загара; задача этой жидкости — поглощать ультрафиолетовый свет прежде, чем он попадет на кожу. Но есть еще один барьер между вами и ультрафиолетовым светом, причем куда более эффективный: озоновый слой. Озон — как крем от загара для нашей планеты, и он почти не виден, когда работает. Строго говоря, наш самолет теперь летел сквозь озоновый слой, но, глядя в окно, вы об этом не узнаете.

Озон — вещество, родственное кислороду. Молекула кислорода, которым мы дышим, состоит из двух связанных атомов (O₂); молекула озона — из трех (O₃). Это вещество не слишком стабильно и весьма активно, так что после образования оно в чистом виде существует недолго. Кроме того, озон имеет характерный запах, который вы иногда чувствуете во время искрения — часть O₂ в воздухе, встречаясь с высокой энергией искры, превращается в O₃, и в результате реакции получается вещество с необычным острым запахом. В воздухе, которым мы дышим здесь, на твердой земле, озона немного, а вверху, в стратосфере, его достаточно для образования защитного слоя, который поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца. Но молекулы CFC, попадая в озоновый слой, распадаются после взаимодействия с высокоэнергетическими световыми лучами Солнца. В результате возникают очень активные молекулы, называемые свободными радикалами; они реагируют с озоном и снижают его концентрацию, тем самым истощая его слой.

К 1980-м специалисты по атмосфере начали понимать, что действие CFC на озоновый слой Земли весьма существенно и вызывает громадные последствия. В 1985 г. ученые из Антарктического управления Великобритании сообщили, что в озоновом слое есть дыра, раскинувшаяся на 20 млн км² над Антарктикой, а вскоре после этого выяснилось, что по всему земному шару толщина озонового слоя уменьшается. Винить в этом следует в общем и целом хлорфторуглероды, поэтому так называемым Монреальским протоколом был введен запрет на их использование, который вступил в действие в 1989 г. Было запрещено использование CFC в рефрижераторном оборудовании, а также в химчистке, где они применялись вместо воды для чистки одежды. Несмотря на быструю реакцию мирового сообщества, CFC до сих пор используются, а в озоновом слое образовались новые дыры. В 2006 г. дыра площадью 2,5 млн км² была обнаружена над Тибетом, а в 2011 г. наблюдалась рекордная убыль озона над Арктикой; всё это позволяет предположить, что нам не удастся оправиться от последствий их применения по крайней мере до конца XXI в.

Но когда-то, в дни расцвета CFC, химики тратили много времени на исследование свойств веществ на основе углерода и фтора. Они открыли поразительное семейство веществ, получивших название перфторуглеродов, или полностью фторированных углеводородов (PFC). В отличие от CFC, молекулы PFC не содержат хлора — это жидкости из атомов углерода и фтора. Простейшие из них напоминают углеводороды, в которых все атомы углерода заменены атомами фтора.

Структура молекулы перфторуглерода