В XX в. начала приоткрываться завеса над обширной областью, прилегающей к границе органической и неорганической химии.
В 1899 г. английский химик Фредерик Стенли Киппинг (1863—1949) занялся
изучением органических соединений, содержащих кремний — самый
распространенный после кислорода элемент земной коры. Киппинг посвятил
изучению кремния более сорока лет и синтезировал множество органических
соединений, содержащих один или несколько атомов кремния. Как
выяснилось, можно получать бесконечно длинные цепи, состоящие из
чередующихся атомов кремния и кислорода.
Поскольку валентность кремния равна четырем, а в
образовании связей с кислородом участвуют лишь две связи, две другие
связи кремния в такой цепи остаются свободными, и к нему могут
присоединяться различные органические группы. Во время второй мировой
войны и особенно после окончания войны сильно возросло значение таких
элементоорганических соединений, как силиконы, используемых в качестве смазок, гидравлических жидкостей, синтетических смол, водоотталкивающих средств и т. д.
Обычные органические соединения состоят из атомов
углерода, к которым присоединены другие атомы. Как правило, «другие
атомы» — это атомы водорода, поэтому об органических соединениях можно
говорить как об углеводородах и их производных. Однако известно, что
атом фтора почти столь же мал, как и атом водорода. В связи с этим
резонно было предположить, что там, где подходит атом водорода, подойдет
и атом фтора, т. е. наряду с семейством углеводородов существует
семейство фторуглеродов и их производных.
Первые эксперименты с фторорганическими соединениями
провел американский химик Томас Мидгли-младший (1889—1944). В 1930 г. он
получил фреон, молекула которого состоит из атома углерода и
присоединенных к нему двух атомов хлора и двух атомов фтора. Фреон легко
сжижается, следовательно, его можно использовать в качестве
холодильного агента вместо таких легко сжижаемых газов, как аммиак и
диоксид серы. В отличие от этих газов фреон не имеет запаха, нетоксичен и
не воспламеняется. В настоящее время фреон почти повсеместно
применяется в домашних холодильниках и кондиционерах.
Во время второй мировой войны фтор и его соединения
использовались в работах, связанных с ураном и атомной бомбой (см. гл.
14). В ходе работ потребовались такие смазочные вещества, которые
выдерживали бы действие фтора. В качестве таковых были выбраны
фторуглероды, поскольку они, так сказать, уже выдержали воздействие
фтора.
Фтор образует очень прочные связи с углеродом, и
фторуглеродные цепи более стабильны и инертны, чем углеводородные.
Фторуглеродные полимеры представляют собой воскообразные,
водоотталкивающие, устойчивые к действию растворителей вещества,
обладающие электроизоляционными свойствами. В 60-х годах из
фторуглеродной пластмассы тефлона начали изготавливать (покрывать
изнутри) сковороды. На таких сковородах, например, можно жарить без
масла и продукт не пригорает.
Некоторые неорганические комплексы образуются вообще
без участия атомов углерода. В 1909 г. немецкий химик Альфред Шток
(1876—1946) начал изучать гидриды бора — соединения бора и водорода и
установил, что соединения этого ряда могут быть довольно сложными и до
некоторой степени похожими на углеводороды.
После окончания второй мировой войны гидриды бора
неожиданно нашли применение в качестве добавок к ракетным топливам для
повышения силы тяги, движущей ракету в верхних слоях атмосферы и в
космическом пространстве. Кроме того, началось интенсивное изучение
гидридов бора, поскольку обычные формулы, подобные предложенным Кекуле
(см. гл. 6), не позволяли объяснить их строение.
Тем не менее все перечисленные успехи, достигнутые в
результате большой изобретательности и настойчивости ученых, оказались в
стороне от наиболее важных направлений химии XX в.
Ученые, посвятившие себя теоретической химии,
пытались «заглянуть» за оболочку атома. Чтобы узнать, что же они там
нашли, нам придется в оставшихся главах книги вернуться к основной линии
развития истории химии. |