Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков
Покриття оптичного скла плівкою кремнійорганічних сполук привело до дуже важливого відкриття. Академік І. В. Гребенщиков, досліджуючи захисні властивості кремнійорганічних плівок, виявив, що більшість із них має дуже важливу для оптичних приладів особливість — зменшує кількість відбитого склом світла.
Як відомо, будь-яка фізична поверхня, в тому числі і найпрозоріше скло, відбиває більшу або меншу частину променів, які попадають на неї. Непрозора поверхня відбиває багато, прозоре скло порівняно малу кількість — до 4 %. Але в тих оптичних приладах, де кількість лінз велика, ці 4 % для кожної з них плюсуються і перетворюються в чимале число, яке дуже обмежує теле- і мікроскопію.
Наприклад, перископ втрачає до 3/4 світла, яке потрапляє в нього.
«…якщо пробірку нахилити, то й тоді вміст її не виллється».
Відкриття І. В. Гребенщикова дозволяло створити так звану «просвітлену» оптику. Тепер майже всі мікроскопи і фотоапарати випускаються нашою промисловістю з «просвітленими» лінзами.
Покриття скла кремнійорганічною плівкою дозволяє простежити ряд дуже важливих явищ. На рисунку зображена гідрофобна скляна пластинка. Ми бачимо, що вода не розтікається по цій пластинці, а збирається в краплини-кульки. Те ж саме можна спостерігати в експериментах з іншими речовинами, які не змочують звичайне скло, наприклад, з ртуттю. Якщо налити води в пробірку, гідрофобізовану кремнійорганічними сполуками, то утворюється не увігнутий, як звичайно, а випуклий меніск. Якщо таку пробірку з стінками, що не змочуються, покласти горизонтально на стіл, вода з неї не виллється, бо ненамокаюча поверхня її чинить сильний опір рухові води. Більш того, якщо пробірку нахилити на 10–15°, як це показано на рисунку, то й тоді вміст її не виллється.
Гідрофобний скляний посуд стали застосовувати в медицині. Виявилось, у цьому посуді кров для переливання хворим зберігається значно довше, ніж у звичайному скляному.
У пресі з’явились повідомлення, що деякі іноземні фірми використали властивість кремнійорганічних плівок давати незмочувані водою поверхні для виготовлення столового і чайного фарфорового та фаянсового посуду. Витирати рушником після миття цей посуд не потрібно: зразу ж після споліскування його водою він стає сухим, бо волога на ньому не затримується. Правда, перший час користуватися таким посудом неприємно. Уявіть собі, борщ у тарілці випинається горбом; щоб випити весь чай із склянки, її треба перевернути вверх дном. Скло знайшло вірного захисника в особі своїх родичів — кремнійорганічних сполук. Я називаю їх родичами, бо і скло, і кремнійорганічні сполуки в своїй основі мають елемент кремній.
У вересні 1953 р. один з будинків по вулиці Воїнова в Ленінграді став об’єктом тривалого дослідження, що закінчилось тільки через 4 роки. Фасад цього будинку при фарбуванні покрили 4–5-процентним розчином кремнійорганічної сполуки метилтрихлорсилану. Тепер цей будинок став привертати загальну увагу. Після дощу, — а в в Ленінграді, як відомо, опадів багато, — фасад цього будинку відрізняється від сусідніх. У той час як з сусідніх будинків ще довго стікає вода і облицьовка залишається вологою, згаданий будинок через кілька хвилин після дощу такий же сухий, як і в жаркий безхмарний день. Через 4 роки фарба на ділянках фасаду, покритих кремнійорганічною плівкою, була наче нанесена тільки вчора, а на непокритих ділянках її повністю змило.
Покриття фасадів будинків захисною гідрофобною плівкою вперше запроваджене в Радянському Союзі групою вчених під керівництвом Б. М. Долгова і М. Г. Воронкова. Після дослідів, тільки що описаних нами, перейшли до експериментів широкого масштабу. Кремнійорганічною плівкою покрили ряд історичних будинків Ленінграда: Мармуровий палац, де тепер міститься філіал центрального музею В. І. Леніна, Російський музей та ін.
Найважливіша властивість водозахисних плівок — міцність. Такі плівки руйнуються тільки від сильних хімічних агентів — сильних кислот або концентрованих лугів. Але ж вони безумовно не загрожують стінам міських будинків.
Ось чому метод захисних покрить застосовується дедалі більше.
Кремнійорганічні сполуки дозволяють будівельникам внести в практику новий будівельний матеріал. Природний гіпсовий камінь — дуже красивий оздоблювальний матеріал. Він легко піддається обробці, легко фарбується і значно дешевший від інших облицювальних матеріалів, таких, як граніт і мармур. Природний гіпс зустрічається у великих кількостях у багатьох місцях нашої країни. Виникає запитання: чому ж гіпс не застосовується замість граніту і мармуру? Справа в тому, що сірчанокислий кальцій, з якого в основному складається гіпс, з точки зору хіміків мало розчиняється у воді — лише два грами на один літр. Але те, що для хіміків визначається словом «мало», для будівельників у даному разі означає «дуже багато».
— Два грами на літр води! — обурюються вони. — Та це ж приведе до того, що облицьовку розмиє за один дощовий сезон!
Досліди показали, що обробка природного гіпсу 5-процентним розчином метилхлорсилану робить його практично вологостійким. Завдяки цьому гіпс стає облицювальним матеріалом нарівні з гранітом і мармуром.
Не можна обминути і гідрофобізацію цегли. Всім відомо, скільки прикростей завдають будівельникам грунтові води. А втім, якщо «дивитись у корінь», то вода тут ні при чому. Скоріш тут винна сама цегла, бо вона вкрита численними порами, які жадібно вбирають воду. Якщо цеглу піддати обробці 1-процентним розчином кремнійорганічної сполуки, «схильність» її до води перетвориться в глибоку «ненависть». Досліди показали, що оброблена таким чином цегла навіть через два роки лишається байдужою до води.
Ми розглянули тільки одну галузь застосування кремнійорганічних сполук — будівництво, а скільки дізналися нового й цікавого. Таких галузей ще є чимало.
Патентні бюро багатьох країн зберігають у своїх архівах сотні пропозицій на непромокальний одяг, який можна було б носити і в хорошу погоду. Але виготовлені за цими рецептами непромокальні плаття і пальта були важкими, непроникними для повітря, більшість з них мала їдкий і неприємний запах.
Застосування кремнійорганічних сполук кладе край пануванню парасольки. Я вже згадував про чудове пальто, експоноване на виставці кремнійорганічних сполук. Просочене кремнійорганічною речовиною, воно, не змінивши свого зовнішнього вигляду, стало зовсім непроникним для води. У той же час повітря через таку плівку проходить вільно.
Непромокальний одяг — це лише незначна частина застосування кремнійорганічних сполук. Паруси на
