Значення хімії у створенні нових матеріалів, розв’язанні сировинної та енергетичної проблем
Значення хімії у створенні нових
матеріалів, розв’язанні сировинної та енергетичної проблем
Людині потрібні одяг, житло, громадські і промислові будови, знаряддя праці,
машини, апарати, технічні та побутові прилади, устаткування для транспорту й
зв’язку тощо. З якого матеріалу ви все це виготовлятимете? Це запитання складне
і заслуговує на неабияку увагу.
Історики позначають епохи розвитку людства на Землі за їх головним
матеріалом: вік кам’яний, вік бронзовий, вік залізний. Із цього погляду наш вік
– вік синтетичних і хімічно перероблених матеріалів. Проте метал не зникне із
нашого життя, але змінить свої властивості. Теоретично вже доведено, що сучасні
металеві вироби могли б бути значно міцнішими. Зменшують їхню міцність над
мікроскопічні неоднорідності – досить малі тріщинки, зсуви, неточності в
структурі, пустоти, які не зайняті атомами тощо. У лабораторіях вдалося добути
тонкі нитки («вуса») однорідного металу, які значно міцніші від сталі. Але від
цих «вусів» до монолітних брусків і масового виробництва ще досить далекий
шлях.
У кераміки і скла міцність ще менша від теоретичної, ніж у металу. Але
нещодавно вдалося підвищити міцність скла в багато разів спеціальною хімічною
обробкою його поверхні. Надаючи склу дрібнокристалічної, як у металів, будови, набагато
підвищили і його жаростійкість. Винайдено нові вогнетривкі матеріали, дуже
потрібні для високотемпературних печей, електротехніки: оксид магнію, оксид
торію, нітрити, бориди, карбіди з температурою плавлення від 2500 до 3500
градусів за Цельсієм. Великого значення набувають напівпровідники, які здатні
забезпечити безвідмовну роботу машин і в космосі, і в глибинах Землі, і у
вогняних печерах, і при абсолютному нулі.
Нові матеріали потрібні для квантових генераторів, лазерів, які породжують
могутні промені, здатні різати, плавити, випаровувати, свердлити і посилати
сигнали далеко за межі нашої планети. У нинішніх лазерах промінь генерується в
кристалі штучного рубіну. Уже знайдено немало й інших речовин для генераторів.
Отже, розвиток техніки неможливий без винайдення нових матеріалів, що мають
комплекс спеціальних властивостей, особливо високу механічну міцність і значну
стійкість до високих температур при можливо невеликій густині. Потреба в таких
матеріалах не обмежується авіа- і ракетобудуванням; усе ширше їх застосовують у
найрізноманітніших галузях народного господарства.
Як же людина зуміла проникнути в секрети складу й будови найрізноманітніших
матеріалів, створити штучні матеріали? Розглянемо це на прикладі алмазу. Першою
людиною, яка дала правильне (хоча не повне) тлумачення про хімічний склад
алмазу, був Ісаак Ньютон. Як би ми зараз не оцінювали передбачення Ньютона і
чим би ми його не вважали – обґрунтованим твердженням або необґрунтованою
здогадкою, факт залишається фактом: Ньютон вважав алмаз горючою речовиною.
У 1772 р. А. Лавуазьє довів, що алмаз горить так само, як сірка, фосфор,
вугілля.
У 1797 р. було проведено такий дослід. Спалили однакові за масою кількості
вугілля, графіту та алмазу. В усіх трьох випадках утворилися однакові кількості
однієї і тієї самої сполуки – вуглекислого газу. Це дало змогу твердити, що
алмаз складається з вуглецю.
У 1860 р. німецький учений Г. Розе дослідив явище обвуглювання алмазу та
його перетворення в графіт.
Ще на початку 90-х років ХІХ століття було відомо, що алмаз, вугілля, графіт
– це одна і та сама речовина – вуглець. Алмаз не піддається ніяким змінам при
відносно малих температурах, а під час сильного нагрівання перетворюється в
графіт. Густина алмазу – 3,5; графіту – 2,2; вугілля в середньому 1,3 г/куб.
см, тобто, коли добувають алмаз, графіт необхідно піддавати високому тиску; в
природі алмаз народжується в глибинах Землі, де дуже високі температури і
тиски.
Те, що алмаз можна знайти також у залізних метеоритах, привело російського
вченого К Д. Хрущова до висновку, що залізо було сприятливою речовиною для
утворення алмазу. З практики відомо, що при охолодженні розплавленого заліза,
пересиченого в печі вуглецем, виділяється графіт. На відміну від інших металів
залізо при остиганні не зменшується в об’ємі, а збільшується. Тому, якщо його
швидко охолоджувати, то тверда оболонка, що утворюється (кірка), стискуватиме
внутрішню масу, яка намагається розширитися. Отже, в середині неї тиск різко
зростає.
Таким чином, природа не тільки підтвердила необхідність високого тиску при
добуванні штучного алмазу, а й підказала принциповий проект алмазообробної
установки.
На перший погляд, здавалося б, що проблему розв’язано і можна приступати до
промислового виготовлення брильянтів. У багатьох лабораторіях різних країн
розпочалися досліди з добування штучного алмазу, одне за одним з’являлися
повідомлення все нових і нових учених про вдалий синтез алмазу, проте алмазів
не було.
З відкриттям рентгенівських променів розпочались інтенсивні дослідження
будови алмазу, графіту.
У 30-х роках радянський вчений О. І. Лейпунський обчислив структуру алмазу і
знайшов температуру, при якій атоми вуглецю повинні перебудовуватися з
графітової структури в алмазну. Він поставив запитання: чи не
перетворюватиметься графіт в алмаз при тій самій температурі, при якій алмаз
найповніше перетворюється в графіт? Розрахунок ствердив це припущення. Так було
створено графік – діаграму стану вуглецю при різних тисках і температурах.
Криві показали: для перетворення графіту в алмаз, крім температури 200 градусів
за Цельсієм, необхідний тиск не менший за (60-70)*100000 Н/кв.м тобто в сотні
раз більший, ніж міг бути у розпорядженні тих, хто намагався добути штучний
алмаз.
О. І. Лейпунський писав, що графіт являє собою кінетично більш вигідний шлях
кристалізації вуглецю, ніж алмаз, і внаслідок цього єдино надійний спосіб його
виготовлення – кристалізація або ріст кристалів, наявних в межах
термодинамічної стійкості (при високих тисках) при температурі, коли можлива
рекристалізація графіту. Для цього необхідне вдосконалення техніки одержання
високих тисків і підбір середовища для кристалізації. В області, де алмаз менш
стійкий, ніж графіт, можливими шляхами є: вирощування алмазу з розчину, який
містить вуглець, гартування розплавленого вугілля (також при високому тиску),
спіткання алмазної пудри. Отже, рецепт алмазу в загальному, був виписаний,
залишилася техніка: тиск, температура…
У 1942 р. розрахунками було доведено, що для росту алмазу необхідно, щоб
кількість атом азу необхідно, щоб кількість атомів вуглецю, які торкаються його
поверхні або між собою, була не дуже великою, інакше вуглецеві атоми не
надбудовуватимуть «помилкові» графітові комірки. Із цього випливає, що під час
синтезу алмазу треба керувати не тільки температурою і тиском, а й кількістю
самого вуглецю. Проте після публікацій у 1955 р. про синтез алмазів у США і
Швеції стало ясно, що наукову частину завдання розв’язано, а повідомлення через
два роки про випуск 100 тисяч каратів синтетичного алмазу підтвердило, що
створено й заводську технологію його добування.
Наполегливо працювали над проблемою синтезу алмазів і в СРСР, оскільки
радянська індустрія потребувала алмазних інструментів. Проте спроби перетворити
в алмаз один графіт, без добавлення інших речовин, у яких алмаз розчиняється,
до успіху не приводили (О. Лейпунський також наполягав на необхідності
застосовувати метали – розчинники, щоб полегшити режим і прискорити процес
переходу графіту в алмаз). Було виявлено, що не кожний метал, який добре
розчиняє вуглець, можна використати для цієї мети. Свинець, наприклад,
непридатний. Отже, метал діє не тільки як розчинник, а й як каталізатор.
Найпридатнішим для цього виявилося залізо.
І от, наприкінці 1960 р. під збільшуваним склом засяяли вилучені з преса
алмазні зернятка… Радянські вчені Л. Ф. Верещагін, Ю. М. Рябінін і В. А.
Галактіонов за синтез штучних алмазів були удостоєні Ленінської премії.
У 1966 р. удалося добути полікристал алмазу. Синтез продовжується лише
кілька секунд, і сантиметровий зразок утворюється зразу такої форми, яка
потрібна, щоб встановити його в токарний різець, фрезу тощо.
Напружена праця людей, які взяли на себе завдання промислового виробництва
алмазів, проводилася в Києві. Київські вчені розуміли, що намагалися виробляти
синтетичні алмази без серйозних змін в уже досягнутому в зв’язку зі створенням
алмазів, не можна. Перші київські алмази коштували по 135 крб. за карат, майже
в 30 раз дорожче, ніж коштували на той час природні алмази. Наполеглива праця,
експерименти, створення унікальної камери високого тиску виправдали себе.
Починаючи з 1962 р. дешеві київські синтетичні алмази (в середньому по 1 крб.
за карат) почали безперервно поступати на підприємства всіх галузей
промисловості: виробництва тракторів і автомобілів, кераміки і волокна, кремнію
і германію, різців і штампів, вимірювальних інструментів, кінескопів,
годинників, взуття тощо. Штучні алмази застосовують для різання, заточування,
шліфування та інших технологічних операцій, без яких не можна досягти високої
якості виробів.
Бурхливий розвиток нових галузей техніки, таких, як ядерна і ракетна
техніка, радіо- і квантова електроніка, кібернетика вимагає від хімії
матеріалів з поліпшеними і зовсім новими властивостями. Нам потрібно матеріали
не тільки міцніші та надміцні, а й особливо надміцні в поєднанні з малою масою,
з високою термо- і жаростійкістю, зносостійкістю і ударною міцністю, стійкою
проти корозії і здатністю надійно працювати в умовах радіоактивного
випромінювання та різкої зміни температур. Цілком очевидно, що задовольнити
такі різноманітні умови експлуатації можна лише створенням нових конструкційних
матеріалів.
У широкому розумінні будь-який сучасний матеріал – це вже композиція,
оскільки у чистому вигляді матеріал вживають надзвичайно рідко. Так, до
пластиків, наприклад, добавляють наповнювачі. Не часто можна зустріти і чисті
матеріали. Більше того, якщо розгледіти матеріали на атомному або молекулярному
рівнях, то здебільшого вони полімерів – тільки перші її кроки. Саме в цій
галузі людина зможе повною мірою розкрити свої творчі можливості щодо створення
речовин, яких ще не було і немає в природі.
Кожної секунди навколо нас відбувається безліч хімічних реакцій. Ви
пробігаєте очима ці рядки, уловлюєте їх зміст і в вашому мозку здійснюються
сотні і тисячі різних хімічних реакцій. Різні хімічні процеси відбуваються з
різною швидкістю. Одні завершуються миттєво (вибух), а інші так повільно
(ржавіння металу), що на перший погляд здається, ніби реакція не відбувається.
Багато факторів впливає на швидкість хімічної реакції, наприклад, температура,
тиск, концентрація реагуючих речовин.
Проведемо такий експеримент. Візьмемо скляну посудину і змішаємо в ній
водень і кисень. Скільки б ми не витримували суміш, у посудині не буде виявлено
ні краплини води.
Не порушуючи герметичності посудини, введемо в неї тонкий платиновий дротик.
Дротик нагрівається, а посудина наповнюється туманом – водяною парою.
Температура і тиск залишилися незмінними, а реакція, розрахована на
тисячоліття, відбулася за кілька секунд. Виймемо дротик з посудини. Він зовсім
не змінився. Його зовнішній вигляд, хімічний склад, маса після досліду такі
самі, як були до досліду. Отже, ми стали свідками дуже важливого явища в світі
хімічних реакцій – каталізу. Речовина, в нашому випадку платина, яка в багато
разів прискорює реакцію, зветься каталізатором.
Каталізаторів дуже багато. Ними можуть бути метали (тверді й
порошкоподібні), оксиди різних елементів, солі, луги в чистому вигляді і у
вигляді сумішей тощо.
Дуже багато важливих процесів хімічної технології не обходиться без каталізаторів.
Так, звичайне металічне залізо з домішками оксидів алюмінію і калію значно
прискорює реакцію синтезу аміаку. Різноманітні життєві процеси в тваринних і
рослинних організмах відбуваються завдяки спеціальним каталізаторам – ензимам.
Своїм нечуваним розквітом хімія ХХ століття зобов’язана, саме застосуванню
каталізаторів. Та не будь-який каталізатор може прискорювати даний процес.
Хіміки кажуть, що каталізатори мають вибіркову дію. Вони можуть активно
впливати на одну реакцію і зовсім не діяти на іншу. Звичайно, із цього правила
є винятки. Скажімо, оксид алюмінію здатний каталізувати кілька десятків реакцій
органічних речовин і неорганічних. Нарешті, різні каталізатори можуть примусити
суміш одних і тих самих речовин реагувати по-різному, утворювати різні
продукти.
Є, виявляється, й інші, не менш дивовижні, ніж каталізатори, речовини. Взяті
самі по собі, вони «байдуже» ставляться до реакції, а взяті як домішка до
каталізатора, вони прискорюють реакцію у більше разів, ніж це зробив би
«одинокий» каталізатор. Це так звані промотори. Наприклад, платиновий дротик,
«забруднений» залізом, аміаком або оксидом кремнію, значно ефективніше впливає
на реакцію водню і кисню.
Отже, як бачимо, каталізатори і промотори відіграють неабияку роль у синтезі
як неорганічних так і органічних речовин і високомолекулярних сполук.
Тому зараз у багатьох лабораторіях світу інтенсивно шукають нові ефективні
каталізатори. Так, наприклад, широко застосовуються каталізатори на основі
шаруватих силікатів. Вони багатофункціональні і проявляють свою активність у
різних за характером хімічних реакціях. Каталізатори ж, добуті на основі
особливого типу глинистих мінералів, забезпечують високий вихід продукту
відносно вихідної сировини (24-25%).
На основі бетонів, скла, пластиків і гуми розвинуто технологію добування
легких високо пористих металів з різною поруватістю, різними розмірами і
характером пор, але разом з тим з більш високою міцністю. Такі матеріали із
замкнутими порами мають чудові теплоізоляційні та звукоізоляційні властивості.
Пористими твердими тілами з дуже розвинутою поверхнею є адсорбенти і
каталізатори, а також пористі плівки, що «дихають» - пропускають гази, але не
пропускають води і є замінниками шкіри для взуття й одягу.
Незвичайні поруваті матеріали створили київські вчені. Ці матеріали
використовують як молекулярні сита. Таке чудо-сито призначене для «просівання»
молекул. Наскільки малі отвори повинно мати сито, щоб крізь нього вільно
проходили молекули однієї речовини, і затримувалися іншої! Який же матеріал
здатний «просіювати» молекули?
Деревне вугілля добре вбирає різні речовини завдяки своїй пористій
структурі; воно пронизане величезною кількістю найтонших пор і каналів, стінки
яких утворюють величезну вбирну поверхню (сотні квадратних метрів на один
грам). Нині відомо багато таких речовин – адсорбентів. Їх широко застосовують у
промисловості для очищення речовин від домішок, уловлювання пари бензину під
час виготовлення гумових виробів тощо.
Київські вчені вирішили створити штучні сорбенти – молекулярні сита з
заданою поруватістю та іншими цінними властивостями. Вони синтезували, такі
сорбенти, в яких кількість, структура і розмір пор точно регламентовані. Отже,
штучні сорбенти здатні пропускати чи затримувати молекули найрізноманітніших
речовин у дуже широкому діапазоні, залежно від їх розмірів. Сита з найменшими порами
пропускають молекули найрізноманітніших речовин у дуже широкому діапазоні,
залежно від їх розмірів. Сита з найменшими порами пропускають молекули
діаметром до чотирьох стомільйонних сантиметра, а з більшими – до тридцяти
мільйонних сантиметра. Таким чином, молекулярні сита придатні для просівання і
малих і великих молекул.
Так, наприклад, щоб добути поліетилен, слід полімеризувати етилен. Але перед
цим газ треба очистити від шкідливих домішок, вміст яких не повинен
перевищувати однієї десятинної процента. Це можна зробити за допомогою
молекулярних сит. Проходячи через металеву колонку, наповнену синтетичною
речовиною, із заданою поруватістю, газ повністю очищається і надходить у цех
полімеризації. Отже, просто і дешево.
Використовуючи молекулярні сита, можна значно легше і швидше, ніж іншими
способами, очистити і розділити суміш різних газів і рідин. Це відкриває
неабиякі перспективи в розвитку різних галузей промисловості, зокрема хімії
полімерів. Металурги за допомогою молекулярних сит можуть відділити один метал
від іншого, наприклад, цинк від кадмію, кобальт від нікелю, літій від натрію,
срібло від золота; нафтохіміки вловлювали цінні леткі речовини при переробці
нафти.
Та молекулярні сита мають ще одну дуже цінну властивість. Вони міцно
«захоплюють» молекули певних розмірів у свої пори і «віддають» їх лише при
нагріванні. Отже, якщо наповнити сита газами або леткими вогненебезпечними
речовинами, вони перетворюються на надійні сховища або своєрідні «контейнери».
Так можна зберігати небезпечні речовини протягом довгого часу і транспортувати
їх на будь-які відстані.
Величезні споруди, деталі для космічних і підводних кораблів, найточніші
оптичні прилади неможливі без скла, - матеріалу, який конкурує з найміцнішими
металами та їхніми сплавами. Важко собі навіть уявити світ без скла. Скло, з
якого виготовляють віконні шибки, називають звичайним. Та сучасні наука і
техніка, побут не можуть задовольнитися тільки ним, оскільки воно має чимало
вад. Таке скло легко б’ється, а від незначного перепаду температури
тріскається. А ось домішки оксидів деяких металів, наприклад, магнію, калію,
бору, алюмінію та інших надають йому термічної і хімічної стійкості. На основі
майже чистого оксиду кремнію добувають кварцове скло, яке має дуже малий
коефіцієнт термічного розширення, виключно термостійке, вільно пропускає
ультрафіолетові промені.
Бурхливий розвиток нових галузей техніки, таких, як ядерна і ракетна
техніка, радіо- і квантова електроніка, кібернетика вимагає від хімії
матеріалів з поліпшеними і зовсім новими властивостями. Нам потрібно матеріали
не тільки міцніші та надміцні, а й особливо надміцні в поєднанні з малою масою,
з високою термо- і жаростійкістю, зносостійкістю і ударною міцністю, стійкою
проти корозії і здатністю надійно працювати в умовах радіоактивного
випромінювання та різкої зміни температур. Цілком очевидно, що задовольнити
такі різноманітні умови експлуатації можна лише створенням нових конструкційних
матеріалів.
У широкому розумінні будь-який сучасний матеріал – це вже композиція,
оскільки у чистому вигляді матеріал вживають надзвичайно рідко. Так, до
пластиків, наприклад, добавляють наповнювачі. Не часто можна зустріти і чисті
матеріали. Більше того, якщо розгледіти матеріали на атомному або молекулярному
рівнях, то здебільшого вони полімерів – тільки перші її кроки. Саме в цій
галузі людина зможе повною мірою розкрити свої творчі можливості щодо створення
речовин, яких ще не було і немає в природі.
Кожної секунди навколо нас відбувається безліч хімічних реакцій. Ви
пробігаєте очима ці рядки, уловлюєте їх зміст і в вашому мозку здійснюються
сотні і тисячі різних хімічних реакцій. Різні хімічні процеси відбуваються з
різною швидкістю. Одні завершуються миттєво (вибух), а інші так повільно
(ржавіння металу), що на перший погляд здається, ніби реакція не відбувається.
Багато факторів впливає на швидкість хімічної реакції, наприклад, температура,
тиск, концентрація реагуючих речовин.
Проведемо такий експеримент. Візьмемо скляну посудину і змішаємо в ній
водень і кисень. Скільки б ми не витримували суміш, у посудині не буде виявлено
ні краплини води.
Не порушуючи герметичності посудини, введемо в неї тонкий платиновий дротик.
Дротик нагрівається, а посудина наповнюється туманом – водяною парою.
Температура і тиск залишилися незмінними, а реакція, розрахована на
тисячоліття, відбулася за кілька секунд. Виймемо дротик з посудини. Він зовсім
не змінився. Його зовнішній вигляд, хімічний склад, маса після досліду такі
самі, як були до досліду. Отже, ми стали свідками дуже важливого явища в світі
хімічних реакцій – каталізу. Речовина, в нашому випадку платина, яка в багато
разів прискорює реакцію, зветься каталізатором.
Каталізаторів дуже багато. Ними можуть бути метали (тверді й
порошкоподібні), оксиди різних елементів, солі, луги в чистому вигляді і у вигляді
сумішей тощо.
Дуже багато важливих процесів хімічної технології не обходиться без
каталізаторів. Так, звичайне металічне залізо з домішками оксидів алюмінію і
калію значно прискорює реакцію синтезу аміаку. Різноманітні життєві процеси в
тваринних і рослинних організмах відбуваються завдяки спеціальним каталізаторам
– ензимам. Своїм нечуваним розквітом хімія ХХ століття зобов’язана, саме
застосуванню каталізаторів. Та не будь-який каталізатор може прискорювати даний
процес. Хіміки кажуть, що каталізатори мають вибіркову дію. Вони можуть активно
впливати на одну реакцію і зовсім не діяти на іншу. Звичайно, із цього правила
є винятки. Скажімо, оксид алюмінію здатний каталізувати кілька десятків реакцій
органічних речовин і неорганічних. Нарешті, різні каталізатори можуть примусити
суміш одних і тих самих речовин реагувати по-різному, утворювати різні
продукти.
Є, виявляється, й інші, не менш дивовижні, ніж каталізатори, речовини. Взяті
самі по собі, вони «байдуже» ставляться до реакції, а взяті як домішка до
каталізатора, вони прискорюють реакцію у більше разів, ніж це зробив би
«одинокий» каталізатор. Це так звані промотори. Наприклад, платиновий дротик,
«забруднений» залізом, аміаком або оксидом кремнію, значно ефективніше впливає
на реакцію водню і кисню.
Отже, як бачимо, каталізатори і промотори відіграють неабияку роль у синтезі
як неорганічних так і органічних речовин і високомолекулярних сполук.
Тому зараз у багатьох лабораторіях світу інтенсивно шукають нові ефективні
каталізатори. Так, наприклад, широко застосовуються каталізатори на основі
шаруватих силікатів. Вони багатофункціональні і проявляють свою активність у
різних за характером хімічних реакціях. Каталізатори ж, добуті на основі
особливого типу глинистих мінералів, забезпечують високий вихід продукту
відносно вихідної сировини (24-25%).
На основі бетонів, скла, пластиків і гуми розвинуто технологію добування
легких високо пористих металів з різною поруватістю, різними розмірами і
характером пор, але разом з тим з більш високою міцністю. Такі матеріали із
замкнутими порами мають чудові теплоізоляційні та звукоізоляційні властивості.
Пористими твердими тілами з дуже розвинутою поверхнею є адсорбенти і
каталізатори, а також пористі плівки, що «дихають» - пропускають гази, але не
пропускають води і є замінниками шкіри для взуття й одягу.
Незвичайні поруваті матеріали створили київські вчені. Ці матеріали
використовують як молекулярні сита. Таке чудо-сито призначене для «просівання»
молекул. Наскільки малі отвори повинно мати сито, щоб крізь нього вільно
проходили молекули однієї речовини, і затримувалися іншої! Який же матеріал
здатний «просіювати» молекули?
Деревне вугілля добре вбирає різні речовини завдяки своїй пористій
структурі; воно пронизане величезною кількістю найтонших пор і каналів, стінки
яких утворюють величезну вбирну поверхню (сотні квадратних метрів на один
грам). Нині відомо багато таких речовин – адсорбентів. Їх широко застосовують у
промисловості для очищення речовин від домішок, уловлювання пари бензину під
час виготовлення гумових виробів тощо.
Київські вчені вирішили створити штучні сорбенти – молекулярні сита з
заданою поруватістю та іншими цінними властивостями. Вони синтезували, такі
сорбенти, в яких кількість, структура і розмір пор точно регламентовані. Отже,
штучні сорбенти здатні пропускати чи затримувати молекули найрізноманітніших
речовин у дуже широкому діапазоні, залежно від їх розмірів. Сита з найменшими
порами пропускають молекули найрізноманітніших речовин у дуже широкому
діапазоні, залежно від їх розмірів. Сита з найменшими порами пропускають
молекули діаметром до чотирьох стомільйонних сантиметра, а з більшими – до
тридцяти мільйонних сантиметра. Таким чином, молекулярні сита придатні для
просівання і малих і великих молекул.
Так, наприклад, щоб добути поліетилен, слід полімеризувати етилен. Але перед
цим газ треба очистити від шкідливих домішок, вміст яких не повинен
перевищувати однієї десятинної процента. Це можна зробити за допомогою
молекулярних сит. Проходячи через металеву колонку, наповнену синтетичною
речовиною, із заданою поруватістю, газ повністю очищається і надходить у цех
полімеризації. Отже, просто і дешево.
Використовуючи молекулярні сита, можна значно легше і швидше, ніж іншими
способами, очистити і розділити суміш різних газів і рідин. Це відкриває
неабиякі перспективи в розвитку різних галузей промисловості, зокрема хімії
полімерів. Металурги за допомогою молекулярних сит можуть відділити один метал
від іншого, наприклад, цинк від кадмію, кобальт від нікелю, літій від натрію,
срібло від золота; нафтохіміки вловлювали цінні леткі речовини при переробці
нафти.
Та молекулярні сита мають ще одну дуже цінну властивість. Вони міцно
«захоплюють» молекули певних розмірів у свої пори і «віддають» їх лише при
нагріванні. Отже, якщо наповнити сита газами або леткими вогненебезпечними
речовинами, вони перетворюються на надійні сховища або своєрідні «контейнери».
Так можна зберігати небезпечні речовини протягом довгого часу і транспортувати
їх на будь-які відстані.
Величезні споруди, деталі для космічних і підводних кораблів, найточніші
оптичні прилади неможливі без скла, - матеріалу, який конкурує з найміцнішими
металами та їхніми сплавами. Важко собі навіть уявити світ без скла. Скло, з
якого виготовляють віконні шибки, називають звичайним. Та сучасні наука і
техніка, побут не можуть задовольнитися тільки ним, оскільки воно має чимало
вад. Таке скло легко б’ється, а від незначного перепаду температури
тріскається. А ось домішки оксидів деяких металів, наприклад, магнію, калію,
бору, алюмінію та інших надають йому термічної і хімічної стійкості. На основі
майже чистого оксиду кремнію добувають кварцове скло, яке має дуже малий
коефіцієнт термічного розширення, виключно термостійке, вільно пропускає
ультрафіолетові промені.