Экологическая химия азота

Применение азота и его соединений

Окончание. Начало см. в № 9/2003

Пьеса
«Соединения азота и жизнь человеческая...»
(окончание)

ДЕЙСТВИЕ ТРЕТЬЕ

Подвязка (она же развязка)

Вельможа в чулках

Комментарий. Конечно, подвязка – вещь интимная, но крайне необходимая при использовании такой детали туалета, как чулки. Наверняка испанские гранды, щеголявшие в чулках, тоже мучились с подвязками. Казалось бы, чего проще – сшить вместе два чулка и получить колготки. Но почему же колготки изобрели только в середине XX века? А может быть, все дело в том, что те нити, из которых делали чулки, те способы плетения нитей в трикотаже – «растяжимом, упругом, крепком» полотне – не давали необходимой степени упругости?
Перед второй мировой войной, в конце тридцатых годов XX столетия, американец В.Карозерс получил полиамидное волокно. Там, в Америке, его назвали «найлон». Такое название выбрали из почти 350 названий как самое благозвучное. В нашей стране то же самое называется «капрон». Но дело не в названии. Дело в том, что волокна капрона оказались более упругими и растяжимыми, чем шерсть и хлопок. Изделия из капрона не морщатся на щиколотках даже без подвязок. Кроме того, капроновые волокна более прочные и устойчивые к истиранию, что тоже немаловажно, ибо дырка на пятке портит все изделие.
Можно многое рассказать про полиамиды, к числу которых относится и капрон (напомним, что в этих полимерах азот играет первую, в крайнем случае вторую скрипку!), но именно за избавление нас от подвязок заключительное действие этой пьесы посвящено Капрону лично.

Действующие лица: Ученик, Капрон, Аммиак, Хлорид натрия, Азотная кислота.
Ученик. Какая скучная эта химия. Вот Светка с первой парты – это совсем другое дело! Ее ножка в ажурном чулке. Пусть даже и не в ажурном, все равно смотреть приятнее, чем на классную доску с этими непонятными формулами.
Капрон. А формулы-то интересные!
Ученик. Э! Ты кто?
Капрон. Слушай, спи себе, все равно сейчас не вызовут. А я – Капрон!
Ученик. Ну и что?
Капрон. Как это что? Ты ножкой восхищался? А ведь она в капрон одета! И вообще, уж если спишь на уроке химии, то и сны должны быть химические, стихи пусть тебе снятся на уроках литературы.
Ученик. Какой же сон про капрон мне может присниться?
Капрон. А вот, например, такой. Я – Капрон, или иначе – поли--капроамид, получаюсь полимеризацией
-капролактама. А последний (лактам) получается из циклогексаноноксима в результате перегруппировки Бекмана под действием олеума. На более ранних стадиях синтеза капрона участвуют циклогексан и нитрозилхлорид (см. схему).
Ученик. Ты что, это же страшный сон! И я должен все это запоминать?

Схема получения поли--капроамида, из которого вытягивают волокно капрон

Аммиак. Необязательно. Можно и шпаргалку написать. Не это главное. Главное то, что Капрон начинается с меня!
Капрон. Э-э-э! Позвольте, как это с вас? Это же органическое соединение!
Аммиак. Конечно, органическое. И любой ученик скажет, откуда берется бензол, из которого можно приготовить эти страшные циклогексановые кольца, но вот откуда берется в капроне азот?
Ученик. Капрон сказал, что из... А вообще-то я не знаю.
Капрон. Я же ясно сказал – из гидроксиламина или из нитрозилхлорида!
Ученик. А это что за звери такие?
Аммиак. Это же очень просто: гидроксил – это ОН-группа, а амин – это NН₂-группа. В сумме NH₂OН. А нитрозилом называют NO-группу в соединениях. Вместе с хлором получается NОСl. Однако повторю – все начинается с меня!
Азотная кислота. Зазнайка! На самом деле гидроксиламин получают гидрированием (добавлением водорода) меня на палладии или восстановлением опять же водородом оксида азота(II) на платине.
Аммиак. Но ведь и тебя, азотная кислота, и оксид азота(I) получают в промышленности главным образом из меня, аммиака! Я – основной продукт фиксации азота воздуха!
Ученик. Ладно, ладно, ты – основной продукт фиксации с гидроксиламином, вроде тоже понял. Сначала получают оксид азота(II) каталитическим окислением аммиака. Потом его восстанавливают до гидроксиламина. Новый реагент замещает кислород циклогексанона на группу =N–OH. А там рукой подать до капрона.
Капрон. Не так просто, но в принципе верно.
Ученик. А что вы говорили про какой-то хлорид?
Хлорид натрия. Нитрозилхлорид можно получить из того же оксида азота(II), просто присоединив к нему хлор на катализаторе, а можно и используя меня, NaCl.
Ученик. А ты-то тут при чем?
Хлорид натрия. А вот при чем. Во мне есть хлор, и если погреть меня с азотной кислотой, то получится как раз нитрозилхлорид, а еще нитрат натрия, вода и кислород. Можешь на досуге написать эту реакцию и расставить в ней коэффициенты. Для тренировки.
Ученик. Бр-р-р! Это ж надо такому присниться. Кстати, а что делает весь класс? Ставит коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции. Так...

4НNО₃ + 2NаСl = 2NOCl + 2NаNО₃ + 2Н₂О + О₂.

Поставил... А может, это был не сон?

ЭПИЛОГ

Человек стал человеком, приручил огонь и вмешался в круговорот азота. И чем дальше, тем решительнее. Особенно когда научился фиксировать азот прямо из воздуха.
На ум приходит анекдот про студента Васю и банан на пальме, которую он трясет. А банан не падает. Ему говорят: «Вась, ты подумай...» Он отвечает: «А чего тут думать, трясти надо!»
Так и мы «трясем» бедный круговорот азота. Может, пора сесть и подумать?

* * *

Про применение азота и его соединений можно писать много, а все не перечислишь. Элемент азот многообразен и сложен в применении почти так же, как многообразна и сложна сама жизнь. Ведь без азота – элемента, названного «жизнь отрицающим», – жизнь на Земле невозможна.

О.Р.ВАЛЕДИНСКАЯ
МГУ (Москва)