Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - Анья Рёйне

Деревья – природные небоскребы – приобретают жесткость и прочность благодаря двум крупным молекулам: целлюлозе и лигнину. Целлюлозу производит внутренний механизм дерева: множество круглых по форме молекул сахара (глюкозы) образуют друг с другом прочные связи. Если молекулы состоят из более мелких повторяющихся единиц, таких как глюкоза в целлюлозе, их называют полимерами^[184]. Природных полимеров огромное количество. У людей их очень много: и ДНК, содержащая все наши гены, и белки, благодаря которым наше тело имеет структуру и функционирует, и кератин в ногтях – всё это полимеры.

Одна молекула целлюлозы может содержать несколько тысяч единиц глюкозы, выстроенных в длинную прямую цепь. Деревьям длинные молекулы целлюлозы помогают сопротивляться нагрузкам, поэтому на ветру они не ломаются. Целлюлоза смешивается с разветвленным полимером лигнином, удерживающим молекулы целлюлозы на месте – примерно так же армирующее железо удерживает на месте бетон в созданных руками человека небоскребах. Свои свойства древесина приобретает благодаря сочетанию лигнина и целлюлозы, а также структуре растительных клеток дерева. Дерево подходит для строительства домов и мостов, а также изготовления мебели, инструментов и бумаги.

По аналогии с натуральным каучуком молекула целлюлозы по идее должна хорошо подходить для изготовления других материалов. Однако обработке химическими методами целлюлоза сопротивляется. Она не растворяется в воде, а при нагревании ломается на кусочки и превращается в дым. И только когда кто-то – вероятно, случайно – выяснил, что целлюлоза вступает в реакцию с азотной и серной кислотой, образуя нитроцеллюлозу (воспламеняющееся вещество), оказалось, что целлюлозу можно использовать для других целей, чем ее изначальные волокна. Из нитроцеллюлозы получается твердый материал – его заливают в формы и изготавливают пуговицы, расчески, рукоятки ножей. Раньше их производили из более дорогостоящих альтернативных материалов – металла, рогов, слоновой кости и черепахового панциря. Для целлюлозы одной из первых важнейших сфер стали бильярдные шары – до той поры их делали из слоновой кости. Благодаря этому материалу удалось спасти жизнь многим слонам.

Еще одним материалом на основе целлюлозы стал целлулоид, или нитропленка, – ею пользовались на заре кинопроизводства. У нее есть один недостаток: она очень легко воспламеняется, а также содержит столько кислорода, что горит и без него, даже под водой. В результате в кинотеатрах вспыхивали страшные пожары. Киномехаников обучали правилам пожарной безопасности, а в лондонском метро было запрещено перевозить кинопленку, пока примерно в 1950 году повсеместно не стали пользоваться более безопасной разновидностью. Сегодня целлулоид по-прежнему используется в некоторых красках и лаках, лаке для ногтей, взрывчатых веществах.

Позже были разработаны химические методы, позволяющие растворять целлюлозу в воде. Когда раствор пропускают через узкую форсунку, образуются прочные волокна, получившие название «вискоза». С химической точки зрения у вискозы много общего с хлопком, и из ее волокон можно соткать материал, из которого получится красивая одежда. В текстильной промышленности вискозу еще называют искусственным шелком (rayon). Когда этот же раствор сжимают до тонкого слоя, получается тонкая, прозрачная пленка под названием «целлофан». Эта пленка не пропускает ни влагу, ни масло, ни бактерий, а поэтому хорошо подходит для хранения пищи.