Карнавал молекул - читать онлайн книгу. Автор: Михаил Левицкий cтр.№ 41

Чтобы не загромождать рисунок, обычно используют не обе квадратные скобки, включающие ион, а только часть правой скобки и рядом указывают знак заряда. Далее именно так мы и будем поступать.

Что произойдет, если у триады Si – H – Si окажутся еще соседи со связями Si – H? Такое сумел реализовать наш соотечественник профессор Г.И. Никонов (рис. 4.36), работающий сейчас в Канаде (а совсем не Брюсселе, как сказано в эпиграфе). Он заместил все атомы Н в бензоле группами Me₂SiH, а затем отщепил Н‾ от одного из атомов кремния. Вначале произошло то, что и следовало ожидать: точно так, как показано ранее, атом Н в соседней группе Si – H подтянулся к атому Si+ (рис. 4.37).

Интересно, что на этом процесс не остановился. Один атом Н на два атома Si в группировке Si – H – Si создал некую «неуютность». Каждому из этих двух атомов кремния хочется иметь свой персональный атом Н, и участники триады Si – H – Si подтянули к себе водородные атомы от соседей, но в равноправное владение их заполучить не удалось, поэтому одна связь показана штрихами, а вторая – обычной валентной палочкой (рис. 4.38).

Возникает естественный вопрос, как Г.И. Никонов узнал, что молекула находится в таком необычном состоянии. Существует удобный спектральный метод ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), который «чувствует» неэквивалентность («неодинаковость») атомов и даже показывает, сколько сортов таких атомов в веществе; чаще всего этот метод применяют для наблюдения за атомами водорода. На рисунке 4.38 мы видим, что присутствует три «сорта» атомов Н в связях Si – H. Это та самая структурная неэквивалентность. На спектре ЯМР были обнаружены именно три сигнала, причем в количественном соотношении 1:2:2, т. е. с помощью метода ЯМР буквально их пересчитали. Кстати, атомы Н в метильных группах СН₃ тоже видны, но совсем в другой части спектра. Спектр был получен при –80 °С.

Самое интересное произошло, когда такой спектр сняли при комнатной температуре. Получили всего один сигнал для атомов Н, связанных с Si, т. е. все они стали структурно эквивалентными. Дело в том, что при повышении температуры в эту «игру «включились все атомы кремния, расположенные вокруг бензола. Фрагмент Н–Si–H–Si–Н стал перемещаться по кругу, на рисунке это видно по перемещению атома Н (рис. 4.39).

Эта «карусель» вращается столь быстро, что спектр не успевает зафиксировать каждое отдельное состояние и показывает усредненную картину, что приводит к появлению только одного сигнала в спектре. Если бы состояние атомов Н в группировке Н–Si–H–Si–Н можно было отметить лампочками разного цвета, то мы увидели бы перебегающие по кругу цветные огоньки. Но и без них воображения химика вполне достаточно, чтобы представить, насколько красив такой процесс.

Среди спортсменов более всего повезло, пожалуй, легкоатлетам, их результаты фиксируются в метрах или секундах, чаще в сантиметрах или долях секунды. В похожей ситуации оказываются тяжелоатлеты, их достижения оцениваются килограммами, т. е. имеется точная количественная мера. Казалось бы, такая же оценка существует и в игровых видах спорта, итоговый счет однозначно выявляет победителя (если это не ничья), однако постоянное вмешательство судий в ход игры часто приводит к тому, что горечь поражения сопровождается обвинениями в предвзятости судейства. Более трудная ситуация у фигуристов или, например, у гимнастов. Результат их выступлений определяет группа судей, выставляющих очки. Всегда существует вероятность, что кто-то окажется необъективным. Справедливости ради отметим, что фигурист, не освоивший обязательные элементы, предусмотренные программой соревнований, никогда не сможет занять призовое место. Таким образом, победить слабые участники не могут, зато среди наиболее достойных распределение мест нередко вызывает недовольство и после соревнований начинаются бурные обсуждения и обвинения в необъективности.

Перейдем к химикам: как определить самых лучших из них? Этот вопрос, очевидно, должна решать авторитетная комиссия, и она существует – Нобелевский комитет, который начиная с 1901 г. ежегодно называет самых достойных. Нобелевская премия общепризнанно считается наивысшей оценкой деятельности ученого. Всегда ли она присуждается справедливо? Об этом поговорим позже.

Не следует думать, что современная химия ушла в высоконаучные дебри и понять существо работы может только высокопрофессиональный специалист. Часто ученый, получивший Нобелевскую премию, прикладывает специальные усилия, чтобы его работа была понятна широкому кругу читателей. Благодаря этому все интересующиеся имеют возможность ознакомиться с самыми лучшими работами последних лет. Кроме того, личность нобелевского лауреата и его путь к достигнутым результатам часто оказываются не менее интересными, чем сама работа.

Из уст маститых ученых часто можно слышать, что деление химии на органическую, неорганическую, полимерную, аналитическую весьма условно. Химия едина! Например, академик Ю.А. Золотов напоминает, что границы между смежными науками никогда не были четкими, потому что природа вообще не знает придуманного нами деления на дисциплины.

Это, безусловно, верно, но возникло деление химии на различные дисциплины не случайно и отказаться от него довольно трудно. Химику-органику совсем не просто читать монографию по геохимии или вникать в статью по химии металлических сплавов; совсем иной образ мыслей, другой язык, малознакомые экспериментальные методики и способы представления результатов. Специализация химика в определенном направлении совсем не мешает работе, скорее наоборот, помогает совершенствоваться. Обсуждать это вряд ли имело бы смысл, если бы не одна грустная деталь. Альфред Нобель в своем завещании упомянул химию, никак не разделяя ее на отдельные дисциплины, а вот к чему это привело – судите сами. С начала XXI в. премии за биохимические работы присуждались уже десять (!) раз!