Резиновые слезы

Сколько богатств — золота, жемчуга, драгоценных камней, пряностей и чудесных заморских вещиц привез из Нового Света в Испанию Христофор Колумб! Среди них — невзрачные шарики небольшого размера. Люди с восхищением смотрели, как они падали на землю и загадочным образом отскакивали от нее прямо в руки. Матросы рассказывали, что сделаны они из загустевшего молочно-белого сока гевей — высоких деревьев с пятнистой корой, растущих по берегам огромной реки. Индейцы называли его «каучу», дословно «слезы дерева» (на языке их племени «кау» дерево, «учу» — течь, плакать). Так появилось современное название «каучук». Местные жители делали из него не только мячики-игрушки, но и небьющиеся бутылки для воды, непромокаемую обувь, им заливали щели в лодках-пирогах, приклеивали перья праздничных головных уборов. Непременное условие — сок гевеи должен быть свежим. А те комочки-лепешки, которыми моряки запаслись впрок, высохли и затвердели за время путешествия. Их продавали доверчивым испанцам как лекарство от кашля и зубной боли.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Почти 250 лет Европа не вспоминала о каучуке. В 1738 году член Российской академии наук француз Шарль де ля Кондамин, участник географической экспедиции в Южную Америку, подробно описал способы изготовления изделий из каучука. В Англии были сделаны первые галоши, которые надевали на башмаки, им покрывали шляпы и крыши фургонов. Шотландец Чарльз Макинтош, каретных дел мастер, сшил непромокаемый плащ из двухслойной ткани, промазанной изнутри каучуком. Но в холодную погоду плащи и галоши твердели и трескались, а в сильную жару размягчались, прилипали к телу и издавали отвратительный запах. Впрочем, одно применение каучуку все же нашлось. Засохшие комочки отлично «съедали» карандашные линии. Так в конце XVIII века появился ластик.

Спасителем каучука стал американец Чарльз Гудьир. Он был одержим идеей сделать каучук нечувствительным к перепадам температуры. Долгие годы безуспешной работы разорили его и сделали посмешищем всего города. Как это часто бывает в науке, помог счастливый случай. Гудьир нечаянно уронил кусочек каучука, обсыпанный порошком серы, на раскаленную плиту. Каучук обуглился, а в середине комочка появилась светлая полоска необычного вещества, эластичного и прочного. Его назвали резиной (от греч. резина — смола), а процесс превращения каучука в резину при нагревании с серой вулканизацией (по имени Вулкана, бога огня). Это произошло в 1839 году. С тех пор каучук используется главным образом в виде резины.

Что такое вулканизация с точки зрения современной химии? Натуральный каучук — природный полимер. Его молекула — длинная цепочка, состоящая в основном из молекул углеводорода изопрена, сцепленных между собой атомами углерода. Эта цепочка не вытянута в линию, а скручена наподобие незамкнутой спирали-пружинки. Ее можно растянуть во много раз, а при снятии нагрузки она опять сожмется. Таким строением объясняется эластичность каучука. При вулканизации сера вступает в реакцию с углеродом и связывает, как бы пришивает молекулы-цепочки каучука друг к другу. Молекулы полученной таким образом резины похожи на сетку, в которой ниточки-мостики серы крепко держат спирали-пружинки каучука (такие полимеры называются сшитыми). Расстояние между сшивками достаточно велико и не мешает молекулам каучука растягиваться и сжиматься. Чем больше мостиков-сшивок, тем прочнее резина. Если при вулканизации серы будет очень много, не менее одной четверти от общего объема, то получится материал, совсем не похожий на резину, — твердый, прочный эбонит, хороший электрический изолятор.

Из резины делают отличную изоляцию проводов, спортивные товары, приводные ремни и транспортные ленты, разнообразные уплотнители для тепло-, звуко- и гидроизоляции, шьют непромокаемую обувь и одежду. Самое главное применение резины — производство шин для автомобилей, самолетов и велосипедов.

В конце XIX века с ростом автомобилестроения начал расти спрос на каучук. Добывали его, как во времена Колумба, из млечного сока каучуконосных деревьев (его называют латексом), в основном гевеи бразильской. Есть и другие каучуконосы, например, деревья семейства сапотовых (Sapotaceae), растущие в Малайзии и Новой Гвинее. Из их латекса получается разновидность каучука — гуттаперча. Она менее эластична, применяется в зубоврачебной практике и при изготовлении мячей для гольфа.

За несколько десятков лет сказочно обогатилась Бразилия — родина гевеи. В начале XX века бразильский город Манаус, «каучуковая столица», был самым богатым городом американского континента. Семена гевеи запрещалось вывозить под страхом смерти. Но монополия Бразилии длилась недолго. Англичанин Генри Уикхем сумел-таки похитить несколько тысяч корешков. На Цейлоне, Яве, Суматре, в Малайзии и других тропических колониях появились плантации гевеи, нового для тех мест растения.

«Резиновый бум» набирал обороты. Каучук становился дороже, и требовалось его все больше. На четыре шины для автомобиля надо затратить в среднем 100 кг каучука, а одно дерево гевеи дает 3–7 кг в год. Химики всего мира начали поиски вещества, способного заменить натуральный каучук. Это удалось выдающемуся советскому ученому-академику С.В. Лебедеву. В 1927 году он получил синтетический каучук полимеризацией бутадиена с катализатором металлическим натрием. В 1932 году в Советском Союзе было налажено его промышленное производство сразу на двух заводах в Ярославле и Воронеже. В Германии первый завод появился в 1938 году, а в США — в 1942-м.

Сейчас мировая промышленность выпускает десятки видов синтетических каучуков, некоторые из них превосходят натуральный по многим показателям. Но совсем обойтись без натурального каучука невозможно. Он намного лучше противостоит вертикальным нагрузкам, поэтому самолетные шины делают только из натуральной резины. В 1985 году в мире было произведено 12 млн. тонн синтетических каучуков, в то время как натурального только 4 млн. тонн.

Что получится, если смешать синтетический каучук с ароматизаторами, вкусовыми добавками, красителями и консервантами? Правильно, жевательная резинка. Не будем говорить о пользе (это гораздо лучше делает реклама) или вреде всех этих нарядно упакованных, вкусно пахнущих пластинок, подушечек, шариков. Скажем лишь, что резиновая основа жвачки имеет одно полезное свойство: она делается мягче при нагревании.

Поэтому прилипшую использованную жевательную резинку (сколько она доставляет неприятностей!) легче отодрать от поверхности, если хорошо намочить ее горячей водой.