Биология

В сое больше, чем в каком-либо другом растении, содержится лицетина, применяемого для повышения качества маргарина. Соевое масло используется в мыловаренной промышленности, в производстве водонепроницаемых изделий, лаков и красок. Найден способ изготовления из соевого масла искусственного каучука.

Жмых сои благодаря высокому содержанию в нем протеина является важным кормовым продуктом для скота.

Большим разнообразием ботанических форм, сильно отличающихся друг от друга по внешнему виду и биологическим свойствам, обладает клещевина. В тропических странах и субтропиках— это многолетнее дерево высотой до 10 м. В странах умеренного климата — это однолетнее травянистое растение от-полутора до пяти метров высоты, с полным ветвистым стеблем. Плод клещевины представляет собой шаровидную или удлиненную коробочку с тремя семечками; эти коробочки собраны в кисти. Плоды клещевины созревают через 100—140 дней.

В нашей стране клещевина возделывается в Краснодарском крае, в степных областях Украины, в Узбекской, Казахской и Киргизской.

Масло клещевины, известное под названием касторового или рицинового, применяется во многих отраслях промышленности: авиационной, кожевенной, текстильной, мыловаренной. Кроме того, касторовое масло, полученное путем холодного прессования, используется в медицине. Жмых клещевины после специальной обработки является хорошим кормом для скота. Необработанный жмых употребляется для удобрения и изготовления клея.

Масличный лен в основном возделывается в южных и центральных областях Российской федерации, на Украине, в Казахстане и в других республиках Средней Азии. Советскими учеными успешно разрешена проблема выведения сортов льна, которые одновременно дают в большом количестве масло и пригодны для выработки волокна.

Культурная соя — растение высотой от 20 см до 1,5 м, с глубоко идущими корнями, цветами мотылькового типа и бобовыми плодами. В соевом бобе содержится 1—4 зерна. На кусте обычно вызревает от 100 до 400 зерен.

Соя — теплолюбивое растение. В зависимости от сорта и климатических условий длина вегетационного периода этой культуры может быть различной — от 75 до 280 дней. В Ашхабаде, например, соя вызревает за 85 дней, а в Москве тот же сорт созревает через 115 дней.

Родина сои — Китай. У «ас она издавна возделывается в Приморье. В настоящее время сою сеют на юге Украины, в Молдавии, в Грузии и Краснодарском крае. Советские мичуринцы успешно работают над вопросами увеличения ее урожайности и продвижения этой важной культуры на север.

Увеличение посевов сои имеет большое народнохозяйственное значение. Соя — ценнейший питательный продукт. Из нее изготовляются масло и мука. В семенах сои содержится 15—20% масла и свыше 40% протеина, вполне заменяющего животные белки. Биохимическим анализом в сое обнаружены витамины «А», «Д» и «Б».

По площадям посева подсолнечника Россия вышла на первое место в мире. В послевоенной сталинской пятилетке площадь, занятая подсолнечником, увеличилась на 23%, а валовой урожай этой ценной культуры — на 70%.

Значительно расширилась зона возделывания подсолнечника. С запада на восток она тянется от Западной Украины до Дальнего Востока, и с юга на север — от Армении и Грузии до 55—56° северной широты. При продвижении на север вегетационный период подсолнечника удлиняется. Поэтому одной из важных задач советской биологической науки является выведение новых скороспелых и высокопродуктивных сортов подсолнечника.

Лен масличный представляет собой невысокое ветвистое растение. Высота достигает 50— 80 см, количество ветвей у разных форм бывает от 2 до 10 и более.

Льняное масло употребляется в пищу, а также в кожевенно-обувной и лакокрасочной промышленности. Ценным концентрированным кормом для молочного скота является льняной жмых, содержащий высокий процент белка, масла и клетчатки. Льняной жмых легко усваивается животными, повышая удойность коров и количество жира в молоке. Солома масличного льна может быть использована для изготовления писчей бумаги. Кроме того, лен применяется в фармацевтической промышленности.

В дореволюционной России обработка льна и пашни под лен была весьма примитивной. Только в годы советской власти в колхозах и совхозах благодаря широкому применению механизации удалось значительно увеличить посевы льна и добиться резкого повышения его урожайности.

Среди разнообразных культур, возделываемых на полях нашей Родины, большое место занимают масличные растения. Добываемые из семян или плодов этих растений жиры являются ценным продуктом питания, находят широкое применение в промышленности.

В России основную сырьевую базу для получения растительных жиров составляют однолетние травянистые масличные культуры. Наибольшее распространение имеют подсолнечник, клещевина, соя, масличный лен, горчица, рапс и рыжик. Кроме того, сеются арахис, кунжут, перилла, сафлор, ляллеманция и другие.

СРЕДИ всех масличных культур в наибольших размерах возделывается подсолнечник. Растения подсолнечника достигают 2,5 м высоты. Плоды растения— семянки — расположены в своеобразной плоской круглой корзинке на вершине растения.

Особенностью подсолнечника является устойчивость к засухе. Благодаря сильно развитой корневой системе он способен использовать влагу глубинных слоев почвы. Продолжительность вегетационного периода подсолнечника разнообразна. Она зависит от агротехники возделывания культуры, климатических и других условий среды и длится от 80 до 120—130 дней. Предъявляя повышенное требование к теплу, это растение вместе с тем выдерживает значительные заморозки и неприхотливость к почве.

Подсолнечник — ценнейшая масличная культура. Подсолнечное масло обладает хорошими вкусовыми качествами и широко используется в производстве овощных и рыбных консервов. Отходы, получаемые при переработке семян — так называемый жмых,— содержат 36% белковых веществ, 10% масла и являются хорошим концентрированным кормом для домашнего скота. Зеленая масса растений идет на изготовление силоса.

Успешному развитию промышленное «СК» способствовали теоретические работы русских ученых о полимеризации. Изучение образования высокомолекулярных каучукоподобных веществ, начатое А. Е. Фаворским и С. В. Лебедевым, получило свое завершение в работах советского ученого С. С. Медведева и его сотрудников. Они показали, что дивинил и некоторые другие так называемые каучукогены при полимеризации склонны давать продукты, в которых отдельные нитевидные молекулы оказываются связанными между собой, что обуславливает жесткость синтетического каучука и мешает ему хорошо формоваться. Поэтому изыскания были направлены на создание таких условий полимеризации, при которых получались бы только свободные, не связанные друг с другом молекулы каучука. Эта важная проблема еще до сих пор не получила окончательного решения. Один из способов, предложенный и разработанный нашими учеными, состоит в том, что исходное вещество переводится в состояние эмульсии, в которой и осуществляется процесс образования каучука.

После того как синтетический каучук получен, его необходимо еще обработать, то-есть придать ему необходимую форму и вулканизировать. Смысл вулканизации состоит в том, что отдельные нитевидные молекулы каучука при обработке серой соединяются между собой перемычками, состоящими из атомов серы, в одну «жесткую» систему. Вулканизация закрепляет форму изделия, придает ему прочность и эластичность. Так, создавая различные условия вулканизации и подбирая каучук с соответствующими свойствами, получают резины различных качеств.
Современная наука о синтетическом каучуке достигла высокого уровня развития. Основываясь на ясных закономерностях, определяющих направление синтеза каучука, советские ученые создают новые виды «СК» и разрабатывают способы получения резины определенных сортов, необходимых нашему народному хозяйству.

Производство синтетического каучука складывается из двух самостоятельных процессов: получения исходных веществ и процесса полимеризации, то-есть превращения исходного вещества жидкого и даже газообразного при обычной температуре (15— 20°) в твердое эластичное тело со свойствами каучука.

Особое внимание уделяется вопросу получения дешевых исходных веществ для синтеза каучука. Распространение каучуков из дивинила объясняется не только их свойствами, но также возможностью простого получения исходного вещества из доступного сырья. Наиболее удобный и эффективный способ получения дивинила был разработан С. В. Лебедевым, использовавшим для этой цели спирт. Этот способ нашел широкое применение в России и других странах.

Создание промышленности синтетического каучука привело к поискам новых исходных веществ, пригодных для Изготовления «С К». Академики А. Е. Фаворский, Н. Д. Зелинский и другие советские ученые разработали метод получения ряда новых веществ для производства искусственного каучука и прежде всего — хлоропрена. Исходным материалом для получения хлоропрена является ацетилен. Этот газ под действием солей меди в присутствии соляной кислоты превращается в хлоропрен. По многим своим свойствам хлоропреновый каучук сходен с натуральным, превосходя его вместе с тем по стойкости в отношении к свету, кислороду, маслам, растворителям и высоким температурам. Обладая высокой эластичностью, прочностью и сопротивлением к истиранию, хлоропреновый каучук нашел применение в разнообразных отраслях современной техники.

Синтетический каучук обладает основными свойствами обычного, натурального каучука — эластичностью, способностью формоваться и вулканизироваться (вступать во взаимодействие с серой и другими веществами) — и применяется для изготовления различных сортов резины. Практика показала, что синтетические материалы с большим успехом заменяют натуральный каучук во всех областях техники и применяются, кроме того, там, где изделия из натурального продукта оказываются непригодными. Поэтому всякий вновь синтезированный каучук (отличающийся по свойствам от натурального) расширяет область его применения. В этом и заключается исключительная роль «СК» как сырья, способствующего быстрому прогрессу современной техники.

Доля натурального каучука в производстве резиновых изделий в России невелика и, возможно, будет уменьшаться в связи с быстро развивающейся и совершенствующейся промышленностью «СК». Однако синтетический каучук не исключает, а расширяет область применения натурального каучука, который входит в существующий набор «СК» как один из ценных видов эластичных продуктов.

Свойства добываемых натуральных каучуков одинаковы, они почти не зависят от вида каучуконосного растения. Поэтому наши мичуринцы-каучуководы и работают над созданием новых видов каучуконосных растений, из которых можно было бы получить натуральный каучук разнообразных сортов. Это обеспечило бы возможность его применения в различных областях техники.

Ученик Фаворского — выдающийся русский химик С. В. Лебедев осуществил в 1910 году полимеризацию еще более простого углевода — бутадиена — и установил, что исходным материалом для получения синтетического-каучука могут служить наряду с изопреном и другие сходные с ним по строению вещества. В 1926—1933 годах в нашей стране был разработан промышленный способ получения каучука из бутадиена по методу С. В. Лебедева.

Советский Союз стал родиной синтетического каучука. Сообщение о создании в России первой в мире промышленности синтетического каучука было встречено иностранной печатью с недоверием. Американский изобретатель Эдисон заявил: «Известие о том, что Советскому Союзу удалось получить синтетический каучук, невероятно». Однако Эдисон и многие другие научные авторитеты вскоре убедились в реальности и большой эффективности советского метода получения синтетического каучука — «СК». Мало того, опыт советской промышленности был затем полностью использован при организации производства «СК» за границей.

Исходя из открытых Бутлеровым законов строения сложных веществ, исследователь мог представить себе, что длинная нитевидная молекула со свойствами каучука необязательно должна быть построена из молекул изопрена. Это предположение вскоре нашло подтверждение в работах русского ученого Кондакова, наблюдавшего в 1900 году превращение диметилбутадиена — вещества, сходного по строению с изопреном — в «каучукоподобный материал». Эти наблюдения показали возможность синтетического получения каучука. Работы Кондакова, однако, не получили развития в дореволюционной России. Попытки осуществить этот процесс в промышленном масштабе в Германии во время первой мировой войны также окончились неудачей из-за отсутствия ясных представлений о природе химической реакции, приводившей к образованию продуктов со свойствами каучука.

В России этому вопросу была посвящена значительная часть работ Бутлерова и особенно его ученика Фаворского. Они разработали основы учения о полимеризации — химическом процессе, в котором происходит соединение значительного числа (молекул исходного вещества, например изопрена, в одну большую нитевидную каучукоподобную молекулу. В 1906 году Фаворский разработал метод получения изопрена и указал способ получения из него каучука.

Пользуясь методом разложения, химики установили, что каучук построен из мельчайших частиц — молекул изопрена, а последние — из атомов углерода и водорода. Если выделить изопрен из продуктов распада каучука, то он при хранении, в свою очередь, постепенно превращается в твердое вещество, обладающее всеми свойствами каучука.

Таким образом было доказано, что каучук строится из отдельных молекул более простого вещества — изопрена. Этих данных оказалось, однако, недостаточно, чтобы установить характер соединения отдельных частиц изопрена в каучуке. Только в результате подробного изучения физических и химических свойств каучука стало ясно, что его молекула представляет собой длинную цепочку крепко соединенных между собой отдельных молекул изопрена.

Число звеньев (молекул изопрена), образующих молекулу каучука, бывает различным и достигает 3—5 тысяч. Поэтому молекула каучука называется полимерной (от слова «поли» — много). Длина такой нитевидной молекулы при ее увеличении в миллион раз оказалась бы равной одному метру, а ширина — лишь 0,3 миллиметра. Каучуковую молекулу можно представить себе поэтому в виде длинной, тонкой, извивающейся нити. Собрание множества нитевидных молекул различной длины, находящихся в беспорядочном движении, то вытягивающихся, то сплетающихся в клубок, и образует натуральный каучук. Такое строение каучука обуславливает его большую эластичность и способность принимать различные придаваемые ему формы.

Область применения каучука, особенно с момента открытия способа получения резины, с каждым годом расширялась, совершенствовались способы изготовления резиновых изделий. Каучук оказался ценнейшим техническим материалом для различных видов транспорта, электротехнической и других отраслей промышленности. Однако возможности производства натурального каучука были очень ограниченны. Он добывался лишь в небольшой группе стран, владевших плантациями каучуконосных растений. Поэтому и возникла потребность в научных изысканиях, направленных на получение искусственного синтетического каучука.