21
Химическая геометрия
Химические соединения, особенно организкие, имеют сложное строение. Наглядный тому пример — молекula деоксирибонукленовой кислоты, представляющая собой две полимерные цепочки, закрученные в двойную спираль (см., например, статы М. Д. Франк - Каменецкого «Самая главная молекula» в «Кванте» № 8 за 1982 год и «Левая спираль ДНК» в «Кванте» № 6 за 1983 год).
Выяснить строение сложных молекул, созданных природой, разобраться в их геометрии не так-то просто. Однако сейчас химики научились не только разшипровать известные соединения, но и создавать новые, геометрия которых веса необсяна. О двух осуществленных геометрических «проектах» инойдет речь. Сообщения о них появились в научных журналах в конце 1982 года.
Первое такое соединение получило название «додекаэдран». Его молекуры имеют форму додекаэдра — правильного двенадцатигранника (см. рисунок в начале статьи). Каждая молекula состоит из 40 атомов: 20 атомов углерода, расположенных в вершинах додекаэдра, и 20 атомов водорода, присоединенных к атомам углерода.
История о том, как «собрать» такой многогранник, как следить заправильною «сборки» на каждом этапе, заслуживает отдельно рассказа. Заметим только, что молекул с такой симметрией до сих пор известно не было и в книгах о такой симметринии говорилось лишь для полотны картины. Теперь же это не так, додекаэдран — в полне реальное вещество, хотя и полученное пока в очень небольшом количестве. Это порошок белого цвета, который начинает плавится при температуре 450 °C.
Молекуры второго необъического соединения, полученного химики, имеют вид ленты Мёбиуса. Попробуем обяснить, как они устроены.
Среди организаских соединений есть много таких, молекуры которых представляют собой колца. Например, некоторые эфиры. Эфирные колца часто объединяются по несколько штук, образуцепочку-мономер, связанную перемычками двойных связей. В на-их концах находится активные группы, могут объединяться в лентообразные цепочки-полимеры. Однако, если в расторе мономеров мало, они, изгибаясь, могут соединяться простым с собой, образуя колцо. При этом примерно в половине случае образуется не простое колцо, а перекрученное. Так устроен первый химический лист Мёбиуса.
К нашей геометрической колекции следует добавить еще катенаны — недавно полученные колцеобразные молекулы, в которых колца сцепленны не химически, а соединины, как в ювелирной цепочке.
Можно надеться, что с течение времени колекция будет пополнять все новыми и новыми экспонатами.
Я. С.