Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

Сокровища из полена

Уж коль мы заговорили о растениях, то давайте присмотримся повнимательнее к этому источнику самых разных веществ. Эти вещества, приготовленные природой, химики могут брать, переделывать и превращать в то, что нам необходимо.

Возьмём, к примеру, дерево. Его клеточки неустанно трудятся, производя множество разных соединений, которые идут на строительство новых клеток. А ещё из них складываются волокна, которые формируют древесину. Вот так дерево растёт и растёт.

Чего же в древесине больше всего? Больше всего целлюлозы. Это вещество представляет собой длиннющие цепи из повторяющихся фрагментов, которых может быть очень много. А каждый фрагмент — это красивая ажурная конструкция из атомов углерода, водорода и кислорода. Эти молекулы-нити образуют стенки всех клеточек растений. Потому целлюлоза так и называется — от латинского cellula, клетка. Молекулы целлюлозы складываются в длинные гибкие волокна. Они переплетаются и выстраивают ствол и ветки дерева. Именно они делают растение гибким и жёстким — стебелёк гнётся под ветром, но не ломается. Есть в древесине и другие органические вещества. Но для нас с вами сейчас интересна именно целлюлоза.

Чем же эта целлюлоза так заманчива? Например, тем, что из неё можно делать бумагу. Вообще-то, честно говоря, бумагу можно делать почти что из любых волокон, главное, чтобы это были именно волокна — хлопка, бамбука, тряпья и многого другого. В 1765 году в немецком городе Равенсбурге вышла необычная книга. Её бумажные страницы были сделаны из разных материалов — опилок, хмеля, торфа, осиных гнезд, мха, капусты, стеблей осоки, льняного и хлопчатого тряпья... Шестьдесят страниц — шестьдесят материалов. И всё равно — бумага!

Но первую бумагу, секрет которой придумали в Китае почти две тысячи лет назад, делали из бамбука. Вот как выглядела эта древняя технология. Молодые двухлетние стволы бамбука опускали на две недели в воду (в чаны или просто в реку). Размоченный бамбук резали на короткие куски и кипятили, пока он не превращался в рыхлую массу. Эту массу толкли в большой ступе, затем полученное месиво разбавляли водой до густоты молока и держали некоторое время на солнце. Масса становилась светлее, то есть отбеливалась на солнце. А потом «бумажное молоко» выливали на частое сито из шёлковых нитей. Когда жидкость стекала, лист прессовали и сушили. Бамбуковая бумага готова.

Интересно, что современная технология изготовления бумаги, которая появилась у нас в семнадцатом веке и постепенно совершенствовалась, очень похожа на ту, что я только что описала. Сейчас для производства бумаги берут хвойные породы деревьев — просто кладезь волокон, которые нам нужны. Кстати, у нас в стране больше всего именно хвойных пород: самое распространённое дерево в России — лиственница. (Признайтесь, вы ведь подумали — берёза?)

Целлюлоза — это главное и, пожалуй, самое распространённое природное вещество, из которого строятся стенки клеток растений, а также скелет листочков, веток и стволов. Посмотрите, как устроен листок. Он очень похож на само дерево. Такое подобие — ещё один фундаментальный закон природы

Этот ручной пресс для изготовления бумаги в домашних условиях хоть и выглядит старым, но по сравнению с самой бумагой просто юнец

Сначала с дерева снимают кору, потом его рубят на мелкие щепки размером с ноготь. Эти щепки обрабатывают горячим водяным паром, чтобы они промокли насквозь. Затем их отправляют в варочную машину, где при 170 градусах и высоком давлении щепки варятся в растворе щёлочи — соединения натрия, кислорода и водорода. Это очень едкое вещество, и оно решает главную задачу — вынимает из щепок и переводит в раствор все лишние вещества, оставляя только волокна целлюлозы.

После такой процедуры целлюлоза имеет темноватый оттенок. Поэтому её отбеливают. Но не солнечными лучами, как в Древнем Китае, а с помощью очень сильных и едких веществ, например хлора и той же щёлочи. Отбелённую целлюлозу размалывают почти что в порошок, смешивают с разными веществами — каолином (помните, глина для фарфора?), чтобы бумага была белая и плотная, и полимерами, чтобы она была гибкая и блестящая. И то, что получилось, а получаются такие белые густые «сливки», отправляют на бумагоделательную машину.

Представьте себе бесконечное полотно, сплетённое из металлических или пластиковых нитей. Бумажная масса равномерно растекается по этому полотну, специальные отсасывающие устройства убирают из неё воду. Потом она проходит между валками, которые ещё больше отжимают воду. Потом её сушат на специальных горячих цилиндрах, внутрь которых подаётся горячий пар. Наконец почти сухую бумагу проглаживают, как горячим утюгом, пропуская между двумя нагретыми валиками, отчего она становится гладкой. Вот и всё. Бумага готова. Её сматывают в рулоны и упаковывают.