Системы начинаются с молекул

4.2.1. Мы хорошо различаем, что такое газ, жидкость или твер­дое тело, то есть легко определяем фазовое состояние вещества. Но это на макроуровне. А применимы ли эти понятия на микро-

уровне? В каком фазовом состоянии находится одна молекула ве­щества? Или так: сколько молекул надо собрать вместе, чтобы это были газ, жидкость или твердое тело?

В терминах системного анализа этот вопрос звучит так: со скольки элементов начинается система? Система — не простая сумма элементов, ее главное свойство всегда больше суммы свойств составляющих ее элементов. Появление неожиданной прибавки (системного свойства) — это всегда хорошо заметный качественный скачок при переходе количественных изменений в качественные. «Стыковка» свойств элементов при образовании системы идет двояко: одна часть свойств складывается, взаимоусиливается (это будущее системное устройство), другая — гасится, вычитается, взаимо-нейтрализуется. В итоге системное свойство выступает на первый план, становится преобладающим, играющим главную роль в «жизни» системы. Системное свойство может появиться из соче­тания (содействия) ранее незаметных или нейтральных свойств элементов, тогда его появление становится еще более неожиданным.

Самое простое свойство молекул — взаимное притяжение или отталкивание. Если встречаются молекулы, которые взаимно оттал­киваются или у которых скорость превышает силы притяжения, то они не образуют систему. Нет системного свойства и у «кучи» из 10 молекул, хотя они и связаны между собой силами притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). Только при 11 —15 молекулах (а практи­чески при 20—30 молекулах) происходит качественный скачок, и «куча» превращается в систему (это самая маленькая капля жид­кости или самый маленький кусочек твердого вещества). Какое же системное свойство здесь появилось? Это свойство — поверх­ностная энергия. Она складывается из тех же сил притяжения. Только внутри кусочка вещества эти силы взаимокомпенсированы, а на поверхности они свободны, незадействованы. Силы притяжения действуют не только на соседнюю молекулу, а чуть дальше — на 2—3 слоя. Поэтому свободные силы на поверхности складываются из сил притяжения поверхностного слоя и убывающих по величине сил 2-го, 3-го и последующих слоев. Поверхностные силы посте­пенно (по мере увеличения количества молекул) растут и становятся критическими для агрегата из 11 —15 молекул. Их величина до­стигает значения, при котором эти силы начинают действовать на весь агрегат молекул и сжимают его как пружинистая сетка. Тут-то и появляется новое качество: если силы Ван-дер-Ваальса убывают пропорционально 7-й степени расстояния, то поверхностные силы — пропорционально 3—4-й, то есть они оказываются сильнее, чем сумма элементов, их породившая.

Итак, самый маленький кусочек — это агрегат из 20—30 неболь­ших молекул, диаметр такой частицы составит 1—5 нм («Химия и жизнь», 1984, № 2, с. 74—79). Из-за того, что частицы обладают

свободной поверхностной энергией, они намного активнее больших частиц. Такие агрегаты молекул — неполные веполи, в которых не достает одного вещества. Поэтому они притягивают (поглощают, адсорбируют) вещества из окружающей среды. Некоторые металлы могут, например, самовоспламеняться на воздухе. Вообще, свойства таких частиц (температура плавления, затвердевания и др.) сильно отличаются от более крупных частиц того же вещества. Если вещество в виде таких частиц находится в жидкости, то вокруг них сразу же образуется сольватный слой — моно- или полимоле­кулярный слой из молекул жидкости. Если эти частицы заряжены, то они притянут к себе эквивалентное число ионов другого знака. Эти свойства сохраняются у частиц до размера 3000—5000 нм (3—5 мкм). Растворы таких веществ очень устойчивы, поскольку сила тяжести у частиц меньше, чем силы броуновского движения. Растворы не расслаиваются и взвесь не выпадает в осадок неогра­ниченно долго. Так, растворы коллоидного золота М. Фарадея хранятся в Британском музее уже 150 лет. При дальнейшем уве­личении размеров у частиц убывает поверхностная энергия, увели­чивается их масса и преобладающими силами в системе становятся силы гравитации. Совершается переход к новому системному уровню с новыми свойствами и т. д.

4.2.2. Убедиться в существовании поверхностных сил может каждый, пример — мыльные пузыри (пленка не рвется при выдува­нии). Сначала пленка бесцветна, как стеклянная. Первый цвет (фиолетовый) появляется при толщине 210 нм. Затем, при умень­шении толщины, цвета последовательно меняются, и вдруг на пленке появляется черное пятно. В этом месте толщина пленки (5 нм) мень­ше длины волны видимого света — пленка невидима. Стоит еще чуть-чуть уменьшить толщину, и поверхностные силы исчезают, мыльный пузырь лопается («Химия и жизнь», 1978, № 11, с. 73—79).

Такие тонкие пленки (толщиной в 1—2 молекулы) называются мономолекулярными слоями вещества. Поверх­ностная энергия таких слоев не так уж мала — мономолекулярные слои не раз спасали моряков. Вспомним «Пятнадцатилетнего капи­тана» Жюля Верна: «Матросы стояли на носу возле бочек с жиром, ожидая приказа капитана. «Лей ворвань,— крикнул Дик,— живей!». Под слоем жира, который потоками лился на волны, море успокои­лось словно по волшебству.¹ Этой минуты затишья было доста­точно, чтобы «Пилигрим» проскочил за линию рифов». Уже в наше время на одном корабле во время шторма за борт повесили пять мешков с паклей, пропитанной льняным маслом. Через каждые полтора часа их заменяли. За сутки было израсходовано 60 кило­граммов масла — и ни одного повреждения, ни одной жертвы!

Эксперименты в Черном море показали, что 10-ти литров спе­циальной жидкости достаточно для создания невидимой глазу

и

Зак. 137

пленки площадью 27 гектаров. Если применить экологически без­вредные жидкости, то какие задачи можно решить с их помощью? Вот только две «лежащих на поверхности» проблемы. Первая -борьба с тропическими ураганами, зародышами которых являются области интенсивного испарения. Значит, для предотвращения испа­рения сбрасываем с воздуха «бомбу» — большую «каплю» жид­кости в пластиковом мешке — и... ураган на сегодня отменяется. Вторая — сбор разлитой нефти. Здесь можно использовать основное свойство мономолекулярного слоя — стремление молекул крепко «держаться» друг за друга и под действием поверхностных сил слиться в сплошную пленку. Отсюда и возможное решение — нефтя­ное пятно обносится по контуру пленкой жидкости, пленка сжимает нефть в небольшое озерцо, откуда ее намного легче собрать.

Понимание свойств мономолекулярных пленок, в том числе естественных, органического происхождения, помогло раскрыть тайну исчезновения американской атомной подводной лодки «Тре-шер». По общепринятой сейчас версии лодка попала в бушевавший подводный шторм, при этом на поверхности была спокойная гладь моря. А на глубине, на границах воды разной плотности, подводную лодку подхватила огромная волна, и лодка, скользнув по ее склону, ушла на такую глубину, где ее раздавило чудовищное давление.

4.2.3. Примером активно работающих молекулярных систем мо­гут служить комплексов ы — маленькие, но четко организован­ные коллективы молекул. В центре комплексона — ион какого-либо металла, оболочка — слой молекул другого вещества. Типичные комплексоны — кластеры (рой, гроздь молекул, внутри — ион) и хелаты (молекулярные клещи, захватившие ион). Комплек­соны, как соединения, известны почти для всех элементов периоди­ческой системы.

Способность захватывать ион металла и отдавать его в нужный момент — главное свойство комплексонов.

Вот как используется это свойство для вылечивания растений от губительной для них болезни хлорозы (нехватка железа, без которого не образуется хлорофил, а значит, не идет фотосинтез). Посадки растений опрыскивают раствором «железного» комплексо­на, он проникает в почву и всасывается корнями растений, затем транспортируется вверх к листьям. Все это время молекулы комплек­сона крепко держат ион железа, защищают его от взаимодействия с другими веществами — до «станции назначения» он должен дойти целым и невредимым. А в листе комплексоны разлагаются под действием УФ-излучения солнца, и ион железа выходит на свободу.

Одно из простейших хелатобразующих органических соедине­ний — этилендиамин. Если к голубому раствору медного купороса прилить бесцветный раствор этого вещества, то смесь сразу станет сине-фиолетовой: образуется соединение из одного атома меди,

зажатого между молекулами этилендиамина. Отличительное свой­ство таких растворов — изменять цвет в зависимости от концентра­ции ионов металла. Соединение диметилглеоксима с никелем также меняет цвет от ярко-розового до бесцветного в зависимости от содер­жания ионов в растворе. Соединение тиосемикарбазида с кобальтом может быть или зеленым, или фиолетовым — в зависимости от расположения органических молекул соединения, то есть получаются разные вещества при одной и той же химической формуле. Такое явление называется изомерией — различной геометрией распо­ложения в молекулярной системе. Подобные геометрические эффекты на микроуровне свойственны многим соединениям и могут до неузна­ваемости изменять оптические, ионные и другие характеристики вещества. Например, создан изомер сахара, так называемый Л-са-хар, который практически идентичен обычному, но организм его не усваивает. Структура Л-сахара — зеркальное отражение структуры обычного сахара, в растворе он отклоняет поляризованный свет влево, а не вправо. Такой продукт не оказывает вредного действия на больных диабетом, не вызывает кариеса зубов (поскольку не расщепляется бактериями). В отличие от заменителей сахара он ни по каким свойствам от него не отличается и при этом полностью выводится из организма («За рубежом», 1986, № 22, (1351).

Комплексоны растворимы в воде, но не диссоциируют (не распа­даются) в ней. Этим и объясняются многие ценные свойства цепких молекул. Захватывая ион, комплексоны изолируют его от окружаю­щей среды, лишают возможности химического взаимодействия. Очень эффективно их использование для умягчения воды, удаления накипи в котлах, для регулирования скорости схватывания бетона и т. д.

Комплексоны могут захва­тывать и молекулы кислорода. Так, комплексон кобальта — салькомин — присоединяет кис­лород уже при комнатной темпе­ратуре и полностью отдает его при 70—80 °С. В США исполь­зовали салькомин в эксперимен­тах по подводной сварке как аккумулятор кислорода. Зд^сь техническое решение близко к биологическому: подобный ком­плексон — железопорфирин, способный обратимо присоединять мо­лекулу кислорода, входит в состав гемоглобина крови.

С помощью комплексонов получен ответ еще на один интересный вопрос: из скольких атомов состоит самый маленький магнит? Для железа это было известно давно — магнитными свойствами обладают даже одиночные атомы. А вот у других металлов никак не удава-

лось установить минимальное количество вещества с магнитными свойствами. Пробовали механическое измельчение, химическое осаж­дение из раствора — частицы получались разных размеров и их невозможно было разделить по фракциям и тогда в раствор осмия (изучался этот металл) ввели вещество, способное образовывать кластеры с разным количеством атомов металла. Были получены и исследованы кластеры с 3, 6 и 10 атомами осмия. Оказалось, что первые два вещества не реагируют на магнитное поле даже при температуре кипения жидкого гелия, когда тепловое движение почти совсем прекращается. Третье соединение обладало магнитными свойствами при температуре кипения жидкого азота (77° К). Значит, самый маленький магнит осмия состоит из 7—10 атомов («Химия и жизнь», 1982, № 12, с. 88).

4.2.4. Свойства комплексонов использованы также в одной из недавних разработок химии — жидких мембранах. В про­цессах с жидкими мембранами осуществляется один из самых тонких и точных механизмов избирательного переноса. Вот как работает этот механизм.

Например, требуется очень тщательно разделить ионы несколь­ких металлов, находящихся в водном растворе (пат. США 4 287 071). Причем, одни ионы (например, тяжелых металлов) надо вывести из раствора и обезвредить, а другие (например, ионы урана) — вы-вывести из раствора и сконцентрировать. Для этого сначала гото­вят смесь — эмульсию серной кислоты в специальном органическом веществе, которое обволакивает капельки кислоты тонкой пленкой, то есть жидкой мембраной. Затем эту эмульсию приливают к раст­вору с ионами металлов, куда предварительно вводятся комплексо-образующие соединения (для каждого металла свое). Комплексо-образующий реагент образует с ионом тяжелого металла комплексен, который свободно проникает внутрь капельки и там разрушается серной кислотой. Комплексен урана проходит в оболочку капельной мембраны и остается там. В результате достигается не только очистка раствора от ионов металлов, но и концентрирование, и выде­ление урана. По окончании процесса эмульсию капель отделяют от воды, а затем разделяют жидкость оболочки и жидкость внутри капли, или утилизируют.

В патенте США 4292181 описан похожий процесс, но в ка­честве комплексообразователя взято ионообменное вещество. Ион тяжелого металла образует с жидким ионообменником (перенос­чиком) комплексен, который проникает сквозь жидкую мембрану внутрь капли (серная кислота). Там комплексен выпускает ион металла и, захватив ион водорода, возвращается назад, в вод­ный раствор. При контакте с водой комплексен отдает ион во­дорода, захватывает новый ион металла и так до полного раз­деления.

.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

24. При организации и проведении автомобильных гонок на специальных ста­
дионах существует серьезная проблема обеспечения безопасности. Дело в том, что во
время тренировочных проездов на скоростные трассы попадают капли масла, кото­
рые необходимо удалить перед соревнованиями. Традиционный способ — посыпка
цементом — не эффективен (масло только связывается, но не удаляется). Кроме
того, цемент попадает в узлы мчащихся автомобилей. Были попытки применить
ферропорошок (в смеси с маслом образуется магнитная жидкость), но качество
уборки стадиона стало сильно зависеть от температуры воздуха: в жаркие летние
дни масло разжижается, растекается по поверхности, и ферропорошок не «захва­
тывает» его. Требуется предложить простейшую уборочную машину, которая бы за
один проезд (или за несколько, в зависимости от ширины рабочего органа) эффек­
тивно очищала бы скоростную трассу от масла и других жидких нефтепродуктов.
Ваше предложение?

25. Космонавт Е. В. Хрунов рассказывает: «...мы пришли к выводу, что пере­
двигаться в космосе, «переходить» из корабля в корабль, из одного места в другое
лучше всего (удобнее)... на руках, используя жесткие поручни для опоры...;...пока
нет оптимальных предложений, решено использовать для передвижения человека
в космосе самый древний рефлекс — хватательную способность рук. Однако руки
уставали, особенно кисти, что затрудняло выполнение операций, требующих тонких
координированных движений, таких, как фотографирование, астроизмерения,
монтаж-демонтаж и др.»*

Мнение космонавта о изобретениях в этой области таково: магнитная обувь, скобы, леера, клеящие сцепляющиеся вещества облегчают передвижение, но вы­нуждают космонавта больше думать о процессе передвижения, чем об основных операциях, поскольку внимание приковано к включению-выключению магнитов, отрыванию-закреплению конечностей, вставлению ноги в специальные скобы и т. д.

Хрунов считает, что лучшим решением было бы создание искусственной силы тяжести (достаточно 0,25—0,35 земной) за счет вращения космического аппарата со скоростью 10 град/с с радиусом вращения 90 м (то есть станция будет делать один оборот за 36 секунд; при этом не ясно, как проводить в этих условиях, например, те же астроизмерения?). Но технически это пока трудно осуществимо, поэтому он предлагает разработать автоматическую систему управления магнитами от био­потенциалов ног, то есть систему с обратной связью, включающую датчики, усили­тели, исполнительные механизмы... Довольно сложная получится система, неизобре­тательский это подход к задаче. Как говорится, сложное сделать проще, а вот по­пробуй наоборот...

Итак, задача состоит в том, чтобы обеспечить космонавтам свободное пере­мещение внутри и снаружи станции без использования «хватательного рефлекса», решение должно быть предельно идеально. Практическое значение такого изобре­тения трудно переоценить: человечество, завоевывая космос, второй раз поднимется с четверенек...

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Г\ЛАВА 1

Бык С. Ш. Газовые гидраты.— М.: Химия, 1980. Макогон Ю. Ф. Газовые гидраты, предупреждение их обра­зования и использование.— М.: Недра, 1985.

*Хачатурьянс О. С., Хрунов Е. В. Побеждая невесомость.—М.: Знание, 1985.— С. 95, 107.

Мержанов А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Физическая химия. Современные проблемы. Ежегодник / Под ред. акад. Я. М. Колотыркина.— М.: Химия, 1983.

Подгорнцй А. Н., Варшавский И. Л., Приймак А. И. Водород и энергетика.— Киев: Наукова думка, 1984.

Г. Шефнер. Химические транспортные реакции.— М.: Мир, 1964.

ГЛАВА 2

Разумовский С. Д. Кислород — элементарные формы и свой­ства.— М.: Химия, 1979.

Разумовский С. Д., Зайков Г. Е. Озон и его реакции с органи­ческими соединениями.— М.: Наука, 1974.

Перов С. П., Хргиан А. X. Современные проблемы атмосферного озона.— Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

Шевченко М. А., Марченко П. В., Таран Я. Н., Лизунов В. В. Окислители в технологии водообработки.— Киев.: Наукова думка, 1979.

ГЛАВА 3

Барачевский В. А., Лашков Г. И., Цехомский В. А. Фотохромизм и его применение.— М.: Химия, 1977.

Джапаридзе К- Г. Спирохромены.— Тбилиси: Мецниереба, 1979.

Органические фотохромы / Под ред. проф. А. В. Ельцова.— Л.: Химия, 1982.

Рэндин Дж. П. Достижения в области электрохромных индика­торов // Электроника, 1981, № 26.

ГЛАВА 4

Гликина Ф. В., Ключников Н. Г. Химия комплексных соедине­ний.— М.: Просвещение, 1982.

Маргулова Т. X. Применение комплексонов в теплоэнергетике.— М.: Энергоатомиздат, 1986.

УКАЗАТЕЛЬ ХИМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

Перенос в пространстве: транспортные реакции (1.2.1), термохимический метод (1.3.1), в гидратном состоянии (1.3.4), в сжатых газах (1.3.5), в гидридах (1.4), в виде части буду­щего соединения (1.6.3), в адсорбентах (2.3.2), в виде взрыв­чатых смесей (2.5.5), молекулярная самосборка (4.1.3), комплек-соны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

 

Изменение массы: транспортные реакции (1.2.1), термо­химический метод (1.3.1), перевод в химически связанный вид (1.3.3), перевод в гидратное состояние (1.3.4), перевод в гидридное состояние (1.4), в экзотермических реакциях (1.5.2., 1.5.6).

Изменение концентрации: транспортные реакции (1.2.1), перевод в химически связанный вид и выделение (1.3.3, 1.6.3), перевод в гидратное состояние (1.3.4), в сжатых газах (1.3.5), в гидридах (1.4), смещение химического равновесия (1.6.2), адсорбция-десорбция (2.3.2), полупроницаемые мембраны (4.1.4), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Изменение удельного веса: перевод в химически свя­занный вид (1.3.3), перевод в гидратное состояние (1.3.4), гидриды (1.4).

Изменение объема: перевод в химически связанный вид (1.3.3, 1.6.3), транспортные реакции (1.2.1), перевод в гидратное состояние (1.3.4), растворение в сжатых газах (1.3.5), перевод в гидриды (1.4), в экзотермических реакциях (1.5.2), в термохими­ческих реакциях (1.5.3), растворение (1.5.5, 2.3.2), при взрыве (2.3.3).

Изменение формы: транспортные реакции (1.2.1), термо­химическая обработка (1.3.1), газовые гидраты (1.3.4), сжатые газы (1.3.5), гидриды (1.4), плавление-затвердевание (1.5.4).

Изменение электрических свойств: гидрирование (1.4), восстановление окисей (1.4.6, 1.6.3), растворение солей (1.5.5), при СВС (1.5.6), нейтрализация электрических зарядов (2.5.2), при

I

смещении химического равновесия (1,6.2), электризация окислением (2.5.2), газов при радиоактивном облучении (2.4.4), электрохромов (3.5), гидрофильный слой (4.1.1), комплексоны (4.2.3). Изменение оптических свойств: восстановление окисей (1.4.6, 1.6.3), цвета (1.6.2, 2.5.4, 4.2.3), генерация света (2.4.1, 2.5.5, 2.5.6, 3.2.4, 3.2.5), изменение светопропускания (3.2.3, 3.5.3), в мономолекулярных слоях (4.2.2).

Изменение магнитных свойств: гидрирование (1.4), при СВС (1.5.6), окислителей (2.5.5), в кластерах (4.2.3).

Изменение биологических свойств: перевод в хи­мически связанный вид (1.3.3), озонированием (2), гидрофиль-ность-гидрофобность (4.1.4), комплексоны (4.2.3).

Изменение химических свойств: транспортные реакции (1.2.1), термохимическая обработка (1.3.1), химическое связывание газов (1.3.3), газовые гидраты (1.3.4), сжатые газы (1.3.5), гидрирование (1.4), восстановление окисей (1.4.6, 1.6.3), экзотермические реакции (1.5.2), термохимические реакции (1.5.3),

плавление-затвердевание (1.5.4), растворение солей (1.5.5), при СВС (1.5.6), смещение химического равновесия (1.6.2), озонирование (2), в фотохромах (3), гидрофильность-гидрофобность (4.1.4), перевод в микросостояние (4.2.1), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Изменение фазового состояния: транспортные реакции (1.2.1), термохимическая обработка (1.3.1), химическое связывание газов (1.3.3, 1.6.3), газовые гидраты (1.3.4), сжатые газы (1.3.5), гидриды (1.4), плавление-затвердевание (1.5.4, 3.2.6), растворение солей (1.5.5), выделение из растворов (1.6.2), адсорбция-десорбция (2.3.2), фотохромов (3.2.7).

Обезвреживание (деструкция): перевод в хими­чески связанный вид (1.3.3, 1.6.2), перевод в гидратное состояние (1.3.4), в сжатых газах (1.3.5), гидрирование (1.4), экзотерми­ческие реакции (1.5.2, 1.5.6), термохимические реакции (1.5.3), растворение (1.5.5), озонирование (2), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Стабилизация (временное уменьшение ак­тивности): химическое связывание газов (1.3.3), перевод в гид-ратное состояние (1.3.4), в сжатых газах (1.3.5), в гидридах (1.4), плавление-затвердевание (1.5.4), в адсорбентах (2.3.2), комплек­соны (4.2.3).

Превращение двух и более веществ в одно: транспортные реакции (1.2.1), термохимический метод (1.3.1), хими­ческое связывание газов (1.3.3, 1.6.3), газовые гидраты (1-3-4), сжатые газы (1.3.5), гидриды (1.4), окисление-восстановление (1.4.6), экзотермические реакции (1.5.2, 1.5.6), термохимические реакции (1.5.3), растворение (1.5.5, 2.3.2), соединение взаимно-активных веществ (1.6.2), озонирование (2), фотохромизм (3.2.4), комплексоны (4.2.3).

Предохранение одного вещества от проник­новения другого: путем химического связывания одного из них (1.3.3, 1.3.4, 1.6.2), защита гидратами (1.3.4), растворением в сжатых газах (1.3.5), защита гидридами (1.4), сжиганием (1.5.2), окислением (2), от окислителей (2.4.4), гидрофильность-гидрофоб­ность (4.1.4), полупроницаемые мембраны (4.1.4), жидкие мембраны (4.2.4).

Нанесение одного вещества на поверхность другого: транспортные реакции (1.2.1), в гидратном состоянии (1.3.4), с помощью гидридов (1.4), окисление-восстановление (1.4.6), соединением взаимоактивных веществ (1.6.2), фотохромов (3.2.7, 3.3.4), электрохромов (3.5), молекулярная самосборка (4.1.3), гидро­фильность-гидрофобность (4.1.4), жидкие мембраны (4.2.4).

i

Соединение разнородных веществ (уплотне­ние, закупорка): с помощью гидратов (1.3.4), с помощью гидридов (1.4), сваркой (1.5.2, 1.5.6), плавление-затвердевание (1.5.4), молекулярная самосборка (4.1.3).

Разделение веществ (выделение одного из другого): транспортные реакции (1.2.1), выделение химически связанных газов (1.3.3, 1.3.4), из сжатых газов (1.3.5), из гидридов (1.4), восстановление из окисей (1.4.6, 1.6.3), смещение химического равновесия (1.6.2), из адсорбентов (2.3.2), из озонидов (2.5.1), гидрофильность-гидрофобность (4.1.4), полупроницаемые мембраны (4.1.4), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Разрушение вещества: транспортные реакции (1.2.1), термохимический метод (1.3.1), разрушение химически связанных веществ (1.3.3, 1.3.4), выделение из сжатых газов (1.3.5), насыщение водородом (1.4), разрушение окисей (1.4.6, 1.6.3), сжигание (1.5.2, 1.5.6), растворение (1.5.5), смещение химического равновесия в смесях (1.6.2), соединение взаимоактивных веществ (1.6.2), окис­ление (2), взрывом (2.3.3, 2.5.5), комплексоны (4.2.3).

Размещение одного вещества в д p у г о м: транс­портные реакции (1.2.1), химическое связывание газов (1.3.3, 1.6.3), газовые гидраты (1.3.4), в сжатых газах (1.3.5), в гидридах (1.4), в адсорбентах (2.3.2), растворение (1.5.5, 2.3.2, 2.4.4), комплексоны (4.2.3), молекулярная самосборка (4.1.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Получение новых веществ (синтез): транспорт­ные реакции (1.2.1), термохимический метод (1.3.1), хими­ческое связывание газов (1.3.3), газовые гидраты (1.3.4), гидриды (1.4), восстановление из окисей (1.4.6, 1.6.3), экзотермические реакции (1.5.2, 1.5.6), термохимические реакции (1-5-3), соединение взаимоактивных веществ (1.6.2), при смещении химического равно­весия (1.6.2), озонирование (2), окислителей (2), сверхокислителей (2.6.1), озонидов (2.5.1), молекулярная самосборка (4.1.3), комплек­соны (4.2.3).

Организация замкнутого цикла по вещест­ву (поглощение-выделение): транспортные реакции (1.2.1), химическое связывание-выделение газов (1.3.3, 1.3.4), растворение в сжатых газах ¹(1.3.5), гидриды (1.4), адсорбция-десорбция (2.3.2), с помощью озонидов (2.5.1), в электрохромах (3.5.2), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Сборка вещества из атомов: транспортные реакции (1.2.1), выделение из химически связанного вида (1.3.3, 1.3.4, 1.6.3), выделение из сжатых газов (1.3.5), из гидридов (1.4), восстанов­ление из окисей (1.4.6), СВС (1.5.6), соединение взаимоактивных веществ (1.6^2), молекулярная самосборка (4.1.3), полупроницаемые

мембраны (4.1.4), переход молекула — агрегат (4.2.1), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Получение веществ с хорошо организован­ной структурой (получение чистых веществ): транспортные реакции (1.2.1), в химически связанном виде (1.3.3, 1.3.4, 1.6.3), выделение из сжатых газов (1.3.5), из гидридов (1.4), СВС (1.5.6), молекулярная самосборка (4.1.3, 4.2.1), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

Транспорт одного вещества сквозь другое: транспортные реакции (1.2.1), термохимический метод (1.3.1), в хи­мически связанном виде (1.3.3, 1.3.4, 1.6.3), в сжатых газах (1.3.5), в гидридах (1.4), водород сквозь металлы (1-4), в термохимических реакциях (1.5.3), с использованием фазового перехода (1.5.4), при смещении химического равновесия (1.6.2), в адсорбированном виде (2.3.2), полупроницаемые мембраны (4.1.4), комплексоны (4.2.3), жидкие мембраны (4.2.4).

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

Получение тепла (ввод тепловой энергии в систему): сжигание газовых гидратов (1.3.4), сжигание водорода (1.4.1), с помощью гидридов (1.4.5), энергоемкие вещества (1.5.2), экзотермические реакции (1.5.3), СВС (1.5.6), с использо­ванием сильных окислителей (2.2.2), при разложении озона (2.3.3).

Получение холода (вывод тепловой энергии из системы): разложение газогидратов (1.3.4), с помощью гидридов (1.4.5), эндотермические реакции (1.5.3), при растворении (1.5.5).

Получение м е ханических давлений: разложение газогидратов (1.3.4), разложение гидридов (1.4.3), разупрочнение металлов при наводораживании (1.4.2), разбухание металлов (1.4.4), при разложении жидкого озона (2.3.3).

Генерация светового излучения: хемилюминесцен-ция (2.4.1, 2.5.5, 2.5.6, 3.2.4).

Аккумулирование тепла: в химических реакциях (1.5.3), при фазовых переходах (1.5.3, 1.5.4).

Аккумулирование холод а: в гидридах (1.4.5).

Аккумулирование световой энергии: фотохро-мизм (3.1.2, 3.2).

Транспорт тепловой энергии: транспортные реакции (1.2.1, 1.2.3), в гидридных аккумуляторах (1.4.5).

Транспорт (сток) статического электри­чества: металлизация тканей (1.2.4), обработка озоном (2.5.2), гидрофильное покрытие (4.1.4).

Регулирование световой энергии: фотохромизм (3.1.2, 3.2.3).

Энергетические воздействия на вещество: коронный разряд (2.3.1), радиоактивное излучение (2.3.1, 2.4.4), ка­витация (2.5.3), УФ-свет (2.5.3, 2.6.1, 3.2.5), электрическое поле (2.5.3), электрический ток (2.6.1), электромагнитное поле (2.5.3). ИК-свет (2.6.1), СВЧ-разряд (2.6.1), видимый свет (3.2), тепловая энергия (3.2.5).

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Индикация текущей информации о веществе: водороде (1.4.4), металлоорганических примесях в газе (2.5.2), озоне (2.5.4, 2.5.5), хемилюминесценция в реакциях окисления (2.4.1, 2.5.5, 2.5.6), флуоресценция (3.2.6), гидрофотография (3.2.6), гидродинамика потоков (3.2.7).

Индикация информации об энергии: тепловой при фазовом переходе (1.5.3, 1.5.4), тепловой в термохромах (3.3, 3.6.2), коронного разряда по образованию озона (2.3.1, 2.5.2), радиоактив­ного излучения по образованию озона (2.3.1, 2.4.4), радиоактивного излучения в радиохромах (3.4), видимого излучения в фотохромах (3.2.4, 3.2.6), УФ-излучения в фотохромах (3.2.5).

 

Работа Г. С. Альтшуллера «Маленькие необъятные миры» посвя­щена, пожалуй, самым парадоксальным инструментам ТРИЗ — стандартам на решение творческих (то есть по существу своему нестандартных!) задач.

Стандарты рождены практикой применения ТРИЗ: в середине 70-х годов выяснилось, что некоторые задачи, относящиеся к разным отраслям техники и, казалось бы, совершенно не похожие друг на друга, решаются одними и теми же приемами. Как, например, ввести в техническую систему вещество, если вводить вещество категори­чески запрещено условиями задачи? Или: как решить задачу на измерение, если нет никакой возможности проводить измерения?.. Первоначально стандартов было мало — менее десятка. Постепенно их число увеличивалось, в фонд стандартов включались все более хитроумные приемы, методы, подходы.

Современные стандарты образуют определенную систему: к каж­дому этапу в жизни машины «привязаны» свои стандарты. Разобрав­шись в системе стандартов и получив некоторые навыки их приме­нения, новатор может уверенно вступать в единоборство с большин­ством современных задач. Стандартов сегодня насчитывается не­много — около восьми десятков. Но ведь и химических элементов чуть больше сотни, а из них сложено все бесконечное многообразие мира...

Эта часть книги открывает читателю удивительный мир изобре­тательских стандартов, знакомит с опытом решения задач по ним, рассказывает о перспективах развития этого важнейшего инстру­мента ТРИЗ.

А. Б. Селюцкий