From DNA to Silly Putty: The diverse world of polymers - Jan Mattingly

Многообразный мир полимеров: от ДНК до жвачки для рук — Ян Мэттинли

Переводчик: Tatiana Nikolaeva Редактор: Madina Juarez

What do silk,

Что общего между шёлком

DNA,

wood,

ДНК,

деревом,

balloons,

воздушными шарами

and Silly Putty all have in common?

и жвачкой для рук?

They're polymers.

Всё это полимеры.

Polymers are such a big part of our lives

Полимеры имеют такое широкое применение,

that it's virtually impossible

что практически невозможно

to imagine a world without them,

представить мир без них,

but what the heck are they?

но что же это такое?

Polymers are large molecules

Полимеры — большие молекулы,

made of small units called monomers

состоящие из небольших блоков — мономеров,

linked together like the railroad cars from a train.

соединённых вместе, как вагоны поезда.

Poly means many,

«Поли» означает «много»,

and mono means one,

а «моно» — «один»,

and mers or mero means parts.

а «мерс» или «меро» означает «части».

Many polymers are made by repeating

Многие полимеры состоят из многократно

the same small monomer over and over again

повторяющихся маленьких мономеров,

while others are made from two monomers

другие — из двух мономеров,

linked in a pattern.

соединённых по определённой схеме.

All living things are made of polymers.

Все живые существа состоят из полимеров.

Some of the organic molecules in organisms

Одни органические молекулы в организмах

are small and simple,

маленькие и простые,

having only one of a few functional groups.

имеют лишь одну функциональную группу.

Others, especially those that play structural roles

Другие отвечают за структуру

or store genetic information,

или хранят генетическую информацию

are macromolecules.

и называются макромолекулы.

In many cases, these macromolecules are polymers.

Чаще всего эти макромолекулы — полимеры.

For example, complex carbohydrates

Например, сложные углеводы —

are polymers of simple sugars,

полимеры моносахаридов,

proteins are polymers of amino acids,

белки — полимеры аминокислот,

and nucleic acids, DNA and RNA,

а нуклеиновые кислоты, ДНК и РНК,

which contain our genetic information,

содержащие нашу генетическую информацию —

are polymers of nucleotides.

полимеры нуклеотидов.

Trees and plants are made

Деревья и растения состоят

of the polymer cellulose.

из полимерной клетчатки.

It's the tough stuff you find in bark and stems.

Это твёрдое вещество в коре и корнях.

Feathers,

Перья,

fur,

hair,

шерсть,

волосы,

and fingernails

ногти

are made up of the protein keratin,

состоят из протеинового кератина,

also a polymer.

что тоже полимер.

It doesn't stop there.

И это ещё не всё.

Did you know that the exoskeletons

Оказывается, наружные скелеты

of the largest phylum in the animal kingdom,

самого крупного вида животных,

the arthropods,

членистоногих,

are made of the polymer chitin?

сделаны из полимерного хитина.

Polymers also form the basis

Полимеры также составляют основу

for synthetic fibers, rubbers, and plastics.

синтетических волокон, резины и пластиков.

All synthetic polymers are derived from petroleum oil

Синтетические полимеры получают из нефти

and manufactured through chemical reactions.

в процессе химических реакций.

The two most common types of reactions

При производстве полимеров

used to make polymers

наиболее распространены

are addition reactions

реакция присоединения

and condensation reactions.

и реакция конденсации.

In addition reactions,

Реакции присоединения

monomers simply add together to form the polymer.

соединяют мономеры для получения полимера.

The process starts with a free radical,

Всё начинается со свободного радикала,

a species with an unpaired electron.

то есть неспаренного электрона.

The free radical attacks

Свободный радикал атакует

and breaks the bonds to form new bonds.

и разрушает связи, чтобы образовать новые.

This process repeats over and over

Этот процесс повторяется много раз,

to create a long-chained polymer.

чтобы получить полимер с длинной цепочкой.

In condensation reactions,

В реакциях конденсации

a small molecule, such as water,

небольшая молекула, такая как вода,

is produced with each chain-extending reaction.

возникает при каждом удлинении цепочки.

The first synthetic polymers

Первые синтетические полимеры

were created by accident

были получены случайно

as by-products of various chemical reactions.

как побочный продукт химических реакций.

Thinking they were useless,

Думая, что они бесполезны,

chemists mostly discarded them.

химики, как правило, выбрасывали их.

Finally, one named Leo Baekeland

Пока однажды Лео Бакеланд

decided maybe his useless by-product

не решил проверить,

wasn't so useless after all.

так ли уж непригоден его побочный продукт.

His work resulted in a plastic

Так он получил пластмассу,

that could be permanently squished into a shape

форму которой можно было постоянно менять,

using pressure and high temperatures.

используя давление и высокие температуры.

Since the name of this plastic,

Поскольку название пластика —

polyoxybenzylmethylenglycolanhydride,

полиоксибензилметиленгликольангидрид —

wasn't very catchy,

было нелегко запомнить,

advertisers called it Bakelite.

рекламные агенты назвали его Бакелит.

Bakelite was made into telephones,

Из бакелита стали делать телефоны,

children's toys,

детские игрушки

and insulators for electrical devices.

и изоляторы для электрических устройств.

With its development in 1907,

В 1907 году производство пластмасс

the plastics industry exploded.

стало бурно развиваться.

One other familiar polymer, Silly Putty,

Ещё один хорошо знакомый полимер, жвачку для рук,

was also invented by accident.

также изобрели случайно.

During World War II,

Во время Второй мировой войны

the United States was in desperate need

США отчаянно нуждались

of synthetic rubber to support the military.

в синтетическом каучуке для армии.

A team of chemists at General Electric

Команда химиков в General Electric

attempted to create one

пыталась его синтезировать

but ended up with a gooey, soft putty.

и получила вязкую, мягкую мастику.

It wasn't a good rubber substitute,

Она была плохой заменой каучуку,

but it did have one strange quality:

но обладала необычным свойством:

it appeared to be extremely bouncy.

она была очень пружинистой.

Silly Putty was born!

Так появился эта игрушка для рук!

Synthetic polymers have changed the world.

Синтетические полимеры изменили мир.

Think about it.

Только подумайте.

Could you imagine getting through a single day

Можете ли вы представить себе один день

without using plastic?

без изделий из пластмассы?

But polymers aren't all good.

Но не все полимеры полезны.

Styrofoam, for example, is made mainly of styrene,

Например, пенопласт содержит стирол,

which has been identified as a possible carcinogen

а Агентство по охране окружающей среды

by the Environmental Protection Agency.

обозначило его как возможный канцероген.

As Styrofoam products are being made,

При производстве продуктов из пенопласта

or as they slowly deteriorate in landfills or the ocean,

или во время их распада на свалках и в океане

they can release toxic styrene

в окружающую среду может выделяться

into the environment.

ядовитый стирол.

In addition, plastics that are created

Кроме того, пластмассы, созданные

by addition polymerization reactions,

с помощью реакций добавления,

like Styrofoam,

такие как пенопласт,

plastic bags,

пакеты

and PVC,

и плёнка ПВХ,

are built to be durable and food-safe,

делают прочными и безвредными для пищи,

but that means that they don't break down

поэтому они не распадаются

in the environment.

в природе.

Millions of tons of plastics

Миллионы тонн пластмассы

are dumped into landfills every year.

сбрасываются в мусорные свалки каждый год.

This plastic doesn't biodegrade,

Она не разлагается под действием бактерий,

it just breaks down

она просто распадается

into smaller and smaller pieces,

на всё меньшие части,

affecting marine life

поражает морской мир

and eventually making their way back to humans.

и возвращается назад к людям.

Polymers can be soft or hard,

Полимеры бывают прочными,

squishy or solid,

мягкими или твёрдыми,

fragile or strong.

хрупкими или крепкими.

The huge variation between

Огромное разнообразие форм

means they can form

их существования

an incredibly diverse array of substances,

означает невероятную широту применения,

from DNA

от ДНК

to nylon stockings.

до капроновых чулок.

Polymers are so useful

Полимеры так широко используются,

that we've grown to depend on them every day.

что мы теперь зависим от них каждый день.

But some are littering

Но некоторые из них загрязняют

our oceans, cities, and waterways

наши океаны, города и водные пути,

with effects on our health

и последствия этого для нашего здоровья

that we're only beginning to understand.

мы только ещё начинаем осознавать.