Техника - молодёжи 1954-10, страница 18

i^L

: fii A jk ■ Г7\ УГ&

ш ж

Квндидат химических наук С. ЛОКТЕВ

Рис. Н. СМОЛЬЯНИНОВА

ХИМИЧЕСКИЕ ЗАВОДЫ ПРИРОДЫ

Жаркий летний день. Непрерывный поток ярких солнечных лучей заливает землю. Но не только свет и тепло несу г солнечные лучи. В них заключена способность вызывать «многие химические 'превращения. Одно из этих превращений, происходящее © зеленых листьях -растений, достойно удивления. Здесь из простейших неорганических веществ — углекислого газа и воды —- образуются сложные органические соединения, такие, как сахар, крахмал, клетчатка и белки. Процесс такого превращения называется фотосинтезом. Созидание при помощи света происходит с участием вещества растений — хлорофилла. Хлорофилл — ловушка для солнечных лучей. Он улавливает энергию солнечного света и передает ее молекулам углекислого газа и воды. Приняв эту энергию, молекулы углекислого газа и воды, очень стойкие в обычных условиях, «.расшатываются», «разрыхляются» и становятся способными легко вступать в химические реакции. Молекулы воды, например, настолько «расшатываются», что распадаются на водород и кислород. Водород реагирует с углекислым газом, давая сахар. Из сахара потом образуются крахмал, клетчатка и другие органические вещества. Этот же сахар может превратиться и в жиры, а при соединении с азотом (например, в виде аммиака) образуются самые сложные органические вещесива — белки.

Необходимый для фотосинтеза углекислый газ растения черпают из гигантского резервуара — воздушного океана. В воздухе углекислого газа мало -- всего три сотых процента по объему. И, несмотря на то, что растения при солнечном свете потребляют углекислый газ. количество его в воздухе не меняется. Дело в том, что в необозримом хозяйстве природы процесс фотосинтеза, связанный с 'расходованием углекислого газа, уравновешен другими процессами, {приводящими к его образованию К числу этих процессов относятся, дыхание человека и животных, ночное дыхание растений, горение топлива, гниение и «разложение животных и растительных остатков и т. д. Это процессы, .при которых молекулы сложных органических веществ разрушаются и пртращаются в углекислый газ и воду

'Сущность фотосинтеза ученые разгадали л* самом начале XIX века. И тогда же появилась замечательная идея: по примеру природы заставить взаимодействовать такие простейшие вещества, как углекислый -газ и воду, чтобы получить из них различные органические соединения. Но просто облучение смеси воды и углекислого газа солнечным светом не давало никаких новых веществ. Молекулы углекислого газа в свободном состоянии весьма стойки и с трудом поддаются химическим превращениям.

В чем же причина химической пассивности углекислого газа?

В химии существует закон: чем больше энергии выделяется при образовании данного вещества, тем оно прочнее, устойчивее и тем труднее вступает в химические реакции. При образовании молекул углекислого газа (вспомните горение угля) выделяется особенно много тепла. Образование 44 г углекислого газа сопровождается выделением 97 больших калорий тепла!

Тогда химики обратили внимание на другое соединение углерода с кислородом, а именно окись углерода. Окись углерода, известная в обыденкой жизни под именем угарного газа, так же как и углекислый газ, образуется при горении топлива, особенно если горение происходит при недостатке воздуха. Окись углерода беднее кислородом и способна гореть, превращаясь в углекислый газ. Над раскаленным углем часто можно заметить мерцающее голубое пламя. Это горит окись углерода.

Так «ак окись углерода образуется с меньшим выделением тепла, то. очевидно, она должна легче вступать в химические реакции, заключают химики. Однако попмт

ки их вовлечь окись углерода в различные химические реакции увенчались лишь частичным успехом. Она реагировала только с сильнодействующими веществами, вроде хлора, металлического калия, едких щелочей.

В начале XX века в арсенал промышленной химии вошло новое оружие — катализ. Применяя специальные вещества — катализаторы (обычно это металлы или их окиси), химикам удалось «расшатать» связи в молекулах окиси углерода и углекислого газа и заставить их реагировать со многими веществами.

Особенно интересные и неожиданные результаты были получены при взаимодействии окиси углерода и водорода.

Работы ученых показали, что, используя окись углерода, углекислый газ и водород, можно строить сложные молекулы органичзских веществ.

ЧТО ПОЛУЧАЮТ ИЗ ОКИСИ УГЛЕРОДА

Химик в наше время — архитектор, зодчий Только свои сооружения он строит не из кирпичей, балок, камня, а из атомов и молекул. Из „молекул простейших веществ он возводит различные атомные постройки.

В настоящее время в промышленности и в лабораториях из окиси углерода получают -много ценных химических продуктов (смотри схему на 3-й странице обложки).

При химической переработке окиси углерода наибольшее -значение имеют синтезы па основе окиси углерода и водорода. Смесь окиси углерода и водорода в технике получают, пропуская водяной пар через раскаленный кокс или уголь. Полученная газовая смесь после небольшой обработки используется для синтеза.

Если взять в качестве катализатора тонко раздробленные никель или кобальт и при температуре 250—300° пропустить над ними смесь окиси углерода и водорода, то можно получить простейший углеводород — метан. Во многих городах нашей страны в кухонных плитах горит природный газ, состоящий в основном из метана. Газ, приготовляемый из каменного угля, содержит до 20°/о окиси углерода. Прогоняя такой газ над катализатором, можно превратить ядовитую окись углерода в безвредный метан, повышая одновременно теплотворную способность газа,

Если пропустить смесь окиси углерода и водорода в объемном соотношении 1:2 над катализатором, в состав которого, кроме кобальта, входят окись тория, окись магния и минерал кизельгур, то при температуре около 200° происходит образование углеводородов с 'различной

Рассматривая рисунок. можно видеть, что хотя человек и научил ся получать из углекислого газа органические вещества, но сще не в том «ассортиментекак природа.

СПИРТ»! _v (метиловый и др,)

16