Юный техник 1965-07, страница 37

водорода и азота, сталкивал их «лбами» и с еще большей силой отталкивал от себя прочь.

Раньше считали, что скорости прямой и обратной реакций зависят исключительно от двух условий — температуры и давления: чем выше давление, тем выше должен быть выход аммиака. При этом ссылались на установку норвежского ученого Биркеланда, который добился с ее помощью окисления азота до азотной кислоты. Основу процесса составляло продувание воздуха через пламя электрической дуги. Но способ этот был дорог и требовал большого расхода электроэнергии.

После печального опыта Ле-Шателье в 1901 году, закончившегося взрывом его установки, возникла мысль об эффективном катализаторе для увеличения скорости реакции. Были перепробованы почти все элементы периодической системы. В 1910 -году Габеру и Бошу удалось установить, что довольно активным катализатором синтеза аммиака являются металлический осьмий или мелко раздробленное железо с небольшими примесями окиси калия и окиси алюминия.

Но синтез аммиака на катализаторах Габера — Боша 'был все-таки дорогим и малоэффективным. По существу, Габеру с Бошем так и оне удалось оседлать Тяни-Толкая, тот постоянно брыкался под ними и выбивал почву у них из-под ног своим строптивым поведением. Узда, которой приходилось сдерживать этот строптивый катализатор, обходила'сь недешево —- .не каждой стране было по карману приобрести ее.

Лишь полвека спустя группа советских ученых под руководством Вольпина и Хидекеля справилась целиком и полностью с решением проблемы азотного голода. При выборе своего Тяни-Толкая они брали уроки «верховой езды» у природы: некоторые виды (микроорганизмов, живущих в иочве, обладали требуемой способностью: при обычной комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении усваивали из воздуха молекулярный азот. Ученым удалось подсмотреть, что <в 'процессах фиксации азота участвуют катализаторы, в составе которых обязательно присутствуют железо и молибден.

ХОД КОНЕМ

Первый приступ ученых коварному азоту все же удалось частично отбить — он упорно не желал сдаваться, хотя всем было видно, что дни его цитадели сочтены. Электроны-воины сражались до последнего своего микроэнергетического дыхания. А водород, второй необходимый участник реакции, не только не помог исследователям, но, перебив ноги Тяни-Толкаю, вывел из строя катализатор и тем самым стал на сторону соперника.

Тогда пошли на хитрость: нашли такой катализатор, который не только не разрушался под действием молекулярного водорода, но, наоборот, активировал его. Это ацетилацетонаты переходных металлов. Они, в свою очередь, объединились с металлоорганическими соединениями и клешнями своих комплексных связей сработали Троянского коня, спрятав под внешне безобидной личиной высокую активность водорода. Последний свободно проник между парой электронов, несших дозор на общей, молекулярной орбите, двух атомов азота и встал там, раз и навсегда разъединив их. Тем временем «соотечественники» водорода окружили, каждый по отдельности, ставшие беззащитными атомы азота, связали их своим кольцом — и реакция азота с водородом пошла, замелькала под сильными ногами Тяни-Толкая. Тот только успевал тянуть к себе атомы азота и водорода, сталкивать их и отпихивать обратно уже связанными в аммиак.

Так советским ученым впервые в мире удалось осуществить реакцию низкотемпературной фиксации азота в лабораторных условиях. Вместо пушечной стали — тонкое стекло колбы: нет давления в 700 атмосфер, не нужна температура 500°.

Открытие комплексных систем, способных к фиксации молекулярного азота, позволяет уже теперь приступить к созданию высокоактивных катализаторов — эскадрона из Тяни-Толкаев который является решающим видом войск в битве за азот.

16