Юный техник 1969-07, страница 40

что под действием света эта реакция происходит при комнатной температуре. И при этом всего лишь один световой квант служит как бы толчком для образования миллиона молекул хлористого водорода.

Энергии одного кванта хватало на то, чтобы двухатомная молекула хлора распалась на отдельные атомы. А каждый из них был, естественно, активнее первоначального своего состояния и мог вступить б реакцию с молекулой водорода — так образуется молекула хлористого водорода. Но ведь второй атом водорода тоже свободен и активен. Он незамедлительно вступает в реакцию с ближайшей молекулой хлора. В результате — молекула хлористого водорода и свободный атом хлора... Дальше все начинается сначала, возникает как бы длинная цепь реакций. Обрыв может произойти, лишь когда два свободных атома хлора из соседних цепей объединятся, вновь образуя неактивную молекулу.

Сначала Семенов думал, что в опытах Харитона и Вальта реакция развивается по тем же законам цепных реакций. Активными частицами, по предположению ученого, были атом кислорода и некий, как позднее выразился сам Николай Николаевич, гипотетический первичный окисел фосфора. Все это могло появиться в небольшом количестве просто от теплового движения. Но таких первичных частиц было бы столь ничтожно мало, что, несмотря на длинную цепь, реакция шла бы крайне медленно и при давлении ниже критического была бы просто незаметна. Но что же происходило за тем неизвестным, говоря образно, порогом — давлением выше критического? Почему вдруг так бурно начинала идти реакция?..

— Я уже сейчас не помню хорошо, когда у меня мелькнула догадка, что реакция окисления фосфора отличается от реакции хлора с водородом... Не помню, как пришла главная мысль, что в ходе реакции образуются не обычные молекулы пятиокиси фосфора, но молекулы возбужденные, имеющие избыточную энергию, что и является причиной испускания света при соединении фосфора с кислородом. Но иногда возбужденная молекула пятиокиси фосфора может столкнуться с неактивной молекулой кислорода, еще не успев испустить свет. Тогда их избыточная энергия вызывает расщепление кислородной молекулы на активные атомы, каждый из которых, в свою очередь, начинает боденштейновскую прямую цепь реакции окисления фосфорных паров.

Таким образом, я пришел к идее, что цепь окисления фосфора является разветвленной, подобно дереву с его ветками. Такая разветвленная цепная реакция напоминает горную лавину, которая начи

нает нарастать и мощно развиваться от ничтожной причины...

Значит, лавина. Как там, в горах, где достаточно одного неверного движения альпиниста или резкого порыва ветра, чтобы вызвать к жизни страшный в своей неудержимости и жестокости грохочущий поток — камнепад. Но горы могут и остановить лавину, скалы затормозят, сдержат ее страшный бег. И потом там, близ облаков, ясно, отчего рождается и умирает этот поток. А здесь, в колбе?..

Вопросы, сомнения одолевали ученого. Почему лавина — разветвленная цепная реакция — образуется лишь при давлении выше критического и не идет, когда давление ниже предельного?

И тут необходимо снова вернуться немного назад. Вспомните закономерность, открытую в самом начале работы над серией контрольных опытов. «Обнаружилось, что критическое давление кислорода сильно понижается при увеличении размеров сосуда, причем для сферы оно обратно пропорционально квадрату ее диаметра».

Ну, а если бы сосуда не было вообще?

— Критическое давление упало бы до нуля, и реакция окисления — лавина — могла бы развиваться всегда?! Значит, стенки сосуда сдерживают, подобно скалам в горах, реакционный поток!

Лавину сдерживают стенки сосуда. И предположим, две активные частицы — в данном случае два атома водорода, — попав на стенки сосуда, образуют уже неактивную молекулу, которая возвращается в «общий котел». И чем уже сосуд, тем короче цепь реакции, тем меньше в ней элементарных реакций и меньше разветвлений. И если давление кислорода и фосфора будет одно и то же, а с,осуд будет все время уменьшаться, то большая часть разветвлений вообще не сможет возникнуть. Не будет лавины, не будет реакции.

Ну, а при чем же здесь «благородный» аргон? Какое ему отводится место в этих теоретических размышлениях? И тут ученый нашел очень образное выражение. «Путаясь в ногах», молекулы инертного газа замедляют движение активных частиц к стенкам сосуда. Вот и все объяснение к удивительному влиянию аргона на величину критического давления. Так была поставлена точка в долгих и трудных размышлениях и поисках, связанных с открытием разветвленных цепных реакций. Была ли она последней?

— Построив на основе этих предположений математическую теорию, я убедился, что полученные в опытах закономерности поразительно хорошо описываются теоретическими формулами. Все стало ясно, и я был совершено убежден в правильности не только опытов, но и теории...

38