Юный техник 1970-12, страница 31

Если столкнувшиеся молекулы раскалываются вдребезги, то их осколки соединяются друг с другом, образуя новые молекулы. Молекулы после удара могут и приклеиваться одна к другой, так что из нескольких молекул образуется одна новая. Это и есть химическая реакция.

Если же молекулы ударятся друг о друга несильно, то они просто отскочат одна от другой, словно мяч от ноги футболиста. При этом одна из них свернет с прежнего пути и полетит дальше еще быстрее, другая же замедлит свой бег. Это уже чисто физическое взаимодействие, никакой химии тут нет. Однако любая химическая реакция начинается с такой «физики». Вот почему химики всеми путями стараются ускорить бег молекул, чтобы они не просто сталкивались, а разбивали друг друга.

Физик, чтобы ускорить полет частицы, разгоняет ее в электромагнитном поле ускорителя, химик же попросту подносит горящую газовую горелку к колбе с раствором вещества. При нагревании все молекулы начинают суетиться еще больше, сталкиваются еще сильнее. Но вот беда — одни молекулы нагреваются больше, другие меньше. Получится, что при столкновении одна пара молекул даст две пары новых молекул, а другая, например, даст три новые молекулы. Или наоборот — две молекулы «склеятся» в одну, а в другом месте раствора в одну склеятся четыре молекулы.

Именно так бывает, когда, например, проводят реакцию полимеризации. Подогревают чуть-чуть жидкую массу, и каждые две молекулы соединяются в одну (получится димер). Увеличили пламя горелки — три молекулы соединяются в одну (это тример). Еще сильнее нагреем — в колбе уже не жидкость, а густая, вязкая, как вазеп н, масса. Это уже полимер, здесь в одну соединяются тысячи молекул.

Однако нам-то нужно одно вещество — полимер, а у нас в колбе и димеров, и тримеров, и тетрамеров, и прочих других «меров» предостаточно. И все оттого, что каждая молекула двигается куда ей вздумается с любой скоростью. Кроме того, не безразлично, как молекулы сталкиваются: если «лбами», получается одна молекула, если же нагоняя друг друга, получается совсем другая молекула.

Уже 16 лет назад была сделана попытка ускорить бег молекул. Первый ускоритель был довольно примитивным — это ротор с лопатками, которые слегка погружались в исследуемую жидкость. Включали электромотор, ротор начинал вращаться, при этом каждая лопатка ротора захватывала часть жидкого четыреххлористого углерода и толкала в отверстие камеры.

Молекулы четыреххлористого углерода таким образом получали энергию примерно 0,5 эв. Это совсем невысокая энергия, чуть-чуть выше, чем та, которую получают молекулы при нагревании газовой горелкой. Такой ускоритель не вдохновил ученых на дальнейшие поиски. Использовать же электромагнитное поле для ускорения молекул не удавалось, ибо молекулы в отличие от элементарных частиц электронейтральны и на них электромагнитное поле не действует. Все это привело к тому, что последующие десять лет почти никто химическими ускорителями не занимался. Молекулы заставляли реагировать, действуя «по старинке».

В стальном баллоне сжимают водород, то есть легкий газ с добавкой небольшого количества тяжелого газа, например метана. Открывают вентиль. Молекулы водорода, со свистом вырываясь из баллона, миллионы раз в течение секунды толкают молекулы метана и в конце концов увлекают их за собо'и. Тяжелые молекулы летят с той же скоростью, что и легкие, но энергии накапливают больше — пропорционально своему весу. Так простым путем, без всяких синхрофазотронов, можно разогнать молекулы тяжелого газа. Правда, некоторые молекулы водорода и метана стремятся разбежаться в разные стороны, ведь поток вырывается в вакуум. Но здесь поможет экран в виде воронки (см. рис.). Те молекулы, которые проскакивяют в отверстие, образуют прямолинейный пучок, где каждая молекула имеет практически одинаковую энергию. Пучок направляется в камеру, заполненную газом, с которым и должны прореагировать его молекулы —• например, хлором. В результате реакции образуются молекулы хлористого метила.

Есть и другой способ получить пучок молекул, летящих с одинаковой скоростью, — так называемый «метод разбрызгивания». Вырывающийся из баллона со сжатым газом быстрый пучок Молекул или ионов направляют в твердую мишень, например в кусок металла натрия. Под ударами ионов атомы натрия, как брызги, выскакивают на поверхность мишени. На пути молекул ставят экран с отверстием и таким образом вырезают узкий

На верхнем рисунке показан способ ускорения молекул, на пути которых стоит экран в виде воронки. Внизу — ускорение молекул в электромагнитном поле.

ТЧ □ □

а и

29