Юный техник 1980-03, страница 39
ственных ресурсов, а просто-напросто пользуется внешней энергией. Скажем, того же радиоактивного излучения. То есть иванты излучения передают свою энергию молекулам, разрывая в них химические связи и «пришивая» к цепи каждое очередное звено. И тогда процесс этот уже нельзя называть цепным. У исследователей нашелся свой контрдовод. Они измерили количество энергии излучения, передаваемое веществу, и подсчитали число звеньев в полимерной цепочке. Выяснилось, что на каждые 100 электрон-вольт потраченной энергии в полимер соединялось до 1000 молекул, тогда как в простых, нецепных реакциях их бывает не более двух-трех на то же количество потраченной энергии. Значит, излучение и в самом деле только «поджигает» реакцию, которая дальше идет сама по себе. Ученые еще и еще раз проверяли свои результаты. Поставили серию контрольных экспериментов. Для одного из них, например, сконструировали специальное устройство, которое позволило мгновенно на сотую долю секунды включить и выключить ионизирующее излучение. Оказалось, что цепь растет нисколько не хуже, если вещество облучают ие постоянно, а вот таким коротким импульсом. Его вполне достаточно, чтобы запустить реакцию, а потом в излучении нужды уже нет, цепь наращивается сама собой. Первая поправка к Аррениусу А дальше все произошло почти так же, как с Колумбом, который, как известно, нашел далеко не то, что искал. Дело в том, что идея «энергетических» цепей оказалась в данном случае... несостоятельной. Да, энергия и в самом деле высвобождается в момент присоединения звена к цепи. Но ее явно мало для того, чтобы следующая молекула могла подойти к цепи на необходимое расстояние и, перестроив свои химические связи, присоединиться к ней. Помните «бег с барьерами»? Так вот, энергии молекуле хватает лишь на то, чтобы чуточку оторваться от «беговой дорожки». О том, чтобы преодолеть барьер, казалось, не может быть и речи. И все же молекула каким-то чудом оказывается по ту сторону барьера! Оказалось, что закон Аррениуса перестает быть справедливым при очень низких температурах: — 5—10° К Быстрое падение скорости химических реакций по мере снижения температуры постепенно замедляется, а затем... скорость становится практически постоянной! Например, скорость роста цепи формальдегида при 10° К достигает своего минимального значения — 100 звеньев в секунду и далее с понижением температуры остается точно такой же. Между тем если следовать закону Аррениуса, то при 10° К приращения 1 (одного!) лишь звена пришлось бы ждать 1030 лет! Осилить потенциальный барьер молекуле помогает не чудо, а законы квантовой механики, допускающей возможность процессов, совершенно немыслимых с точки зрения классической химической кинетики. А именно: молекула может перейти не только поверх барьера, но и... сквозь него! Подобные процессы не новость для ядерной физики и наблюдаются, скажем, при радиоактивном альфа-распаде или в спонтанном делении ядер. Но там сквозь барьеры просачиваются (физики говорят, туннелируют) сравнительно малые по размерам частицы — электроны, нуклоны, осколки ядер. Здесь же речь идет о туннелиро-ваиии настоящих мастодонтов — громадных по сравнению с ядрами органических молекул. Вероятность туннельных переходов из- 36 |
