Юный техник 1985-12, страница 20

Инструменты науки

Ускоритель для молекул

Об ускорителях заряженных элементарных частиц знают или слышали, наверное, все. Напомним, что в подчас многокилометровом канале подобных приборов частицы разгоняют до огромных скоростей, чтобы затем столкнуть их, заставив взаимодействовать, и проанализировать результаты. Так добывают знания о первокирпичиках материи. Но со школьных лет мы знаем, что материю можно и нужно изучать и на другом уровне — молекулярном. Мы, кстати, этим и занимались, сливая в пробирки различные вещества, анализируя осадок, цвета и запахи полученных соединений, выписывая уравнения химических реакций. А есть ли у химиков свои ускорители? Нужны ли им приборы, подобные, скажем, синхрофазотрону?

Начнем со второго вопроса. Молекулы, из которых соткана окружающая материя, как известно, находятся в беспрерывном тепловом движении. В химические реакции они могут вступать, только столкнувшись. Следовательно, исследовать момент непосредственного соударения молекул для химиков особенно важно. Но даже при атмосферном давлении, к примеру, молекулы газа могут сталкиваться миллиарды раз в секунду! Разве тут уследишь за тонкостями взаимодействия! Нужен прибор для изучения от

дельных, единичных соударений.

Или другой пример. Многие промышленные реакции протекают на поверхности твердых катализаторов. Процесс этот — и в этом его достоинство — протекает чрезвычайно быстро. Первая его стадия — адсорбция, осаждение на поверхность катализатора молекул реагента. Чтобы максимально ускорить адсорбцию, необходимо соответствие размеров кристаллической решетки катализатора и молекул реагента. Как с большой точностью измерить размер молекул? Размеры элементарных частиц уточняют на ускорителях. А какие приборы помогут химикам?

В 1956 году американские исследователи Э. Тейлор и Ш. Датц первыми поставили эксперимент для наблюдения отдельных актов химической реакции. В особой камере нагревали до степени сильного испарения вещество. Испарившиеся молекулы в виде пучка выходят из камеры через единственное крохотное отверстие.

В эксперименте участвует еще одно точно такое же устройство. Только оно дает пучок молекул другого вещества. Пучки пересекаются, разные молекулы сталкиваются, взаимодействуют. Все происходит в глубоком вакууме. Поэтому результаты взаимодействия —

18