Животворящие силы...

Не так давно, в конце 70-х годов, автору довелось побывать в Новосибирске во всемирно известном Институте катализа Академии наук СССР, писать о его ученых и проводимых ими исследованиях. Случилось познакомиться и с директором института академиком Г.К. Боресковым. И вот во время одной из встреч Георгий Константинович полушутя, как бы пародируя журналистов, которые любят иногда писать "что было бы, если бы такой-то вещи вдруг не стало", набросал картину мира после исчезновения на Земле всех катализаторов.

Выходило так, что вскоре после прекращения их действия наша Земля стала бы... голой пустыней, омываемой океаном... слабой азотной кислоты. Само собой разумеется, все живое прекратило бы существование - ведь в нас с вами и в каждом зеленом листочке химические процессы идут с помощью катализаторов.

Что и говорить, картина, леденящая воображение! Но случиться этому не суждено по одной простой причине - десятки тысяч катализаторов для естественных превращений создала сама природа, тысячи катализаторов для своих промышленных нужд научился и уже успел создать человек.

Мы бы, конечно, не стали особо останавливаться на этих веществах с поистине фантастическими возможностями, которые знаменитый шведский химик Берцелиус в прошлом веке приписывал некой "животворящей силе", не будь к ним причастна медь.

Суть действия всех катализаторов, не вдаваясь в подробности, можно представить следующим образом. На пути любого химического превращения исходных веществ в новые всегда лежит так называемый энергетический барьер. Если бы его не было, все вещества давно бы прореагировали, соединившись в один невообразимый конгломерат, и картина при этом была бы не менее печальной, чем при отсутствии катализаторов. Откуда же этот барьер берется?

Перед соединением в новое вещество нужно вначале разрушить те химические связи, которые скрепляют в единое целое молекулы исходных веществ. На это и нужна энергия. Потом, уже в ходе образования нового вещества, энергия может вновь высвободиться - это происходит при так называемых экзотермических реакциях, идущих с выделением тепла. Но процесс разрыва старых связей всегда предваряет образование новых - отсюда и возникает энергетический барьер. Для соединения некоторых веществ их нужно разогреть до очень высокой температуры, сжать огромным давлением. А если для них существует катализатор, все произойдет несравненно проще. Он так перестроит электронные оболочки исходных веществ, так передвинет их атомы, что находиться врозь этим веществам станет гораздо труднее, нежели соединиться. Причем после окончания реакции катализатор "выйдет сухим из воды" - он останется целым и невредимым, точно таким, каким был до нее...

Бензин может гореть на медной сетке без всякого поджигания! Он горит совершенно невидимым пламенем, но при этом выделяет еще больше тепла, чем при сжигании в камере двигателя. Мы уже говорили, что медь довольно легко реагирует с кислородом, образуя вначале окись CuО черного цвета, а при нагреве - красную закись Cu₂О. Но столь же легко медь и отдает кислород. Поэтому достаточно прокалить, окислить тонкую медную сетку до образования красного налета закиси, подать на нее через распределительное устройство пары бензина, и тот будет получать от меди кислород, окисляться, сгорать без пламени. В таком нагревательном приборе не пропадает впустую ни единая молекула бензина! И не единая вредная частичка не улетит из него в воздух! Ученые считают, что наилучший катализатор беспламенного горения - платина, но медь вполне способна в некоторых аппаратах заменить дорогой благородный металл.

Катализатором - переносчиком кислорода - медь служит уже на многих производствах, где синтезируют важные органические вещества. Окисномедные катализаторы полностью очищают газы многих производств от вредных примесей, сжигают их, окисляя ядовитые вещества до безвредных соединений. С этими замечательными профессиями меди автор воочию познакомился в Институте катализа и на многих промышленных предприятиях. Впрочем, в использовании удивительных каталитических способностей меди еще очень много предстоит поучиться у природы. Об этом мы поговорим в главе о значении меди для всего живого.