3 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Уже в далёком прошлом было замечено, что если доба­вить к веществам, между которыми происходит хими­ческая реакция, небольшое количество других веществ, то скорость химических процессов значительно увеличивает­ся. Так действует добавка дрожжей в тесто, солода — при варке пива, добавка в молоко сычуга при сыроварении и т. д. Однако научные исследования этого явления — явле­ния катализа — начались только в прошлом веке.

В XVIII и начале XIX веков серную кислоту (H2SO4) получали так называемым «камерным» способом: сжигали серу вместе с селитрой (NaNO3). Газы, получаемые в ре­зультате сгорания серы, переводили в большие стеклянные бутыли (впоследствии бутыли были заменены большими свинцовыми камерами, давшими название этому способу). На дно бутылей или камер наливали воду, в которой газы растворялись, и образовывалась серная кислота.

Если сжигать одну серу, то при этом, как известно, об­разуется сернистый газ. Реакцию сгорания серы можно представить таким химическим уравнением:

Но растворяя в воде сернистый газ (двуокись серы), получить серную кислоту ещё нельзя. Серная кислота получается при растворении в воде трёхокиси серы (SО3):

Следовательно, к молекуле двуокиси серы необходимо добавить ещё атом кислорода и только после этого полу­ченный газ растворять в воде. Этот атом кислорода и при­соединяется к сере, если её сжигать с селитрой. Что при этом происходит?

Французские химики Клеман и Дезорм исследовали камерный процесс получения серной кислоты. Своё иссле­дование они опубликовали в 1806 году. В то время химики предполагали, что роль селитры, которая богата кислоро­дом, сводится лишь к простому окислению серы непосред­ственно в трёхокись. Но Клеман и Дезорм убедительно доказали, что того количества селитры, которое обычно берётся для камерного процесса, нехватило бы на перевод всего сернистого газа (SO2) в трёхокись серы (SO3). Для этого понадобилось бы селитры в десять раз больше. Они правильно решили, что всё дело заключается в тех красно-бурых парах — окислах азота,— которые образуются при прокаливании селитры (когда сгорает сера) и вместе с сернистым газом попадают в камеры. При этом количество окислов азота во время реакции практически не изме­няется.

Так обнаружили катализирующее действие окислов азота.

Однако это открытие вскоре было забыто.

В 1811 году русский учёный Константин Кирхгоф, исследуя процесс осахаривания крахмала с помощью соло­да, заметил, что если долгое время нагревать пшеничный крахмал с водой, слегка подкисленной серной кислотой, то крахмал сначала превращается в клееобразное вещество декстрин, а затем — в виноградный сахар. Удивительным казалось то, что к концу реакции вся кислота, которая несомненно играла большую роль во всех этих превра­щениях, осталась целой и её легко можно было удалить из смеси с помощью извести. Учёный сделал вывод, что серная кислота, которая не вступает в соединение ни с крахмалом, ни с сахаром, только одним своим присутст­вием вызывает реакцию превращения крахмала в сахар.

Так было обнаружено катализирующее действие серной кислоты.

Через некоторое время другие учёные повторили опыты Кирхгофа и получили тот же результат. То же самое наб­людалось и с картофельным крахмалом: при этом образо­вавшийся сахар даже закристаллизовался. Далее выяс­нили, что чем больше взять кислоты для подкисления воды, тем скорее крахмал перейдёт в сахар. Было установ­лено также, что серную кислоту можно заменить другими минеральными кислотами.

Накапливалось всё больше удивительных фактов по влиянию «посторонних» веществ на течение химических реакций. Появлялись новые исследования по катализу. Однако объяснить все эти явления учёные долго не могли. Это было сделано только через столетие.

Особенно плодотворно сказались на развитии учения о катализе и его практическом применении достижения химической кинетики, т. е. учения о скоростях химических реакций.