Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

Сверху и снизу аппарат закрыт многослой­ными крышками. Внутренние части — это штам­пы из сверхтвердого сплава. На конусные части штампов надевают прокладки из пирофиллита (минерал — алюмосиликат железа). Он обла­дает свойством становиться при очень высоких давлении и температуре пластичным.

Внутрь кольцевого сосуда вставляют контей­нер из пирофиллита. В контейнере находятся графитовый стержень и катализатор. Все три части аппарата собирают и вставляют в гидравлический пресс. Затем сжимают плиты пресса и начинают увеличивать давление в аппарате. Пирофиллит заполняет все неплотности между штампами и кольцевым сосудом и предотвра­щает падение давления.

Чтобы нагреть содержимое контейнера, че­рез штампы пропускают ток большой мощ­ности. Штампы изолированы от плит пресса и соединены металлическими прокладками с гра­фитовым стержнем в контейнере. Ток, проходя­щий через эту электрическую цепь, нагревает графит до 3000°Ц.

Проходят десятки минут, и процесс закон­чен. Внутри контейнера уже не графит, а кри­сталлики алмаза с ребром до 2 мм.

Алмаз ценится не только как украшение. Прежде всего его ценят за необычайную твер­дость. Из алмазов изготовляют резцы, сверла, фрезы, шлифовальные круги, буровые корон­ки. Алмазные инструменты обрабатывают самые твердые сплавы с необычной скоростью, точ­ностью и чистотой.

Несколько лет назад был найден еще один полиморфный переход. Нитрид бора (BN) — белый порошок, решетка которого очень сход­на строением с решеткой графита,— может под давлением 70 тыс. атм и при температуре около 1500°Ц необратимо перестроиться в боразон. Решетка этой новой полиморфной формы схожа с решеткой цинковой обманки (ZnS). Твердость боразона сравнима с твердостью алмаза, а тер­мическая стойкость его еще выше.

ДАВЛЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Огромную роль играет давление в химии. Из­вестно, что для производства пороха нужна селит­ра: калиевая, натриевая или аммонийная соли азотной кислоты. До первой мировой войны ос­новным поставщиком селитры была страна Чили, обладавшая огромными залежами калиевой селит­ры. Вскоре после начала войны Германия оказалась в катастрофическом положении: морская блокада сделала доставку селитры из Чили не­возможной. И тогда немецкие химики разрабо­тали метод, позволявший синтезировать аммиак из азота и водорода. Из аммиака получали азот­ную кислоту и аммиачную селитру. Германия стала производить собственную селитру.

Такой процесс синтеза аммиака был произ­водительным и удобным только потому, что его вели под давлением в несколько сот атмосфер. Давление оказалось необходимым, потому что оно значительно ускоряет химические реакции. Прежде всего оно увеличивает концентрацию компонентов, т. е. их содержание в единице объема. Кроме того, реакция синтеза аммиака

2+N2«2NH3

идет с уменьшением объема: из трех объемов водорода и одного объема азота получаются два объема аммиака. При увеличении давления система (азот + водород + аммиак) словно сопротивляется этому и, чтобы снизить давле­ние, дает аммиак.

Сейчас во всем мире заводы синтетического аммиака вырабатывают десятки миллионов тонн аммиачной селитры — одного из самых рас­пространенных минеральных удобрений.

Так называемые колонны синтеза, т. е. со­суды, в которых синтез аммиака осуществляется на катализаторе,— это гигантские стальные трубы диаметром до 1,5 м и высотой в 10—15 м. Толщина стенок у этих труб достигает 20 см. За час они перерабатывают десятки кубометров азотоводородной смеси. Мощные компрессоры подают эту смесь под давлением 300 атм. В ко­лоннах синтеза под таким давлением и при тем­пературе 400—500° Ц азотоводородная смесь, соприкасаясь с катализатором, превращается в аммиак.

В наше время много химических продуктов получают в промышленности с помощью высо­кого давления, например метиловый спирт, уксусную кислоту. На производство этилового спирта еще недавно расходовали сотни тысяч тонн зерна и картофеля. Теперь спирт получа­ют под давлением из воды и этилена — газа, выделяющегося в большом количестве при до­быче и переработке нефти. Тот же этилен при давлении в 1500—3000 атм полимеризуется в полиэтилен — пластическую массу, обладающую рядом ценных качеств (см. ст. «Полимеры»). Под давлением производят и синтетические волокна. Можно насчитать еще около 100 тех­нологических процессов, которые стали воз­можными благодаря применению давления.

133