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.

Химическая реакция между молекулами исходных веществ происходит только в том случае, если ки­нетическая энергия столкнувшихся моле­кул достаточна для образования проме­жуточного соедине­ния и разрыва ста­рых связей молекул.

Температура осталась неизменной, давление осталось таким же, а реакция, рассчитанная на тысячелетия, прошла в считанные секун­ды. Извлечем платиновую проволочку обратно, она совершенно не изменилась. Ее внешний вид, ее химический состав, ее вес после опыта точно такие же, какие были до опыта.

Мы оказались свидетелями очень важного явления в мире химических реакций. Это явле­ние называется катализом. А вещества, в данном случае платина, которые во много раз ускоряют реакцию, сами при этом ничуть не меняясь, именуются катализаторами. Катализаторов неисчислимое количество. Ими могут быть металлы — твердые и порошкообраз­ные; окислы самых различных элементов; соли, основания в чистом виде и в виде смесей (см. цвет. табл. к стр. 377).

Важнейшие процессы химической техноло­гии, например синтез аммиака, не обходятся без катализаторов. Самое обычное металличе­ское железо с примесью окислов алюминия и калия значительно ускоряет эту реакцию. Химия XX в. обязана своим неслыханным рас­цветом именно применению катализаторов. Раз­нообразные жизненные процессы протекают в животных и растительных организмах благодаря специальным катализаторам — энзимам.

Химия неживого и живого — вот сфера действия удивительных ускорителей.

Но не всякий катализатор может ускорять данный процесс. Химики говорят, что катали­заторы обладают избирательностью действия: могут активно влиять на одну реакцию, совер­шенно не обращая внимания на другую. Ко­нечно, есть и исключения из этого правила. Скажем, та же окись алюминия способна ката­лизировать несколько десятков реакций и в не­органической и в органической химии. А на синтез аммиака влияют различные катализа­торы. Наконец, разные катализаторы могут

заставить смесь одних и тех же веществ реаги­ровать по-разному, давать различные продукты.

Есть, оказывается, вещества не менее уди­вительные — промоторы. Взятые сами по себе, они равнодушно относятся к реакции. Взятые как примесь к катализатору, они ускоряют реакцию в гораздо большей степени, чем это сделал бы «одинокий» катализатор. Платиновая проволочка, «загрязненная» железом, аммиа­ком или двуокисью кремния, произвела бы в смеси водорода и кислорода еще более впечат­ляющий эффект.

Почему же все-таки катализаторы ускоряют химические реакции?

Как будто бы действие катализатора подобно увеличению температуры. В сосуде образуются пары воды, если нагреть его на несколько сот градусов или же внести проволочку из пла­тины. Результат один, а достигнут он разными способами. Для того чтобы нагреть сосуд, надо привлечь энергию извне. Тепло увеличивает количество активированных молекул и константу равновесия для реакции водорода и кис­лорода.

Катализатор не вносит никакой дополни­тельной энергии. Он совершенно не влияет на константу равновесия. Он лишь помогает до­стичь равновесия в реакции образования воды и ускоряет во много раз наступление этого равновесия. Катализатор снижает энергию активации молекул водорода и кислорода, ту энергию, которая необходима для их быстрого химического взаимодействия. Платиновая про­волочка разогревается благодаря теплу, выде­ляющемуся при стремительно происходящем синтезе воды.

Отчего же понижается энергия активации? В присутствии катализатора реакция проте­кает через образование неустойчивых промежу­точных соединений. Для этого требуется мень­шая энергия активации. Не такая большая, как для прямого взаимодействия кислорода

401