Химия завтра

Вероятно, самым подходящим местом для получения сверхчистых веществ было бы межзвездное пространство. На Луне и внеземных станциях в будущем разместят химические заводы.

ПОМОЩНИКИ ХИМИКОВ

У химиков есть чудесные ускорители — катализаторы. Не меняясь сами, они заставляют взаимодействовать другие вещества. Если реакция идет недостаточно быстро, они ее ускоряют. Если она идет слишком бурно — замедляют. Правда, тогда это будут «катализаторы наоборот» — ингибиторы.

Размах скоростей различных превращений необычайно широк. Миллионные доли секунды длится взрыв, топливо сгорает за тысячные доли секунды, а ржавчина на влажном железе появляется через несколько часов, И быстрые, и медленные процессы совершаются повседневно и вне нас, и в нас самих. Ибо ведь и человек — «химическая фабрика», перерабатывающая пищу и кислород.

Иногда химия выступает в роли «ускорителя времени». Она изменяет счет на геологических часах, сжимает тысячелетия чуть ли не до мгновения.

Природе потребовались миллиарды лет, чтобы превратить растения в каменный уголь. Современные химики повторили примерно то же самое за восемнадцать дней. Они обработали полуфабрикат, извлеченный из древесных опилок. Результат: бурый уголь. Продолжили опыт, и еще через несколько суток был готов настоящий каменный уголь.

Сама жизнь поставила перед химиками проблему научиться замедлять или ускорять реакции.

Потому и понадобилось найти вещества, способные решить такую задачу.

Впереди — улучшение старых и создание новых химических ускорителей. Надо добиваться более сильного их действия и, что очень важно, при невысоких температурах. Иначе появятся примеси, нужного вещества получится меньше и оно не будет чистым.

Как ни велик выбор, его надо расширять. Разве все возможные реакции уже осуществлены? Разве всегда химическое производство идет самым дешевым и коротким путем? И разве всегда химик, перестраивая молекулы, делает это именно так, как лучше всего? Здесь и должны помочь катализаторы — и старые и новые.

Если бы удалось составить каталог катализаторов, то можно было бы сразу, а не вслепую воспользоваться единственно необходимым.

Катализаторам мы будем обязаны тем, что дешевое сырье — уголь и древесина, известь и вода — даст изобилие синтетики (от каучука и топлива до медикаментов и пластмасс).

Фантасты предлагают чудодейственный катализатор, легко разлагающий воду: водородно-кисло-родное топливо получается без всякого электролиза, самым наипростейшим путем. Автомашины вместо бензина можно заправлять обычной водой. Удобно, не правда ли?

Инженеры строят двигатели на газообразном горючем — уже не прежние газогенераторы, работающие на деревянных чурках. Вместо бензина — аммиак. И, быть может, из воды и воздуха с помощью небольшого ядерного реактора станут получать горючее для автомашин. Особенно удобным это было бы для вездеходов, которые смогли бы заправляться водой из любого водоема. Так химия с помощью атомной энергетики воплотит в жизнь мечту фантастов о превращении воды в топливо.

Новые катализаторы позволят из простых веществ получать сложнейшие. Они помогут брать из воздуха азот, вовлекая его в различные химические соединения, использовать экономично солнечную энергию в фотохимических преобразователях, заставить работать искусственные мышцы. Полимеры — жаростойкие и высокопрочные — тоже окажутся «делом их рук».

И, вероятно, катализаторы будущего позволят найти путь к превращению угля и воды в пищевые и технические жиры, над чем уже долго бьются химики.

Чрезвычайно активные катализаторы помогут преобразовывать солнечную радиацию — и, возможно, не только видимый свет — в другие виды энергии. Появятся фото-и термоэлементы столь совершенные, что они станут промышленными источниками тока. Когда-то их к.п.д. не превышал доли процента, потом он возрос до семи — десяти. Повышение еще в несколько раз вполне реально.

А ингибиторы — замедлители реакций — смогут предотвращать гибель металла от коррозии, старение пластмасс, порчу пищевых продуктов, быть может, даже помогут бороться с лучевой болезнью и злокачественными опухолями.

Очень многому здесь может химия научиться у природы.

Уникальному, идеально налаженному производству, которое существует в клетке, могли бы позавидовать инженеры-химики. То, что на заводах совершается при высоких температурах и давлениях, в ней происходит при комнатной температуре и давлении ровно в одну атмосферу, и притом намного быстрее.

В чем же дело? Да в том, что природа расчленяет химический процесс на многие этапы, и каждый шаг уже не требует столь большой затраты энергии. На каждом этапе работают свои ускорители-ферменты.

Здесь-то и скрыт секрет того совершенства, с каким мы сталкиваемся в живой клетке. Командуют в ней ферменты — достаточно сложно устроенные белковые молекулы.