ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исторические корни учения о катализе из "Развитие учения о катализе" В настоящее время имеется достаточно много оснований для более или менее объективного и точного определения начальных хронологических границ учения о катализе. Эти границы относятся к первой четверти XIX столетия и о них более подробно будет сказано в следующей главе. С этого времени начинается собственно само учение о катализе. Вместе с тем представляют интерес и его исторические корни с ними связано знание многих химических процессов, осуществляемых при помощи тех или иных агентов еще раньше прошлого столетия. И несмотря на то, что эти знания фиксировались в виде отрывочных сведений и в малодоступных источниках, от них, несомненно, идут какие-то нити преемственности к более поздним химическим исследованиям, оказывающие определенное влияние на формирование последующих идей в области катализа. [c.7] Конечно, нелегко установить, как глубоко простираются эти исторические корни. Вполне вероятно, что при соответствующей разработке методов исторического исследования, которые позволят лучше изучать ранние периоды естествознания, их можно будет искать в химии XVI и XVII столетий, а может быть и ранее. Некоторые ученые считают [1], что деятельность алхимиков, субъективно направленная на то, чтобы найти универсальное средство превращения раопространенных тел в ценные вещества, по своей идее близка к поискам катализаторов. Хотя это и весьма своеобразная аналогия, — и притом такая, которая не дает должного эффекта в смысле установления связей между современным учением о катализе и предшествующими работами,— в ней есть нечто рациональное. Во всяком случае и те и другие поиски, как правило, приводили к испытанию огромного числа разнообразных веществ с целью использования их в качестве средств для осуществления хим ичеоких превращений. [c.7] Однако прийти ко второму выводу стало возможным лишь с внедрением в химию количественных методов исследования и, главным образом, представлений о отехиометрических отношениях. Процесс формирования последних, нашедший отражение в трудах Пруста, Дальтона, Рихтера и других, сопровождался непрерывным появлением все новых и новых наблюдений, фиксирующих влияние на химические реакции целого ряда веществ, которые находятся вне стехиометрических пропорций с реагентами. В этой овязи впервые появилась возможность провести и более четкие границы между ферментом или агентом и собственно реагентом,. хотя еще вплоть до открытия платиновых катализаторов не было никаких препятствий к тому, чтобы считать фермент таким же прямым участником химического взаимодействия, как и реагент. [c.8] Таким образом, между представлениями о каталитических процессах, с одной стороны, и представлениями о посредничестве агентов,— с другой, имеются существенные различия. Именно эти различия и определяют границы, от которых начинается учение о катализе. До появления учения о катализе, до во.зник-новения представлений о стехиометрических отношениях были лишь отдельные работы, указывающие на посредничество агентов в. реакциях, но эти работы в лучшем случае можно считать лишь историческими корням-и учения о катализе. [c.8] Митташ и Тейс [1] относят открытие каталитического расщепления крахмала в сахар к 80-м годам XVIII столетия. Они приписывают это Пармантье, который наблюдал образование сахара при кипячении крахмала с разбавленными кислотами . [c.9] В 1806 г. Клеман и Дезорм [7] выступили со своей теорией приготовления серной кислоты , в которой показали, что азотная кислота в этом процессе есть только орудие для полного окисления серы это ее основа, окись азота,. отнимает кислород у атмосферного воздуха, чтобы передать его сернистой кислоте в наиболее ей подходящем виде... Освобождающийся газ вновь изменяется в красную кислоту и те же явления повторяются до тех пор, пока не будет потреблен весь атмосферный кислород или не будет окислена вся сернистая кислота . [c.10] В противоположность этой реакции каталитический характер многих других превращений был выяснен раньше. Выяснение каталитического характера реакций происходило по мере того, как становились более ясными состав исходных и конечных продуктов реакции, их основные свойства и стехиометрические отношения. Для Пристли, например, было очевидным, что пары спирта претерпевают разложение посредством раскаленной трубки. Но он не мог еще оценить значение данного явления и тем более сказать что-либо существенное о содержании явления. По-иному уже представляются исследования голландских химиков. Несмотря на то, что эти исследования проводились до установления стехиометрических законов, они основывались на более четких представлениях о составе исходных и конечных продуктов. У голландских химиков спирт также был пропущен через раскаленную глиняную трубку, в результате чего был получен газ такой же, как и при перегонке спирта с серной кислотой . Замена глиняной трубки на стеклянную приводила к тому, что реакция прекращалась. Это навело на мысль о том, что через стенки глиняной пористой трубки в сферу реакции попадает воздух, который и вызывает реакцию. Тогда они провели опыты в глиняной трубке, изолированной от воздуха сверху стеклянной трубкой, а та КЖ С в стеклян ной тр убке, наполненной кусочками глиняной трубки. В Обоих случаях реакция снова происходила. Поэтому они пришли к выводу, что глина — материал трубки должен иметь влияние на природу газа [6]. Это уже нечто такое, что указывает на связь с современным катализ-ом. [c.11] Общую характеристику всем работам, из которых складывались ранние представления о п осредничестве агентов в реакциях, можно выразить таким образом. [c.11] Следует иметь в виду, что химия и 1в эпоху Лавуазье являлась лишь преддверием к той химии, которая вплоть до середины прошлого столетия оставалась преимущественно аналитической пути органического синтеза были открыты лишь в связи с появлением теории химического строения. Это обстоятельство является очень важным в понимании работ того времени и в оценке их с точки зрения связей с более поздними каталитическими исследованиями. Сущность их такова, что вследствие объективных причин в основном все они должны были принадлежать к искусству разлагать тела . Но так как у тех, кто этим занимался, уже сложились представления о том, что в одних случаях разложение происходит при посредстве минимальных количеств каких-то агентов, в других случаях оно протекает только под влиянием тепла, света или при взаимодействии двух реагентов, то ни у кого не было оснований проявлять максимум внимания к одной категории реакций и минимум — к другой. Все категории превращений находились в более или менее одинаковой стадии изучения, причем самой ранней стадии. [c.12] На этом вопросе здесь заостряется внимание, в частности, потому, что в своей монографии Митташ и Тейс не совсем основательно сетуют на беззаботность исследователей того времени. Говоря о реакциях, протекающих в присутствии древесного угля, они упрекают Соосюр-а, а затем Тенара в равнодушии и упрощенном подходе к интереснейшим процессам. Де-Соссюр не находит в таком каталитическом процессе ничего особенно выдающегося,— говорят Митташ и Тейс, — у него есть тотчас под рукой и объяснение, а именно — сгущение газов, которое делает ему безо всякой натяжки совершенно понятными те процессы, о которых идет речь... Этот беззаботный способ отделываться от каталитических явлений таким образом, что их считали чем-то само собой понятным, вообще очень характерен для установки тогдашнего времени в этой области [1, стр.7]. Но никакой другой установки тогда и не могло сложиться. Всякое новое явление, поскольку оно не имеет большого числа аналогий, всегда находит объяснение с привлечением наиболее близких и естественных причин. Что же касается особого внимания и особого интереса к реакциям, протекающим посредством агентов, то, как сказано выше, они могли появиться только после установления стехиометрических законов, по отношению к которым катализ представлял загадочное обособление. [c.12] Объяснения же, кото рые давались каталитическим реакциям в конкретных случаях и которые критикуют Митташ и Тейс, далеки от упрощенного подхода к делу. Наоборот, объяснение Сос-сюра, например, основано на наблюдения1х адсорбции газов углем. Это объяснение является выдающимся для своего време ни выводом, и к нему прибегали некоторые химики уже совершенно сознательно целым столетием позже. [c.13] Второй характерной чертой работ, на основе которых складывались представления о посредничестве агентов, является их относительная разобщенность в смысле обычной научной преемственности, взаимного обогащения и создания обобщающих платформ. В сущности невозможно увидеть, чтобы среди этих работ создавалось что-то вроде направления исследований. В лучшем случае в этом отношении имеются более или менее определенные связи между двумя-тремя работами (Пристли — голландские химики Бертолле — Дэви) и то только ближе к началу прошлого столетия. [c.13] Причин для разобщенности ранних каталитических рабог очень много, но все они связаны с недостаточным для того времени уровнем развития химии. Отдельные каталитические реакции, наблюдавшиеся в то время, не выдвигали перед исследователями тех больших вопросов, которые являлись результатом изучения количественных отношений вступающих во взаимодействие веществ. [c.14] Наконец, третьей характерной чертой ранних работ, которые можно отнести к историческим корням катализа, является то, что они охватывали все основные виды изучавшихся тогда химических процессов. Во-первых, в этих работах рассматривалось пирогенетическое разложение веществ при контакте с раскаленными телами. Во-вторых, они содержали наблюдения биологических процессов брожения, деятельности дрожжей, осахарива-чие крахмалистых веществ под влиянием солода, гниение и т. п. И в-третьих, эти работы включали изучение реакций гидролиза, этерификации и другие превращения, происходящие под влиянием кислот и щелочей. Короче говоря, посредничество агентов уже очень давно было замечено на примерах реакций, относящихся к разным областям. Но от представлений о посредничестве агентов до идей о катализе было еще очень далеко. [c.14] Вернуться к основной статье