Спроси профессора о науке, химии и вообще...

Химия – это плохо?

Бытует расхожее мнение, что химия – это плохо (это все «химия»!). Лишнее тому подтверждение статья в ШЖ от 9.02.12 г. «Что такое пища смерти?». Обратимся к фактам.

На химфаке Ленинградского университета мы проходили аж четырнадцать химий. И это было непросто.

В монографии «Очерки неравновесного мира» я, уже с высоты докторского уровня, увидел их сорок. И это было удивительно.

В своей профессорской работе «Синопсис химии» насчитал более семидесяти. Профессионалы – умилитесь, любознательные – задумайтесь, а обыватели – поумерьте свое критиканство.

«Оглашу весь список», хотя и рискую быть обвиненным в занудстве.

Аналитическая, агро-, астро-, бионерганическая, биоорганическая, био-, гео-, гидро-, гисто-, иммуно-, квантовая, коллоидная, косметическая, космо-, крио-, кристалло-, лазерная, лесо-, магнето-, медицинская, механо-, микроволновая, нано-, нейро-, неорганическая, органическая, нефте-, органическая гео-, пато-, петро-, пегнио-, пищевая, плазмо-, прикладная, радио-, радиационная, сонно-, спиновая, стерео-, структурная, судебная, супрамолекулярная, термо-, техническая, топо-, угле-, фармако-, фемто-, физическая, физическая органическая, фито-, фото-, цито-, электро-, ядерная химия. Галургия, металлургия, петрургия, органический синтез, химическая технология, химическая физика, химическое вооружение, кинетика и катализ. Кроме того, химия: элементов, природных соединений, высоких энергий, высокомолекулярных соединений, силикатов, твердого тела, элементоорганических соединений.

Вы, даже без университета, можете попасть «на химию» в результате условно-досрочного освобождения из «мест не столь отдаленных». Так что, от сумы и от тюрьмы не зарекайся, а от химии – тем более.

Теперь о «пище смерти» и, вообще, о хлебе насущном.

Т.Р. Мальтус (1766-1834), английский священник-экономист XIX века, сформулировал надисторический закон, согласно которому рост народонаселения происходит в геометрической прогрессии, а рост средств существования – лишь в арифметической. Из этого Мальтус сформулировал следствие: абсолютного перенаселения и убывающего плодородия почв. Обозначилась проблема вымирания человечества от голода. Этот подход получил название мальтузианстово. Действительно, почвы без азотных удобрений истощались.

В чем же дело? Фиксация азота и азотный цикл.

Термин «фиксация азота» означает процесс связывания атмосферного азота. В природе это может происходить двумя путями: либо бобовые растения, например горох, клевер и соя, накапливают на своих корнях клубеньки, в которых бактерии, фиксирующие азот, превращают его в нитраты, либо происходит окисление атмосферного азота кислородом в условиях разряда молнии. Сванте Аррениус посчитал, что таким способом фиксируется до 400 млн. тонн азота ежегодно. В атмосфере оксиды азота соединяются с дождевой водой, образуя азотную и азотистую кислоты. Кроме того, установлено, что с дождем и снегом на каждый гектар земли попадает около 6700 грамм азота молниевой природы; достигая почвы, они превращаются в нитриты и нитраты. Растения используют нитраты для образования растительных белковых веществ. Животные, питаясь этими растениями, усваивают белковые вещества растений и превращают их в животные белки. После смерти животных и растений происходит их разложение, азотные соединения превращаются в аммиак. Аммиак используется двумя путями: бактерии, не образующие нитратов, разрушают его до элементов, выделяя азот и водород, а другие бактерии образуют из него нитриты, которые другими бактериями окисляются до нитратов. Таким образом, происходит круговорот азота в природе, или азотный цикл. Но этого мало для прокорма сегодняшнего населения планеты (7 млрд. человек).

Связанный азот «вредные» химики научились получать путем синтеза аммиака. Основным промышленным методом получения аммиака является каталитический синтез его из атмосферного азота и водорода при высоких температуре (500 0С) и давлении (200 атм), катализатор – оксид железа и алюминия.

Водород для этого синтеза получают термическим крекингом углеводородов, действием паров воды на уголь или железо, разложением спиртов парами воды или электролизом воды. На синтез аммиака получено множество патентов, отличающихся условиями проведения процесса (температура, давление, катализатор). Существует способ промышленного получения при термической перегонке угля. С технологической разработкой синтеза аммиака связаны имена Ф. Габера и К. Боша.

Фриц Габер, немецкий химик, удостоенный в 1918 Нобелевской премии за открытие синтеза аммиака. В 1904–1905, исследуя состояния равновесия аммиака, показал возможность его синтеза, в 1910–1915 практически осуществил каталитический синтез аммиака, что стало важнейшим событием в области химической технологии. Эта работа позволила разрешить проблему фиксации связанного азота и дала способ получения азотных удобрений. Кроме того, отпала необходимость в экспорте селитры, которую Германия ввозила из Чили. Технология производства аммиака, разработанная немецким ученым, очень сильно отличалась от других производств того времени. Здесь впервые был применен принцип замкнутого цикла с непрерывно действующей аппаратурой и утилизацией энергии. Окончательную разработку технологии синтеза аммиака завершил коллега и друг Габера Карл Бош, который в 1931 году также был удостоен Нобелевской премии – за развитие методов химического синтеза при высоких давлениях.