Химия завтра
Шрифт:
Заглядывая же в будущее ультразвуковой химии — новой ветви химии высоких давлений, — можно предсказать самые удивительные перспективы: синтез новых соединений сложнейшего состава, реакции, которые пойдут без катализаторов и громоздких установок для высоких давлений.
А глубины Океана природа как будто нарочно приготовила для того, чтобы поместить там установки химии высоких давлений. И уже выдвинута идея подводного химического завода. Он сможет работать на подводном же сырье: нефти, природном газе, минералах, добытых со дна Океана, или же на «жидкой руде» — океанской воде. Возможно,
ХИМИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Электричество давно идет рядом с химией. Электролизом извлекают разные элементы из различных солей. С помощью электричества осаждают слой одного металла, чтобы защитить другой металл от разрушения.
Электричество уже участвует в целом ряде химических превращений. А в будущем оно станет проникать в химию все шире и шире.
Электрический разряд — вот еще одно средство, которое, подобно катализатору, вызывает и ускоряет реакции.
Оказывается, даже микровзрыв, вызванный электрическим разрядом, может дать энергию для перестройки вещества, и химическим реактором становится ванна с жидкостью, через которую пропускаются импульсы тока.
Искра, вероятно, может заставить вступить в реакцию любые соединения и любые элементы. Она будет окислять, восстанавливать, разлагать и соединять. Управляя искусственной молнией, можно менять ее каталитическое действие.
Возможно, именно электрическими будут заводы по производству азотной кислоты из воздуха и воды. Возможно, именно электроразрядные установки станут производить озон из кислорода воздуха. Озон же нужен химикам для множества дел.
Электричество в руках химика — это мощное средство тончайшего и направленного воздействия на вещество, С его помощью можно соединять молекулы и части молекул — вести электросинтез. Мощные электрические силы «сшивают» хрупкие сложные молекулы, причем в определенных местах. Никаким другим способом не удается этого проделать. Именно электричество было одним из средств, которое заставило инертные газы соединиться с фтором и окисью фтора.
Электролизом легко наносить полимерные покрытия на металлы, ткани и те же самые пластмассы. Покрытие можно вдобавок сделать не только твердым, но, если нужно, и нерастворимым, непроницаемым или клейким.
Электроразрядная установка станет мощным химическим реактором.
Химики считают, что в периодической системе нет ни одного металла, который бы нельзя было получить электрохимическим путем. Они говорят: недалек тот день, когда электрохимия найдет способ получения железа из руды.
И электрохимия же сможет создавать сложные органические молекулы — заготовки будущих волокон. Электричество станет «сваривать» молекулы, строя из простых молекул более сложные, поможет получать очень чистые вещества.
Оно и теперь выручает там, где другим путем провести синтез невозможно. Когда же электроэнергия будет дешевле, электрохимия займет одно из первых мест в химической технологии.
С другой стороны, химия проникает в электротехнику и становится союзницей электроники. Вместе они создают новые электронные приборы — хемотроны. По существу, это крошечный химический элемент.
Нужен миниатюрный электросчетчик. Для этого в ячейке между электродами ставят перегородку. Когда идет ток, на ней с одной стороны накапливается растворенное в электролите вещество. Зная, сколько его отложилось, можно определить, сколько прошло электричества. А отсюда — еще один тип запоминающего устройства для электронно-вычислительных машин.
Нужно измерить давление. В ячейке опять помещают перегородку, на этот раз с небольшим отверстием. Электролит может перетекать из одной части ячейки в другую. Чем больше давление, тем больше перетечет жидкости, тем сильнее изменится ток в цепи.
Приборы эти могут быть разных размеров. Есть счетчик, который помещается в наперстке! Самый маленький хемотрон меньше спичечной головки. Вот как миниатюрны хемотронные приборы, хотя здесь они и уступают полупроводникам.
Для их работы не нужны громоздкие источники тока. Потому-то ими интересуется в первую очередь космонавтика: на ракете каждый грамм на вес золота! Поэтому ими интересуется медицина — ей ведь тоже необходимы приборы-крошки.
Трудно предвидеть, где еще будут работать хемотронные ячейки.
Хемотронные приборы-крошки не будут бояться жары, а потому появятся на разведчиках земных недр, которые попадут в царство высоких температур; они окажутся на ракетах и межпланетных станциях, которые полетят вблизи Солнца или опустятся на «жаркие» планеты — Меркурий и Венеру.
Химия с помощью хемотроники сможет управлять своим собственным производством. И сделает она это органично, «забираясь» в самое существо происходящих превращений. Ведь работает в хемотроне ион — частица вещества, получившая заряд и нередко участвующая в реакции.
Ионы послужат сигнализаторами происходящего в химическом реакторе. Вещества как бы сами с помощью хемотрона доложат о том, что с ними делается: какова их концентрация, плотность, давление, какова скорость потоков. И все это будет «сказано» ионами, выражено электротоком, который появится в приборе и который легко уже передать в электронный автомат. Он мгновенно определит, нет ли отклонений, идет ли реакция так, как надо, и выдаст управляющую команду.
И, что очень важно, хемотрону безразлично, какие вещества находятся в реакторе — пусть даже самые ядовитые, агрессивные. Хемотрон дополнит арсенал электроники, он сделает то, что недоступно полупроводникам.
Электролит хемотрона может реагировать на свет. Не путь ли это к хемотрону-фотоэлементу?
Хемотроника — еще шаг к тому, чтобы позаимствовать полезный опыт природы, Живая клетка — это всегда химическое производство, и работающая в ней «автоматика» напоминает хемотронную систему.
ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Прямое превращение химической энергии в электричество совершается в обычных электрохимических источниках тока. Они применяются в тех случаях, когда все другие генераторы непригодны, а даже не раз летали в космос вместе с солнечными батареями.