Жизнь одного химика. Воспоминания. Том 2

СНз сн₂ ОН +? н₂ + сн₃ СОН

то об’яснение гидрогенизационного катализа будет исчерпываться приведенными выше двумя уравнениями.

Все тела, выделяющиеся при каталитической гидрогенизации и дегидрогенизации, будут находиться in statu nascendi, и потому указанные промежуточные реакции могут иметь место и совершаться с громадной скоростью. Сабатье и Сандерен, авторы открытия гидрогенизационного катализа, не согласились с самого начала с предложенной мною гипотезой участия окислов в восстановительном катализе. Они предложили об’яснить гидрогенизацию бензола водородом в присутствии восстановленного никкеля при помощи гипотезы образования водородистых соединений металлов. За последнее время Шлен-ком были произведены опыты получения водородистых соединений с никелем, при чем им было выделено соединение NiH₂. Можно бы думать, что эти опыты Шленка должны были окончательно склонить к признанию гипотезы образования в качестве промежуточных продуктов при гидрировании водородистых металлов, однако, целый ряд соображений все-таки не позволяет принять окончательно эту гипотезу.

Произведенные мною опыты гидрирования с окислами металлов показали, что, при сравнительно малой их редукции, они с большей скоростью гидрогенизируют органические соединения, чем сам восстановленный металл, и целый ряд интереснейших исследований Вилынтеттера с выяснением роли кислорода в гидрогенизационном катализе, а также работы Лангмюра заставляют склоняться к принятию гипотезы, по которой гидрогенизации и дегидрогенизация органических соединений должны об’ясняться участием воды и окислов металла. В только что вышедшей книге Вельблинга «Гидрирование» (Kohle, Koks, Теег, Band 8), в которой разбираются все методы гидрирования разнообразных органических соединений приведены все гипотезы, которые были высказаны для об’яснения этого каталитического процесса. Интересным является то, что в конце книги (стр. 97), в главе о теории катализа, автор, приведя взгляды разных исследователей¹⁴), делает вывод, что в сфере каталитического процесса мы имеем, по всем вероятиям, равновесие между катализатором-металлом, его окислом и водой, и что между ними происходят реакции, которые были выражены вышеприведенными уравнениями. Таким образом, мы недалеко ушли от тех предположений, которые были высказаны 25 лет тому назад, и хотя они дали возможность открыть новые пути по синтезу разнообразных неорганических и органических веществ и предвидеть целый ряд интересных явлений, тем не менее мы нуждаемся в настоящее время в систематических физико-химических исследованиях для более глубокого теоретического изучения работы катализатора и его активности в связи со всеми явлениями, которые могут здесь иметь место: как-то адсорбция, образование молекулярных пленок и т. п. (Лангмюр, Шпитальский, и др.). Работы в этом направлении уже начались, и уже получаются некоторые положительные результаты, но только упорная тонкая работа, и применение методов, подобных приемам коллоидной химии, позволят создать надежную' базу для толкования каталитических процессов.

Все виды каталитических реакций: гидрогенизация, дегидрогенизация, изомеризация, полимеризация, конденсация и оксидация были изучены в научных лабораториях в течении последней четверти века. Многочисленные работы, которые были сделаны в этом направлении, выяснили совершенно новые стороны дела, касающиеся хода каталитических процессов при высоких температурах. В высокой степени важным оказалось то обстоятельство, что температуры выше 300°, в присутствии определенного катализатора, не разрушают молекулы органических соединений на случайные осколки, а, наоборот, расщепляют по строго определенному направлению, с образованием ценнейших продуктов. Одно и то же вещество может быть расщеплено под влиянием различных катализаторов по разным направлениям. Гидрогенизация ароматических и непредельных соединений, т. е. каталитическое восстановление водородом, идет сравнительно при низких температурах под влиянием восстановленных металлов, главным образом, никкеля и кобальта.

С самого начала было обращено внимание на то, что в окислительных и восстановительных процессах окислы металлов играют громадную роль, и что в этих реакциях идут одновременно оба процесса — и восстановление, и окисление, подобно биохимическим процессам в живых организмах.

С целью изучения кинетики каталитических процессов были изучены каталитические реакции в замкнутом сосуде (бомбе) при больших давлениях. Эти исследования привели к очень важным выводам: большинство каталитических процессов обратимы, и давление играет колоссальную! роль, ускоряя каталитический процесс и позволяя его довести до высокого предела, иногда же до конца. Без давления много-органических соединений нельзя было бы прогидрогенизировать до конца, нельзя было бы провести каталитическую дегидратацию с большим выходом для получения непредельного соединения. Наконец, работы по катализу с органическими соединениями выяснили роль окислов в этих процессах и совместное действие катализаторов, которое находит себе сравнение в совместном действии энзимов и химических соединений в организмах.

Все эти важнейшие выводы, вытекающие из научных исследований, сделанных сначала в России и Франции, а потом и в Германии в течение первого десятка лет, были использованы во вторую половину этой четверти века для получения в заводском масштабе очень важных химических продуктов, которые прежде или вовсе не могли быть получаемы, или же добывались по иным методам с большими затруднениями и по дорогой цене.

Необходимо заметить, что каталитический синтез химических продуктов одинаков, как для органических, так и для неорганических соединений, и базируется на вышеприведенных началах и разница заключается только в интенсивности давления и температуры, которые необходимы для ведения процесса. Главнейшие продукты, которые мы можем получить каталитически заводским путем без давления: этилен и этиловый эфир из этилового спирта; этиловый спирт — восстановлением уксусного альдегида, уксусный альдегид из ацетилена и продукты гидрирования жиров (последний процесс идет лучше и экономичнее под давлением). При участии давления: гидрогенизация ароматических углеводородов, нафталина, фенола, крезола, получение метилового спирта, синтез аммиака из водорода и азота, отверждение жиров.

Другое важное завоевание в современной технике касается получения метилового спирта (древесного) посредством катализа из окиси углерода и водорода под большим давлением при 400—420 атм. Сырой метиловый спирт, полученный каталитически, содержит до 80% метилового спирта, и в нем отсутствуют альдегид и ацетон; запах сырого спирта указывает, что в нем содержатся высшие спирты. Полученный таким образом метиловый спирт очень дешев и является серьезнейшим конкурентом древесному спирту, полученному при сухой перегонке дерева. Синтез аммиака, метилового спирта, отверждение жиров и т. п. химические заводские процессы сделали переворот в химической индустрии и открыли новые горизонты в вопросах завоевания природы. Исходя из доступных тел органогенов: угля, водорода, кислорода и азота и повсюду распространенных веществ — воды, углекислоты, извести и т. п., — мы в состоянии путем простых химических процессов, владея только таинственными химическими свойствами катализаторов и вводя, только когда необходимо, большие давления, получить самые разнообразные жизненные необходимые вещества. Действительно, синтез аммиака, цианамида, мочевины, углекислого аммония, метилового спирта, формальдегида, этилена, уксусной кислоты и т. п. мы можем произвести только при участии катализаторов и надлежащим образом подобранных факторов температуры и давления. Главнейшие достижения, которые мы имеем за последние годы в деле получения водорода из водяного газа, и из газов коксовых печей, об’ясняются исключительно научными открытиями в области катализа и применения его для синтеза важнейших химических продуктов.

Каталитический способ получения азотистых соединений за последнее время получил такое рентабельное разрешение, что нет почти ни одной страны в мире, где бы не устанавливали в настоящее время синтеза аммиака, — процесса наиболее экономического из всех существующих ныне способов добывания азотистых соединений из азота воздуха. Существующие способы синтеза аммиака базируются на одних и тех же началах: чистые газы, смешанный железный катализатор, высокое давление; разница только в устройстве бомбы, где ведется процесс, и в величине давления, которое колеблется от 200 атм. до 1000 атм. при температуре 500°.

Приведенные главнейшие достижения химической техники за первую четверть XX века ясно доказывают, что без строго научного исследования каталитических реакций мы не могли бы воспроизвести на химических заводах такие процессы, о которых раньше мы не смели и мечтать.

Из приведенных данных легко виден быстрый переход от научных лабораторных изысканий к производству заводского продукта, и его нельзя сравнить с тем, что имело место на заре развития химической индустрии. Причину такой быстрой реализации научных открытий надо искать несомненно в сложившемся твердом убеждении у людей, стоящих у промышленности, держать полный контакт науки и техники и на заводах иметь научные лаборатории, которые могли бы следить за развитием научной мысли во всем мире и уметь тотчас же проверить и применять новые идеи в заводской практике.

Позвольте же мне в заключение моей речи высказать пожелание, которое может быть тоже до некоторой степени оправданием настоящих юбилейных торжеств.

Все люди, какое бы положение они ни занимали, всегда найдут причину при всевозможных обстоятельствах что-либо себе попросить. Даже такой не от мира сего философ Диоген, и тот попросил, чтобы ему не заслоняли солнца. Да будет же мне, не философу, разрешено высказать и свое пожелание. За последние 3 года мне посчастливилось снова развить свою» научную работу и сравнительно много времени проводить в научной лаборатории и работать со своими сотрудниками. Нам удалось получить очень ценные результаты, заинтересовавшие умы и заграничных химиков, при чем некоторые результаты несомненно имеют практический характер.

Конечно, за предоставление мне возможности время от времени работать в химической лаборатории в Ленинграде я должен принести мою горячую благодарность моим дорогим товарищам по Химическому Управлению, потому что этим увеличивается их нагрузка. Я также должен принести глубокую благодарность и Президиуму ВСНХ СССР и Коллегии НаучноТехнического Управления, которые оказали мне существенную помощь, без которой я никоим образом не мог бы сделать всех моих научных открытий за последнее время.

Важнейшая моя просьба будет заключаться в том, чтобы я остатки моих дней мог использовать, главным образом, для научной работы в лабораториях, дабы я мог свой опыт и все свои знания передать моим ученикам, сотрудникам и командированным с заводов инженерам и совместно с ними внедрить полученные результаты в нашу химическую промышленность, в которой так нуждается наш Союз. Что такие полезные для промышленности результаты в нашей совместной работе будут достигнуты, тому доказательством может служить моя тридцатипятилетняя исследовательская научная работа, плодами которой воспользовалась наша, а также и заграничная промышленность.