| s-1
| Сделано открытие. |
| s-2
| Цеолиты - новый класс катализаторов гидрирования. |
| s-3
| 'Явление гидрогенизационного катализа на кристаллических алюмосиликатах (цеолитах)' - таково полное название открытия (диплом № 302), сделанного в Институте органической химии (ИОХ) АН СССР (г. Москва) академиком В. Гараниным, кандидатами химических наук Т. Исаковой и В. Харламовым. |
| s-4
| Формула открытия: 'Экспериментально установлено неизвестное ранее явление гидрогенизационного катализа на кристаллических алюмосиликатах (цеолитах), заключающееся в том, что кристаллические алюмосиликаты, содержащие ионы щелочных и щелочноземельных металлов и не содержащие ионов переходных металлов, катализируют реакции гидрирования ненасыщенных органических соединений'. |
| s-5
| Практически все основные химические процессы в промышленности, связанные с переработкой нефти и нефтепродуктов, идут с применением катализаторов, ускоряющих протекающие реакции. |
| s-6
| С их помощью получают высокооктановые бензины, искусственное волокно, лаки, краски, лекарства и многое другое. |
| s-7
| В качестве катализаторов часто используются дорогостоящие и дефицитные металлы: платина, палладий, родий, кобальт и другие представители 8-й группы периодической системы элементов. |
| s-8
| Замена их более дешевыми и доступными веществами - задача большой государственной важности. |
| s-9
| Наш корреспондент обратился к авторам открытия с просьбой рассказать о его существе. |
| s-10
| Цеолит по-гречески - кипящий камень. |
| s-11
| Так назвали этот минерал за способность вспучиваться, как бы 'вскипать' при нагревании. |
| s-12
| Это свойство связано с особенностями его кристаллической структуры. |
| s-13
| Она образована тетраэдрами, объединенными общими вершинами в трехмерный каркас, пронизанный полостями и каналами. |
| s-14
| Обычно эти полости заполнены молекулами воды и катионами металлов I - II - III групп периодической системы (натрий, калий, магний, кальций и др.). |
| s-15
| Природные цеолиты бывают очень красивы: встречаются кристаллические образования самых разных видов и форм, прозрачные и матовые, бесцветные и слабоокрашенные. |
| s-16
| Ученые имеют дело главным образом с синтетическими цеолитами, которых на сегодняшний день создано уже более сотни видов - в несколько раз больше, чем открыто в природе. |
| s-17
| С виду они довольно невзрачны, но удобны в работе, поскольку их свойства четко определены и поддаются целенаправленному изменению. |
| s-18
| Наша лаборатория начала работать с цеолитами еще в 60-е годы. |
| s-19
| Исследовали, в частности, реакцию скелетной изомеризации углеводов. |
| s-20
| Для этой реакции требовались катализаторы из двух составляющих: один из элементов (обычно - металл 8-й группы) выполнял рабочую (гидродегидрирующую) функцию, а другой компонент - стимулировал изомеризацию. |
| s-21
| В качестве носителя мы использовали синтетический морденит - цеолит, обладающий повышенной термо- и кислостойкостью. |
| s-22
| Другим компонентом служил палладий. |
| s-23
| Цеолиты и ранее широко применялись в катализе как пористые носители: их насыщали активным веществом, собственно катализатором. |
| s-24
| Иначе говоря использовалась лишь их способность впитывать и удерживать другие вещества. |
| s-25
| В этом простом деле их мог заменить хотя бы активированный уголь. |
| s-26
| Цеолиты выступали в качестве статиста, которому обычно достается роль без слов. |
| s-27
| Но в нашем случае как раз было иначе: тут роль была 'со словами' - и это, быть может, послужило той ступенькой, с которой мы смогли сделать шаг к новому знанию. |
| s-28
| Итак, в нашем катализаторе функции были, казалось бы, четко поделены: палладий 'отвечал' за реакцию гидрирования (присоединение водорода), морденит - реакцию изомеризации. |
| s-29
| Уменьшая количество металла в катализаторе, мы искали тот минимум, который необходим, чтобы катализатор работал… и не нашли. |
| s-30
| Реакция продолжала идти столь же быстро даже тогда, когда палладий убрали совсем. |
| s-31
| Она шла на одном мордените. |
| s-32
| Обнаруженная гидрирующая активность катионных форм цеолитов явилась полной неожиданностью для всех. |
| s-33
| Это открывало захватывающие перспективы. |
| s-34
| Ведь в основе промышленного производства множества химических продуктов лежат реакции гидрирования - дегидрирования (см. схему на вкладке). |
| s-35
| Все это солидные, многотоннажные реакции, и вес катализаторов для них измеряется не граммами - десятками и сотнями килограммов. |
| s-36
| Замена их дешевыми и доступными цеолитами позволила бы сэкономить в масштабах страны колоссальные средства. |
| s-37
| Помимо дешевизны и доступности, цеолиты имеют и другие достоинства. |
| s-38
| Они термостабильны - не теряют активности при нагревании даже до 1000°C; устойчивы к отравлению, например, серой (в отличие от традиционно применяемых металлов 8-й группы). |
| s-39
| Наличие даже ничтожного процента примесей серы в исходных нефтепродуктах быстро выведет из строя палладиевый катализатор, а цеолиты в этих условиях будут работать. |
| s-40
| Рано или поздно они, конечно, тоже сдадутся, и тогда на первый план выступит другое упомянутое уже достоинство - термостойкость. |
| s-41
| Цеолитный катализатор можно будет восстановить нагреванием - выжечь серу, причем прямо на месте, даже не выгружая из реактора. |
| s-42
| Перечень достоинств нового катализатора этим не исчерпывается. |
| s-43
| Еще одно их важное свойство - способность к селективному проведению реакций. |
| s-44
| Цеолиты - типичный пример 'молекулярного сита', избирательно поглощающего из среды вещества, молекулы которых не превышают определенных размеров, как бы отсеивающего крупные молекулы от мелких. |
| s-45
| Они имеют жесткую кристаллическую структуру, в которой находятся полости, соединенные между собой узкими каналами - 'порами' или 'окнами'. |
| s-46
| Малые размеры 'окон' препятствуют проникновению крупных молекул во внутренние полости. |
| s-47
| Благодаря этому свойству цеолиты широко используются в качестве сорбентов - для очистки, осушки и разделения различных веществ. |
| s-48
| Цеолиту - катализатору это же свойство позволяет осуществлять избирательный катализ. |
| s-49
| Дело в том, что активные центры размещены главным образом на внутренних поверхностях кристалла, площадь которых в 20 - 100 раз превышает внешние. |
| s-50
| Таким образом, 'работать' катализатор будет главным образом с тем веществом, молекулы которого смогут проникнуть в полости и каналы. |
| s-51
| Остается подобрать из множества существующих уже цеолитов (либо синтезировать) такой, размеры входных отверстий которого соответствуют размерам молекул нужного нам вещества. |
| s-52
| Здесь еще обширное поле деятельности для ученых - химиков. |
| s-53
| Что же касается практического использования открытия для нужд промышленности, то работы в этом направлении активно ведутся. |