Жизнь одного химика. Том 2 - страница 195
С самого начала изучения каталитических реакций, с 1901 года, я, в разрез с взглядами выдающихся физико-химиков, старался искать химизм в явлениях катализа и искать причину каталитических реакций в химической функции катализатора. Мне не только не приходится изменять теперь моих воззрений, но еще более укрепиться в сознании, что первые мои рабочие гипотезы, которые направляли мою химическую мысль, в настоящее время нашли полное признание и во многом оправдали на опыте те предположения, которые из них вытекали. Конечно, еще потребуется много упорного труда для того, чтобы выяснить различные физико-химические явления, здесь происходящие, но интересные работы Лангмюра, Е. Шпитальского и др. окрыляют нашу надежду, и, несомненно, в следующую четверть века развитие учения о катализе обогатит науку гораздо более тонкими и остроумными гипотезами, которые и осветят эту важную отрасль химии.
Мы уже знаем, какие интереснейшие результаты получены при изучении явлений адсорбции и коллоидов, и нельзя не видеть, что установленные для них методы изучения должны быть применены и для катализа.
Хотя внутренная природа адсорбции еще мало известна, и управляющие ею законы еще неизвестны, тем не менее мы можем заметить, что во всех случаях адсорбции выясняются общие признаки, которые позволяют вывести некоторые правила и установить даже формулу адсорбции. Для адсорбции существуют правила сродства, хотя и недостаточно определенные, но напоминающие аналогичные правила химии. Адсорбирующая способность специфична и зависит от химических свойств и адсорбента, и адсорбируемого вещества. Адсорбция является ограниченной, и мы можем на основании опытов установить следующие правила для адсорбции: 1) первые порции адсорбируемого вещества удерживаются наиболее энергично; 2) разбавленные адсорбируемые растворы теряют наибольший процент вещества при введении адсорбирующего вещества ; 3) концентрация адсорбируемого вещества изменяется гораздо менее заметно, чем концентрация жидкости, из которой поглощается.
Наиболее простая формула адсорбции в настоящее время принята С= KC, где С — концентрация адсорбируемого вещества в адсорбенте, С — концентрация адсорбируемого вещества и жидкости, а К — коэффициент и фактор количества, а m, которое всегда меньше единицы (при m = 1 адсорбция превращается в растворение), является фактором прочности адсорбции. Чем меньше m, тем сильнее адсорбция, и при достаточно малых значениях m, как показывают сравнительные вычисления, числовые законы были бы одинаковы и для адсорбции, и для обычной химической реакции, и мы имели бы право сказать, что первая сводится к последней. При малых значениях m адсорбция обнаруживает экспериментальные свойства обычной химической реакции, и при падении m до 0,001 осуществятся все переходы между простым растворением и чисто химическим явлением. И, поэтому, это изучение явлений адсорбции представляет еще пример тому, что вряд ли будет целесообразно заниматься вопросом: является ли адсобция физическим или химическим явлением, так как она является переходом между обоими. Раздробленное состояние материала, которое является необходимым условием адсорбции, очень часто тождественно коллоидальному состоянию и всегда ему подобно. Поэтому в коллоидальных процессах, явление адсорбции должны играть громадную роль, т. к. все ткани организмов имеют коллоидальную или сгустковую природу. Правила адсорбции могут быть примерами об’яснений к разнообразным случаям коллоидальных процессов, т. к. имеют общий характер и уже дали в высшей степени верные раз’яснения таких явлений в организмах, которые до сих пор оставались неизвестными и не поддающимися анализу.
Замечательные исследования в коллоидной химии над искусственным коллоидом раскрыли перед нами конституцию золей. Сгустки, которые находятся в данной жидкости и образуют золь, имеют не элементарное, а сложное строение, а именно, состоят из ядра и оболочки. Эта оболочка ничтожна всравнении с массой ядра, но она-то имеет активную роль, которая и обусловливает все явления, которые присущи коллоидам. Эта побочная часть коллоида, являясь десятитысячной частью коллоида, управляет его свойствами и образуется на счет того реактива, который послужил для образования сгустка. Наилучшим доказательством существования активной части в сгустках гидрозолей являются явления их свертывания под влиянием ничтожно малых количеств солей, невозможность отмыванием получить сгусток без всяких загрязнений и, наконец, явления вытеснения.
Изучение реакции вытеснения с гидрозолями окиси железа, сернистого мышьяка показало, что замещения происходят только в активной части коллоидов, образующих только ничтожную часть целого и показывающих способность взаимодействия, сходную с обычными химическими реакциями. Сгустки можно рассматривать, как химические молекулы, подчиненные тем же самым правилам, как и химические молекулы кристаллов, но отличающиеся от них только сложностью одной из своих частей.
Исходя из сих соображений, к коллоидальным растворам была применена ионная теория и опыты, было доказано движение коллоидных частиц в электрическом поле и также электропроводность. Сгусток, подобно молекуле соли, является делимым, и мы должны были признать в нем два иона разных знаков; сгусток ионизирован наподобие обычных электролитов, но с той разницей, что в сгустках один из ионов во много раз превышает и по величине, и по заряду каждый из простых ионов его сопровождающих. Этот сложный ион называют ядром, а с ним связывают известное число подвижных ионов, которые являются обычным ионом K, С и т. д. Они при диссоциации могут быть свободными и будут находиться в межсгустковой жидкости; часть же подвижных ионов будет захвачена главной массой сгустка и тогда образует ядро. Необходимо еще отметить, что в гидрозолях мы имеем сгустки различных величин, и ультрафильтрация позволяет нам разделить более крупные сгустки от более мелких и от межсгустсковой жидкости. В организмах животных и растений роль фильтров играют перепонки, которые способны пропускать одни сгустки и совершенно недоступны для других.
