Книга: 100 великих открытий российской науки
Назад: Техногенный каучук
Дальше: Физика, техника

Разветвлённые реакции

Из всех российских химиков Нобелевским лауреатом стал только академик Николай Николаевич Семёнов (1896–1986) «за исследования в области механизма химических реакций». Он был дважды удостоен звания Героя Социалистического Труда, получил две Сталинских (1941, 1949) и Ленинскую (1976) премии.

 

Н.Н. Семёнов

 

По первой своей профессии он был физиком. Окончив Петроградский университет в 1917 году, стал работать ассистентом на физическом факультете Томского университета. Когда пришли колчаковцы, Семёнову пришлось служить в этой армии. Возможно, он понял, на чьей стороне правда (хотя, конечно, не знал, что в личных письмах Колчак признавался, что он наёмник). По приглашению А.Ф. Иоффе Семёнов занял должность заместителя директора Петроградского физико-технического института, руководя лабораторией электронных явлений. Изучал электрический пробой диэлектриков, ионизацию паров солей под действием электронного удара.
Несмотря на молодость (по современным меркам), он прекрасно овладел научным методом. Начал книгу «Химия и электронные явления» (1924) с сомнений: «Электронные представления всегда были той путеводной нитью, которая направляла исследования физиков за последнюю четверть века; все получаемые нами результаты мы толковали и классифицировали, пользуясь этими представлениями. Однако, если мы верим в реальность этих представлений, нельзя не признать возможность и иной точки зрения. Ведь, быть может, это только более или менее удачная рабочая гипотеза, приложимая лишь к кругу тех явлений, для которых она создана».
(Мне кажется, за последние полвека среди учёных угасает такой оптимистический скептицизм, укореняется незыблемая вера в некоторые широко рекламируемые модели Вселенной, структуры элементарных частиц, теории относительности, динамики земной коры.)
Н.Н. Семёнов был назначен директором созданного по его инициативе в 1931 году Института химической физики АН СССР, а на следующий год стал академиком. В результате изучения нарушений теплового равновесия при взрывах разработал теорию разветвлённых цепных реакций (1934).
«Мы создали концепцию, – писал он, – согласно которой в основе явлений горения и взрыва лежит скорость химического превращения, осложнённого тем, что тепло, выделяемое реакцией, и соответствующее повышение давления обратно влияют на скорость химического превращения. Эта обратная связь и ответственна за все удивительные и на первый взгляд совершенно специфические свойства явлений горения и взрыва.
Исходя из этой концепции, которая оказалась в высшей степени плодотворной, мы в течение ряда лет развивали в Институте химической физики экспериментальные и теоретические работы по горению и взрывам, параллельно с работами в других областях химической кинетики».
По его словам, ещё в 1927 году их исследовательская группа ввела понятие цепного воспламенения. «Мы обнаружили тогда, что при давлении кислорода ниже некоторого значения пары фосфора не способны в нём гореть. Прямыми опытами Харитона и Вальта, а затем Семёнова и Шальникова было показано, что в этом случае нельзя констатировать даже следов реакции между фосфором и кислородом. Пары фосфора загораются лишь тогда, когда давление кислорода повышает этот предел, и реакция тотчас останавливается, как только давление кислорода вследствие израсходования падает до этого предела…
После опубликования работы… тогдашний глава мировой химической кинетики проф. Боденштейн обрушился на нас в критической статье, утверждая, что полученный нами парадоксальный результат немедленной остановки быстрой изотермической реакции, при условии ничтожного изменения внешнего параметра (в данном случае давления)… противоречит всем основам науки».
Такое противоречие означает: или была ошибка, или произошло научное открытие. Семёнов с сотрудниками провели дополнительные исследования. Выяснились новые парадоксы. Когда добавляли в систему инертный газ, её реакционная способность увеличивалась.
«В результате стремления объяснить все эти факты, – писал Семёнов, – и была нами создана теория цепного воспламенения, родилась концепция разветвлённых цепных реакций, ныне везде признанная и представляющая собой новую главу в химической кинетике. С самых первых шагов эта теория привлекла к себе внимание физикохимиков, и широкая волна исследований разветвлённых и неразветвлённых цепных реакций возникла во всех странах. Во главе этих исследований стояла советская школа и английская школа профессора Хиншельвуда, годом позднее нас занявшегося тем же вопросом…
Концепция цепного воспламенения, развитая нами в обрасти химии, в результате работ физиков оказалась плодотворной в области физической науки. Ядерные разветвлённые цепные реакции с типичными явлениями предела, ниже которого они не идут, а выше которого развиваются крайне быстро, легли… в основу получения атомной энергии».
Принято считать, что использование атомной (ядерной) энергии в мирных и военных целях стало возможным благодаря работам физиков. В действительности такие масштабные проекты осуществляют совместными усилиями.
Назад: Техногенный каучук
Дальше: Физика, техника