Электронный микроскоп - страница 17

Поверхность катализатора.

Попробуйте зажечь кусочек сахара спичкой. Сахар обуглится, оплавится, но гореть не будет. Ему не хватает катализатора. Но стоит вам посыпать этот же кусочек сахара катализатором — табачным пеплом, как сахар запылает ярким голубоватым пламенем.

Катализаторы очень распространены в технике и в живой природе. Многие жизненные процессы в организмах человека, животных и растений зависят от действия катализаторов. Катализаторы — очень интересные, но и крайне загадочные вещества.

Что же это за вещества? Почему катализаторы ускоряют ход химических реакций? Какие процессы происходят при взаимодействии катализаторов с химическими веществами?

Долгие годы химики мечтали о том, чтобы познать тайну катализаторов. Они хотели разглядеть их во всех подробностях.

Ученые догадывались, что на поверхности катализаторов находятся какие-то кристаллики, которые и ускоряют ход химических реакций. Но как рассмотреть эти ничтожные по своим размерам кристаллы, как изучить строение поверхности катализаторов? Сколько ни бились химики, пытаясь разглядывать эти странные вещества в обычные, оптические микроскопы, они не могли увидеть подробностей их строения.

Ведь размеры этих кристалликов меньше, чем длина световых волн.

В оптические микроскопы при самом сильном увеличении были видны только какие-то серые, мутные, расплывающиеся пятна.

Казалось, что никогда не удастся увидеть строение поверхности катализаторов.

Но электронный микроскоп разрешил и эту казавшуюся ранее совершенно неразрешимой задачу.

Советским ученым удалось в электронный микроскоп увидеть кристаллики на поверхности катализаторов. Они не только увидели эти кристаллики, но и проследили за тем, как они образуются и растут.

Устанавливая законы роста, взаимного расположения кристаллов, изучая, как влияет на них различная температура и давление, как сказывается на них присутствие других химических веществ, можно сознательно, а не ощупью, как раньше, создавать все новые и новые виды катализаторов.

Ведь главное — это понять принцип действия и детали строения, а поняв, можно разработать новые, еще более мощные, более надежные и дешевые виды катализаторов, имеющих столь большое значение в химической промышленности.

В обычных растворах, например кристаллов соли или сахара, кристаллы полностью смешиваются с молекулами воды.

Но, кроме обычных, существует другой тип растворов, называемых коллоидными растворами.

В этих растворах частички вещества гораздо более крупные и состоят из большого числа связанных между собой молекул. Поверхность этих частичек отделена от молекул жидкости, в которой они плавают или, как говорят, взвешены.

Частички имеют способность укрупняться, присоединяя другие, соседние с ними частицы. Когда частицы укрупнятся, они выпадают на дна в виде осадка (коагулируются).

Все мы видели студень из свиных или бараньих костей, столярный клей, желатин и другие подобные полутвердые вещества. Это коллоиды, твердые частички, взвешенные в жидкости.

Коллоиды обладают замечательными свойствами, и изучением их занимается целая отрасль науки — коллоидная химия.

Коллоидная химия — это новая, интересная и очень важная отрасль науки. Она широко применяется почти во всех отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.

Изображение коллоидов в электронном микроскопе.

Очень многие вещества способны образовывать коллоидные растворы. Различные эмульсии, краски, лаки, сажа, органические соединения многих металлов дают коллоидные растворы. Железо, марганец, алюминий часто встречаются в природе в виде коллоидных растворов. Органические вещества почвы на 40 процентов состоят из коллоидов.

Для решения многих вопросов, интересующих биологию, геологию, промышленность и сельское хозяйство, необходимо видеть своими глазами коллоиды, эти мельчайшие частицы материи. Очень важно знать не только размеры коллоидных частиц, но и их форму и взаимное расположение.

Свойства коллоидов зависят не только от состава входящих в них элементов, но и от других причин.

Далеко не все равно, будут ли частички вещества в виде шариков или пластинок, ромбовидных или игольчатых длинных кристаллов.