novoevmire.biz
Общество

Удобрение из алмаза

Разработка российских ученых может стать прорывом в производстве минеральных удобрений, взрывчатки, многих полимеров и лекарств. Словом, почти везде, где действующим лицом является азот. Казалось бы, в чем проблема? Ведь из этого газа почти на 80 процентов состоит воздух. Бери и работай с ним. Но с другой стороны, слово «азот» по-гречески означает безжизненный, его молекула самая прочная из всех известных.

Говоря образно, на азоте получили Нобелевские премии такие корифеи науки, как Оствальд, Нернст, Габер и Бош. Все они бились над тем, как наиболее эффективно и менее энергозатратно разорвать молекулу азота, чтобы, в частности, получить аммиак. Вещество, которое является основой для производства удобрений. Сегодня его получают по методу Габера-Боша при температурах 300-500 С и давлениях 200-300 атмосфер с использованием катализаторов. И хотя метод крайне энергозатратен (на него расходуется около 2 процентов мировых затрат энергии), цена продукции высока, но именно он стал основой "зеленой революции", которая позволила накормить миллиарды жителей Земли. А авторы технологии удостоены самой престижной научной премии.


Ученые: Под Землей находится больше квадриллиона тонн алмазов

Наука вот уже много лет ищет, как упростить технологию, сделать ее дешевле. Однако без особых успехов. Неожиданное решение предложили российские ученые ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений: применить для разрыва молекулы азота… алмаз! Точнее наноалмаз. По сути, это отход, он образуется при уничтожении взрывчатых веществ методом детонации.

— Когда начали работать с наноалмазом, в частности, растворили его в воде, он поразил многими свойствами, — говорит доктор химических наук Степан Бацанов. — Например, если в воде растворить сахар, а потом ее выпарить, то вновь получается сахар. А что будет с растворенным наноалмазом, если раствор выпарить? Казалось бы, так и останется наноалмазом. Во всяком случае, в этом были абсолютно уверены ученые США и Германии, которые даже не стали изучать данный вопрос, работая с наноалмазами.

Российские ученые такой анализ решили сделать, и они были поражены. Оказалось, что состав наноалмаза изменился. Если в исходном твердом образце было 90 процентов углерода, то после растворения и выпаривания его осталось около 50 процентов. А чтобы же тогда "прибыло"? Анализ указал на азот! То есть растворенный наноалмаз ухитрился нахватать из воздуха столь несговорчивый газ. И главное — при нормальных условиях: без высокой температуры и давления. Что же произошло? Почему самая прочная молекула, вдруг пошла на контакт?

— Действительно, реакция азота с алмазом, а это углерод, в нормальных условиях термодинамически запрещена, — говорит Степан Бацанов. — Она может идти только, если затратить много энергии. Дело в том, что алмаз — это твердое тело, а азот — газ. А для протекания реакции оба ее участника должны быть одинаковыми по структуре. Но чтобы раздробить алмаз до атомов, нужна огромная энергия, что мы и делаем при детонации взрывчатки, превращая ее в наноалмаз. Таким образом, запрет на реакцию снимается.

За исследования азота и его соединений вручены несколько Нобелевских премий

Итак, российские ученые показали новую возможность разрушать молекулу азота и получать, в частности, аммиак. Технология на ее основе должна быть гораздо проще и дешевле, чем при традиционном методе. Статья об этом открытии российских ученых опубликована в журнале Королевского Химического общества New Journal of Chemistry.

источник: rg.ru

Еще по теме