Юрий Фиалков - Свет невидимого
А загрязненный воздух в больших городах? Сколько об этом писано! А что делать? Запретить автобусам и автомобилям ездить по городским улицам?
Ну, как тут не помечтать об автомашинах с радиоактивными камерами внутреннего сгорания? Ведь в таких камерах горючее будет сгорать до самой последней молекулы. Городской воздух очистится, а скорость автомашин… Впрочем, скорость автомобилей в городе повышать, пожалуй, и не следует.
Воплотиться мечте в конкретное техническое решение мешает пока очень многое, не говоря уже о том, что неясно, как защитить шофера и пассажиров от действия радиации. Да и о пешеходах не мешало бы подумать.
Можно было бы окружить машину защитным слоем, но это сделало бы ее очень громоздкой. Можно было бы предложить автоконструкторам идею автомобиля, мотор которого был бы отделен от кабины и находился бы на отдельной тележке. Но нетрудно представить, что идея эта не вызовет энтузиазма конструкторов.
Впрочем, дело обстоит далеко не безнадежно. Сейчас химики усиленно исследуют радиационно-химические превращения, возникающие при прохождении через вещество бета-лучей. Между химическим действием гамма- и бета-лучей имеется очень много общего. Однако проникающая способность бета-излучения во много раз меньше, чем гамма-лучей.
Вот почему если камеры двигателей изнутри покрыть слоем какого-либо бета-активного изотопа, то лучи, пронизывая горючее и совершая там свое «разрушительное» дело, не смогли бы, однако, вырваться за пределы цилиндра, поскольку преграда из слоя металла для них непреодолима.
Будем надеяться, что не за горами время, когда по улицам городов, по шоссе пойдут автомобили, у которых на радиаторе вместо традиционного оленя будет красоваться символ атома — ядро, окруженное орбитами электронов.
* * *
Коль скоро затронута проблема рационального использования горючего, то, безусловно, нужно рассказать и о радиационно-химическом крекинге. За этим сухим термином кроется бездна химико-технологической романтики. Именно химико-технологической. И именно романтики.
* * *В каждом более или менее солидном научном учреждении, какое с целью ознакомления либо с намерением поднабраться опыта посещают различные делегации, обязательно имеется хотя бы один научный сотрудник, которому эта в общем-то нудная обязанность водить группы, рассказывая всякий раз одно и то же, особенно по душе. Подозреваю, что каждый из них — по каким-то причинам несостоявшийся актер, и не удивлюсь, если узнаю, что такой гид перед тем как подать документы в химико-технологический институт, провалился на экзаменах в школу-студию МХАТа.
Вот и здесь, в институте, занимающемся проблемами радиационной химии, нас водит по лабораториям приятный молодой человек с манерами индусского факира достаточно высокой квалификации. Начинает он с того, что, подойдя к висящей на столе доске, изображает нечто непонятное:
Довольный произведенным эффектом, гид тут же дает пояснения:
— Сплошная черта — это изображенная схематически молекула углеводорода, скажем, гексана С6Н14, того самого, который вы видите в этой колбочке. Символ
означает облучение, в данном случае гамма-лучами. Ну, а маленькие черточки — это осколки молекулы, образовавшиеся в результате облучения. Вся соль процесса — обратите внимание! — в том, что черточки эти имеют самую различную длину.
На этом пояснение было прервано, и нас повели в соседнее помещение, в одной из стенок которого был люк, через который образцы автоматически подавались к «кобальтовой пушке». Кобальтовой она называется потому, что облучение производится гамма-лучами, которые испускает радиоактивный изотоп кобальта с атомной массой 60. Ну, а почему «пушка», понятно и без комментариев.
Пока проводится облучение, гид отводит нас еще в одну комнату, где стоит газовый хроматограф — прибор, с помощью которого можно быстро и эффективно проанализировать любую смесь; хроматограф уверенно определит, сколько соединений находится в смеси, какие именно это соединения и каково их соотношение. Здесь в облике старшего научного сотрудника снова появляется что-то факирское:
— Прошу обратить внимание, — торжественно восклицает он. — Я запускаю в хроматограф образец того гексана, который сейчас облучается на пушке. И мы видим, что это, во-первых, действительно гексан. А во-вторых, мы видим, что это чистый, можно сказать, даже очень чистый гексан: один пик и никаких побочных пичков.
Мы соглашаемся с тем, что это действительно гексан, можно сказать, даже очень чистый гексан.
Вскоре приносят облученный образец. Внешне ничего не изменилось: такая же прозрачная жидкость. Но «факир» запускает ее в хроматограф, и — ого! — из прибора ползет бумага, на которой изображены Кордильеры, никак не меньше: сплошные горы. Явно удовлетворенный «факир» подсчитывает и объясняет:
— Двадцать шесть!
— Ого! — синхронно вырывается у нас. — Двадцать шесть соединений из одного гексана!
— Что же здесь удивительного?! — говорит гид тоном, не оставляющим сомнения в том, что удивительное здесь присутствует, и в большом количестве. — Прошу к доске!
Стерев написанное прежде, гид молча и многозначительно чертит что-то вроде:
— Понятно? — спрашивает он усталым тоном артиста, который, закончив выступление, выходит на аплодисменты.
— Понятно, — отвечаем мы.
Действительно, куда понятнее. При облучении молекула гексана разлетается на осколки самой разной длины. Молекула, в которую попал гамма-квант, может распасться на две половинки: из C6H14 может получиться два осколка C3H7. Но чаще всего осколки бывают неодинаковы, скажем, C4H9 и C2H5, C5H11 и CH3 и даже C6H13 и H.
Все эти частицы не обычные молекулы, это радикалы, соединения, которые не могут существовать сколь-нибудь долгое время в свободном состоянии. Поэтому они немедленно (за ничтожные доли секунды) соединяются друг с другом. Но кто сказал, что радикал обязательно должен соединяться со «своим» радикалом? Ничто не может помешать соединиться двум радикалам C6H13, и нетрудно догадаться, что при этом образуется углеводород C12H26 с длиной цепочки, вдвое большей, чем у исходного гексана. Но могут соединиться и два радикала водорода, т. е. H + H, и образуется маленькая молекула водорода. Словом, в причудливой смеси, образовавшейся в результате облучения углеводорода радиоактивным излучением, может раскладываться самый причудливый пасьянс, в результате которого и образуется несколько десятков различных устойчивых химических соединений.
Но самое главное — это то, что длинные цепочки углеводорода при облучении распадаются на короткие. А ведь это и есть процесс крекинга. Тот самый крекинг нефти, ради осуществления которого строятся громадные заводы, потребляющие уйму энергии.
Оказывается, громоздкие аппараты, высокие температуры, громадное давление можно заменить одним-единственным процессом облучения гамма-лучами.
Вот эта одна последняя фраза и десятки фраз, которые несколькими страницами ранее потребовались для описания процесса крекинга нефти в обычном, термическом, варианте, дают представления о соотносительной сложности радиохимического и традиционного крекинга.
Как видим, не всегда развитие заключается в переходе от простого к сложному. Бывает и наоборот…
* * *
Существует проблема, одинаково волнующая представителей всех наук. Вокруг нее концентрируются интересы химиков и физиков, биологов и геологов, астрономов и географов. Называется она «Происхождение жизни на Земле». Полагаю, что нет нужды пояснять важность проблемы.
Подчеркну другое: и здесь естествознание не могло обойтись без учета роли радиоактивности, роли важной и во многом определяющей.
* * *Любителям развлекательного чтения придется поскучать, потому что вначале пойдут сухие сведения из некоторых точных наук.
Сведения из общей химии:
Первое. При действии водорода на углекислые соли различных металлов (карбонаты) в условиях высокой температуры образуются соединения металлов с углеродом — карбиды.
Второе. При взаимодействии карбидов с водой образуются углеводороды (например, всем хорошо известная реакция взаимодействия с водой карбида кальция; при этом образуется ацетилен).
Третье. Углеводороды при высокой температуре могут взаимодействовать с аммиаком, образуя соединения, содержащие углерод, водород и азот.
