Катализ в химии и биохимии
Катализ в химии и биохимии имеет исключительное значение. Рассмотрим самый простой процесс – превращение молекулярного азота в аммиак. Как это делают химики? По очень простой схеме:
Однако схема простая, а технология сложная. Во-первых, нужно получить исходные газы высокой степени чистоты, поскольку катализатор «отравляется» даже ничтожными количествами примесей. Во-вторых, необходимо, чтобы азот и водород были дешевы. В-третьих, процессы их получения должны минимально загрязнять окружающую среду. При этом надо получать ежегодно десятки миллионов тонн аммиака, который нужен как удобрение.
Кратко рассмотрим, как это делается. На Земле основная часть азота содержится в атмосфере (78,8% по объему), остальное кислород, инертные и другие газы (02-20,95%, Аг – 0,93%, С02 – 0,03%). Аргон – инертный газ и никаким технологическим процессам не мешает. А для того чтобы азот отделить от кислорода и углекислого газа, были проведены многочисленные изыскания, в результате которых в технологию вошел процесс разделения азота и кислорода путем дистилляции сжиженного воздуха.
Первый этап этого процесса – сжижение воздуха – довольно дорогостоящая операция. Любой химик скажет, что разделение веществ путем их последовательного испарения при такой разнице температур кипения _ весьма трудоемкая и дорогостоящая операция. Не другого пути не было, и именно по нему пошли технологи и решили проблему получения исключительно чистого азота.
Не менее сложно решалась проблема получения чистого водорода. На Земле много воды (Н20), которая состоит из водорода и кислорода, но как их разделить? Один из самых простых, но очень дорогих способов состоит в электролизе воды (точнее говоря, раствора щелочи). Были испробованы многие варианты.