Нобелевская история повторяется

Спустя 89 лет премию по химии опять получил немец за синтез аммиака

Естественнонаучную часть Нобелевских премий 2007 года можно назвать европейской. Из шести лауреатов в области физики, химии и физиологии/медицины четверо представляют различные страны Старого Света. Лишь двое награжденных из Америки, да и то один из них, Марио Капекки, итальянец по рождению, позже переехавший за океан. Торжествовать же могут немцы: ученые этой страны удостоены нобелевок в двух престижных номинациях. Во вторник Петер Грюнберг разделил с французом Альбером Фертом физическую премию, а вчера в области химии золотую медаль и все 10 млн шведских крон единолично получит берлинский профессор Герхард Эртль (на снимке).

Королевская академия наук Швеции отметила исследования химических процессов на твердых поверхностях, которыми Эртль занимался с 60-х годов прошлого века. Речь идет об изучении подробностей того, как именно протекают реакции на границе сред -- там, где, например, твердое тело соприкасается с газом или жидкостью. Банальным примером такого процесса можно считать, например, появление ржавчины на железе: металлическая поверхность соприкасается с воздухом, и в месте контакта образуются различные оксиды. Но главным трудом Эртля было исследование известного процесса Габера--Боша, с помощью которого из атмосферного азота и водорода получают аммиак.

Фриц Габер, один из великих немецких химиков и лауреат Нобелевской премии 1918 года, изобрел свою реакцию в самом начале XX века. Этот процесс позволил в свое время наладить промышленный синтез аммиака, аммиачной селитры, а также любых других химических соединений на основе азота. Это дало начало производству недорогих искусственных азотных удобрений, что позволило резко увеличить продуктивность сельского хозяйства. Реакция Габера--Боша достаточно проста: помимо собственно газов для нее требуется лишь металлический катализатор и несложное оборудование. Но, несколько упрощая, можно заметить, что ученые и инженеры начала прошлого века понимали эту реакцию лишь на уровне химических формул. Чтобы понять, что именно происходит с молекулами на металлической поверхности, как раз и потребовались исследования Герхарда Эртля.

Опубликованные Нобелевским комитетом «наградные документы», рассказывающие о достижениях берлинского профессора, особенно упирают на технологическую сложность его экспериментов (которая явно была недостижима во времена Фрица Габера). Эртль создал вакуумную установку, где реагенты были свободны от примесей, которые могли бы помешать ходу реакции, сделал поверхность металлического катализатора практически идеально чистой и добавлял в камеру строго отмеренные количества азота и водорода. Кроме того, он следил буквально за каждой молекулой и каждым атомом, участвующим в эксперименте: он бомбардировал реагенты потоком электронов и фотонов и спектрографировал излучение, возникающее при столкновении частиц.

После тщательного изучения процесса Габера--Боша Герхард Эртль получил пошаговую картину протекания реакции азота и водорода. С одной стороны, это позволило инженерам понять, какие именно условия нужны для промышленных установок, синтезирующих аммиак. Но у работ немца был и другой результат: Эртль создал методологию исследования химических реакций на границе сред. То есть после этого не надо было создавать принципиально новую установку для подобных экспериментов, все или многое уже было придумано немецким химиком, и ученым оставалось лишь следовать указанным принципам.

Сам же Эртль на этом не остановился: впоследствии он занимался, к примеру, другим широко известным каталитическим процессом -- дожиганием отработанных газов автомобилей. Подобными устройствами снабжаются многие современные машины: специальный аппарат с платиновым катализатором, установленный в выхлопной трубе, дожигает опасный оксид углерода (CO) до обычного углекислого газа. Сейчас разменявший восьмой десяток Эртль уже не занимается активной исследовательской деятельностью, хотя за ним сохранена почетная профессорская должность в берлинском Институте Фрица Габера. Кстати, в том же самом научном учреждении в свое время работал и сам изобретатель процесса соединения азота с водородом, так что можно сказать, что этот институт практически монополизировал Нобелевские премии в области синтеза аммиака.

Владимир ДЗАГУТО