рганизмах и животных, и растений содержатся «ферменты» — органические вещества сложного строения, играющие роль катализаторов при разнообразных жизненных процессах. Они обнаруживают резкую специфичность действия, так как каждый из них ускоряет только определенный процесс, не влияя на другие. В этом отношении ферменты превосходят неорганические катализаторы, которые большей частью могут ускорять ряд сходных по химизму реакций. 3

В химизме гетерогенного катализа важнейшую роль играет адсорбция. Благодаря ей на поверхности катализатора создается увеличение концентрации реагирующих частиц, что уже само по себе ведет к ускорению реакции. Однако несравненно более важным фактором является повышение химической активности адсорбированных молекул по сравнению с их обычным состоянием. Это (как и сама адсорбция) обусловлено действием силового поля катализатора и сказывается в резком возрастании доли «успешных» столкновений между взаимодействующими частицами. В результате соответственно увеличивается скорость реакции.

Специфичность действия катализатора проявляется при гетерогенном катализе не менее резко, чем при гомогенном. Этим сильно затрудняется его подбор для той или иной реакции. Такой подбор приходится обычно вести путем многочисленных проб отдельных веществ, так как общих теоретических указаний по вопросу о выборе катализатора пока не существует.4-13

Помимо явно каталитических процессов, в химии постоянно приходится иметь дело с такими, при которых каталитические влияния проявляются в скрытой форме. Сюда относятся прежде всего реакции в растворах, на большинстве которых сильно сказывается природа применяемого растворителя.

Каталитическое влияние растворителя идет главным образом по линии расслабления связей в реагирующих молекулах, вследствие чего они и становятся более реакционноспособными. Но чем полярнее молекулы растворителя, тем сильнее их влияние на частицы растворенных веществ. Поэтому реакции в растворах протекают, как правило, тем быстрее, чем полярнее растворитель.

Наиболее полярным из обычных растворителей является вода. Как уже известно из предыдущего (V § 4), действие ее на внутримолекулярные связи сказывается - настолько сильно, что миогне полярные молекулы распадаются на ионы, обменные реакции между которыми протекают практически моментально. Даже в виде следов вода оказывается необыкновенно активным и разносторонним катализатором. Например, при полном ее отсутствии хлор не действует на металлы, фтористый водород не разъедает стекло, натрий и фосфор не окисляются на воздухе и т. д. Подобным же образом следы водяного пара сильно катализируют некоторые реакции разложения (С120 и др.). Можно сказать, что если бы мы изучали вещества при полном отсутствии воды, то наши представления о химических свойствах многих элементов и соединений были бы совершенно иными, чем в настоящее время.

Другим важным фактбром, часто оказывающим каталитическое влияние в скрытой форме, являются стенки сосудов, в которых проводятся химические процессы. Очевидно, что стеики эти могут в отдельных случаях играть роль гетерогенных катализаторов. Поэтому соответствующие реакции будут протекать с различной скоростью в зависимости от природы материала, из которого сделан реакционный сосуд. Например, соединение водорода с кислородом начинает заметно идти в стеклянном сосуде лишь около 450°С, а в платиновом — при обычных температурах. В отсутствие освещения смесь водорода с фтором взрывается в стеклянных сосудах уже при температуре жидкого воздуха, в серебряных — лишь при обычных условиях, а в сосудах нз металлического магния (предварительно обработанных фтором)—только при нагревании.

Роль каталитических явлений как в химии, так и в биологии исключительно велика и многообразна. Изложенное выше показывает, что каталитические влияния в более или менее явной форме имеют место почти при каждой химической реакции. Точно так же почти каждый протекающий в живом организме процесс при' ближайшем рассмотрении оказывается связанным с каталитическими воздействиями. Ряд важнейших производственных методов химической промышленности уже в настоящее время построен на основе катализа, причем последний с каждым годом завоевывает новые области применения. Можно с уверенностью ожидать, что это направление явится одной из основных линий развития химической промышленности и в будущем.

Дополнения

1) С формальной стороны действие катализатора аналогично нагреванию—и в

том и в другом случае наблюдается ускорение реакции. Однако между этими двумя

влияниями имеется глубокое принципиальное различие по существу. В то время как

повышение температуры сопровождается сообщением системе энергии извне, каталиаатор добавить энергии не может (так как иначе он не оставался бы после реакции

неизмененным). В результате ускорение реакции при помощи нагревания неизбежно

связано со смещением ее равновесия (IV § 2), тогда как при действии катализатора

, ускоряется достижение системой равновесного состояния, но само отвечающее ! данным условиям поло