Жизнь одного химика. Том 1 - Страница 91

В химической лаборатории опыты няд разложением алкоголей под давлением, благодаря новому аппарату, — моей бомбе, — дали очень интересные результаты. Мерным обтюратор и ножи бомбы позволяли без отказа исследовать течение реакций под давлением и открывать новые явления, которые не были известны ранее. Самое главное открытие заключалось в том, что при разложении алкоголей в бомбе под большим давлением не образуется совершенно угля, — в то время, как при обыкновенном давлении вся железная трубкабывает наполнена углистым остатком. Второе наблюдение касалось содержания парафиновых углеводородов в образовавшихся газах после разложения алкоголен при высоких температурах и давлениях. Чем выше температура и давление, тем больше мы имеем в газах метана, этана и других предельных углеводородов и тем меньше будет в них находиться окиси углерода и водорода. Это обстоятельство с несомненностью указывало на то, что здесь происходит гидрогенизация всех непредельных углеводородов, образовавшихся при разложении алкоголей, при помощи водорода, который выделился в первую стадию процесса — альдегидного разложения взятого спирта. Кривые разложения алкоголей показали, что в замкнутом сосуде-бомбе мы имеем обратную реакцию: алкоголь разлагается на водород и альдегид, а последние дают обратно спирт. Железо играет роль катализатора и произведенными опытами было впервые доказано, что катализатор может производить обратные реакции. В зависимости от температуры и давления мы можем варьировать условия опыта и получать желаемые результаты. Получение при высоких температурах и давлениях большого количества предельных углеводородов заставило назвать подобный процесс разложения — парафиновым.

Имея указанные результаты опытов, я тотчас же постарался их использовать для об’яснения происхождения нефти в недрах земли из остатков животного и растительного царства. В то время наибольшого внимания заслуживали две гипотезы происхождения нефти: минеральная Д. И. Менделеева и гипотеза органического происхождения, развитая немецким химиком Энглером, который предполагал, что нефть образовалась в результате разложения жиров животных. В дальнейшем мне придется коснуться разбора тех реакций, которые были положены в основу гипотезы Менделеева; теперь я могу только указать, что в опытах Энглера над разложением жиров под небольшими давлениями, в газах, образовавшихся после реакции, находилось много непредельных углеводородов, до 30% окиси углерода и большое количество водорода. Так как в газах нефти этих газов почти вовсе не находится, то это обстоятельство могло служить до некоторой степени причиною несостоятельности гипотезы Энглера о происхождении нефти. Однако, после произведенных мною опытов над разложением органических соединений под давлением, когда было показано, что окись углерода и водорода реагируют между собою под давлением в присутствии катализатора железа и дают метан и что при этом происходит накопление парафиновых углеводородов, указанные возражения против теории Энглера должны были отпасть. Др. Энглер тотчас же обратил свое внимание на произведенные мною опыты и использовал их для подкрепления своей теории. Кроме того, мои опыты показали, что для выяснения очень важного вопроса о различии свойства нефтей, кроме температуры и давления, следует иметь в виду каталитические процессы, которые могли быть или во время образования самой нефти, или же во время ее хранения в недрах земли в течении очень долгого промежутка времени.

При изучении каталитической дегидратации алкоголей под давлением сразу было замечено очень интересное явление, которое позволило получить промежуточный продукт этиленового разложения спирта. Под давлением в присутствии глинозема этиловый спирт при известной температуре дает только один этиловый эфир; при более высокой температуре дает смесь этилового эфира и этилена; выше известной температуры получается только этилен. Давление как бы уменьшает каталитическое разложение спирта, заставляя выделяться молекулу воды из двух молекул алкоголя. Оказалось, что образование простых эфиров под влиянием глинозема, присуще всем первичным и вторичным спиртам и что эта реакция представляет обратимую реакцию. Такие обратимые каталитические реакции с органическими веществами были почти неизвестны; мы можем здесь указать, только на работы Д. П. Коновалова над каталитическим разложением сложных эфиров. Изученная мною реакция диссоциации алкоголя под влиянием глинозема основывается, согласно моей гипотезе, на способности глинозема при известной температуре отнимать воду от органических соединений. Без катализатора, при простом нагревании спирта не выше известной температуры, не образуется простого эфира и этиленовых углеводородов; в присутствии же глинозема образование эфира происходит при гораздо низшей температуре. Если бы не было сделано опытов разложения спирта при высоких давлениях, то было бы очень трудно подметить, что первоначальным продуктом разложения спирта и при обыкновенном давлении является эфир (промежуточный продукт реакции).

В майском 1904 года заседании Р. Ф.Х. Общества мною был сделан доклад о дегидрогенизации и дегидратации алкоголей под большими давлениями, и обе большие работы были напечатаны и в русском журнале, и в журнале немецкого химического общества. Эти работы впервые показали, какое громадное значение имеет фактор давления в химических процессах. Но химики того времени не верили в возможность применения моего метода не только в индустрии, но даже и в лабораториях. Так, напр., несколько лет спустя Сабатье в своей книге о катализе писал, что метод Ипатьева не может иметь применения, вследствие опасности работы под большими давлениями. Но немецкие ученые и инженеры посмотрели на это дело иначе, и очень скоро стали применять давление при изучении химических реакций. Первую попытку в этом отношении была сделана Нернстом и Габером, когда они стали изучать синтез аммиака из азота и водорода в присутствии различных катализаторов. В скором времени и другой процесс, — разложение органических соединений в присутствии водорода (получение жидкого топлива из смол и каменных углей), — также потребовал для своего выполнения высоких давлений; об этом процессе я буду говорить впоследствии.