Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Научные открытия в области химии низких температур.



Научное открытие "Явление существования низкотемпературного предела скорости химических реакций".

Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление существования низкотемпературного предела скорости химических реакций, заключающееся в том, что в химических реакциях, например, в реакциях полимеризации или присоединения, инициированных ионизирующим излучением или светом, при приближении к абсолютному нулю экспоненциальная зависимость скорости реакций от температуры исчезает, скорость реакций перестает зависеть от температуры и достигает, конечного значения, не равного нулю".
Авторы: И. М. Баркалов, В. И. Гольданский, А. М. Каплан, Д. П. Кирюхин, А. Д. Абкин, М. А. Брук, Г. Н. Герасимов, В. И. Муромцев.
Номер и дата приоритета: № 188 по двум датам – 22 декабря 1967 г. и 15 февраля 1971г.


Описание открытия.
Группа российских ученых, куда вошли – доктор химических наук И. М. Баркалов, член-корреспондент АН СССР В. И. Гольданский, кандидаты химических наук А. М. Каплан, Д. П. Кирюхин (Институт химической физики), профессор А. Д. Абкин, кандидаты химических наук М. А. Брук, Г. Н. Герасимов, кандидат физико-математических наук В. И. Муромцев (Научно-исследовательский физико-химический институт) – открыли явление существования низкотемпературного предела скорости химических реакций.

Известно, что атомы и молекулы находятся в непрерывном движении и что благодаря их столкновениям происходят химические превращения. Это беспорядочное движение не случайно носит название теплового – мерой его интенсивности служит температура. Один из неоспоримых до недавних пор законов химии – закон Аррениуса утверждает, что с понижением температуры все химические реакции замедляют свое течение, а вблизи абсолютного нуля химическая активность любого вещества вообще должна исчезнуть. Авторы открытия убедительно доказали, что это не так: закон Аррениуса перестает действовать при очень низких температурах.

Объектом исследований явились реакции полимеризации твердых органических веществ, происходящие под действием ионизирующего и ультрафиолетового излучения в широком интервале температур, вплоть до -269° (температура жидкого гелия). Эксперименты в Научно-исследовательском физико-химическом институте имени Л. Я. Карпова доказали, что реакция полимеризации происходит непосредственно в ходе облучения вещества уже при температуре жидкого гелия и что в области низких температур скорость накопления перестает зависеть от температуры. В ряде случаев реакция протекает с высокой скоростью и полным превращением исходного вещества в конечный пункт. Структура полимеров, образующихся при очень низких температурах, оказалась иной, чем при более высоких температурах. Это открывает новые возможности для решения практически важных задач направленного синтеза полимеров с заданными свойствами.

В Институте химической физики Академии Наук СССР на примере полимеризации формальдегида впервые было показано наличие даже вблизи абсолютного нуля цепных химических реакций с большим количеством звеньев. Установлено, что скорость роста цепей полностью перестает зависеть от температуры ниже -260°.

Согласно законам квантовой механики, переход системы из одного состояния в другое, отделенное от исходного энергетическим барьером, возможен не только поверх этого барьера, но и сквозь него – посредством так называемого тоннельного перехода. Тоннельный эффект может сильнейшим образом изменить зависимость скорости химических превращений от температуры. При низких температурах могут оказаться возможными химические превращения, весьма маловероятные при высоких температурах. Дело в том, что вблизи абсолютного нуля перестают играть роль столь важные в термодинамике химических реакций энтропийные факторы.

Открытие российских ученых свидетельствует о возможности синтеза органических молекул, составляющих основу живой материи, в условиях космического холода под действием космической радиации. В последние годы многие сложные органические молекулы – вплоть до полимеров – были действительно обнаружены в межзвездном пространстве.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МАТЕМАТИКА
Сайт создан в системе uCoz