4.8. Волшебная поверхность и таинственный катализ

Разрыв молекулы водорода катализатором - молекулой хлоротрис(трифенилфосфин)родия. Каждый из маленьких шестиугольников обозначает фенильную группу, похожую на молекулу бензола, которая одной из своих углеродных вершин соединена с атомом фосфора

Было бы идеально иметь возможность разрывать связь между атомами, не затрагивая электронную пару, осуществляющую эту связь. Некоторые молекулы, у которых в центре находится большой атом металла, способны выполнять такую операцию. Атом металла - например, родий, четырехкратно связанный в молекуле хлоротрис(трифенилфосфин)родия - подобен мозгу программирующего устройства. При приближении молекулы водорода этот мозг использует все свои многочисленные волны-лепестки для того, чтобы разорвать молекулу водорода. Тогда каждый из обоих атомов водорода образует новую связь с атомом родия, который в результате оказывается связанным шестикратно. Новая молекула химически очень активна, потому что атому родия хочется поскорее избавиться от двух лишних соседей: атомы водорода можно легко передать органической молекуле, чтобы "гидрировать" ее. В промышленности этот процесс позволяет улучшать качество некоторых пищевых масел.

На поверхности железа молекула азота, несмотря на ее три внутренние связи, легко разрывается

Теперь сложим из атомов железа такую частицу, которая, еще не будучи видимой невооруженным глазом, уже содержит множество тысяч атомов. На поверхности этой микроскопической частицы металла атомы железа уложены в определенном порядке. Поместим эту частицу в атмосферу азота, состоящего из молекул азота, которые беспорядочно перемещаются с большой скоростью. Время от времени какая-нибудь из молекул приближается к поверхности частицы железа и тут же оказывается ловко схваченной и разделенной! Все три связи между атомами азота рвутся, и каждый атом связывается с одним из поверхностных атомов железа.

Если мы имеем смесь молекул азота и водорода, последние будут также захватываться поверхностью (адсорбироваться) и разрываться. При этом атомы водорода могут фиксироваться на атомах азота. Эта реакция имеет огромное промышленное значение в производстве аммиака, который используется для получения моющих веществ и удобрений. Металлическое железо является мозгом этой реакции, ее катализатором. А вот механизм катализа пока остается загадкой.