— Как видите, примеров немало! — продолжал я. — Со временем одним из основных методов исследования в химии станет применение радиоактивных изотопов. Я рассказал об их использовании в качестве меченых атомов. Однако есть и другая область, где используется действие излучений радиоактивных изотопов на вещества, на протекание различных химических реакций… Этой областью занимается новая наука. Сейчас я расскажу немного о ней.
Лишь очень немногие реакции могут протекать в обычных условиях, то есть при обычной температуре воздуха и атмосферном давлении.
В большинстве же случаев дело обстоит по-иному. Мало привести реагирующие вещества в соприкосновение. Нужны и другие условия. Мы можем тщательно растереть в фарфоровой чашечке железный порошок с серой, но никакой реакции не произойдет. Стоит, однако, погреть чашечку на газовой горелке, как мы окажемся свидетелями бурного процесса.
Следовательно, высокая температура ускоряет химические реакции. Аналогичным образом действует повышение давления. Наконец, во многих химических процессах применяются так называемые катализаторы. Это различные вещества (чаще всего специально приготовленные металлы, окислы или соли), которые способствуют быстрому течению реакций. Сами же они при этом остаются неизменными.
Очень часто химики используют сочетание всех трех факторов. Например, исключительно важная в экономическом отношении реакция синтеза аммиака из азота и водорода требует температуры до 550° и давления до 1000 атмосфер. Катализатором в процессе служит смесь железа с его окислом и некоторыми другими добавками.
Иногда бывает так, что никакие давления, температуры и катализаторы не могут заставить реакцию идти в темноте. В то же время на свету эта реакция происходит даже при обычных условиях. Такие реакции называются фотохимическими. Простейший пример — выделение серебра из эмульсии фотографической пластинки.
Физика объясняет, что свет возбуждает атомы элементов. Возбужденные атомы весьма активны и легче взаимодействуют между собой.
Световые лучи, расскажет далее физика, суть электромагнитные колебания, обладающие определенной частотой и длиной волны. Наибольшее химическое действие оказывают фиолетовые и ультрафиолетовые лучи с малой длиной волн.
Чем меньше длина волны, тем «жестче» лучи, тем больше у них энергии. Тем сильнее их химическое действие.
Но есть лучи более коротких длин, чем у лучей солнечного спектра.
Это рентгеновские лучи.
Это радиоактивные излучения.
Что радиоактивные излучения могут вызывать химические превращения, было известно давно. Об этом знал еще Беккерель.
Поставив все три типа радиоактивных излучений в один ряд, мы допустили некоторую вольность. Электромагнитными колебаниями являются гамма-лучи; альфа- и бета-лучи — это поток заряженных частиц, но они обладают столь же сильным химическим действием.
Изучение действия радиоактивных излучений на вещество позволило в последнее десятилетие сформироваться новой науке, развитие которой приведет к величайшим достижениям. Это — радиационная химия.
Чаще всего она имеет дело с гамма-излучением, поскольку проникающая способность альфа- и бета-лучей невелика. А для радиационно-химических процессов необходимо, чтобы реакция протекала по всей массе вещества.
В настоящее время сконструированы специальные радиационно-химические установки различной мощности, в которых используются главным образом радиоактивные кобальт Со60 и цезий Cs137.
Как известно, азотная кислота — одно из основных веществ современной химической промышленности. Удобрения, лаки, краски, важные полупродукты, искусственные ткани — все это «дело рук» азотной кислоты. Хотя процессы получения окислов азота (из которых дальше готовят азотную кислоту) разработаны давно, но они требуют значительных затрат и очень сложного и дорогого оборудования.
Совсем недавно радиационно-химические исследования показали, что с помощью гамма-излучения из атмосферного азота можно получить его окислы в обычных условиях. Более того, облучение водных растворов щелочей, насыщенных азотом, показало, что азот в этих условиях может быть окислен непосредственно до азотной кислоты.
Пока это первые шаги. Выходы реакций еще очень малы, а затраты велики. И говорить о производственных масштабах рано. Но то, что недоступно сейчас, станет вполне осуществимым и приемлемым через несколько лет.