1
00:00:07,239 --> 00:00:08,052
Что бы вы назвали

2
00:00:08,052 --> 00:00:09,579
самым важным открытием,

3
00:00:09,579 --> 00:00:11,581
сделанным за последние 
несколько столетий?

4
00:00:11,581 --> 00:00:12,614
Компьютер?

5
00:00:12,614 --> 00:00:13,263
Автомобиль?

6
00:00:13,263 --> 00:00:14,168
Электричество?

7
00:00:14,168 --> 00:00:16,145
Или, может быть, открытие атома?

8
00:00:16,145 --> 00:00:19,592
Я готов поспорить, 
что это химическая реакция:

9
00:00:19,592 --> 00:00:21,213
молекула азота

10
00:00:21,213 --> 00:00:23,297
плюс три молекулы водорода

11
00:00:23,297 --> 00:00:26,739
дают две молекулы аммиака.

12
00:00:26,739 --> 00:00:28,343
Это процесс Габера,

13
00:00:28,343 --> 00:00:30,925
процесс связывания 
молекул азота из воздуха

14
00:00:30,925 --> 00:00:32,431
с молекулами водорода,

15
00:00:32,431 --> 00:00:35,564
или, по-другому, 
превращение воздуха в удобрение.

16
00:00:35,564 --> 00:00:36,806
Без этой реакции

17
00:00:36,806 --> 00:00:39,482
фермеры смогли бы обеспечить 
достаточным количеством еды

18
00:00:39,482 --> 00:00:41,348
лишь 4 миллиарда человек.

19
00:00:41,348 --> 00:00:44,880
На текущий момент 
нас более 7 миллиардов.

20
00:00:44,880 --> 00:00:46,881
Таким образом, без процесса Габера

21
00:00:46,881 --> 00:00:51,306
более 3 миллиардов людей 
осталось бы без еды.

22
00:00:51,306 --> 00:00:55,025
Как вы видите, 
азот в виде нитрата, NO3,

23
00:00:55,025 --> 00:00:58,205
является питательным веществом, 
необходимым для выживания растений.

24
00:00:58,205 --> 00:01:00,706
Различные культуры по мере своего роста 
потребляют азот,

25
00:01:00,706 --> 00:01:02,425
удаляя его из почвы.

26
00:01:02,425 --> 00:01:03,923
Азот может пополняться

27
00:01:03,923 --> 00:01:06,346
с помощью длительных процессов 
естественного удобрения,

28
00:01:06,346 --> 00:01:07,845
таких, как разлагающиеся трупы животных.

29
00:01:07,845 --> 00:01:09,679
Но люди хотят выращивать пищу

30
00:01:09,679 --> 00:01:11,680
намного быстрее.

31
00:01:11,680 --> 00:01:13,591
Теперь печальный факт:

32
00:01:13,591 --> 00:01:16,594
в атмосферном воздухе около 78% азота,

33
00:01:16,594 --> 00:01:19,396
но растения не могут 
просто брать азот из воздуха,

34
00:01:19,396 --> 00:01:22,511
поскольку он содержит 
очень сильные тройные связи,

35
00:01:22,511 --> 00:01:24,643
которые растения не могут разорвать.

36
00:01:24,643 --> 00:01:26,643
Габер сделал следующее:

37
00:01:26,643 --> 00:01:27,762
он понял, как можно

38
00:01:27,762 --> 00:01:29,529
взять азот из воздуха

39
00:01:29,529 --> 00:01:31,281
и поместить его в землю.

40
00:01:31,281 --> 00:01:34,864
В 1908 году немецкий химик Фриц Габер

41
00:01:34,864 --> 00:01:36,176
разработал химический способ

42
00:01:36,176 --> 00:01:39,020
использования огромных запасов 
азота из воздуха.

43
00:01:39,020 --> 00:01:39,890
Габер нашёл метод,

44
00:01:39,890 --> 00:01:41,594
который позволял брать азот из воздуха

45
00:01:41,594 --> 00:01:43,046
и связывать его с водородом,

46
00:01:43,046 --> 00:01:45,242
формируя аммиак.

47
00:01:45,242 --> 00:01:47,797
Аммиак затем может быть введён в почву,

48
00:01:47,797 --> 00:01:50,506
где он быстро преобразуется в нитрат.

49
00:01:50,506 --> 00:01:53,100
Но если бы этот процесс 
собирались применять ради того,

50
00:01:53,100 --> 00:01:54,950
чтобы накормить население 
всего мира, то Габеру

51
00:01:54,950 --> 00:01:55,213
следовало найти

52
00:01:55,213 --> 00:01:58,415
лёгкий и быстрый способ производства 
огромного количества аммиака.

53
00:01:58,415 --> 00:01:59,381
Чтобы понять,

54
00:01:59,381 --> 00:02:01,900
как Габер сумел этого достичь,

55
00:02:01,900 --> 00:02:02,179
нам следует знать

56
00:02:02,179 --> 00:02:04,397
кое-что о химическом равновесии.

57
00:02:04,397 --> 00:02:06,346
Химическое равновесие 
может быть достигнуто,

58
00:02:06,346 --> 00:02:09,514
когда реакция проходит в закрытой таре.

59
00:02:09,514 --> 00:02:11,233
Например, вы помещаете

60
00:02:11,233 --> 00:02:14,346
водород и азот в закрытый контейнер,

61
00:02:14,346 --> 00:02:16,158
где они начинают взаимодействовать.

62
00:02:16,158 --> 00:02:17,757
В самом начале эксперимента

63
00:02:17,757 --> 00:02:20,370
азота и водорода очень много,

64
00:02:20,370 --> 00:02:22,006
и синтез аммиака

65
00:02:22,006 --> 00:02:24,098
протекает с большой скоростью.

66
00:02:24,098 --> 00:02:26,680
Но по мере того, как водород и азот 
взаимодействуют

67
00:02:26,680 --> 00:02:28,261
и расходуются,

68
00:02:28,261 --> 00:02:29,883
скорость реакции замедляется,

69
00:02:29,883 --> 00:02:31,842
поскольку снижается 
количество молекул обоих элементов

70
00:02:31,842 --> 00:02:33,625
в контейнере.

71
00:02:33,625 --> 00:02:36,347
В конце концов, молекулы аммиака 
достигают точки,

72
00:02:36,347 --> 00:02:38,058
в которой они начинают распадаться

73
00:02:38,058 --> 00:02:41,339
обратно на азот и водород.

74
00:02:41,339 --> 00:02:43,063
Спустя некоторое время обе реакции –

75
00:02:43,063 --> 00:02:45,588
синтез и распад аммиака –

76
00:02:45,588 --> 00:02:47,634
достигнут одинаковой скорости.

77
00:02:47,634 --> 00:02:49,341
Когда эти скорости равны,

78
00:02:49,341 --> 00:02:52,147
мы говорим, что реакция 
достигла равновесия.

79
00:02:53,146 --> 00:02:55,280
Это может хорошо звучать, 
но не в том случае,

80
00:02:55,280 --> 00:02:56,511
если вы хотите

81
00:02:56,511 --> 00:02:58,817
произвести тонну аммиака.

82
00:02:58,817 --> 00:03:00,336
Габер хотел, чтобы аммиак

83
00:03:00,336 --> 00:03:01,855
вообще не распадался,

84
00:03:01,855 --> 00:03:03,374
но если вы просто 
дадите реакции протекать

85
00:03:03,374 --> 00:03:04,865
в закрытой таре,

86
00:03:04,865 --> 00:03:06,487
вот что произойдёт.

87
00:03:06,487 --> 00:03:08,794
И здесь Анри Луи Ле Шателье,

88
00:03:08,794 --> 00:03:09,981
французский химик,

89
00:03:09,981 --> 00:03:11,271
пришёл на помощь.

90
00:03:11,271 --> 00:03:12,705
Он обнаружил,

91
00:03:12,705 --> 00:03:14,590
что если взять равновесную систему

92
00:03:14,590 --> 00:03:16,296
и добавить к ней что-то,

93
00:03:16,296 --> 00:03:17,723
скажем, азот,

94
00:03:17,723 --> 00:03:18,715
система будет стремиться

95
00:03:18,715 --> 00:03:20,921
вернуться к состоянию равновесия снова.

96
00:03:20,921 --> 00:03:22,296
Ле Шателье также обнаружил,

97
00:03:22,296 --> 00:03:23,469
что если увеличить

98
00:03:23,469 --> 00:03:25,596
давление на систему,

99
00:03:25,596 --> 00:03:26,761
то она будет пытаться

100
00:03:26,761 --> 00:03:28,978
вернуть давление на прежний уровень.

101
00:03:28,978 --> 00:03:30,675
Это можно сравнить 
с переполненной комнатой.

102
00:03:30,675 --> 00:03:32,182
Чем больше молекул,

103
00:03:32,182 --> 00:03:33,773
тем выше давление.

104
00:03:33,773 --> 00:03:35,529
Если мы ещё раз посмотрим 
на наше уравнение,

105
00:03:35,529 --> 00:03:37,532
то увидим, что с левой стороны

106
00:03:37,532 --> 00:03:39,681
есть четыре молекулы,

107
00:03:39,681 --> 00:03:41,776
а справа их только две.

108
00:03:41,776 --> 00:03:44,278
Таким образом, если мы хотим, 
чтобы в комнате стало свободнее,

109
00:03:44,278 --> 00:03:45,872
и, как следствие этого, давление снизилось,

110
00:03:45,872 --> 00:03:46,779
система должна начать

111
00:03:46,779 --> 00:03:48,670
соединять азот и водород,

112
00:03:48,670 --> 00:03:51,804
синтезируя более компактные 
молекулы аммиака.

113
00:03:51,804 --> 00:03:53,821
Габер понял, что для того, 
чтобы производить

114
00:03:53,821 --> 00:03:55,100
аммиак в большом количестве,

115
00:03:55,100 --> 00:03:56,604
ему нужно было создать устройство,

116
00:03:56,604 --> 00:03:59,600
которое бы непрерывно добавляло 
азот и водород,

117
00:03:59,600 --> 00:04:01,438
одновременно с этим увеличивая давление

118
00:04:01,438 --> 00:04:03,314
на равновесную систему.

119
00:04:03,314 --> 00:04:05,480
Именно это он и сделал.

120
00:04:05,480 --> 00:04:08,030
На сегодняшний день аммиак – 
важнейший продукт

121
00:04:08,030 --> 00:04:10,313
химической промышленности по всему миру.

122
00:04:10,313 --> 00:04:14,891
Примерно 131 миллион тонн 
производится каждый год,

123
00:04:14,891 --> 00:04:18,314
что примерно равно 
119 миллиардам кг аммиака.

124
00:04:18,314 --> 00:04:19,363
По массе это равносильно

125
00:04:19,363 --> 00:04:21,447
30 миллионам африканских слонов,

126
00:04:21,447 --> 00:04:24,314
каждый из которых 
весит примерно 4 550 кг.

127
00:04:24,314 --> 00:04:28,087
80% этого аммиака применяется 
для производства удобрений,

128
00:04:28,087 --> 00:04:29,041
в то время как остальное используется

129
00:04:29,041 --> 00:04:30,937
для производства промышленных

130
00:04:30,937 --> 00:04:33,314
и бытовых моющих средств 
и других соединений азота,

131
00:04:33,314 --> 00:04:35,265
таких, как азотная кислота.

132
00:04:35,265 --> 00:04:36,345
Последние исследования показали,

133
00:04:36,345 --> 00:04:38,837
что половина азота из этих удобрений

134
00:04:38,837 --> 00:04:41,147
не усваивается растениями.

135
00:04:41,147 --> 00:04:42,977
Вследствие этого азот находится

136
00:04:42,977 --> 00:04:44,642
в виде летучего химического соединения

137
00:04:44,642 --> 00:04:47,695
в водных ресурсах и атмосфере Земли,

138
00:04:47,695 --> 00:04:49,646
нанося серьёзный ущерб 
нашей окружающей среде.

139
00:04:49,646 --> 00:04:51,475
Конечно, Габер не предвидел 
данной проблемы,

140
00:04:51,475 --> 00:04:53,095
когда представлял своё открытие.

141
00:04:53,095 --> 00:04:54,773
Следуя за его новаторской концепцией,

142
00:04:54,773 --> 00:04:56,388
современные учёные работают

143
00:04:56,388 --> 00:04:59,054
над созданием нового 
процесса Габера 21-го века,

144
00:04:59,054 --> 00:05:01,029
который будет приносить такую же пользу

145
00:05:01,029 --> 00:05:03,359
без опасных последствий.