化学中的孙悟空

有谁不喜欢《西游记》里的孙悟空呢？他忠心耿耿、不怕艰险、不辞辛劳；他智慧聪灵、降妖伏魔、为民除害；他有72般变化，老安村姑、花草虫鱼，全能变幻出来……然而，这只不过是奇妙的神话，谁也不会相信世上真有这般"圣人"。 可是，在化学科学上，却是有的，这就是化学催化。1972年，美国总统尼克松在周恩来总理陪同下，来到京西燕山的石油化工总厂参观。不巧，那天气压较低，从发电厂里排出的滚滚黄烟铺天盖地，大煞风景，令人扫兴。周总理当即指示，一定要想办法消灭这条严重污染环境的"黄龙"。半年以后，"黄龙"果真被消灭了。方法是让黄烟通过一种含碘的活性炭。 这是什么道理？原来，发电厂冒出的烟之所以呈棕黄色，是因为高硫煤在燃烧时放出大量的二氧化硫。它是一种有害气体，会严重危害人体健康和农作物生长，在含碘的活动炭作用下，二氧化硫会迅速变成三氧化硫，三氧化硫很容易溶于水变成重要工业原料--硫酸。这样一来，除消灭了"黄龙"之外，还可将硫酸与磷灰石（就地取材）作用生产过磷酸钙肥料。据测算，一个2.5万千瓦的发电厂，每小时排放七万立方米废气，以二氧化硫浓度0.35％计算，每年可得到硫酸1.5万吨、磷肥3.8万吨，价值33多万元。土耳其政府从报纸上得知这个消息以后，通过驻华使馆要求购买我们的技术专利。 在这项技术中，最重要的是那种被称为"催化剂"的神奇物质--含碘的活性炭。 什么叫催化剂呢？它是这样的一种物质：它能使一种物质（例如二氧化硫）变成另一种物质（三氧化硫），而它本身并不参加化学反应。"催化"这个科学概念，最早是瑞典化学家相采利乌斯，经过长期观察研究后于1836年提出来的。经过100年之后，它已成为一名科学巨人、一位变化招术比孙悟空还多的"大圣"。 现在，催化剂的神通可大了： 原来速度很慢很慢的化学反应，在催化剂的作用下，反应速度可提高10倍。例如，在常温常压下把氢气和氧气摆在一起，即使是过一万年也不能化合成水。可是，在金属铂的"催促"下，不用百分之一秒的时间，它们就变成了水。由此可知，我们现在喝的水大部分是几十万年甚至几千万年的"古水"，而不是刚刚生成的"新水"。这一点对科学家们研究地层年龄和地质结构非常有用。 过去，不少化学反应需在高温高压下才能进行。如今，在催化剂的作用下，可以大大降低反应温度和压力，节省大量能源。例如合成顺丁橡胶的单体（原料）丁二烯，是由丁烯氧化脱氢后制得的，十几年前要在300多摄氏度的高温下进行。不久前，我国化学家发现了一种新的催化剂，使这种化学反应在200多度的温度下就完成了。 据统计，现在人类使用的催化剂，至少有１见万种。在许多物质的转化过程中，它们简直到了"点石成金"、出神入化的地步，因而创造了一个又一个奇迹： 75年前，德国的哈相，用铁作催化剂将大气中的氮和氢转化成氨，使农作物产量得到成倍地增长。1953年，德国的齐格勒和意大利的纳塔，发现烯烃聚合催化剂，使人类进入了高分子时代。70年代末，美国盘山都公司用铑作催化剂，由甲醇合成醋酸获得成功，从而改变了过去依靠粮食制醋酸的历史。1955年，南非以煤为原料，经过一系列的催化转化，终于制得了汽油。在咄咄逼人的石油危机声中，开辟出一条以煤制油的新道路。1984年，日本高沙公司用重金属作催化剂，合成出薄荷醇，并且出口量占世界销售量的1/3，从此，薄荷的生产再不只靠大自然了…… 据有关资料介绍，现在人类使用的70％的橡胶、90%以上的塑料、50％以上的纤维和油漆、80％的药和染料等，都是通过化学催化技术制得的。现在，美国化学催化工业的产值占其国民经济总产值的20％以上，即至少有455亿美元。 催化剂是化学中的孙悟空，是化学科学的一员主将。