Свободные радикалы на Земле и в Космосе

СолнцеИзвестно крылатое выражение:    «Леверье    открыл    планету Нептун на кончике пера». Подразумевается — путем математического расчета. По аналогии можно сказать, что американский химик Ф. О. Райс нашел свою гипотезу о природе Большого красного пятна планеты Юпитер на дне пробирки, иными словами — в лаборатории. Загадочное пятно на поверхности величайшей планеты Солнечной системы обусловлено ярко окрашенными азотсодержащими свободными радикалами,— предполагает Райс.

Известно, что свободные радикалы большей частью весьма неустойчивы. Как же можно говорить об их скоплениях, которые были бы видны с Земли за сотни миллионов километров?

Рассмотрим сначала более общий вопрос: какие формы вещества отличаются наибольшей устойчивостью? Ответу должна предшествовать оговорка: смотря где1 На Земле, прежде всего на ее поверхности, наиболее устойчива молекулярная форма существования вещества. На Земле, но не повсюду во Вселенной!

Преобладающие формы химических разновидностей, а следовательно, и преобладающие типы химических процессов могут быть весьма различными в разных местах Галактики и даже в пределах нашей Солнечной системы.

На Земле свободные атомы водорода, азота, кислорода, серы чрезвычайно неустойчивы. Они легко соединяются в молекулы — происходит рекомбинация с выделением большого количества энергии. Они легко взаимодействуют с молекулами, давая начало цепным реакциям.

Свободные радикалы сходны по своему химическому поведе­нию со свободными атомами. Это — отличающиеся высокой ре­акционной способностью свое­образные «обломки» молекул. Например, метил СН3 — продукт расщепления молекулы метана СН4, или гидроксил ОН — обломок молекулы воды. Количестве возможных свободных радикалов неисчерпаемо. Их химические свойства обусловлены, как и свой­ства свободных атомов, так назы­ваемыми «неподеленными» элект­ронами на их внешних электрон­ных оболочках.

Надо иметь в виду, однако, что не все свободные радикалы обладают высокой активностью. Начиная с 1900 г., когда М. Гомберг выделил первый свободный радикал — трифенилметил, было синтезировано немало сравнительно «спокойных» свободных радикалов, настолько устойчивых, что они могут сохраняться в обычной лабораторной посуде при комнатной температуре. В большинстве случаев — это органические вещества из класса ароматических соединении, обладающие довольно сложным строением.

В обычных «земных» условиях свободные атомы и активные свободные радикалы возникают в виде неустойчивых промежуточных продуктов в многочисленных химических процессах с цепным механизмом. Это происходит при горении, при полимеризации, крекинге нефти. Надо сказать, что, начиная с 1926 г., когда Н. Н. Семенов открыл разветвленные цепные реакции, советские ученые сделали огромный, признанный всем миром вклад в развитие химической кинетики и, в частности, в исследование важной роли свободных радикалов во многих процессах.

Получить высокоактивные свободные радикалы в лабораторных условиях сравнительно нетрудно. Значительно сложнее добиться высокой их концентрации, Крайне трудно длительно хранить свободные радикалы в концентрированном состоянии.

Образуются свободные атомы и радикалы под действием высоких температур, света, электрических разрядов, ионизирующего излучения. А для их хранения нужны, наоборот, очень низкие температуры. Или такие особые методы, как включение радикалов и атомов в кристаллические «матрицы» замороженных газов.

Таким образом, условия получения и сохранения свободных радикалов совершенно противоположны. Из-за этого .накопить их затруднительно даже в специально созданных лабораторных условиях, а в естественной природной обстановке поверхности Земли ЭТО совершенно невозможно — у нас на планете слишком тепло и «спокойно». Даже в Антарктиде.

Совершенно иными должны быть условия на далеких от Солнца планетах — на Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и Плутоне. Электрические бури колоссальной мощности и протонное излучение высокой энергии. И в то же время — вечный холод, ниже 150° С…

Астрономы давно заметили на Юпитере несколько пятен меняющейся окраски, расположенных параллельно экватору. Размеры самого крупного «Большого красного пятна» (примерно 50 000 × 10 000 км) больше, чем площадь всех материков Земли вместе взятых.

Исследуя свойства захваченных при низких температурах свободных радикалов — осколков молекул метана и аммиака, двух веществ, преобладающих в атмосфере Юпитера, — Райс нашел, что некоторые из них чрезвычайно ярко окрашены. Так появилась гипотеза о царстве свободных радикалов на гигантской планете.

Законы природы едины. Но преобладающие формы вещества могут быть не везде во Вселенной такими же, как на Земле.

Б. П. МЕРКОВ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>