Алхимия сегодня: железо "назначили" платиной

Недавно американским ученым удалось сделать из железа… платину! Причем за весьма низкую цену. Речь, конечно же, не идет о методах средневековых алхимиков, мечтавших превратить один металл в другой. Разработанная в США технология позволяет соединениям железа приобрести некоторые свойства платины в тех случаях, когда речь идет о катализе реакций.

Фото:

Средневековая алхимия не имела никакого отношения к современной науке, однако оставила в наследство ученым много полезного. Многие методы получения веществ, которыми исследователи пользуются и до сих пор, впервые были опробованы именно искателями "философского камня". Кроме того, до сих пор исследователей занимает сама идея превращения простых металлов в "благородные", например, железа — в золото.

По правде говоря, сейчас спрос на золото куда ниже, чем, например, на ее "сестричку" платину. И нужна она вовсе не для изготовления украшений, а как катализатор множества химических реакций. Кроме того, ни для кого не секрет, что в ближайшем будущем платина будет очень востребована в автомобильной промышленности. Этот металл является важнейшим компонентом так называемых топливных ячеек — устройств, подобных гальваническому элементу, но отличающихся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются туда извне. Именно такие топливные ячейки предполагается использовать в электрических двигателях автомобилей нового поколения.

Однако все тормозится из-за того, что платина является редким металлом. Его стоимость на мировом рынке составляет примерно 22 тысячи долларов за фунт. Если же представить, что топливные ячейки выйдут в широкую продажу, то тогда редкость платины может стать критическим фактором для целого сектора мировой экономики. Совершенно очевидно, что в этом случае спрос резко превысит предложение (даже без всякого злого умысла продавцов), и цена подскочит до астрономических высот.

Интересно, существует ли способ, позволяющий создавать так называемую "искусственную платину", то есть сделать так, чтобы какой-нибудь распространенный металл в определенных условиях обладал ее свойствами? Сотрудник Принстонского университета (США) Пол Черик и его коллеги считают, что да. И чтобы доказать правоту своих слов, они разработали способ, позволяющий превратить обычное железо в эффективный катализатор, способный в некоторых реакциях заменить собой платину.

Перед тем, как рассказать об их успешных опытах, я хочу напомнить вам, почему именно платина, а также другие благородные металлы до сих пор пользуются репутацией самых эффективных катализаторов. Дело в том, что их "неблагородные" сородичи вроде того же железа ненадежны из-за своей химической нестойкости. Действительно,самыеразнообразные реакции окисления, протекающие втом числе при простом контакте с атмосферой, приводят к их необратимой деградации. А вот платина такому окислению не подвержена, в результате чего и ценится как катализатор намного больше.

Читайте также: Ученые научились ловить уран в океане

Так вот, желая "облагородить" обычное железо, Черик и его коллеги провели следующий эксперимент. Сначала обычный дибромид железа был превращен в комплекс с двойным иминопиридиновым лигандом, после чего ученые провели реакцию двухэлектронного восстановления с двумя эквивалентами амальгамы натрия в атмосфере азота. В результате на выходе был получен стабильный бирадикальный смешаннолигандный комплекс железа (в нем координационную сферу самого железа насыщали две молекулы азота), способный эффективно катализировать многие органические превращения, включая реакцию окисления в топливных ячейках. То есть полностью заменить дорогую и редкую платину!

Самое приятное, что "облагороженное" железо в данном случае повысило свои качества катализатора, но вовсе не цену. Если вспомнить, что сейчас на мировых рынках этот металл продают по 50 центов за фунт, а также обратить внимание на то, что все вышеупомянутые реакции не требуют сверхдорогих реактивов и каких-то особых условий, то получается, что открытие группы Черика позволит производить топливные элементы по цене примерно как у современных автомобильных аккумуляторов.

Впрочем, ученые вовсе не утверждают, что полученное ими соединение железа сможет заменить платину во всех катализируемых ей реакциях. Однако начало положено — значит, в принципе возможно изготовить и другие комплексы с железом для тех случаев, где их "детище" не будет работать. Пол Черик, комментируя данную технологию, подчеркивает, что движущими силами современной "алхимии" будут не благородные металлы, а комплексные соединения на основе обычных металлов. Хотя, конечно же, то, что проделали ученые из США, не является классической алхимией — превращения одного металла в другой не было, просто удалось "добавить" одному элементу свойства другого.

Читайте также: Сточные воды превратятся в горючее

Следует заметить, что использование подобной технологии в дальнейшем может сказаться на экономике нашей страны. Ведь именно Россия (а также ЮАР) является основным экспортером платины, и это приносит весьма большой доход. Если же современная "алхимия" станет серийной технологией, наша платина окажется никому не нужна, и в бюджете образуется серьезная дыра. Поэтому данное открытие является очередным предупреждением того, насколько опасно строить экономику на продаже ресурсов, не развивая наукоемкие технологии.