Согласно Википедии:

Реакция Сабатье связана с реакцией водорода с двуокисью углерода при повышенных температурах (оптимально 300-400 ° С) и давлением в присутствии никелевого катализатора для получения метана и воды. $$ CO_2 + 4H_2 \ rightarrow CH_4 + H_2O + \ text {Energy} $$

как вы можете видеть из предыдущей химической реакции, чтобы получить 1 KMole $ CH_4 $, у вас должно быть 4 Kmole водорода в качестве реагентов и реакционная среда 300-400 ° C (с богом знает, сколько необходимого вам катализатора).

По сравнению с обычным двигателем внутреннего сгорания, работающим на метане:

• Водород не доступен в окружающем воздухе до такой степени, чтобы позволяют устойчивую реакцию Сабатье (это не кислород), что означает, что вам нужно отдельный резервуар для водорода вместе с вашим двигателем (не говоря уже о взрывной характер водорода).
• Предварительный нагрев реагентов до 300-400 ° C потребует внешнего если это будет сделано с использованием углеводородного топлива, для этого потребуется дополнительной камеры сгорания и теплообменника.
• Более высокая теплотворная способность метана = 889 кДж/моль и HHV водорода = 286 кДж/моль (Википедия), так теоретически говоря, реакция Сабатье предоставит вам 1 моль CH4 с теплотворной способностью 889 кДж подача реактора 4 Молей H2, который имел теплотворную способность 4 * 286 = 1144 кДж!!
• Полученный Метан и вода имеют отношение 1: 1, вводя это смесь с этим количеством воды до камера сгорания даст вам ОЧЕНЬ низкоэффективное сгорание процесс, поэтому, естественно, вам нужен механизм разделения, чтобы максимально снизить содержание воды до входа в камеру сгорания.

Так кто-нибудь исследовал/построил автомобиль, который сжигает метан, и он восстанавливает его (по крайней мере, часть) из выхлопных газов через реакцию Сабатье?

Я действительно понятия не имею, но из предыдущих пунктов я не вижу в этом возможности вообще обычного двигателя внутреннего сгорания, работающего на метане.

Алго дал вам хороший ответ о деталях. Существует гораздо более широкий, более широко используемый ответ.

Преобразование любой формы энергии в теплоту создает огромную неэффективность. Это низкокачественная форма энергии. Поэтому, если вы хотите вообще работать с этой энергией, лучше всего это сделать, прежде чем оно превратится в тепло, когда это возможно.

Когда он находится в форме тепла, то качество энергии (то, что мы называем его exergy , то есть способность работать) зависит от разницы между его температурой и температурой холода резервуар, который вы используете в качестве своего радиатора. Обычно это, но не всегда, температура окружающей среды. Если вы хотите выполнять какую-либо работу с этим теплом, вы делаете это, когда разница в температурах самая высокая, а температура холодного водохранилища самая низкая.

Поэтому вы не переходите от тепла к химической энергии к кинетической энергии.

Всякий раз, когда вы делаете энергетическое преобразование, вы теряете способность выполнять работу, то есть теряете какую-то эксерсию. Когда вы делаете не нагревание для преобразования тепла, вы теряете lot exergy. Таким образом, процесс перехода туда и обратно, где вы идете, скажем, с помощью химической энергии (метана) на тепло, а затем обратно, действительно неэффективен, и вы получите гораздо меньше, чем вы возвращаете.

Так что нет, вы бы не использовали процесс Sabatier для управления транспортным средством, потому что это включало бы:

chemical energy --> heat -->
chemical energy --> heat --> kinetic energy

И действительно, не важно, какой процесс преобразования находится в этом поле, которое в настоящее время помечено как «Sabatier»: эта запутанная серия конверсий не имеет смысла, независимо от того, что этот процесс.

Вместо этого вы просто переходите от химической энергии к нагреванию до кинетической энергии, что и делают двигатели внутреннего сгорания.

Going from methane to heat to methane is going to be very inefficient. You"d only do it in really exceptional circumstances. I can"t think of any right now, but I"m sure someone could contrive a corner-case where it made sense; e.g. some peculiar circumstance where you were able to move high-grade heat but could not move methane.

Поэтому было бы бессмысленно ставить сабатье (или аналогичный) процесс на метановом автомобиле. Если вам нужна более высокая эффективность, нужно инвестировать в эффективность автомобиля: более низкие скорости, более чистые двигатели с более высокой температурой, более легкий вес автомобиля, более аэродинамический профиль, высокоэффективная трансмиссия, системы восстановления кинетической энергии и т. Д. , То, что вы не выполнили , - это добавить вес, добавив неэффективный ненужный набор, чтобы превратить ваше тепло обратно в топливо: просто сжигать меньше топлива.

At Огромное ледяное озеро на Марсе и план Маска

План по колонизации Марса всегда предполагал наличие относительно лёгкого доступа к воде. Найденное огромное озеро (14,300 кубических километров льда) — карта на картинке — идеально хорошо ложится в План.

Вспомним план Маска — цитирую дословно, а потом перевод, комментарии и детализация из других выступлений Илона.

1. Send Dragon scouting missions, initially just to make sure we know how to land without adding a crater and then to figure out the best way to get water for the CH4/O2 Sabatier Reaction.
2. Heart of Gold spaceship flies to Mars loaded only with equipment to build the propellant plant.
3. First crewed mission with equipment to build rudimentary base and complete the propellant plant.
4. Try to double the number of flights with each Earth-Mars orbital rendezvous, which is every 26 months, until the city can grow by itself.

Его текст — италик , мои комментарии — прямым.

1. Послать Дракона на разведку. Вначале, чтобы удостовериться, что мы знаем как посадить корабль без того, чтобы добавить ещё один кратер, и затем найти лучший способ добычи воды для CH4/O2 реакции Сабатье.

Не добавить кратер
Илон шутит, добавить кратер — имеется ввиду разбить посадочный модуль. Его выступление происходило сразу после того, как миссия Экзо Марс добавила хороший кратер к поверхности планеты. Дракон — миссия Красный Дракон, которая должна стартовать в 2018. Имеется ввиду отработка и демонстрация вертикальной посадки на двигателях, аналогичной посадке на космодром и плавучую платформу "Конечно, я всё ещё люблю тебя".

Миссия Красный Дракон
Дракон будет нагружен роботами для разведывательных работ и добычи полезных ископаемых. По-видимому, SpaceX будет заказывать роботов другим организациям. Но это решение пока не озвучено. У Маска есть и собственная компания, занятая роботами, в которую уже вложен по крайней мере миллиард долларов.

Вода и реакция Сабатье
Две химические реакции и, соответсвенно, две установки для химических реакций будут главными на начальном этапе колонизации: а. Реакция электролиза воды, б. Реакция Сабатье
а. 2Н2О = 2Н2 + О2 — В этой реакции разложение воды образует кислород и водород
б. CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O + энергия — Реагируя с углекислым газом марсианской атмосферы, водород даёт выход метана и воды. Реакция Сабатье идёт с выделением энергии, которая может/должна быть утилизирована.
Метан и кислород — являются топливом и окислителем для кораблей серии ITS (Межпланетные Транспортные Корабли), первый из которых получит культовое имя "Золотое Сердце".

Интересно, что установка для реакции Сабатье уже построена и испытана при концентрациях CO2, соответствующих марсианской атмосфере. Но это будет развиваться и совершенствоваться.

2. "Золотое Сердце" полетит к Марсу, нагруженное только оборудованием, необходимым для строительства завода по производству топлива.

"Золотое Сердце" полетит в беспилотном режиме и забросит на поверхность Марса до 100 тонн оборудования и материалов. В основном это будет оборудование необходимое для осуществления в промышленных масштабах добычи воды и производства этих 2 реакций: электролиза воды и Сабатье. Очевидно, что источники энергии входят в это оборудование.

3. Задача первой пилотируемой миссии — строительство рудиментарной базы и завершение предприятия по производству топлива.

В первой пилотируемой миссии будет 12 человек. У Илона есть много конкретных идей из чего должна состоять "рудиментарная база" — её имя Mars Base Alpha — но сейчас не время обсуждать все детали. Предполагается активное использование естественных тоннелей и пещер, которые уже нашло НАСА, и строительство других подземных помещений. На поверхности предполагаются прозрачные шатры из стекла и с арматурой из углепластиков.

Очевидно, что основной работой будет завершение налаживания предприятий, оборудование для которых доставит "Золотое Сердце": добыча воды, энергия, реакция электролиза, реакция Сабатье.

4. После этого задача будет удваивать число посылаемых кораблей на каждом сближении Земли и Марса, которые происходят каждые 26 месяцев, пока город не начнёт расти независимо.

Тут нечего комментировать. Нерешённых проблем сотни. Хотя трудными представляются только две: правила взаимодействия с родной биосферой Марса (которая наверняка есть и наверняка очень хрупкая) и будут ли бэби нормально вынашиваться и рождаться при 1/3 земной тяжести.

Ледяное озеро находится в удобном районе Марса, средние широты, есть много очень ровных мест подходящих для посадки. Слой грунта, покрывающего лёд, толщиной от одного метра до десяти. Лёд частично перемешен тоже с песком, но чистота льда в пределах 50-85%. Глубина ледяного озера от 100 до 200 метров.

Запас воды сравнимый с одним из американских Великих Озёр — "Верхним".

Где K – константа Штерна–Фольмера, – время жизни возбуж- денного состояния в отсутствии тушителя, φ0 – квантовый выход без тушителя. Вторичные реакции (фотохимические и темновые) – идут с участием продуктов первичных фотохимических реакций. 4.3. Радиационно-химические реакции Идут в результате воздействия ионизирующего излучения с энергией кванта более 50эВ (>5000 кДж/моль). Радиационный выход G – число актов превращения на 100 эВ поглощенной энергии. 5. Катализ Катализ (сatalysis) – явление, состоящее в возбуждении или ускорении химических реакций под влиянием специальных ве- ществ – катализаторов, многократно вступающих в промежуточ- ное химическое взаимодействие с участниками реакции и восста- навливающих свой химический состав после каждого цикла про- межуточных взаимодействий. Гомогенный катализ (homogeneous catalysis) – катализ, при котором катализатор находится одной фазе с реакционной сме- сью. Ферментативный катализ (enzymatic catalysis) – катализ биологическими катализаторами – ферментами (энзимами). Гетерогенный катализ (heterogeneous catalysis) – катализ, при котором катализатор находится в отличной от реакционной смеси фазе. Степень компенсации: Di Ea , Di где Di – энергии связей, разрывающихся в реакции, Ea – энергия активации реакции. характеризует плавность протекания реак- ции – компенсацию энергии разрываемых связей за счѐт энергии образующихся связей. Способы увеличения – реализация пре- вращения в несколько стадий, слитный механизм, цепной меха- низм. Основные типы каталитических реакций: 1. Гидрирование R1=R2 + H2 R1H-R2H; 71 2. Гидроформилирование R1=R2 + CO + H2 R1H-R2-CHO; 3. Карбоксилирование R1=R2 + CO + H2O R1H-R2-COOH; 4. Карбонилирование R-X + CO R-COX; 5. Изомеризация; 6. Полимеризация; 7. Метатезис X=Y + Z=U X=Z + Y=U; 8. Окисление (соокисление). 5.1. Гомогенный катализ Катализатор и все участники реакции находятся в одной фазе. Типы катализаторов: комплексы металлов, ионы металлов, кисло- ты и основания, атомы и радикалы. Элементарные реакции комплексов металлов – присоедине- ние, замещение, отрыв лиганда; перегруппировка лигандов; окис- лительное присоединение, восстановительное элиминирование; внедрение по связи металл-лиганд. Кислотно-основной катализ (acid-base catalysis) – катализ ки- слотами и основаниями. Примеры важных реакций: изомеризация углеводородов, алкилирование, крекинг (расщепление на фраг- менты), образование эфиров, альдольная конденсация, дегидрата- ция, полимеризация. Простейший механизм кислотного катализа: k1 S + H+ SH+ , k 1 k SH+ 2 P + H+. Общий кислотно-основной катализ (general acid-base catalysis) – если скорость каталитической реакции зависит от кон- центрации кислоты (основания) либо диссоциированной (прото- нированной) формы. Специфический кислотно-основной катализ (specific acid-base catalysis) – если скорость реакции зависит преимущественно от концентраций Н+ и ОН-, либо кислотности среды при высоких концентрациях кислоты. Для одного и того же механизма реакции вид кислотно- основного катализа зависит от того, какая стадия – лимитирую- щая. Отличие специфического и общего кислотно-основного ката- лиза по изотопному эффекту: 72 – специфический катализ k H 2O 1, k D 2O – общий катализ k H 2O 2. k D2O Сильнокислые среды. Кислотность среды по Гаммету: S 1 h0 aH KSH , SH K [S] [S] Измеряется с помощью индикаторов. Функция кислотности среды Гамета: SH H0 lg h0 pH lg . S H Кислотность по Гаммету определяют с помощью серии протони- рующихся индикаторов – спиртов (реакция дегидратации), непре- дельных углеводородов и др. Суперкислоты – имеют Н0 < -12. Для щелочных растворов используют Н–, определяемую с помо- щью оснований: H pK AH lg pH lg AH . A H Функция кислотности HR Дено: для индикаторов-спиртов, например, трифенилкарбинола ROH + H+ = R+ + H2O, a ROH HR lg h R lg H . a H 2O R Соотношение Бренстеда для константы скорости общего ки- слотно-основного катализа: kA = a KA , где kA – константа скорости реакции переноса протона, KA – кон- станта кислотности (диссоциации) катализатора; а и – констан- ты. Пример катализа атомами (радикалами) – разложение озона: Cl + O3 k1 ClO + O2, 73 k2 ClO + O3 Cl + 2O2. 5.2. Ферментативный катализ Ферментативный катализ - это катализ биологическими ка- тализаторами белковой природы – ферментами (энзимами). Важнейшие классы ферментов: - оксидоредуктазы (окисление и восстановление), - трансферазы (перенос функциональных групп), - гидролазы (гидролиз), - лиазы (присоединение по двойной связи или элиминирование), - изомеразы (изомеризация), - лигазы (эндотермическое образование связей). Простейший механизм ферментативного катализа k1 S E ES , k 1 2 k ES P E, где S – субстрат, E – энзим (фермент), P – продукт. Уравнение Михаэлиса–Ментен (Michaelis–Menten equation) для скорости ферментативной реакции выведено при помощи ква- зистационарного приближения по комплексу фермент-субстрат ES: dC P k 2C0 E W , dt 1 K M / CS k k2 где K M 1 – константа Михаэлиса. k1 Конкурентное ингибирование – ферментативная реакция в присутствии ингибитора In, вступающего в конкуренцию за свя- зывание с активным центром фермента: k1 S E ES , k 1 k In E EIn , k 74 k2 ES P E. Связывание с ингибитором – равновесная стадия. Константа ин- гибирования KIn: k CIn CE K In . k CEIn Скорость ферментативной реакции с конкурентным ингибирова- нием: dC P k 2 C0 E W , dt 1 K M 1 K In / CIn / CS k 1 k2 где K M – константа Михаэлиса. k1 5.3. Гетерогенный катализ При гетерогенной каталитической реакции катализатор и участники реакции находятся в разных фазах. Типы катализаторов: массивные, нанесѐнные (нанесены на инертный носитель), закреплѐнные (активный центр закреплѐн на носителе). Примеры активных компонентов гетерогенных катализато- ров: металлы, комплексы металлов, оксиды, сульфиды, кислоты и основания, ферменты. Удельная каталитическая активность Ауд, моль/(с м2): Wк W0 Wк A уд, SАК SАК где WК – скорость реакции в присутствии катализатора (моль/с); W0 – скорость реакции в отсутствии катализатора (моль/с); SАК – площадь активного компонента катализатора (м2). Число оборотов (turnover frequency, TOF) (моль/с или с-1): WК W0 A АЦ, N АЦ где NАЦ – число активных центров катализатора (моль или штук). Изотерма адсорбции Лэнгмюра (Langmuir isotherm). Спра- ведлива для монослойной адсорбции на однородных поверхно- стях. – Молекулярная адсорбция (molecular adsorption): 75 KA A(газ) + Z A(адс), NK A C A K ACA AA , A , 1 K ACA 1 K ACA где AA – адсорбция вещества А (моль); N – число адсорбционных мест Z на поверхности; KA – константа адсорбции А (л/моль); СА – концентрация А в гомогенной фазе (моль/л); - заполнение по- верхности веществом А (безразмерно). Для многокомпонентной смеси в гомогенной фазе заполнение поверхности компонентом Аi: K Ai CAi Ai . 1 K A j CA j – Диссоциативная адсорбция (dissociative adsorption): KA A2 + 2Z 2AZ, K ACA A . 1 K AC A Закон действующих поверхностей: скорость химической ре- акции между частицами на поверхности пропорциональна запол- нениям поверхности реагентами: ni W k i . Механизм Лэнгмюра–Хиншельвуда (Langmuir–Hinshelwood mechanism) – реакция проходит между адсорбированными части- цами. Описывает большинство каталитических реакций. KA A+Z AZ, KB B+Z BZ, k AZ + BZ P + 2Z. Скорость реакции: kK A K BC A C B W k A B . 1 K A C A K BC B 2 Механизм Или–Ридила (Eley–Rideal mechanism) – это удар- ный механизм, включающий реакцию между адсорбированной 76 частицей и частицей в гомогенной (газовой) фазе. Описывает ре- акции осаждения на поверхности. KA A+Z AZ, k AZ + B P +Z, Скорость реакции: kK A C A C B W k ACB . 1 K ACA Размерности констант скорости реакций на поверхности: первого порядка – с-1, второго порядка – с-1см2 , при размерности концентраций в см-2. Принцип Сабатье (the principle of Sabatier) – для достижения максимальной скорости гетерогенной каталитической реакции промежуточные вещества должны быть адсорбированы сильно, но не слишком сильно. Логарифм скорости реакции линейно рас- тет и затем линейно падает с увеличением теплоты адсорбции ин- термедиата (вулканообразный график). 6. Автокаталитические и колебательные реакции 6.1. Автокаталитические реакции Автокаталитическая реакция катализируется одним из про- дуктов реакции, например, иодирование ацетона, катализатор – продукт Н+. Имеет период индукции (induction period), когда на- капливается продукт-катализатор. Автокаталитическая реакция может развиться, если изначально присутствует продукт- катализатор (затравка) или параллельно идет некаталитическая реакция. Пример: A B k 2B , A 0 a, B 0 b . k b a t b e 1 B b . b ka b t 1 e a 77 6.2. Исследование на устойчивость стационарных состояний по Ляпунову Кинетические уравнения для промежуточных продуктов реакции представляют собой систему дифференциальных уравнений: C1 F1(C1,C2 ,...) , t C2 F2 (C1,C2 ,...) , t …. Сокращенно обозначим систему в векторном виде X F(X, k) , t где X – вектор концентраций промежуточных веществ; k – вектор параметров. Процедура исследования на устойчивость 1. Нахождение стационарных состояний (особых точек) путем приравнивания каждого кинетического уравнения для про- межуточных продуктов к нулю: F(X, k) =0. Получаем стационарные состояния (C10, C20, …)1, (C10, C20, …)2, … Обозначим их векторно X1, X2, … 2. Линеаризация системы кинетических уравнений в окрестно- сти стационарных состояний. Разлагаем дифференциальные уравнения в ряд Тейлора до первого члена в окрестности каждого стационарного состояния Xj. C1 F1 0 (Ci Ci) , t i Ci X j C2 F2 0 (Ci Ci) , t i Ci X … 3. Делаем замену переменных i = Ci – Ci0. Получаем систему линейных дифференциальных уравнений. 78 i Fi j. t j Cj X X0 4. Составляем характеристическое уравнение. Находим собст- венные числа полученной системы линейных дифференци- альных уравнений. Для этого для каждого стационарного состояния составляем и решаем характеристическое уравне- ние F1 F1 ... C1 X C2 X j j F2 F2 ... 0. C1 X C2 X j j ... ... ... Получаем корни уравнения 1, 2, … – собственные числа матрицы. 5. Производим оценку устойчивости каждого стационарного состояния исходя из полученных для него значений i. если для всех Re() < 0, то особая точка асимптотически устой- чива; если хотя бы для одного Re() > 0, то особая точка неустойчи- ва; если 1 < 0, 2 > 0, то это особая точка типа седло, бифурка- ция; если Re() = 0, то исследование не может дать ответ на вопрос об устойчивости, необходимо рассматривать разложение до более высоких степеней. Если Im() 0, то это особая точка типа фокус – траектории сис- темы вращаются вокруг этой точки. Происходят колебания кон- центраций промежуточных веществ. При этом если все Re() < 0, то фокус сходящийся, колебания затухающие, а если есть Re() > 79 0, то фокус расходящийся, если все Re() = 0, то это негрубый фо- кус. Пример. Схема Лотки–Вольтерра. A – трава, x1 – зайцы, x2 – волки. A x1 k1 2 x1 , k2 x1 x 2 2 x2 , k3 x2 F. Ниже для упрощения принято x1 ≡ , x2 ≡ . 1. Нахождение всех стационарных состояний (особых точек) из системы уравнений: dx1 dx2 k1[ A] x1 k2 x1 x2 0, k2 x1 x2 k3 x2 0. dt dt k3 k1[A] Стационарные состояния: (x1=0, x2=0); (x1 , x2). k2 k2 2. Линеаризация системы кинетических уравнений путем раз- ложения в ряд до первого члена в окрестности стационарного состояния: dx1 k1[ A] k2 x2 Xj (x1 x10) k2 x1 Xj (x2 x2 0) , dt dx2 k2 x2 Xj (x1 x10) k2 x1 k3 Xj (x2 0 x2) . dt Для первого стационарного состояния: dx1 dx2 k1[ A] x1 0 x2 , 0 x1 k3 x2 . dt dt Для второго стационарного состояния: dx1 0(x1 x1 0) k3 (x2 0 x2) , dt dx2 k1[ A] (x1 x10) 0(x2 0 x2) . dt 3. Замена переменных 1 = x1 – x10, 2 = x2 – x20. 4. Составляем характеристическое уравнение и находим его корни. Для первого стационарного состояния: 80

ИПолучение
1. Реакция Вюрца : действие металлического натрия на моногалогенопроизводные углеводородов. Происходит удвоение углеродного скелета. Реакция подходит для получения симметричных алканов.
2CH 3 –CH 2 Br + 2Na = CH 3 –CH 2 –CH 2 –CH 3 +2NaBr

2. Реакция Дюма : декарбоксилирование солей карбоновых кислот - сплавление со щелочами.
CH 3 COONa (тв.) + NaOH(тв.) = CH 4 + Na 2 CO 3

3. Реакция Кольбе : электролиз растворов солей карбоновых кислот:
CH 3 COONa + 2H 2 O =[эл.ток]= 2СО 2 + Н 2 + С 2 Н 6 + 2NaOH

4. Синтез Густавсона : отщепление двух атомов галогена от дигалогеналканов:
СlCH2-CH2-CH2-CH2Cl + Zn = C 4 H 8 (циклобутан) + ZnCl 2
Вместо магния может использоваться цинк.

5. Синтез Лебедева : получение бутадиена из этанола.
2C2H5OH = Н 2 + 2Н 2 O + CH2=CH-CH=CH2

Химические свойства
1. Реакция Коновалова – нитрование алканов разбавленной (10%-ной) азотной кислотой:
C 2 H 6 + HNO 3 = C 2 H 5 NO 2 + Н 2 O
Избирательность нитрования:
третичный атом вторичный атом первичный атом углерода.

2. Эффект Хараша: присоединение бромоводорода в присутствии перекиси. Реакция протекает против правила Марковникова:
СН 3 -СН=СН 2 + HBr =[Н 2 О 2 ]= СН 3 -СН 2 -СН 2 Br

3. Реакция Вагнера : реакция с холодным водным раствором перманганата калия – мягкое окисление алкенов (образуется диол)
3СН 3 -СН=СН 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O = 2MnO 2 + 2KOH + 3СН 3 -СН(OH)-СН 2 (OH)

4. Реакция Кучерова : гидратация алкинов. Присоединение воды происходит в присутствии солей ртути (II) и идет через образование неустойчивого енола, который изомеризуется в альдегид или кетон. Гидратация ацетилена дает альдегид, других алкинов – кетон.
C 2 H 2 + H 2 O = CH 3 CHO

5. Реакция Зелинского : тримеризация ацетилена над активированным углем. Образуется бензол.
3C 2 H 2 = C 6 H 6

6. Реакция Зинина : восстановление нитросоединений в растворе в щелочной и нейтральной среде:
R-NO 2 + 3(NH 4) 2 S = R-NH 2 + 3S + 6NH 3 +2H 2 O

ТО, ЧТО НАС ОБЬЕДИНЯЕТ...

Реакция Арбузова (перегруппировка Арбузова, изомеризация Арбузова) Каталитическая изомеризация эфиров фосфористой кислоты в эфиры алкилфосфиновых кислот (1904).

Правило Бейльштейна Если оба заместителя в ароматическом кольце принадлежат к одному и тому же типу, то преобладающее направление замещения определяется тем из них, влияние которого сильнее (1866).

Проба Бейльштейна Открытие галогенов в органических соединениях путем прокаливания на окисленной медной проволоке (1872 ). Вещество в смеси с CuO наносят на медную (или платиновую) проволоку и вносят в пламя; образующиеся при этом летучие галогениды меди окрашивают пламя в зеленый или голубовато-зеленый цвет.

Реактив Бенедикта (проба Бенедикта ) . Обнаружение алифатических альдегидов действием на них водного раствора, содержащего сульфат меди(II) CuSO 4 , карбонат натрия Na 2 CO 3 и цитрат натрия. При нагревании образуются красные, желтые, зеленые осадки.

Реакция Бородина Разложение карбамида:

Реакция Бутлерова-Лермонтовой-Эльтекова Получение углеводородов изостроения каталитическим алкилированием низших олефинов алкилгалогенидами (1878).

Реакция Вагнера (окисление по Вагнеру, перманганатная проба). Окисление органических соединений, содержащих двойную связь, действием 1-3%-го раствора перманганата калия (1887 ) в цис -a-гликоли в щелочной среде (считается положительной, если раствор перманганата быстро обесцвечивается в кислой среде или буреет в щелочной и нейтральной):

Реакция Вёлера Взаимодействие карбида кальция с водой (1862). Практическое значение реакция приобрела после того, как А.Муассан и Т.Вильсон разработали способ дешевого получения карбида кальция в электропечи в результате сплавления кокса и извести (1892).

Реакция Вильямсона (метод Вильямсона) . Получение простых эфиров из алкилгалогенида и алкоголята натрия (или калия):

Реакция Вюрца . . Синтез алканов действием металлического натрия в инертном растворителе на алкилгалогениды (1855):
в общем виде:

Реакция Вюрца-Фиттига. . Получение алкилбензолов из смеси алифатических и ароматических галогенидов действием металлического натрия в инертном растворителе (1864):

Реакция Гарриеса. (1866-1923), профессор (Германия). Основные исследования посвящены химии каучука. Президент Немецкого химического общества (1920-1922). Образование озонидов.

Реакция Гаттермана. Получение ароматического альдегида при взаимодействии фенола с хлороводородом и циановодородом в присутствии катализаторов (кислот Льюиса) с последующим гидролизом продукта (1898):

Правила ориентации Голлемана Ориентанты (заместители) первого рода (CH 3 , C 2 H 5 , галогены, аминогруппа, гидроксил) повышают реакционную способность ароматического ядра и направляют реагенты в орто- и параположения.
2. Ориентанты (заместители) второго рода (нитро- и сульфогруппы, карбоксильная и карбонильная группы) уменьшают реакционную способность ароматического ядра и направляют реагенты в метаположение (1895). (В настоящее время эти эффекты объясняются на основе электронных представлений: мезомерные и индукционные эффекты, 1920 г.).

Реакция Гофмана . Получение алифатических аминов из алкилгалогенидов:
и так далее до образования третичного амина (CH 3) 3 N.

Реактив Гриньяра . Синтез органических веществ из алкилгалогенидов и магния в эфире. Реакция открыта П.Барбье в 1899 г. и подробно изучена В.Гриньяром в 1900 г.:
Реактив Гриньяра RMgX используется для присоединения по кратным связям

Реакция Густавсона . Получение циклоалканов из дигалогенпроизводных (1887 ).

Реакция Дильса-Альдера (диеновый синтез ) Присоединение ненасыщенного соединения, кратная связь которого активирована соседней группой (такое соединение имеет название "диенофил ": акролеин, малоновый ангидрид, кротоновый альдегид), к ненасыщенному углеводороду (диену ), имеющему сопряженные двойные связи (бутадиен, циклогексадиен, антрацен, фуран) (1928).

Правило Зайцева . Отщепление галогеноводородных кислот от алкилгалогенидов или воды от спиртов преимущественно происходит так, что с галогеном или гидроксилом уходит водород от наименее гидрогенизованного соседнего атома углерода (1875 ):

Реакция Зелинского-Казанского (метод Зелинского-Казанского) . Тримеризация ацетилена (полимеризация ацетилена) на активированном угле при нагревании (1924) :

Реакция Зелинского (необратимый катализ, катализ Зелинского) Каталитическое диспропорционирование циклогексадиена и циклогексена (1911):

Реакция Зинина . Восстановление ароматических нитросоединений (1842 ):

Реакция Канниццаро . Окислительно-восстановительное диспропорционирование двух молекул ароматического альдегида в щелочной среде, приводящее к образованию спирта и кислоты (1853):

Реакция Кирхгофа . Получение глюкозы гидролизом крахмала при его нагревании с катализатором - разбавленной серной кислотой (1811 ):

Реакция Клемменсена (восстановление по Клемменсену) . Восстановление альдегидов и кетонов в гомологи бензола водородом в момент его выделения (восстановление карбонильной группы до метиленовой) (1913):

Реакция Кольбе-Шмитта . Получение ароматических оксикислот карбоксилированием фенолятов щелочных металлов (1860):

Реакция Кольбе (электрохимическая) . Получение алканов с четным числом атомов углерода электролизом растворов солей щелочных металлов и карбоновых кислот с неразветвленной углеродной цепью (1849):

Реакция Коновалова . Получение нитроалканов (1888 ):

Реакция Кучерова (гидратация по Кучерову) . Каталитическая гидратация ацетиленовых углеводородов с образованием карбонилсодержащих соединений (1881 ):

Реакция Лебедева . Получение бутадиена пиролизом этанола (1926 ):

Реакция Львова-Шешукова . Хлорирование олефинов в a-положение к двойной связи, сопровождающееся аллильным сдвигом двойной связи (1883):

Правило Марковникова . В случае присоединения водородсодержащих соединений (протонных кислот или воды) к несимметричному алкену атом водорода преимущественно присоединяется к наиболее гидрогенизованному атому углерода, стоящему при двойной связи (1869 ):

Реакция Настюкова (формалитовая реакция) . Взаимодействие ароматических углеводородов с формальдегидом (определение ароматических углеводородов) в присутствии концентрированной серной кислоты (1904):
Образование красно-коричневой смолы подтверждает наличие бензола и его гомологов. Реакции мешает присутствие непредельных циклических соединений.

Правило Несмеянова-Борисова . Электрофильные и радикальные замещения у углеродного атома, связанного двойной углерод-углеродной связью, происходят с сохранением геометрической конфигурации молекулы вещества.

Реакция Раймера-Тимана . Получение ароматических о -оксиальдегидов взаимодействием фенола с хлороформом в растворе щелочи. Реакция приводит к введению альдегидной группы в бензольное кольцо (замещение обычно происходит в ортоположение):

Реакция Розенмунда . Получение ароматических альдегидов из хлорангидридов кислот в среде бензола, толуола и других ароматических углеводородов:
Реакция открыта М.М.Зайцевым в 1872 г. и подробно изучена К.В.Розенмундом в 1918 г.

Реакция Сабатье-Сандерана . Жидкофазное гидрирование этилена до этана в присутствии мелкораздробленного никеля как катализатора (1899):

Реакция Савича . Получение алкинов из дигалогенпроизводных алканов (1861):

Проба Селиванова . Качественное открытие фруктозы (1887 ) (кетозы при нагревании с резорцином и соляной кислотой дают вишнево-красное окрашивание; альдозы в этих же условиях взаимодействуют медленнее и дают бледно-розовую окраску):
(Можно использовать раствор, состоящий из 0,05 г резорцина в 50 мл воды и нескольких капель концентрированной соляной кислоты плотностью 1,19 г/мл.)

Реакция Тищенко . Диспропорционирование альдегида - получение сложного эфира из альдегида - в присутствии алкоголята алюминия (1906):

Проба Толленса (реакция "серебряного зеркала") . Взаимодействие формальдегида с аммиачным раствором оксида серебра (реактив Толленса):

Реакция Ульмана . Получение высших ароматических гомологов из арилгалогенидов действием порошкообразной меди:

Реакция Фаворского . Конденсация карбонильных соединений с алкинами с образованием ацетиленовых спиртов:

Синтез Фишера-Тропша . Получение алканов при каталитическом гидрировании (взаимодействие с водородом) монооксида углерода под давлением (1923).

Реакция Фокина . Гидрогенизация жиров (1902):

Реакция Фриделя-Крафтса . Алкилирование или ацилирование ароматических соединений соответственно алкил- или ацилгалогенидами (получение гомологов бензола) в присутствии безводного катализатора (AlCl 3 , BF 3 , ZnCl 2 и др.) (1877):

Реакция Чугаева (ксантогеновая реакция) . Превращение спиртов в алкены термическим разложением ксантогеновых эфиров, получаемых из этих спиртов (1902).

Крекинг по Шухову . Высокотемпературная переработка нефтяного сырья для получения продуктов меньшей молекулярной массы - расщепление углеводородов нефти (1891).

Правило Эльтекова (перегруппировка Эльтекова) . Соединения, в которых гидроксильная группа находится при углеродном атоме, образующем углерод-углеродную кратную связь (енолы), неустойчивы и изомеризуются в соответствующие карбонильные соединения - альдегиды или кетоны (1877):

Реакция Юрьева . Взаимные превращения 5-членных гетероциклических соединений, содержащих один гетероатом (1936).

Французский химик Поль Сабатье родился в Каркасоне, на юге Франции. Его родители – Полина (Гилам) Сабатье и Алексис Сабатье, землевладелец, который, лишившись собственности из-за неуплаты долгов, открыл шляпный магазин. С. был одним из трех сыновей и младшим ребенком в семье, состоявшей из семи детей. Любознательный и смышленый мальчик обучался в лицее в Каркасоне, где учителя считали его способным и прилежным учеником. Сам С. часто говорил: «Я больше всего занимаюсь тем предметом, который мне меньше всего нравится». В 1868 г. он перешел в тулузский лицей, чтобы готовиться к вступительным экзаменам в университет. В Тулузе С. также посещал публичные лекции по физике и химии, которые впервые пробудили в нем желание заниматься научными исследованиями.

Прежде чем отправиться в Париж для двухгодичной дополнительной подготовки, С. в 1869...1872 гг. изучал классические языки и литературу в коллеже св. Марии в Тулузе. В 1874 г. он занял первое место на вступительных экзаменах и был принят как в Эколь нормаль сюперьер, так и в Политехническую школу. Выбрав последнюю, С. окончил ее за три года и был лучшим студентом в группе. В течение следующего года он преподавал физику в лицее в Ниме, а затем стал ассистентом химика Марселена Бертло в Коллеж де Франс. Здесь С. продолжил свои занятия и в 1880 г. получил докторскую степень за диссертацию по термохимии серы и сульфатов металлов.

В течение следующего года С. изучал физику в университете Бордо. Вернувшись в 1882 г. в Тулузу, он через два года получил кафедру химии Тулузского университета, которую возглавлял до конца своей научной карьеры. В 1905 г. С. был назначен деканом факультета и, несмотря на то что в 1907 г. получил приглашение занять место Анри Муассана в Парижском университете (Сорбонне), предпочел остаться в Тулузе.

Как и Бертло, С. в начале своей исследовательской деятельности сконцентрировал внимание на проблемах неорганической химии. Используя метод вакуумной перегонки, он получил чистый дисульфид водорода. Ученый также выделил бинарные компоненты бора и кремния, открыл несколько новых нитридов металлов, разработал методы получения нитрозилдисерной кислоты и основной смешанной медь-серебряной соли.

В 1890-е гг. С. обратился к органической химии. Он особенно заинтересовался каталитическими процессами, связанными с гидрированием, в результате которых ненасыщенные органические соединения становятся насыщенными. (Ненасыщенные соединения способны к химическому присоединению, в то время как насыщенные не проявляют такой тенденции.) В то же время в таких реакциях катализаторами обычно служили платина и палладий, а высокая цена на них препятствовала широкомасштабному промышленному применению. С. были известны опыты, в которых получали карбонил никеля, подвергая измельченный никель действию моноксида углерода. Зная, что подобная реакция протекает и тогда, когда вместо никеля берут железо, С. задался вопросом о том, нельзя ли заставить иные газы реагировать с никелем и другими металлами. В 1896 г. он получил пероксид азота в присутствии меди, кобальта и никеля.

Когда С. узнал, что Муассану и Шарлю Моро, еще одному французскому химику, не удалось добиться тех же результатов, используя ацетилен, С. повторил их опыт, взяв этилен, гораздо менее химически активное вещество, и пропустив газообразный этилен над серебром и никелем. Он заметил, что при 300°С происходит усиленное температурное свечение, на никеле осаждается углерод и выделяется газ. По мнению Муассана и Моро, этим газом должен был быть водород. С. же обнаружил, что газ состоит главным образом из этана, насыщенного водородом соединения. Вместо того чтобы связывать этилен, в качестве катализатора при получении гидрогенизированных соединений углерода используется измельченный никель.

Поскольку насыщенные углеводороды представляют собой важные промежуточные продукты при производстве лекарств, душистых веществ, моющих средств, пищевых жиров и других промышленных товаров, открытие, сделанное С., имело огромную практическую ценность. Тем не менее ученый получил лишь несколько патентов на свои открытия, хотя и продолжал заниматься научными исследованиями. Работая вместе со своим студентом Ж.Б. Сандераном, он доказал способность никеля гидрогенизировать (гидрировать) другие углеводороды.

В 1912 г. С. была присуждена Нобелевская премия по химии «за предложенный им метод гидрогенизации органических соединений в присутствии мелкодисперсных металлов, который резко стимулировал развитие органической химии». С. разделил эту премию с французским химиком Виктором Гриньяром. «В течение последних 15 лет, – сказал С. в своей Нобелевской лекции, – мысль о механизме катализа никогда не оставляла меня. Все мои успехи – это результат рожденных ею заключений». «Теории не могут претендовать на бессмертие, – добавил он. – Это всего лишь плуг, которым пахарь пользуется для того, чтобы провести борозду, и который он имеет полное право после жатвы заменить другим, более совершенным».

Спустя год после получения Нобелевской премии ученый опубликовал свои открытия. (Он собрал их в обобщающую монографию «Катализ в органической химии», которая была переведена на многие языки, в т. ч. и на русский. – Ред.) Концепция С. противоречила теории, ранее выдвинутой Вильгельмом Оствальдом. Оствальд считал, что газообразные реагенты, сталкиваясь с твердым катализатором, поглощаются микропорами. С. же предположил, что такие реакции происходят на внешней поверхности катализаторов, приводя к образованию временных, нестабильных, промежуточных соединений. Нестабильные соединения затем разрушаются, образуя конечный продукт, выход которого наблюдается. Эта общая концепция остается справедливой и при оценке проведения недавно открытых катализаторов.

В 1929 г. С. ушел с должности декана факультета в Тулузском университете, а на следующий год подал в отставку.

В 1884 г. С. соединил свою судьбу с Жермен Эраль, дочерью местного судьи. У них родились четыре дочери. После смерти жены в 1898 г. С никогда больше не женился. Вплоть до 1939 г., когда здоровье его начало сдавать, ученый продолжал читать лекции в Тулузском университете. Он был спокойным, выдержанным человеком. Умер С. 14 августа 1941 г в Тулузе.

Помимо Нобелевской премии, С. получил премию Джекера Французской академии наук (1905), медаль Дэви (1915) и Королевскую медаль (1918) Лондонского королевского общества, а также медаль Франклина Франклиновского института (1933). С. были присуждены почетные степени университетов Пенсильвании и Сарагосы. Он являлся членом Французской академии наук и иностранным членом многих научных обществ, включая Лондонское королевское общество, Мадридскую академию наук. Нидерландскую королевскую академию наук, Американское химическое общество, Брюссельское научное и Британское химическое общества.