количествах, ускоряет химическую реакцию. Представьте себе шарик, находящийся в равновесии на вершине горы: в этом случае катализатором послужит некая сила, которая подтолкнет шарик, чтобы он скатился со склона. Катализатор – это «посредник», он не оказывает влияния ни на исходную точку, ни на точку прибытия, он просто ускоряет процесс движения. И его роль далеко не банальна, ведь без катализатора многие реакции стали бы столь медленными, что просто бы никогда не закончились. Кроме того, существуют конкурирующие между собой реакции: из двух реагентов А и В могут путем разных реакций получиться как вещество С, так и вещество D, и так далее, но именно катализатор делает одну реакцию быстрее другой, и она становится победителем относительно других. Замечательными примерами катализаторов служат ферменты в нашем организме, способствующие химическим реакциям, постоянно происходящим в наших клетках, и управляющие ими. В случае отсутствия или поломки того или иного фермента, последствия, как правило, плачевны.
В промышленном производстве правильный катализатор служит залогом успеха и определяет экономическую выгоду.
Именно поэтому процесс Габера – Боша произвел революцию – впервые в истории он сделал производство аммиака (и других производных азота) в широких масштабах экономически успешным, устранив зависимость от запасов полезных ископаемых.
Этот успех позволил Габеру стать одним из ведущих ученых прошлого века. Благодаря открытию он возглавил новый Институт физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма и плодотворно сотрудничал с самыми известными академическими учеными своего времени, в том числе и с Альбертом Эйнштейном, с которым они стали друзьями. Все это случилось в период 1912–1913 годов, когда мировая война уже была на пороге.
В Первую мировую войну нитратные запасы стали стратегическими не только потому, что служили удобрениями, но и потому, что они легли в основу производства боеприпасов. Когда Великобритания начала блокаду Германии на море и военный флот Великобритании схлестнулся с флотом Германской империи, поставки селитры из Чили были приостановлены, и немцы вынуждены были обратиться за помощью к новым технологиям, созданным Габером и Бошем, чтобы произвести аммиак, а из него необходимые нитраты.
К несчастью, патриотизм Габера заставил его пожертвовать наукой и химией в пользу войны. Габер самым решительным образом поддержал Германию в химической войне и, пользуясь своим влиянием, убедил военачальников провести первые «испытания» прямо на поле боя, полагая, что использование столь ужасного оружия сможет привести к быстрому окончанию войны и спасет многие жизни. В результате 22 апреля 1915 года неподалеку от бельгийского города Ипр из 5700 баллонов было выпущено 167 тонн газообразного хлора. Тысяча людей погибли мучительной, страшной смертью. Испытание нового оружия повторилось еще через несколько дней, и последствия были еще более трагическими: четыре тысячи мертвых, десять тысяч раненых.
«Успех» этой операции принес Габеру звание капитана, но отнял у него жену. Клара Иммервар, тоже блестящий химик, была в ужасе от поведения Фрица, которое она называла «научным извращением» и считала «признаком варварства, искажением смысла работы, призванной раскрывать секреты жизни» [10].
Когда Фриц вернулся домой и праздновал успех при Ипре, Клара покончила с собой, выстрелив себе в грудь из пистолета мужа, умирающую мать обнаружил их тринадцатилетний сын Герман. (В 1945 году Герман тоже покончит с собой.)
Знавший о случившемся Габер отправился тем не менее на следующий день на Восточный фронт, чтобы продолжить испытания химического оружия.
Габер продолжил свои исследования, приведшие его к открытию еще двух печально известных молекул: фосгена и иприта (горчичного газа). И вновь женился в 1917 году. Конец войны он встретил в Швейцарии, спасаясь от суда за жестокое умерщвление 92 тысяч солдат, погибших от созданного им химического оружия, и нанесение поражений более чем миллиону человек. Вопреки его исходным убеждениям, химическое оружие не сократило войну ни на один день.
Как часто случается в подобных случаях, вскорости все было забыто, и Габер не только вернулся к своей прежней работе, как будто ничего не случилось, но и получил Нобелевскую премию за исследования синтеза аммиака. Мотивация вручения премии именно ему основывалась на важности его изобретения для сельского хозяйства, хотя оно и использовалось в военных целях во время Первой мировой войны.
Габер возобновил свои академические исследования и сконцентрировался на работе института, в котором трудились многие ученые с мировым именем, обеспечившие славу химии и науке.
Параллельно он продолжил тайные исследования химического оружия под эгидой немецкого правительства до тех пор, пока в 1933 году ему не пришлось покинуть рейх не только по причине еврейского происхождения, но и вследствие внезапного акта мужества – он отказался выполнить приказ нацистов и уволить коллег-евреев. Фриц Габер умер в 1934 году в Базеле, и был похоронен там же вместе с первой женой Кларой.
Благодаря процессу, носящему его имя, сегодня в мире ежегодно производятся 180 миллионов тонн аммиака, 88 % которых используются для производства удобрений. Население планеты смогло вырасти с 1,6 миллиардов человек в 1900 году до 7 миллиардов сегодня в том числе и благодаря развитию сельского хозяйства, ставшему возможным в результате доступности и дешевизны азотных удобрений.
Удобрения и биология
Плодородная почва тем не менее не служит гарантией хорошего урожая. Это как человек, который хорошо питается, но все-таки может заразиться инфекцией, подцепить паразитов или стать жертвой несчастного случая; точно так же растениям грозят и болезни, и нападения со стороны разных живых существ. Любой, у кого есть даже крошечный огород, прекрасно знает, какой ущерб могут нанести зелени сорняки, грибы, болезни или обычные гусеницы и улитки. А если вы посадите еще и фруктовые деревья, то быстро осознаете, что в некоторые годы урожай фруктов просто не созревает из-за болезней или паразитов.
А теперь вообразите эту проблему в масштабах десятков гектаров и представьте, что от урожайности зависит будущее вашего дела. Тревожно, не так ли? Жутковато, разве нет?
Учитывая огромное количество разных угроз, которые нависают над растением, и соответствующее количество различных используемых для защиты веществ, было бы просто утомительно рассматривать их все в этой книге. Поэтому мы можем рассказать об этом более обобщенно, стараясь сосредоточиться на тех особенностях, что влияют на нашу каждодневную жизнь, например на токсичности некоторых сельхозпрепаратов или их влиянии на окружающую среду. Этот разговор мы еще возобновим в лекции 5.
