На 18-й Менделеевский съезд химиков, 23.09.2007, Москва, РАН
ПРЕЗЕНТАЦИЯ
База химических эффектов
ЛИНИЯ АКТИВАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПО ПАТЕНТНЫМ ДАННЫМ
Михайлов В.А. (а), Соснин Э.А. (б)
аРоссия, 428015, Чебоксары, пр. Московский 15, Чувашский государственный университет,
бРоссия, 634050, Томск, пр. Ленина 36, Томский государственный университет
В последние 10 – 15 лет за рубежом активно обучают специалистов основам ТРИЗ (теории решения изобретательских задач). Можно оценочно сказать, что в США, Западной Европе и Южной Корее её применяют около полумиллиона инженеров, включая работников химических концернов. Хотя ТРИЗ появилась в СССР (1946 – 1998 гг., Г.С. Альтшуллер), в России сегодня она мало знакома большинству специалистов, в том числе химикам. Мы знакомим своих студентов с основами и литературой по ТРИЗ. В ТРИЗ-публикациях в качестве примеров приводится ограниченное число патентов из области химии и химической экологии. Поэтому более 30 лет вместе со студентами мы собираем патентную информацию с целью выявить особенности проявления и применения ТРИЗ в химических патентах. В частности можно выделить следующую линию развития способов активации химических реакций: от общего нагрева системы к местному нагреву (только зоны реакции),
{NiCl2 + NaH2PO2 + H2O}(t= 5o) + {Detal}(t=70oC) == > {Detal/Ni}(h) + NaH2PO4}(solv)
=> применение реагентов-посредников и промежуточных соединений;
Sn + 2 Br2 =(t=300o)=> SnBr4 + Al == > Sn/Al + {AlBr3}(steam) + 110 kJ/mol == > {AlBr3}(h)
=> переход к активации молекул в электрических полях или ультрафиолетовым светом;
Br2 + 5 F2 + hv =(Pel/ Uv)=> Br2* + 5 F2* =(t=-70o, P=0,1 bar)=> 2 BrF5
=> использование катализаторов, воздействующих на одну электронную пару и => далее на совокупность многих таких пар молекулы, участвующей в реакции. Вероятно, самым эффективным способом активации является резонансная активация валентных электронов молекулы-реагента. Отметим, что к настоящему времени в действующих патентах очень мало примеров резонансного возбуждения молекул, как например, кислорода (для повышения выхода озона) и выхлопных газов (для улучшения процедуры очистки). Можно заметить, что последняя рекомендация в двух патентах (США и РФ), вероятно, ошибочна из-за большой совокупности разных молекул в сбросных газах. Но эта ошибка исправима - для очистки выхлопа надо проводить активацию именно молекул О2, как и в патенте по озону (возможно, технически проще реализовать именно добавление озона в выхлопы:
O2 + hv =(t=20o)=> O2* ==> O3 + {CxHyOz/(gas)} =(t< 300o)=> x CO2 + y/2 H2O ).
Подтверждением этой линии развития технических решений служит опыт природы, в которой все требуемые реакции осуществляются в мягких условиях ферментативного катализа (благодаря резонансному возбуждению одновременно нескольких электронных пар молекул реагента:
N2/O2 + CO2 + H2O =(kt=nitrogenazo, t=20o)=> H2N(R)CHCOOH
вместо прямой реакции: N2 + 3 H2 <=(t=500o, P=5000 bar)=> 2 NH3 =(+O2)=> HNO3 ...).
Нам неизвестно, в каких вузах РФ обучают химиков основам ТРИЗ (видимо, многие полагают, что ТРИЗ применима где угодно, только не в химии). Лишь немногие специалисты-химики стали основываться на ТРИЗ в своей изобретательской практике. Мы полагаем, что надо расширить ознакомление химиков с ТРИЗ и развивать область применений химических эффектов (как типовых приёмов решений творческих задач в химии и экологии) [1 - 5]. Фрагмент базы данных по применению химических эффектов в патентах и научных работах по химии и экологии приведён в ссылке сайта: http://www.ecoportal.ru/db.php .
Литература
1. В.А. Михайлов, Э.А. Соснин, В.Д. Косарев // Труды межд. конф. «Три поколения ТРИЗ», Санкт-Петербург, 2006, 239.
2. В.А. Михайлов, Э.А. Соснин // Современные информационные технологии. Пенза: Изд-во Пензенской государственной технической академии, 2006, 3, 56.
3. Решение творческих экологических задач /сост. В.А. Михайлов и др. - Чебоксары: Изд. ЧувГУ, 1999, 160 с.
4. Соснин Э.А. Закономерности развития газоразрядных источников спонтанного излучения: Руководство разработчика. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. 106 с.
5. В.А. Михайлов, В.И. Тимохов, Эвристика-3: метод. указания к решению химических задач.- Чебоксары: Изд. ЧувГУ, 2007, 116 с.