Interested Article - Эммет, Пол Хью

Пол Хью Эммет ( англ. Paul Hugh Emmett ; 22 сентября 1900 , Портленд , Орегон — 22 апреля 1985 , Портленд , Орегон ) — известный американский химик, внесший большой вклад в изучение гетерогенного катализа . Важнейшей заслугой Эммета считают создание метода измерения удельной поверхности твердых тел и теоретического обоснования данного метода, известного как теория адсорбции Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) . Исследования Эммета в области гетерогенного катализа впоследствии оказали заметное влияние на развитие химии в данном направлении.

Молодые годы, образование

Пол Хью Эммет родился 22 сентября 1900 г. в городе Портленд штата Орегон . Профессии родителей Эммета не были связаны с научной деятельностью. Его мать была домохозяйкой, отец Эммета был занят в строительстве железных дорог. Дошкольная подготовка Эммета прошла в штате Орегон, затем он был принят в школу Вашингтона в Портленде. На жизненном пути Эммет встретил несколько людей, так или иначе повлиявших на его дальнейший выбор заняться химией. Это и его школьная учительница английского, подметившая успехи мальчика в естественных науках, и учитель химии Уильям Грин и его коллега Дж. Ф. Г. Хикс из . В 1922 г. Пол Эммет становится выпускником Oregon Agricultural College (ныне — (англ.) ( ) в степени бакалавра по специальности инженер-химик и поступает в Калифорнийский технологический институт . В институте Эммет начал свои первые работы в области гетерогенного катализа под руководством А. Ф. Бентона. Его исследования были посвящены изучению реакции водорода и кислорода с образованием воды над никелевыми катализаторами . В 1925 г. Пол Эммет стал выпускником Калифорнийского технологического института в степени доктора наук по специальности физическая химия .

Научная деятельность

По окончании института Эммет занимался преподаванием в колледже штата Орегон в течение года. После этого он был принят на работу Лабораторию по исследованию фиксации азота Департамента сельского хозяйства США в округе Вашингтон , начав свои первые серьезные исследования в области катализа. В 1937г. Эммет возглавил химико-инженерный факультет в университете Джонса Хопкинса , продолжив свои исследования. В годы Второй мировой войны Эммет стал участником Манхэттенского проекта в команде Гарольда Юри . В рамках работ по созданию атомного оружия Эммет занимался разработкой мембран для газодиффузионного разделения изотопов урана . В 1944г. Эммет присоединился к работам по нефтехимии в институте Меллона . В этих работах каталитические процессы изучались при помощи метода радиоактивных индикаторов . В 1955г. ученый был приглашен в компанию в университете Хопкинса для участия в работах, посвященных катализу. В 1970г. Эммет покинул университет Хопкинса, возвратившись в Портланд. Там он занимался преподавательской и научной деятельностью вплоть до своей кончины.

Создание метода Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ)

Одной из главных заслуг Эммета считается разработка метода измерения площади удельной поверхности твердых тел. В 1926г. Эммет принял участие в исследованиях синтеза аммиака из водорода и азота над железными катализаторами. Уже тогда стало ясно, что для изучения процессов гетерогенного катализа необходим метод определения удельной поверхности катализатора. К тому времени Бентоном была получена изотерма адсорбции азота при -191 ^о С. Характерные разрывы на этой изотерме позволили исследователям предположить, что на поверхности катализатора образуется не один слой азота, а несколько. В рамках этого предположения Эмметом с сотрудниками был создан метод определения площади поверхности твердого тела, известный сейчас как , а так же его теоретическое обоснование . Экспериментальная часть метода была разработана , а теоретическая – Теллером . В ходе работ Эммет неоднократно проверял адекватность данных, получаемых в методе БЭТ, посредством косвенных измерений, таких как электронная и оптическая микроскопия образцов. В итоге метод БЭТ оказался применимым для всех пористых твердых тел и порошков.

Работы с использованием метода радиоактивных индикаторов

Следующим существенным вкладом Эммета в исследования каталитических процессов стало использование нового для того времени метода радиоактивных индикаторов . Первым изотопом, использованным Эмметом был углерод-14 , ставший доступным к концу Второй мировой войны. С помощью этого изотопа был изучен синтез углеводородов из синтез-газа на кобальтовых и железных катализаторах . Результаты исследований позволили предложить механизм образования органических продуктов в ходе реакции. Помимо процессов с участием синтез-газа с помощью радиоактивной метки был изучен крекинг нефти . Кроме углерода-14 использовались и другие изотопы, такие как азот-15 , дейтерий ( тяжелая вода ), позволившие изучить природу активных центров катализаторов, уточнить механизмы некоторых реакций .

Исследование каталитического синтеза аммиака

Большая часть работ Эммета была посвящена синтезу аммиака на железных катализаторах. Работы включали в себя изучение термодинамических свойств и фазовых состояний в системе нитрид железа-железо-азот, хемосорбцию азота, водорода, кислорода на поверхности катализаторов, и т.д. В ходе работ было установлено, что синтез аммиака не протекает через образование нитридов железа, основной стадией процесса является хемосорбция азота . Кроме того, была установлена роль щелочных промоторов в реакции синтеза. Эммет с коллегами экспериментально проверили теорию о значимой роли вакантных d-орбиталей в катализе. Проверка показала неоднозначность этих утверждений . В ходе работ группой Эммета был разработан новый аналитический метод регистрации продуктов катализа, заключающийся в совмещении каталитического реактора с хроматографической колонкой .

Семья, личная жизнь

П.Эммет был трижды женат. Он был одноклассником и близким другом Л.Полинга, третьей женой Эммета стала сестра Полинга, Паулина.

Премии и награды

член Национальной Академии Наук (1955г.)
доктор наук (1939г.)
доктор наук (1964г.)
доктор наук (1969г.)
почетный доктор юридических наук университета Хоккайдо (1976г.)

Примечания

↑ Walter S. Koski. Paul Hugh Emmett // National Academies Press. — 1995.
Benton A. F., Emmett P. H. The reduction of nickelous and ferric oxides by hydrogen // J. Am. Chem. Soc., 1924, v. 46, p. 2728—2737.
Brunauer S., Emmett P. H. The use of van der waals adsorption isotherms in determining the surface area of iron synthetic ammonia catalysts // J. Am. Chem. Soc., 1935, v. 7, p. 1754-1755.
Brunauer S., Emmett P. H., Teller E. Adsorption of gases in multimolecular layers // J. Am. Chem. Soc., 1938, v. 60, p. 309-319.
Kummer J. T., DeWitt T. W., Emmett P. H. Some mechanism studies on the Fischer-Tropsch synthesis using C14 // J. Am. Chem. Soc., 1948, v. 70, p. 3632-3643.
Kummer J. T. et al. Mechanism Studies of the Fischer—Tropsch Synthesis. The Addition of Radioactive Alcohol // J. Am. Chem. Soc., 1951, v. 73, p. 564-569.
W. Alexander. Van Hook and Paul H. Emmett Tracer Studies with Carbon-14. I. Some of the Secondary Reactions Occurring during the Catalytic Cracking of n-Hexadecane over a Silica-Alumina Catalyst // J. Am. Chem. Soc., 1962, v. 84, p. 4410-4421.
Brunauer S. et al. Equilibria in the Iron-nitrogen System // J. Am. Chem. Soc., 1931, v. 53, p. 1778-1786.
Emmett P. H., Hendricks S. B., Brunauer S. The Dissociation Pressure of Fe4N // J. Am. Chem. Soc., 1930, v. 52, p. 1456-1464.
Hall W. K., Emmett P. H. The Hydrogenation of Benzene over Copper–Nickel Alloys // J. Am. Phys. Chem., 1958, v. 62, p. 816-821.
Kokes R. J., Tobin Jr H., Emmett P. H. New microcatalytic-chromatographic technique for studying catalytic reactions // J. Am. Chem. Soc., 1955, v. 77, p. 5860-5862.