Пол Хью Эмметт

Пол Хью Эмметт (англ. Paul Hugh Emmett; 22 сентября 1900, Портленд, Орегон — 22 апреля 1985) — американский физикохимик, один из ведущих специалистов в области гетерогенного катализа. Наиболее известен как соавтор теории адсорбции БЭТ, которая легла в основу метода определения удельной поверхности твёрдых материалов. Также внёс значительный вклад в изучение механизмов каталитических реакций с применением радиоактивных и стабильных изотопов.

Биография[править | править код]

Родился в Портленде (штат Орегон) в семье, где отец занимался строительством железных дорог, а мать вела домашнее хозяйство и в летний период готовила для рабочих бригад. Несмотря на отсутствие высшего образования у родителей, они создали благоприятные условия для развития сына и поощряли его интерес к науке. Эмметт окончил Вашингтонскую среднюю школу в Портленде, затем в 1922 году получил степень бакалавра химической инженерии в Орегонском государственном колледже в Корваллисе. В 1925 году защитил докторскую диссертацию по физической химии в Калифорнийском технологическом институте, где его научными руководителями были А. Ф. Бентон и Лайнус Полинг.

В 1925–1926 годах преподавал в Орегонском государственном колледже. С 1926 года работал в Лаборатории по исследованию фиксации азота при Министерстве сельского хозяйства США в Вашингтоне. В 1937 году основал кафедру химической инженерии в Университете Джонса Хопкинса. В годы Второй мировой войны участвовал в Манхэттенском проекте под руководством Гарольда Юри, занимаясь разработкой барьерных материалов для диффузионного разделения изотопов урана. С 1943 года консультировал Атомную энергетическую лабораторию в Ок-Ридже (Теннесси). В 1944 году присоединился к нефтяной программе в Университете Карнеги — Меллона в качестве старшего научного сотрудника. В 1955 году стал профессором химии в Университете Джонса Хопкинса и пожизненным консультантом химического подразделения компании W. R. Grace. Выйдя на пенсию в 1970 году, вернулся в Портленд, где до конца жизни занимал должность приглашённого профессора химии в Портлендском государственном университете.

Научные исследования[править | править код]

Эмметт внёс фундаментальный вклад в изучение адсорбции газов на твёрдых поверхностях и механизмов гетерогенного катализа, применяя оригинальные экспериментальные подходы, включая использование радиоактивных меток.

Метод БЭТ для измерения площади поверхности[править | править код]

В период с 1926 по 1930-е годы в Лаборатории фиксации азота Эмметт совместно со Стивеном Брунауэром и Эдвардом Теллером разработал метод определения площади поверхности мелкодисперсных и пористых материалов на основе низкотемпературной адсорбции газов, известный как метод БЭТ. Достоверность метода была подтверждена независимыми измерениями с применением электронной микроскопии на сажах и стеклянных шариках. Метод нашёл широкое применение для анализа катализаторов, полимеров и других материалов.

Исследования с использованием изотопов[править | править код]

С 1945 года Эмметт с коллегами начал применять изотоп углерод-14, ставший доступным после Второй мировой войны, для изучения процесса Фишера — Тропша на железных и кобальтовых катализаторах. В ходе исследований была опровергнута карбидная теория и подтверждено образование оксигенированных промежуточных соединений, аналогичных хемосорбции первичных спиртов. Также изучались вторичные реакции при крекинге, включая полимеризацию, алкилирование и циклизацию олефинов. Для исследования хемосорбции и активных центров катализаторов применялись стабильные изотопы азота, дейтерия и тяжёлой воды.

Механизм синтеза аммиака[править | править код]

Значительная часть работ Эмметта посвящена исследованию железных катализаторов синтеза аммиака. Изучались термодинамика системы железо — нитрид железа — азот, хемосорбция N₂, H₂, CO, CO₂, влияние паров воды как каталитического яда, а также роль промоторов, таких как Al₂O₃ и щелочи. Установлено, что лимитирующей стадией процесса является адсорбция азота в атомарной форме, а промоторы предотвращают удержание ингибирующих групп NH и NH₂.

Гидрирование и другие каталитические процессы[править | править код]

Эмметт исследовал реакции гидрирования олефинов, бензола и монооксида углерода на железных, платиновых, родиевых, палладиевых, никелевых катализаторах и сплавах Ni–Cu. Экспериментально проверил гипотезы Даудена (1950-е годы): заполнение d-орбиталей медью подавляет активность никеля в гидрировании стирола, но практически не влияет на гидрирование этилена, что стало важным уточнением электронной теории катализа. Совместно с Р. Дж. Кокесом разработал микрокаталитический хроматографический метод исследования катализаторов, заключавшийся в совмещении каталитического реактора и хроматографической колонки.

Измерения равновесий[править | править код]

Эмметт и его сотрудники провели измерения десятков высокотемпературных равновесий в системах металл/оксид (или карбид)–газ, включая Fe–Fe₄N, Fe–FeO, Co–CoO и другие. Была выявлена систематическая погрешность до 40 % в литературных данных, обусловленная тепловой диффузией в газовой фазе, и разработана методика её устранения. Полученные константы равновесия до сих пор используются в качестве справочных данных.

Педагогическая деятельность[править | править код]

В Портлендском государственном университете (1970–1985) Эмметт читал курс лекций по катализу, руководил научными работами студентов и продолжал публиковать статьи. В Университете Джонса Хопкинса (1955–1970) он организовал и вёл совместную программу преподавания и исследований в области катализа.

Интересные факты[править | править код]

Преодолел страх публичных выступлений благодаря участию в школьных и студенческих дебатах; в Калифорнийском технологическом институте по просьбе президента А. А. Нойеса тренировал университетскую команду дебатов.
Интерес к химии пробудила у него школьная учительница английского языка, отметившая его успехи в математике и языковых дисциплинах.

Основные труды[править | править код]

Редактор фундаментального семитомного издания: «Catalysis». Vol. I–VII. — New York: Reinhold Publishing, 1954–1960.

Почести и награды[править | править код]

Член Национальной академии наук США (1955)
Почётный доктор наук Орегонского государственного колледжа (1939)
Почётный доктор наук Лионского университета (1964)
Почётный доктор наук Кларксонского колледжа (1969)
Почётный доктор юридических наук Университета Хоккайдо (1976)

Семья[править | править код]

Эмметт был женат трижды. Первой супругой была Лейла Джонс. Второй брак оказался кратковременным и завершился разводом. Третья жена — Полин Полинг Ней — пережила его.

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

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.
Pauling L., Emmett P.H. The crystal structure of barite // J. Am. Chem. Soc., 1925, v. 47, p. 1026-1030.
Shultz J.F., Emmett P.H. Equilibrium in the system Co–H₂O–CoO–H₂. Free energy changes for the reaction CoO + H₂ → Co + H₂O // J. Am. Chem. Soc., 1929, v. 51, p. 3249-3262.
Brunauer S., Jefferson M.E., Hendricks S.B., Emmett P.H. Equilibria in the iron-nitrogen system // J. Am. Chem. Soc., 1931, v. 53, p. 1778-1786.
Shultz J.F., Emmett P.H. Gaseous thermal diffusion — the principal cause of discrepancies among equilibrium measurements on the systems Fe₃O₄–H₂–Fe–H₂O, Fe₃O₄–H₂–FeO–H₂O and FeO–H₂–Fe–H₂O // J. Am. Chem. Soc., 1933, v. 55, p. 1376-1395.
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. 57, 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.
Skau N., Emmett P.H. The catalytic hydrogenation of benzene over metal catalysts // J. Am. Chem. Soc., 1943, v. 65, p. 1029-1035.
Kummer J.T., DeWitt T.W., Emmett P.H. Some mechanism studies on the Fischer-Tropsch synthesis using ¹⁴C // J. Am. Chem. Soc., 1948, v. 70, p. 3632-3643.
Browning L.C., DeWitt T.W., Emmett P.H. Equilibria in the systems Fe₂C–Fe–CH₄–H₂ and Fe₃C–Fe–CH₄–H₂ // J. Am. Chem. Soc., 1950, v. 73, p. 4211-4217.
Kummer J.T., Podgurski H.H., Spencer W.B., Emmett P.H. Mechanism studies of the Fischer-Tropsch synthesis, the addition of radioactive alcohol // J. Am. Chem. Soc., 1951, v. 73, p. 564-569.
Kummer J.T., Emmett P.H. Fischer-Tropsch synthesis mechanism studies. The addition of radioactive alcohols to the synthesis gas // J. Am. Chem. Soc., 1953, v. 75, p. 5177-5182.
Kokes R.J., Tobin H. Jr., Emmett P.H. New microcatalytic-chromatographic technique for studying catalytic reactions // J. Am. Chem. Soc., 1955, v. 77, p. 5860-5862.
Hall W.K., Emmett P.H. The hydrogenation of benzene over copper-nickel alloys // J. Phys. Chem., 1958, v. 62, p. 816-821.

Ссылки[править | править код]