Výsostný dárek k narozeninám

MLADÁ FRONTA
www.mfdnes.cz
Věda
Výsostný dárek k narozeninám
sobota 13.října 2007
Autor: FRANTIŠEK HOUDEK
Za výzkum skrytých chemických procesů, které probíhají na povrchu pevných látek – tak formuloval
nobelovský výbor důvod, proč dostal Nobelovu cenu za chemii německý badatel Gerhard Ertl z
Ústavu Fritze Habera v Berlíně. Tento vědec pokračuje v práci zakladatele svého ústavu – Fritz Haber
za výzkum stejných jevů dostal Nobelovu cenu již v roce 1918.
S chemickými reakcemi je potíž – jednou probíhají, i když nechceme (třeba koroze), jindy zase vůbec
ne, ale přitom by se nám to tak hodilo... V prvním případě se jim bráníme třeba tím, že povrch kovu
pokryjeme nerezavějící vrstvou. Ale co v případě druhém? Vezměme si dusík. V atmosféře jsou ho
miliardy tun, ale je to málo reaktivní plyn, sám od sebe se nesloučí takřka s ničím. Přitom v některých
svých sloučeninách je vynikajícím hnojivem (známé přírodní dusičnany, takzvané ledky). Ale jak dusík
převést na dusičnany průmyslově, v chemické továrně? To vyřešil znamenitý německý chemik Fritz
Haber. Podařilo se mu něco dosud nemyslitelného: uměle spoutal dusík s vodíkem na čpavek. Ten už
se dal převést na hnojivo snadno. To byl průlom, který přinesl doslova levnější chleba. Však za něj
Haber dostal v roce 1918 Nobelovu cenu.
Dusík se s vodíkem slučuje při tlaku 200 atmosfér a teplotě 500–600 °C. Pro ilustraci: takový tlak
panuje dva kilometry pod vodou, při takové teplotě je ocel rozžhavená do ruda. A přesto: ani v těchto
pekelných podmínkách by kýžená reakce vůbec neproběhla, nebýt prostředníka, jakéhosi chemického
kuplíře, který se při chemické reakci nespotřebovává, ale „pouze“ molekuly výchozích látek sezdává
dohromady. Ano, katalyzátor. V případě syntézy čpavku jím konkrétně je houbovité železo na oxidu
hlinitém s příměsmi oxidů draslíku, vápníku a hořčíku.
Už podle složení katalyzátoru je patrné, že chemická katalýza bude dost složitá záležitost. Aby taky
ne, takový katalyzátor musí na svém povrchu zachytit obě (ne)reagující molekuly, vmžiku je narušit
právě tak, aby spolu reagovaly, a vzniknuvší sloučeninu rychle uvolnit, aby na povrchu nepřekážela.
Fritz Haber založil v Berlíně ústav, který dnes nese jeho jméno. A jistě se teď v chemickém nebi
usmívá pod své pěstěné vousy. Právě v „jeho“ ústavu totiž už dlouho pracuje (a v letech 1986– 2004
ho i řídil) profesor Gerhard Ertl, který letos 10. prosince převezme ve Stockholmu Nobelovu cenu za
chemii. Ten pán se uměl narodit, o svém ocenění se dozvěděl 10. října, právě v den svých (71.)
narozenin. Podle anotace nobelovského výboru cenu dostane „za výzkum chemických procesů na
površích pevných látek“. Zjednodušeně řečeno za pokračování toho, co dělal Haber (Ertl také katalýzu
Haberovy syntézy objasnil na molekulární úrovni).
Koroze i ozonová díra
„Přes devadesát procent průmyslových reakcí je založeno na katalýze, ale donedávna se tyto
katalyzátory hledaly empiricky, zkoušením. Výsledky profesora Ertla jsou obecné a platí na úrovni
atomů a molekul, a proto také vysvětlují věci tak zdánlivě nesouvisející, jako je proces koroze, funkce
automobilového katalyzátoru, děje v palivových článcích či třeba mechanismus poškozování ozonové
vrstvy Země (onou „pevnou látkou“ ve stratosféře jsou mikrokrystaly ledu). Další oblastí, kde mohou
být výsledky jeho práce užitečné, jsou procesy řízené enzymy v biologických, tedy živých systémech,“
vysvětluje doktor Jan Plšek z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR.
Náš laureát také vysvětlil tak záhadné věci, jako jsou oscilující reakce na povrchu, tedy ty, které
probíhají a následně se zastaví v opakovaných cyklech.
Gerhard Ertl se už dlouhá léta přátelí s českými vědci, kromě jiných s vynikající školou docenta Zlatko
Knora z Ústavu fyzikální chemie. Tam také roku 1996 proslovil tradiční Brdičkovu přednášku (Rudolf
Brdička byl zakladatelem ÚFCH). Ertlovým koníčkem je hudba, sám je vynikajícím klavíristou.
Nobelova cena Za chemii Za otevření skrytého světa chemie povrchů