Пол Хью Эммет (; 22 сентября 1900, Портленд, Орегон — 22 апреля 1985, там же) — 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 года в Портленде (штат 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 университета штата Орегон. В 1922 году Пол Эммет окончил Орегонский сельскохозяйственный колледж в степени бакалавра по специальности инженер-химик и поступил 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 катализаторамиBenton A. F., Emmett P. H. The reduction of nickelous and ferric oxides by hydrogen // J. Am. Chem. Soc., 1924, v. 46, p. 2728—2737.. 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 1937 году 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 1944 году Эммет присоединился к работам по нефтехимии в институте Меллона. В этих работах каталитические процессы изучались при помощи метода радиоактивных индикаторов. В 1955 году ученый был приглашён в компанию В. Р. Грейса в университете Хопкинса для участия в работах, посвященных катализу. В 1970 году 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 1926 году 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 . 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 твёрдого тела, получивший известность как метод Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), а также его теоретическое обоснованиеBrunauer 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.. Экспериментальная часть метода была разработана Брунауэром, 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 твёрдых 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 (процесс Фишера-Тропша) на кобальтовых и железных катализаторахKummer 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.. Результаты исследований позволили предложить механизм образования органических продуктов в ходе реакции. Доказал несостоятельность карбидного механизма и подтвердил образование оксигенированных комплексов, аналогичных хемосорбции первичных спиртов. Изучал вторичные реакции при крекинге (полимеризация, алкилирование, циклизация олефинов). Использовал стабильные изотопы N15, дейтерий, тяжёлую воду) для исследования хемосорбции и активных центров на катализаторахW. 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..

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, отравление катализаторов и т. д. В ходе работ было установлено, что синтез аммиака не протекает через образование нитридов железа, основной стадией процесса является хемосорбция азотаBrunauer 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.. Кроме того, была установлена роль щелочных промоторов в реакции синтеза. Эммет с коллегами экспериментально проверили теорию Даудена (1950-е) о значимой роли вакантных d-орбиталей в катализе. Проверка показала неоднозначность этих утвержденийHall W. K., Emmett P. H. The Hydrogenation of Benzene over Copper-Nickel Alloys // J. Am. Phys. Chem., 1958, v. 62, p. 816—821.. В ходе работ группой Эммета был разработан новый аналитический метод регистрации продуктов катализа, заключающийся в совмещении каталитического реактора с хроматографической колонкойKokes 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.. Также он исследовал гидрирование олефинов, бензола, CO на Fe, Pt, Rh, Pd, Ni и сплавах Ni-Cu.

Измерения равновесий Эмметт и сотрудники измерили десятки высокотемпературных равновесий металл/оксид (или карбид)-газ: Fe-Fe4N, Fe-FeO, Co-CoO и др. Выявили систематическую ошибку до в литературных данных из-за тепловой диффузии в газовой фазе и разработали методику её устранения. Полученные константы до сих пор используются как справочные.

Педагогическая деятельность В Портлендском государственном университете (1970—1985) читал курс по катализу, руководил исследованиями студентов и писал статьи. В Университете Джонса Хопкинса (1955—1970) вёл совместную программу преподавания и исследований в области катализа.

Основные труды Редактор фундаментального семитомника: Catalysis. Vol. I—VII. — New York: Reinhold Publishing, 1954—1960.

Семья, личная жизнь

П. Эммет был трижды женат. Первая жена — Лейла Джонс. Второй брак был кратковременным и закончился разводом. Он был одноклассником и близким другом Л. Полинга и третьей женой Эммета стала сестра Полинга, Паулина Поллинг Ней.

Премии и награды член Национальной Академии Наук (1955) доктор наук колледжа штата Орегон (1939) доктор наук университета Лиона (1964) доктор наук колледжа Кларксона (1969) почетный доктор юридических наук университета Хоккайдо (1976)

Примечания

Литература Walter S. Koski, Paul Hugh Emmet 1900—1985, A Biographical Memoir // National Academy of Science, 1995

Ссылки Пол Хью Эммет на сайте университета штата Орегон Пол Хью Эммет на сайте североамериканского каталитического сообщества Биография ученого

Категория:Химики США Категория:Химики XX века Категория:Химики по алфавиту Категория:Члены Национальной академии наук США Категория:Преподаватели Университета штата Орегон в Портленде