1.1. Химические процессы при сверхвысоких давлениях

Химическая реакция (то есть разрушение одних связей и образование новых) является результатом столкновения активных частиц. Влияние давления на скорость химического превращения газообразных и, в определенной мере, жидких веществ обусловлено увеличением числа столкновений молекул при сжатии вещества. Наиболее сжимаемыми являются вещества в газообразном состоянии: например, при увеличении давления от 1 до 8000 атм объем газа уменьшается примерно в 840  раз. Для жидкости уменьшение объема при том же сжатии гораздо меньше, но тоже значительно: для пентана - 35%, хлорбензола - 21%, для мало сжимаемой воды –  15%. Для твердых тел сжимаемость соответственно еще меньше, но при давлениях в десятки и сотни тысяч атмосфер она может составлять более 10%.

Для конденсированных систем (твердых и жидких) сверхвысокое давление вызывает разрушение структуры вещества. Деструктурированное вещество обладает избыточной энергией, поэтому его активность в химических реакциях возрастает.

Таким образом, значительные эффекты воздействия давления на химические процессы следует ожидать при давлениях выше 10000 атм, и агрегатное состояние реакционной системы имеет в этом случае определяющее значение.

При использовании сверхвысоких давлений процессы химического превращения веществ имеют ряд особенностей, которые следует учитывать при разработке технологии. В частности, при повышении давления резко увеличивается вязкость и плотность среды. Например, молекулярный азот  при давлении 8000 атм имеет плотность воды, а вода при давлении 100000 атм существует в виде особой модификации – льда VII с плотностью 1,5 г/см3, которая не плавится даже при нагревании до 3000С.

При сверхдавлениях возможны явления, которые не наблюдаются или которыми можно пренебречь при более низких давлениях. Например, при давлении 9000 атм водород начинает просачиваться между кристаллами стали, из которой изготовлен сосуд.

Многие допущения, используемые при математическом описании кинетики и равновесия химических реакций,  при сверхвысоких давлениях могут оказаться неверными.

Реакции, осуществляемые при давлениях до 1000 атм, достаточно хорошо изучены  и широко используются в химической технологии. Исследование процессов при сверхвысоких давлениях, интенсивно проводимые в последние несколько десятков лет, позволяют обнаружить интересные эффекты и открывают новые перспективы использования давления как метода активного воздействия на равновесие, скорость и направление химических процессов.