Реферат: Исследования химии в начале ХХ века

К третьейвозрастнойкатегориирусских химиковотносятся те, кто родилсяв 1870-х гг. Какправило, всеони получалихимическоеобразованиев России, своипервые шагив науке совершалипод руководствомотечественныхколлег. Поэтомуих работыпреимущественнонаходилисьв русле направлений, традиционныхдля российскойхимии. Они ужеуспели заявитьо себе в концеXIXв., но расцветих деятельностинаступил позже.

Основнойобъект исследованийА.Е.Чичибабина(1871–1945)- химия гетероциклическихазотсодержащихсоединений, в первую очередьпиридина. В1906г. он открылполучившуюего имя реакциюциклоконденсацииальдегидовс аммиаком, ведущую к образованиюгомологовпиридина. Позднее(1914) разработалметод синтеза/>-аминопиридинадействием амиданатрия на пиридин.Одновременноон изучал проблемуважного теоретическогозначения: существованиеуглерода втрехвалентномсостоянии.Чичибабинполагал, чтоуглерод в бензолеи этилене можетрассматриватьсякак трехвалентный; это противоречилоустановившимсявзглядам. Однакосуществованиегексафенилэтана(«углеводородаГомберга») визвестнойстепени подтверждалопредположениеЧичибабина.Ему удалосьпоказать, чтоэто соединениепри определенныхусловиях способнораспадатьсяна два остатка— трифенилметилы.Тем самым ученыйвплотнуюсоприкоснулсяс проблемойсвободныхрадикалов, которая лишьначиналапо-настоящемуизучаться. В1907г. он синтезировал«бирадикальный»углеводород, позднее названный«углеводородомЧичибабина».Это соединениестало важнымобъектом исследованийв теоретическойорганическойхимии.

Особоеместо в галерееотечественныхтворцов химическойнауки занимаетМ.С.Цвет(1872–1919), которыйпо специальностибыл ботаникоми физиологом.Тем не менее, он стал авторомхроматографическогоадсорбционногоанализа, которыйвпоследствииоказался весьмаэффективными плодотворнымметодом исследования.В 1903г. Цвет установил, что производяадсорбцию израстворов натвердых веществах, можно в обычныхусловиях разделятьвесьма близкиепо свойствамсоединения.Много лет спустяученые далитакую оценкуоткрытию Цвета:«Он создалпоразительнояркое представлениео тех основныхпроцессах, накоторых основанасовременнаяхроматография».

Виднымспециалистомв области кинетикибыл Н.А.Шилов(1872–1930). Его первыеработы посвящалисьсопряженнымхимическимреакциям окисления.Их теорию онпредложил в1905г. По представлениямученого, «сопряжение»реакций происходитпри наличиипромежуточноговещества, котороеслужит «связующимзвеном первичногои вторичногопроцессов иобуславливаетих общее течение».Важнейшейзадачей приэтом являетсяизучение природыпромежуточноговещества. Шиловввел в научныйоборот такиепонятия как«химическаяиндукция»,«самоиндукция»,«индукторы»и «акцепторы».

Фундаментальныеработы Л.А.Чугаева(1873–1922) по химиикоординационныхсоединенийполучили мировоепризнание. Егоисследованиядополнялитеорию А.Вернера.Изучая закономерностисвойств соединенийплатины иплатиноидов, Чугаев стремилсявыявлятьиндивидуальныеособенностикаждого платиновогометалла. Онустановилправило: наиболееустойчивыеиз комплексныхсоединенийсодержат вовнутреннейсфере пяти- илишестичленныециклы (правилоЧугаева). В 1905г.открыл чувствительныеаналитическиереакции наникель (диметилглиоксим)и осмий. Чугаевупринадлежитзамечание, чтов комплексныхсоединениях«минеральнаяхимия как бысближаетсяс химией органической».В 1913г. ученыйопубликовалкнигу «Периодическаясистема химическихэлементов»— первую фундаментальнуюработу, посвященнуюсостояниюучения о периодичностинакануне егофизическогообоснования.

Изучаяна рубеже столетийперекисныесоединения,Л.В.Писаржевский(1874–1938) в началеХХв. перенесцентр тяжестисвоих работв область химическойкинетики итермодинамики.Однако особеннойего заслугойстало то, чтоон первым вРоссии ввелэлектронныепредставленияв химию, а именнов теориюокислительно-восстановительныхреакций и втеорию катализа.Высказанныеим идеи сталисвоеобразнойпредтечеймногих последующихотечественныхработ в химическойфизике. В 1916г.Писаржевскийпредложилоригинальнуютеорию гальваническогоэлемента, учитывающуютермодинамическоеравновесиемежду ионамии электронамив металлах имежду ионамив металлах иих сольватамив растворах.Эта теория, вчастности, объяснялапроисхождениеэлектродныхпотенциалов.

Физико-химикЕ.В.Бирон(1874–1919) ничем непрославилсякак экспериментатор.Но его имя прочновошло в историю, поскольку в1915г. он ввел оченьважное понятиео вторичнойпериодичности.«В подгруппахпериодическойсистемы элементовмногие свойстваэлементов иих соединенийизменяютсяпри последовательномувеличенииатомного весаэлемента непоследовательнотоже, а периодически.Эту своеобразнуюпериодичность, как бы накладывающуюсяна основнуюпериодичностьэлементовД.И.Менделеева, я предлагаюназвать вторичнойпериодичностью»,— писал Бирон.В настоящеевремя очевидно, что в ее основележат глубокиезакономерности, связанные состроениематомов и особенностямиреальной схемыформированияих электронныхконфигураций.

В первыегоды ХХв. началасьтворческаядеятельностьА.Е.Арбузова(1877—1968), одного изкрупнейшихотечественныххимиков-органиков.Главное направлениеработы ученого— синтез и изучениефосфорорганическихсоединений.В 1914г. он открылважнейшуюреакцию, получившуюназвание«перегруппировкаАрбузова»(каталитическаяизомеризацияэфиров фосфористойкислоты в эфирыалкил-фосфорныхкислот) — универсальнуюреакцию синтезаорганическихпроизводныхфосфора. Многолет спустяА.Н.Несмеяновговорил: «Современнаяхимия фосфорорганическихвеществ взначительнойстепени, какпризнано вовсем мире, —арбузовскаяхимия».

Открытияявления радиоактивности(1896) А.Беккерелеми радиоактивныхэлементов —полония и радия— П. и М.Кюри (1898)положили началовозникновениюновой химическойдисциплины— радиохимии.Она получилаинтенсивноеразвитие ужев первые годыХХв. благодаряработам ученыхФранции, Германии, Англии и Канады.

В Россииисследованиярадиоактивностибыли немногочисленнымии, в основном, сводились кизмерениямрадиоактивныхизлучений иоценке их действияна различныевещества. Встране фактическине были обнаруженыместорожденияурановых руд(кроме Туя-Муюнскогоблиз Ферганы).Собственныерадиоактивныепрепаратыотсутствовали; в незначительныхколичествахони приобреталисьза границей, либо поступалив качестве дараот зарубежныхученых.

Однако вотличие отмногих другихстран Российскоеобщество оказалосьподготовленнымк восприятиюоткрытия явлениярадиоактивностии результатовего исследований.Статьи, посвященныеэтим проблемам, реферировалисьна страницах«Журнала Русскогофизико-химическогообщества». Новыеоткрытия освещалисьв научно-популярныхизданиях ипубличныхлекциях. Особогоупоминаниязаслуживаетработа профессораПетербургскоготехнологическогоинститутаЮ.С.Залькинда, который с 1902 по1914гг. регулярнопубликовалв ЖРФХО подробнейшиеобзоры всехработ по радиоактивностиза период1896–1913гг. Крупнейшиерусские ученыевидели в радиоактивныхпроцессах непросто новоефизическоеявление, нопридавали емугораздо болееширокое значение.К ним относилисьД.И.Менделеев, на склоне леткардинальноизменившийсвое прежнееосторожноеотношение крадиоактивности, Н.Н.Бекетов иособенноВ.И.Вернадский.В своей речина годичномсобрании Академиинаук 29 декабря1910г. Вернадский, в частности, говорил: «Переднами открываютсяв явленияхрадиоактивностиисточникиатомной энергии, в миллионы разпревышающиевсе те источникисил, которыерисовалисьчеловеческомувоображению…Ни одно государствои общество немогут относитьсябезразлично, как, каким путеми где будутиспользованынаходящиесяв его владенииисточникилучистой энергии.Ибо владениебольшими запасамирадия даетвладельцамего силу и власть, перед которымиможет побледнетьто могущество, которое получаютвладельцызолота, земли, капитала… Длянас совсем небезразлично, как радиевыеруды будутизучены. Онидолжны бытьисследованынами, русскимиучеными… Изучениесвойств и запасоврадиоактивныхминераловРоссийскойимперии недолжно дальшеоткладываться».ФактическиВернадскийпервым в странеосознал оструюнеобходимостьполученияотечественныхпрепаратоврадия, однакорешена этапроблема былауже после революции.

Пока жеэнтузиасты-«радиологи»России моглирассчитыватьна получениевесомых результатов, лишь работаяв лабораторияхкрупнейшихзарубежныхученых. К такимисследователямотносилисьВ.А.Бородовский(1878–1914), Г.Н.Антонов(1880–1942) и Л.С.Коловрат-Червинский(1882–1921). Первый изних стажировалсяв лабораторияхДж.Томсона иЭ.Резерфордав Англии. Проведенныеим эксперименты(поглощение/>-лучейрадия различнымирастворами)высоко оценилЭ.Резерфорд.По возвращениив Россию Бородовскийпо просьбеВернадскогопровел химическийанализ туя-муюнскихруд и впервыеустановилсодержаниев них радия, атакже предложилтехнологическуюсхему выделенияэтого элемента.Ранняя кончинаоборвала егоработу. УченикомРезерфордабыл и Г.Н.Антонов.В 1911г. он открылрадиоэлементуран-У (каквыяснилосьвпоследствии, дочерний продуктраспада урана-235).Однако в январе1917г. он навсегдапокинул Россию.В годы войныон читал вПетроградскомуниверситетекурс лекцийпо радиоактивнымвеществам.
Л.С.Коловрат-Червинскийработал в парижскойлабораторииМ.Кюри и в1910г.составил фактическипервую сводную«Таблицу константрадиоактивныхвеществ», включившуювсе известныек тому временирадиоэлементы.В России онзанималсяисследованиямипод руководствомВ.И.Вернадского, анализируярадиоактивныеминералы. Внекрологеколлеги отмечали:«Это был величайшийв России и одиниз немногихв мире знатоковрадиоактивногодела».

Сложись судьбаназванныхученых по-другому, отечественнаярадиохимиясумела бы раньшенаверстатьупущенное. Вдействительностиее подлинноестановлениепроизошло всередине 20-хгг.благодаря, главным образом, И.Я.Башиловуи В.Г.Хлопину.

Прогрессухимическихисследованийв первые годыХХв. способствовалрост обменаинформацией.Это было связаноне только сзаметным увеличениемпубликаций(в том числе ив зарубежныхжурналах), нои с проведениемпредставительныхсобранийотечественныхученых, каковымиявлялисьМенделеевскиесъезды.

В началестолетияотечественнаяхимия потеряламногих выдающихсяученых — В.В.Марковникова, М.И. Коновалова, А.Л.Потылицина, Е.Е.Вагнера, Ф.Ф.Бейльштейна.В январе 1907г. почтиодновременноушли из жизниД.И.Менделееви Н.А.Меншуткин.Особенно остроощущаласьпотеря Менделеева, на протяжениимногих летвозглавлявшего«русскую химическуюдружину».

Русскоефизико-химическоеобщество вмарте 1907г. решилосозвать специальныйМенделеевскийсъезд, посвященныйпамяти ученого.Съезд состоялсяв Петербургев последнейдекаде декабря.На нем председательствовалстарейшийотечественныйхимик 80-летнийН.Н.Бекетов.

Пожалуй, впервые многограннаядеятельностьМенделееваполучила стольширокое освещение.Его друг и коллегаВ.Е.Тищенкорассказал ожизненном путиученого (кстати, Тищенко вместес Н.Н.Младенцевымнаписали егобиографию, вторая частькоторой былаиздана тольков 1993г.). Бекетовсделал обстоятельныйдоклад «Значениепериодическойсистемы Д.И.Менделеева».Другие делегатысъезда освещалиего вклад визучение растворов, труды попромышленно-экономическимпроблемам, деятельностьв Главной Палатемер и весов. Насъезде работалисекции по химии, физике, агрохимии, биологии. Этимкак бы подчеркиваласьширота интересовМенделеева.Большое вниманиепривлек доклад«Эволюциивещества вприроде», сделанныйН.А.Морозовым, который встречалсяс Менделеевымза несколькодней до егокончины.

Н.Д.Зелинский, Л.А.Чугаев иИ.А.Каблуковвнесли предложениеучредить специальныйинститут впамять Менделеева.По их замыслу, институт долженбыл стать центромисследованийв областиестественныхнаук, в первуюочередь, химиии физики. Химическуюи физическуюлабораториипредполагалосьоснастить насовременномуровне. Крометого, при институтенамечалосьсоздать музейпо историиотечественнойхимии и физикии, в частности, собрать в немприборы, которымипользовалсяМенделеев, егопубликации, рукописи иэпистолярноенаследие ученого.Возможно, этаидея реализоваласьбы (уже началсяактивный сборпожертвований), но этому помешалаПервая мироваявойна. Однакоудалось создатьмузей «КабинетД.И.Менделеева»(будущий Музей-архивученого, которыйныне располагаетсяв Петербургскомуниверситете).

Кабинет былоткрыт в декабре1911г. наканунеII Менделеевскогосъезда. На немприсутствовалоболее 1000 делегатовиз 80 городов.Такой представительныйхимическийфорум еще никогдане собиралсяв России. Нопоскольку нанем широкообсуждалисьи физическиепроблемы, тоСъезд можнобыло считатьи всероссийскимсобраниемфизиков. Напленарномзаседаниивыступиливыдающийсяфизик и философН.А.Умов с докладом«Характерныечерты и задачисовременнойестественно-научноймысли» и Н.А.Морозов— «Эволюциямиров с современнойастрофизическойи геофизическойточек зрения».Секции физикии химии проводилиобъединенныезаседания. Темсамым подчеркиваласьтесная связьфизическихи химическихнаук, котораябыла одним изосновных лейтмотивовтворческойдеятельностиМенделеева.

Из чистохимическихдокладов нужноотметить выступлениеМ.С.Цвета, посвященноесовременномусостоянию химиихлорофиллаи методу адсорбционногохроматографическогоанализа.

В своемзаключительномслове Умовподчеркивалплодотворность«периодическогосозыва специалистовпо химии, физикеи близким имотраслейестествознания», поскольку«широкий кругозорс трудом достигаетсяв одиночку инесравненнолегче — коллективнойработой». Посуществу, почтивсе последующиеМенделеевскиесъезды (третийсостоялся ужепосле революциив 1922г.) в той илииной степенивыходили зарамки однойтолько химии.

На Менделеевскихсъездах обсуждалисьи вопросыпреподаванияхимии. Но особеннопримечательнымсобытием сталI Всероссийскийсъезд преподавателейфизики, химиии космографии, состоявшийсяв январе 1914г.Подобного родасобраний вРоссии ни раньше, ни впоследствиине проводилось.Докладчикамипо химии быливидные ученые, среди нихН.С.Курнакови А.И.Горбов.Они обсуждаливажнейшиеметодологическиеи понятийныеаспекты химическойнауки, в частности, определенияпонятий «химия»и «химическоепревращение».Распространеннаяформулировка«химия естьнаука о веществахи их превращениях», по мнениювыступавших, не вполнесоответствовалапредмету изадачам химии.Курнаков трактовалсущность химическихпревращений, опираясь напринципы методафизико-химическогоанализа. Горбовсчитал, чтообщепринятоеопределениетермина «химия»отсутствуети предлагалследующее: «Внастоящее времясчитаются»химическимипревращениями"или составляютобласть «собственнохимии» те изменениясостоянияматерии, которыехарактеризуютсяпоявлениемфаз, обладающихновыми физическимисвойствами, причем этифазы, отдельнособранные, непревращаютсянацело в любуюиз фаз исходнойсистемы. В этомзаключаетсякачественноеотличие «химических»превращенийот «физических»".Несмотря нанекоторуюусложненность, горбовскоеопределениепозволялообратить вниманиена некоторыесущественныемоменты, касающиесяболее глубокогопонимания«содержания»химии на основепредставленияо фазах.

Первая мироваявойна существенноповлияла наразвитие научныхисследованийв воюющих странах.Многим, даженаиболее выдающимсяученым пришлосьпокинуть своилабораториии принять участиев работах, находящихсяв ведении военныхведомств. Неминовала подобнаяучасть и отечественныхисследователей.

Большаяответственностьлегла на русскиххимиков. Многиехимическиепродукты, стольнеобходимыедля армии (взрывчатыевещества, лекарства, некоторые видытоплива), преждев России либовообще отсутствовали, либо производилисьв недостаточныхколичествах.Устранениедефицита требовалонеотложныхи решительныхмер.

С этой цельюбыл учрежден(2 октября 1915г.)специальныйВоенно-химическийкомитет, чтобы«объединитьусилия русскиххимиков длясовместнойи планомернойработы по вопросам, связанным снуждами государственнойобороны». Егопредседателемстал Н.С.Курнаков, а в состав вошлитакие видныеученые, какВ.Н.Ипатьев, Л.А.Чугаев, А.Е.Фаворский, В.Е.Тищенко иряд других.Организационнаядеятельностькомитета оказаласьплодотворной, и год спустяКурнаков могс удовлетворениемзаметить: «Силахимическогосопротивлениястраны… значительновозросла».

Был организовантакже (в апреле1916г.) Химическийкомитет приглавном артиллерийскомуправленииво главе с Ипатьевым.О масштабахдеятельностиКомитета говорилиназвания егоотделов: взрывчатыхвеществ, удушающихсредств, зажигательныхсредств и огнеметов, кислотный ипротивогазовый.Каждый из членовКомитета отвечалза определенныйкруг проблем.Так, Ипатьевконтролировалпроизводствовзрывчатыхвеществ игорюче-смазочныхматериалов.Чичибабин ведалполучениемалкалоидови аминосоединений, необходимыхдля изготовлениялекарственныхпрепаратов.Е.И.Орлов курировалпромышленноепроизводствоформальдегидаиз древесногоспирта. А.А.Яковкинзанималсяприготовлениемнекоторыхнеорганическихвеществ (кислоти солей).

Одним изважнейшихдостиженийстало созданиевойсковогопротивогаза.Образец егосконструировалиН.Д.Зелинскийи А.Кумант.Особенностьюпротивогазабыло то, что внем использовалсяактивированныйуголь в качествепоглотителя.Зелинскийорганизовалего промышленноепроизводство, что позволилоизготовлятьпротивогазы(в то время онибыли лучшимив мире) в большихколичествах.

В годы войныотечественныехимики активноработали назаводах, поставлявшихвсе необходимоедействующейармии, в томчисле такиевзрывчатыевещества, кактротил, нитроглицерини тетрил.