Становлениеи развитиехимии в России(XVIII – XIX вв.)
БудрейкоЕ. Н.
Зарождениехимическойнауки
Истоки отечественнойхимическойнауки восходятк XVIII в., когда былаоснованаПетербургскаяакадемия наук.По замыслуПетра I академиядолжна былавыполнять двеосновные задачи:«науки производитьи совершать»и «оные в народеразмножать».Для этого преждевсего требовалосьподготовитькадры русскихученых в различныхобластях знанийи привлечьиностранныхученых дляисследованияприродныхбогатств России.
Уже с первыхлет существованияАкадемии наукс ней были связанывсе научныедостиженияв России. В еестенах работалитакие известныеученые, какИоганн и ДаниилБернулли, Л.Эйлер, С.П. Крашенинников, П.С. Паллас, И.И.Лепехин, Н.Я.Озерецковский, Я.Д. Захаров идр.
Начало занятиямхимией в Академиинаук было положенов 1731 г. избраниемв академикиИоганна ГеоргаГмелина (1709–1755).Гмелину принадлежитпервое химическоеисследование, опубликованноев «ЗапискахПетербургскойакадемии наук», статья «Обувеличениивеса некоторыхтел при обжигании».
В течение XVIII в.химией в академиизанималисьИоганн ГотлобЛеман (1719–1767), ЭрикГустав (КириллГуставович)Лаксман (1737–1796), Тобиас Иоганн(Товий Егорович)Ловиц (1757–1804), ВасилийМихайловичСевергин (1765–1826), Апполос АпполосовичМусин-Пушкин(1760–1805) и др. Однакоосновные достиженияэтого столетияв области химиисвязаны с именемМихаила ВасильевичаЛомоносова(1711–1765).
Хотя Ломоносоваблагодаряисключительномногогранномухарактерутворческой(математика, физика, химия, науки о Земле, астрономия)и просветительскойдеятельностис полным правомназываютученым-энциклопедистом, его преимущественноевнимание былонаправленона развитиефизики и химии.Основное направлениедеятельностиученого в областихимии – стремлениеобосноватьпоследнюю какнауку, опирающуюсяна союз с математикой, механикой ифизикой.
К фундаментальнымдостижениямЛомоносоваотносятсяследующие: онобратил внимание(1756) на основополагающеезначение законасохранениямассы веществав химическихреакциях; изложил(1741–1750) основы своегокорпускулярного(атомно-молекулярного)учения, получившегоразвитие лишьспустя столетие; выдвинул (1744–1748)кинетическуютеорию теплоты; обосновал(1747–1752) необходимостьпривлеченияфизики дляобъясненияхимическихявлений и предложилдля теоретическойчасти химииназвание «физическаяхимия», а дляпрактическойчасти – «техническаяхимия». Ломоносовпервым началчитать в Петербургскойакадемии наук«Курс истиннофизическойхимии».
В 1748 г. по инициативеученого в Россиибыла построенапервая химическаялаборатория, предназначеннаядля научныхи учебных целей.Для этой лабораториион разработалширокую программуисследований, центральнымпунктом которойбыло изучениетех явлений, которые происходятв смешанномтеле при химическомвзаимодействии.
В период 1748–1757гг. работы ученогобыли посвященыглавным образомрешению теоретическихи экспериментальныхвопросов химии.Проводя опытыпо обжигу металловв запаянныхсосудах, онпоказал (1756), чтоих вес посленагреванияне изменяетсяи что мнениеР. Бойля о присоединениитепловой материик металламошибочно; изучалжидкое, газообразноеи твердое состояниятел; достаточноточно определилкоэффициентырасширениягазов; изучалрастворимостьсолей при разныхтемпературах; исследовалвлияние электрическоготока на растворысолей, установилфакты понижениятемпературыпри растворениисолей и пониженияточки замерзанияраствора посравнению счистым растворителем; установилразличие междупроцессомрастворенияметаллов вкислоте, сопровождающимсяхимическимиизменениями, и процессомрастворениясолей в воде, происходящимбез химическихизмененийрастворяемыхвеществ.
Ломоносовупринадлежитбольшое числопрактическихизысканий. Онбыл создателеммногих химическихпроизводств(неорганическихпигментов, глазурей, стекла, фарфора); разработалтехнологиюи рецептуруцветных стекол, которые употреблялдля созданиямозаичныхкартин; изобрелфарфоровуюмассу. Занималсяанализом руд, солей и другихпродуктов; описал процессыполученияжелезногокупороса, медииз медногокупороса, серыиз серных руд, квасцов, серной, азотной и солянойкислот.
Труд Ломоносова«Первые основанияметаллургии, или рудных дел»(1763), в котором онрассмотрелсвойства различныхметаллов, далих классификациюи описал способыполучения, нетолько заложилпервые блокив основы русскогохимическогоязыка, но и положилначало систематическимработам ученыхпоследующихпоколений поисследованиюи освоениюестественныхбогатств России.
Традиции М.В.Ломоносова, связанные сизучением руди минераловРоссии, былипродолженыво второй половинеXVIII и начале XIX в., когда быливыполненымногочисленныехимическиеисследованияприкладногохарактера.Особое значениев этот периодимела просветительскаядеятельностьрусских химиков.
И.Г. Леман, занявшийпосле М.В. Ломоносовакафедру химииПетербургскойакадемии науки принявшийзаведованиехимическойлабораторией, исследовалсибирскуюсвинцовую руду– крокоит, описалрусские минералы, содержащиевольфрам ихром, издал(1772) переведенныена русский языкруководствапо минералогиии пробирномуискусству.
Э.Г. Лаксманизучал минеральныебогатства Алтаяи ВосточнойСибири. Будучинепримиримымпротивникомсжигания лесныхмассивов сцелью накоплениязолы, котораябыла необходимадля полученияпоташа – главногоисходногоматериала впроизводствестекла, Лаксманразработалновый беспоташныйспособ изготовлениястекла на основеприроднойглауберовойсоли (десятиводногосульфата натрия).Он также предложил(1769) способ полученияповареннойсоли из рапысоляных озерее вымораживаниеми выпариванием; разработалтехнологиюселитры, содыи квасцов.
В течение всегоXVIII в. развитиехимическихзнаний получалодейственнуюподдержку состороны руководстваАкадемии наук, будь то ее первыйпрезидент Л.Л.Блюментрост(1725–1733) или перваяженщина-директорЕ.Р. Дашкова(1783–1796).
В период концаXVIII – начала XIX столетийнаибольшийвклад в развитиехимическойнауки внеслиакадемики В.М.Севергин и Т.Е.Ловиц.
В.М. Севергинс 1793 г. – академик(профессор)ПетербургскойАН. В 1805–1826 гг. онв знак признаниявысоких научныхзаслуг шестьраз подрядизбиралсячленом Комитетаправленияакадемии. Основныенаучные работыСевергинапосвящены общейи неорганическойхимии. Он развилхимическоенаправлениев минералогии, считая главнойзадачей этойнауки исследованиесостава и строенияминералов; впервые сформулировалпонятие опарагенезисе(«смежностиминералов»); стоял у истоковколориметрическогоанализа; предложил(1795) способ количественныхопределений, основанныйна сравненииинтенсивностиокраски растворов.
Севергин былавтором первыхрусских руководствпо химии и химическойтехнологии«Пробирноеискусство, илируководствок химическомуиспытаниюметаллическихруд и другихископаемыхтел» (1801), «Способиспытыватьминеральныеводы» (1800), «Наставлениео лучших способахдобывать, приготовлятьи очищать селитрув России…»(1812). Он также перевелс французскогои переработал«Словарь химический»(т. 1–4, 1810–1813), былоснователеми редактором(с 1804) «Технологическогожурнала».
Т.Е. Ловиц открыл(1785) явление адсорбцииуглем в жидкойсреде и предложилспособы очисткина этой основеводы, спиртаи фармацевтическихпрепаратов; внес существенныйвклад в учениео растворахсолей и кристаллохимию; разработалспособы полученияледяной уксуснойкислоты, кристаллическойглюкозы, безводныхдиэтиловогоэфира и спирта, а также разделениясолей бария, стронция икальция.
К концу XVIII в. появилисьпервые в Россииработы в областихимии и технологииплатины и хрома.Почетный членПетербургскойакадемии наукА.А. Мусин-Пушкинполучил ряд«тройных»комплексныхсолей платины– хлорплатинатымагния, барияи натрия, амальгамуплатины, разработалспособ полученияковкой платиныпрокаливаниемее амальгамы.Он впервыеполучил и описалзоль металлическойртути, открылхромовые квасцы, исследовалсплавы платиныс медью и серебром.
Созданиеуниверситетскойнауки. Формированиенаучных школ
Если XVIII столетиеможно назватьпериодом зарожденияроссийскойхимическойнауки, то XIX в.делится на двапериода: перваяполовина –становлениеотечественнойхимии, втораяполовина –утверждениероссийскихученых в профессиональноммировом сообществе.При этом выдающиесяоткрытия Д.И.Менделееваи А.М. Бутлеровастали логическимследствиемтой огромнойдеятельностирусских ученых, направленнойна популяризациюхимическихи химико-технологическихзнаний, на развитиеотечественнойпромышленности, которая веласьими с началавека.
Петербургскаяакадемия наук, в которой вXVIII в. была сосредоточенапрактическився российскаяхимия, не потеряласвоего значенияи в последующеестолетие. В1803 г. был принятее новый устав, в котором онаопределяласькак главноеученое учреждениестраны, а в еезадачи входилоусовершенствованиенаук, просвещение, а также усовершенствованиемануфактур, ремесел и фабрик.
В то же времяв начале XIX столетия, особенно послеОтечественнойвойны 1812 г., в развитиихимии в Россиипоявились новыечерты. Сменамануфактурногопроизводствафабрично-заводскимвыдвинула передучеными множествопрактическихзадач, связанныхс рациональнойпостановкойи усовершенствованиемспособовпроизводства.Это привелок тому, что насмену ученому-просветителюпришел ученый-естествоиспытатель, который виделсвою задачув практическомприменениинаучных знаний.Иными словами, задачей химическойнауки в этотпериод сталапомощь развитиюпромышленностии сельскогохозяйства набазе природныхресурсов страны.
На рубеже XVIII–XIXвв. произошлиизменения ив системе подготовкиспециалистови организациинаучных исследований.В период развивающихсякапиталистическихотношенийрасширениеторговли, оснащениеармии и флота, рост металлургическихпроизводстви химическихпромыслов вомногом зависелиот наличиясобственныхспециалистов: горных инженеров, химиков, геологов, артиллерийскихофицеров, врачейи др. С этой цельюсоздаются такиеспециальныеучебные заведения, как Горноеучилище, Артиллерийскаяакадемия, Инженерноекадетскоеучилище, Медико-хирургическаяакадемия и др.
В начале XIX в. вразличныхгородах Россииоткрываютсяновые университетыи создаютсянаучные общества.В 1802–1803 гг. восстанавливаютсяуниверситетыв Дерпте и Вильнюсе.В последующиегоды были открытыуниверситетыв Казани (1804), Харькове(1805), Петербурге(1819). Петербургскомууниверситету, в отличие отМосковского(1755), Казанскогои Харьковскогоуниверситетов, которые готовилипреподавателейдля гимназийи других школ, было порученоготовить профессорови научных работников.
С открытиемуниверситетовначинаетсяновый периодв развитиихимии в России– период университетскойнауки, характерныйпоявлениемрусской профессуры, русских учебникови журналов похимии, химическихлабораторий.В университетахначали зарождатьсярусские научныешколы.
Формированиеи деятельностьотечественныхнаучно-педагогическихшкол происходилина фоне принципиальныхизменений вмировой химическойнауке, заключавшихсяв том, что в первыедесятилетияXIX в. химия на базеновой парадигмы, основаннойна кислороднойтеории Лавуазье(конец XVIII в.) иатомно-молекулярномучении Дальтонаи Авагадро(начало XIX.), твердовстала на путьсамостоятельногоразвития. Болеетого, началсяпроцесс еедифференциациина отдельныеобласти: неорганическую, органическую, аналитическуюхимию.
В этой ситуацииосновной задачей, стоявшей передроссийскимиуниверситетами, стало привлечениемолодежи кизучениюестествознанияи химии в частности.Эта задачарешалась впервую очередьпутем написанияоригинальныхучебных руководств.
В 1810–1830 гг. русскимихимиками былапроделанаогромная работапо созданиюучебно-методическихоснов преподаванияхимии, написаниюотечественныхруководствпо химии. Так, в 1808 г. А.И. Шерер(1772–1825), профессорПетербургскоймедико-хирургическойакадемии, Главногопедагогическогоинститута иГорного кадетскогокорпуса, а с1815 г. – академикПетербургскойакадемии наукиздал первыйрусский учебник– «Руководствок преподаваниюхимии» (в двухчастях). В«Предуведомлении»он писал о своемстремлениипрежде всегок тому, чтобыпреподаваниехимии было«практическими основательным».
В 1813–1817 гг. былоиздано пятитомноеэнциклопедическоеруководство«Всеобщая химиядля учащих иучащихся»профессорахимии ХарьковскогоуниверситетаФ.И. Гизе (1784–1821). Этоуникальноеиздание впервыеознакомилорусского читателяс новейшимитеориями иоткрытиямив химии: представлениямиК. Бертолле охимическомсродстве, законамиПруста, Рихтера, электрохимическимипредставлениямиГ. Дэви и Я. Берцелиусаи др.
Однако дляначинавшихизучать химиюего руководствобыло слишкомобъемистым.Поэтому, начинаяс 1820 г., профессорарусских учебныхзаведенийиздают рядновых руководствпо химии.
Первой книгой, достаточнополно отражавшейпоследниедостижениянауки и излагавшейфакты и теориихимии в компактнойи доступнойформе, сталучебник Г.И.Гесса «Основаниечистой химии»(1831), который вплотьдо выхода всвет «Основхимии» Д.И.Менделеева(1869) был принятв учебных заведенияхРоссии в качествеосновногоруководствапо химии.
В историю мировойи отечественнойхимии имя ГерманаИвановича Гесса(1802–1850) вошло нетолько благодаряего знаменитомуучебнику. Впервую очередьон известенкак создательпервой в Россиинаучной школыхимиков-неоргаников, один из основоположниковтермохимии.
В своих термохимическихисследованияхГ.И. Гесс значительнораньше Х.П. Томсенаи П.Э. Бертловыдвинул (1840)положение, согласно которомувеличины тепловыхэффектов реакциимогут служитьмерой химическогосродства. Открыл(1840) основной законтермохимии– закон постоянстваколичестватепла, доказал(1842) правилотермонейтральности.
ФундаментальныетермохимическиеисследованияГ.И. Гесса моглибы стать основойбольшой исследовательскойпрограммы егонаучной школы.Однако Гесссознавал, чтодля России втот периодтребовалисьспециалистыне по термохимии, а по горномуделу, металлургиии аналитическойхимии. Именнопоэтому, создаваяпервую национальнуюрусскую школухимиков, ученыйуделял большоевниманиеисследованиямименно в этихобластях. Средиего учениковтакие крупныехимики, какП.И. Евреинов(1812–1849), снискавшийизвестностьсвоими работамив областигальванопластики, с 1841 г. – управляющийлабораториейДепартаментагорных и соляныхдел; П.П. Шубин(1817–1843), выполнившийряд работ вобласти анализаразличных руд, глин, минералови определившийв 1842 г. атомныйвес лантана; И.В. Авдеев(1818–1865), успешнозанимавшийсяхимией бериллияи его соединений; И.П. Илимов(1820–1891), крупныйспециалиств области переработкижиров; Н.А. Иванов(1816–1883), талантливыйаналитик, выполнившийточные анализымногих минералов, руд и различныхизделий металлургическихзаводов, в частностипервые анализыдонецких каменныхуглей; А.А. Фадеев(1810–1898), выполнившийряд исследованийпо химии взрывчатыхвеществ и в1844 г. впервые вмире получившийв большом количествечистый пироксилин; Л.И. Шишков(1830–1908), создавшийв Михайловскомартиллерийскомучилище в Петербургеодну из лучшихв России химическихлабораторийи выполнившийв ней ряд оригинальныхисследований.
Первым ученикомГ.И. Гесса поГлавномупедагогическомуинституту былодин из наиболееярких педагогов-химиковXIX столетия,«дедушка русскойхимии» АлександрАбрамовичВоскресенский(1809–1880). Его деятельностиРоссия обязанаподготовкойцелой плеядыхимиков. Изнаучной школыВоскресенскоговышли такиеизвестныеученые, какД.И. Менделеев, Н.Н. Бекетов, П.А. Ильенков, М.В. Скобликов, Н.Н. Соколов, П.П. Алексеев, А.Р. Шуляченко, П.А. Лачинов, Н.К. Яцукович, Н.П. Лавров, И.А.Тютчев, Э.Ф. Радлов, Ф.Р. Вреден, В.Савич и многиедругие.
Первая научнаяшкола химиков-органиков
К 40-м годам XIX в. вРоссии сформировалосьнесколькохимическихцентров, самымикрупными изкоторых былипетербургский, московскийи казанский.--PAGE_BREAK--
Становлениенаучно-педагогическойшколы в Казанскомуниверситетесвязано сдеятельностьюНиколая НиколаевичаЗинина (1812–1880), егоученика АлександраМихайловичаБутлерова(1828–1886) и представителейбутлеровскойхимическойшколы ВладимираВасильевичаМарковникова(1837–1904), АлександраНикифоровичаПопова (1840–1881), АлександраМихайловичаЗайцева (1841–1910), Флавиана МихайловичаФлавицкого(1848–1917). В конце XIXстолетия преемницейбутлеровскойшколы становитсянаучно-педагогическаяшкола А.М. Зайцева, известнаятакими замечательнымиименами, какС.Н. Реформатский, А.Н. Реформатский, Е.Е. Вагнер, А.А.Альбицкий, А.Е.Арбузов, Г.М.Глинский имногие другие.
Кроме того, несмотря напревалированиеисследованийв областиорганическойхимии, в Казанскомуниверситетеработали такиеизвестныеученые-неорганики, как М.Д. Киттары(1825–1880) и К.К. Клаус(1796–1864), один изосновоположниковхимии платины, предложившийспособы разделенияи полученияв чистом видеплатиновыхметаллов иоткрывший в1844 г. новый химическийэлемент – рутений.
Питомцы казанскойхимическойшколы, ставизвестнымиучеными, создаликрупные научныецентры в другихроссийскихгородах: Н.Н.Зинин и А.М. Бутлеровв Санкт-Петербурге, В.В. Марковниковв Москве, А.Н.Попов и Е.Е. Вагнерв Варшаве, С.Н.Реформатскийв Киеве, А.А.Альбицкий вХарькове.
В историю химииимя основателяказанскойхимическойшколы Н.Н. Зининавошло благодаряоткрытому имметоду полученияпервичныхароматическихаминов изнитросоединений.Этот универсальныйметод, которыйизвестен как«реакция Зинина», позволил организоватьпроизводствоширокого спектрасоединений, в первую очередьa-нафтиламина(анилина) ибензидина, являющихсяисходнымипродуктамидля промышленностисинтетических(фуксин, мовеини др.) и субстантивныхкрасителей.Открытие Зининане только послужилоосновой новойотрасли промышленности– анилинокрасочной.Оно оказалозначительноевлияние наразвитие органическойхимии в целом, дало импульсмногим новымсамостоятельнымпроизводствам: фармацевтическому, фотохимическому, пластмасс идр.
Развитие химическойнауки во второйполовине XIX в.
Вторая половинаXIX в. представляетсобой особыйпериод в историиотечественнойнауки, в томчисле и химии.Если в первойполовине столетиядостиженияученых прокладывалипервые путиот аналитическихисследованийестественныхбогатств странык фундаментальнымизысканиям, то во вторуюполовину напервый планвышли работыфундаментальногохарактера.Эпохой в историимировой наукистали открытиев 1869 г. ДмитриемИвановичемМенделеевым(1834–1907) Периодическогозакона химическихэлементов иразработкав 1861–1870 гг. А.М. Бутлеровым(1828–1886) теориихимическогостроения веществ.
Со второй половиныXIX в. в развитиихимии четконаметиласьдифференциацияна три основныеотрасли –неорганическую, органическуюи физическую, а затем на множестводругих ветвей, более точноотражающихмногосторонностьпредмета этойнауки. Первоеместо по объемуизучаемогоматериалазаняла органическаяхимия, и неудивительно: уже тогданасчитывалосьболее миллионаиндивидуальныхорганическихсоединений, тогда какнеорганическихбыло известноне более 60–70 тысяч.
Это обстоятельствовызвало необходимостьупорядоченияклассификацииорганическихсоединенийи созданиятеоретическихоснов, объясняющихих бесконечноеразнообразиепри крайнеограниченномсоставе.
Первые объясненияэтому феноменупоявились ещев начале XIX в. вработах Я. Берцелиуса(Швеция), Ш. Жерара(Франция), Ю. Либихаи А. Кекуле(Германия). Онисводились ктому, что индивидуальностьхимическогосоединенияопределяетне только егосостав, но ещеи структурамолекул, котораябывает различнойпри одном и томже составе, т.е. изомериямолекул. В этойсвязи быливыдвинутыпервые структурныетеории, которые, однако, не объяснялиглавного: различияхимическихсвойств изомеров.
Ответ на вопросо различиихимическихсвойств органическихсоединенийдал А.М. Бутлеровв своей теориихимическогостроения. Онпоказал, чтореакционнаяспособностьмолекул зависитот величинэнергии химическихсвязей междуатомами, которыеизменяютсяв результатевзаимноговлияния атомови атомных группв единой системемолекулы. Такимобразом, всоответствиис его теориейсущность химическогостроения молекулзаключаетсяв энергетическойнеэквивалентностиразных химическихсвязей, одинаковообозначаемыхкак С–Н, или вобщем случаеА–В.
Теория химическогостроения сталапервой действеннойтеорией реакционнойспособностивещества ивпоследствиивошла в преобразованномвиде в составновых квантово-химическихконцепций.
Оценивая вкладказанскойнаучной школыв развитиемировой иотечественнойхимии, один изее лидеровакадемик А.Е.Арбузов отмечал, что созданнаяА.М. Бутлеровыми развитая егоученикамитеория химическогостроения позволиларасшифроватьструктуруорганическихсоединенийразличныхклассов и наметитьпути их синтеза.Тем самым былсделан принципиальноновый шаг вразвитии органическойхимии. Казанскаяшкола обогатилахимию новымиоригинальнымисинтезамиорганическихсоединений: спиртов различныхклассов, непредельныхкислот, оксикислот, лактонов, фосфорорганическихсоединений.
Все эти исследованияукрепляли иразвивалитеорию химическогостроения, атакже совершенствовалиметоды органическойхимии и готовилиоснову длявнедрениямногих практическиважных веществв промышленность.
Достиженияхимическойнауки второйполовины XIX в.во многом обусловленыработамипетербургскихученых. Академиянаук, Петербургскийуниверситет, Горный институт, Медико-хирургическаяакадемия, Михайловскаяартиллерийскаяакадемия, Технологическийинститут, Земледельческий(Лесной) институтобразоваликрупнейшийнаучный центр, оказавшийогромное влияниена развитиене толькоотечественной, но и мировойнауки. В каждомиз этих учрежденийсложилась свояшкола химиков, характернаяиндивидуальностьюи направленностьюисследованийи руководимаятакими блестящимиучеными, какД.И. Менделеев, А.М. Бутлеров, А.А. Воскресенский, Н.Н. Зинин, А.Е.Фаворский идр.
Исследованияв области нефтехимии
В 1868–1885 гг. кафедруорганическойхимии Петербургскогоуниверситетазанимал А.М.Бутлеров. Здесь, как и в Казанскомуниверситете, им была созданакрупнейшаяхимическаяшкола, знаменитаятакими именами, как А.Н. Вышнеградский, Г.Г. Густавсон, М.Д. Львов, В.В.Марковников, А.Е. Фаворскийи др. В лабораторииБутлеровапроводили своипервые исследованиябудущие видныеученые В.Е. Тищенко, Ф.М. Флавицкий, Е.Е. Вагнер, Д.П.Коновалов, И.А.Каблуков и др.
Говоря о вкладеА.М. Бутлероваи его учениковв развитиеотечественнойхимическойнауки, нельзяобойти вниманиемтакую широкоразвившуюсяобласть, какнефтехимия, в становлениекоторой бутлеровскаяшкола нарядус Д.И. Менделеевым, а позднее –Н.Д. Зелинским, С.С. Намткиным, Л.Г. Гурвичем, С.В. Лебедевым, Б.А. Казанскими другими, внеслаогромный вклад.
На основе теориихимическогостроенияпредставителямишколы Бутлеровабыл осуществленсинтез олефиновыхи парафиновыхуглеводородовсостава C5–C10 –основы химииуглеводородов, которая сталавпоследствиибазой для развитиянефтехимии, являющейсяосновным поставщикомкарбюраторныхи дизельныхтоплив и смазочныхматериаловдля авто- иавиамоторостроения.
ИсследованияА.М. Бутлеровапо полимеризациинизкомолекулярныхолефинов и посинтезу углеводородовизостроения, выполненныеим с цельюэкспериментальногоподтверждениясвоей теории, составилинаучную основусинтеза компонентоввысококачественныхавиационныхтоплив. Уплотнениеолефиновыхуглеводородовпо Бутлеровуприобреловажное значениетакже для синтезаприсадок, улучшающихвязкостныесвойства смазочныхмасел.
Представителюбутлеровскойшколы Г.Г. Густавсонупринадлежитзаслуга открытиямногообразныхпревращенийуглеводородови их производныхв присутствиигалогенидовалюминия. Особоезначение приобрелареакция алкилированияароматическихуглеводородовв присутствиихлористогоалюминия, чтообусловливаетсяценностью епродуктов каквысокооктановогокомпонентаавиационныхтоплив и сырьядля промышленностиорганическогосинтеза иискусственногокаучука.
Не меньшийвклад в наукуо химии нефтивнс ученикА.М. Бутлерова, В.В. Марковников, посвятившийболее 20 лет своейнаучной деятельностиисследованиюсостава кавказскойнефти. Исследованиенефтей в периодинтенсивнойразработкикавказскихместорожденийв последнейчетверти XIX столетиябыло сосредоточеноглавным образомв Московскомуниверситетев лабораторияхН.Д. Зелинскогои В.В. Марковникова.
Особое вниманиеВ.В. Марковниковуделял выделениюнафтеновыхуглеводородовиз нефти путммногократнойдробной разгонкие и изучениюсвойств выделенныхуглеводородов.Химическиеметоды идентификациинефтяныхуглеводородов, разработанныеучным, нашлиприменениево всех лабораторияхмира. По этимже реакциямосуществляетсясинтез многихорганическихсоединений.
Особое значениедля развитиянефтехимииимеют исследованиярусских учныхв областиациклическихуглеводородов, являющихсяодной из главныхсоставныхчастей нефти.Еще в 70-х годахXIX в. их открыладъюнкт-профессорПетербургскогогорного институтаФ.Р. Вреден.Впоследствииболее 60 ациклическихуглеводородоввпервые синтезировали изучил Н.Д.Зелинский.Многие углеводородыэтого классасинтезировалиН.М. Кижнер, Н.Я.Демьянов, С.С.Намткин, Б.А.Казанский идругие химики.Их работы создалистройное учениеоб ациклическихуглеводородах, имеющих важнейшеезначение впереработкенефти.
М.И. Коновалов, ученик и близкийпомощник В.В.Марковникова, обогатил нефтехимиюодним из наиболеенаджных методовопределенияструктурыпарафиновыхуглеводородов– реакциейнитрованияпарафиновслабой азотнойкислотой. Знаниеструктурныхособенностейпарафинов, входящих всостав бензиновыхфракций нефти, необходимодля определениямоторных свойствбензинов. Нитрованиепо Коновалову, развитое впоследующиегоды советскимихимиками, вчастности П.П.Шорыгиным иА.В. Топчиевым, приобрелобольшое промышленноезначение.
М.И. Коноваловымбыли выполненытакже ценныеисследованияпо выяснениюсостава и строениянафтеновыхуглеводородов, выделенныхиз кавказскихнефтей.
В историю наукио химии нефтивошли такжеработы учениковВ.В. МарковниковаН.Я. Демьяноваи Н.М. Кижнера.Предметом ихизучения являлисьтакие важныеаспекты, каксинтез ациклическихуглеводородов, их изомеризация, расширениеи сужение циклов.
Большое значениеорганизациипереработкинефти на научныхосновах придавалД.И. Менделеев.Он отмечал:«Истреблениенефти с помощьюсжигания надпаровикамии просто наполях, как этопрактиковалосьи практикуетсяв Баку, не можетне подлежатьполному осуждениюи против негонадо действовать».Учному принадлежатклассическиеисследованияпо определениютепловых свойствнефтей и нефтепродуктов, а также установлениюзакономерностейих изменения.Труды Менделеевапо выяснениюхимическойприроды отдельныхуглеводородов, входящих всостав нефти, по разработкеметодов ректификации, непрерывногооднократногоиспарения, холодногофракционированияизбирательнымирастворителямидолгое времяслужили источникомидей, определявшихновые направленияв нефтепереработке.В XX в. изысканияв области термическойпереработкинефти получилиширочайшееразвитие благодарятрудам Н.Д.Зелинского, А.В. Летнего, А.Н. Никифорова, В.Г. Шухова, М.А.Капелюшниковаи других.
Обобщая работы, выполненныев последниетри десятилетияXIX в., можно сказать, что в этот периодбыли сформированыновые перспективныенаправленияразвития органическойхимии, которыеприобрелибольшое практическоезначение вследующемстолетии; открытиеновых реакцийи закономерностейусилило синтетическуюорганическуюхимию и значительнорасширилопредставленияхимиков о новыхклассах соединений.Иными словами, были заложеныосновы современнойорганическойхимии.
Исследованияв областинеорганическойхимии
Мощным направлениемисследований, которое сформировалосьв петербургскомнаучном центрев 1870–1880-е годы, являютсяфизико-химическиеизыскания, включавшиев себя три основныхвектора: изучениесостояниявещества(газообразное, жидкое, твердое)как основногофактора, определяющегоспецификумеханизмареакций; изучениепричин взаимодействиявеществ; изучениезависимостисвойств веществаот его составаи строения.
В разработкеэтого новогонаправленияцентральноеместо занимаютработы Д.И.Менделееваи его учеников.
Крупнейшимвкладом Д.И.Менделеевав науку сталоткрытый имв феврале 1869 г.периодическийзакон химическихэлементов Этотзакон и разработаннаяна его основепериодическаясистема элементовпослужилифундаментомдля современногоучения о строениивещества, вчастности дляатомной и ядернойфизики XX в. Наэтом же фундаментепостроена всясовременнаясистема химиикак единаяцелостностьтеорий, отражающихзакономерностихимическойорганизациивещества ипозволяющихрешать основныезадачи этойнауки, в томчисле полученияматериаловс заданнымисвойствами.
Д.И. Менделеевупринадлежиттакже ряд другихосновополагающихработ в областиобщей химии, химическойтехнологии, физики. Он осуществилфундаментальныйцикл исследований(1865–1887) в областирастворов, создал гидратнуютеорию растворов, заложил основыхимии соединенийпеременногосостава, открыл«температуруабсолютногокипения жидкостей», предложил общееуравнениесостоянияидеальногогаза (уравнениеКлайперона–Менделеева).
Д.И. Менделеевпринадлежалк числу техотечественныхученых, которыене только ясноосознавалиглубокую взаимосвязьи взаимозависимостьфундаментальныхисследований, прикладныхизысканий иразвития химическойпромышленности, но и принималидеятельноеучастие в решениицелого рядатехнологическихпроблем. Так, выступая забыстрейшееразвитие нефтянойпромышленностии рациональнуюпереработкунефти, он первымобосновалвопрос о географическомразмещениинефтеперерабатывающейпромышленности, выдвинул рядпредложенийпо коренномуулучшениютранспортировкинефти и нефтепродуктов, предложилпринцип дробнойперегонки припереработкенефти. Выступаяза расширениеи техническоеулучшениедобычи угля, ученый выдвинулидею подземнойгазификацииуглей. В начале1890-х годов онсовместно сИ.М. Чельцовымпринимал участиев разработкебездымногопороха.
В сфере интересовД.И. Менделеевабыли вопросыхимизациисельскогохозяйства.Всвоих работахон доказывалнеобходимостьразвития туковойпромышленностина основеотечественногосырья, необходимостьпереработкикостей, добычифосфоритов, производствасуперфосфата, преципитатаи сложных удобрений.
ПродолжениемклассическихисследованийД.И. Менделеевав области растворови в то же времяначалом новогоэтапа в их развитиистали работыбудущих академиковДмитрия ПетровичаКоновалова(1856–1923), ВладимираАлександровичаКистяковского(1865–1952), а такжеАлександраАлександровичаЯковкина (1860–1936).
Д.П. Коноваловв 1881–1884 гг. открылзаконы, устанавливающиезависимостьотносительногосостава компонентовв газовой ижидкой фазахрастворов отдавления параи температурыкипения двойныхжидких систем.Он создал основытеории перегонкижидких смесей, развил представлениео критическомсостоянии всистемахжидкость–жидкость, указав областиих гомогенностии расслоения.Его работыносили четковыраженныйфизико-химическийхарактер; онинаходилисьна пороге переходахимии к химическойтермодинамике, кинетике икатализу. Коноваловсформулировалпредставленияоб автокатализе, вывел уравнениедля скоростиавтокаталитическихреакций (1887) ивпервые ввел(1885) понятие активнойповерхностигетерогенныхкатализаторов.
В.А. Кистяковскийстал одним изпервых «объединителей»(1888) химическойтеории растворовМенделееваи физическойтеории электролитическойдиссоциацииАррениуса. Онсоздал новоенаправлениев науке – коллоиднуюэлектрохимию, развил первыеэлектрохимическиепредставленияо коррозииметаллов, ставшиеосновой дляразработкимер защитыметаллов откоррозии.
Значительныйвклад в созданиеоснов электрохимиина первом этапеее развитиявнес один изкрупнейшихпредставителеймосковскойхимическойшколы ИванАлександровичКаблуков (1857–1942).Он открыл рядзакономерностейв области химииневодных растворов, установиланомальнуюэлектропроводностьэлектролитовв органическихрастворителях, независимоот В.А. Кистяковскоговвел представлениео сольватацииионов, изучалфазовые превращениярасплавленныхсолей, многоесделал длясближенияфизическойи химическойтеорий растворов.Работы И.А. Каблуковаподготовилипочву для большогоцикла систематическихтермохимическихисследованийбудущих поколенийхимиков.
Работы самогоИ.А. Каблуковаи его учениковв области термохимиив значительнойстепени опиралисьна традициилугининскойнаучной школы.
Прогресс в этойобласти преждевсего зависелот разработкие экспериментальногометода – калориметрии, позволяющегоопределять, в частности, теплоты горенияразличныхвеществ. ПрофессоромМосковскогоуниверситетаВладимиромФедоровичемЛугининым(1834–1911) были полученынаджныеэкспериментальныеданные теплотсгорания дляболее 200 соединений, которые вошлив мировую справочнуюлитературу.Их сравнительныйанализ, осуществлнныйучным в 1880–1890-егоды, позволилосуществитьважные структурно-термохимическиезакономерностидля разныхклассов органическихсоединений(кетонов, альдегидов, спиртов, сложныхэфиров). СущественныеизмененияЛугинин внси в техникукалориметрии.Им были усовершенствованыметоды определениятеплот испаренияжидкостей итепломкостейтврдых и жидкихтел. Предложенныеим методы неутратили всоегозначения и внастоящеевремя. В 1892 г. вМосковскомуниверситетеЛугининым быласоздана перваяв России образцоваятермохимическаялаборатория, ныне носящуюего имя.
Особой практическойнаправленностьюотличалисьработы АлександраАлександровичаЯковкина вобласти растворов.Он впервыеподробно исследовалповедение хлорав водных растворах, разработалметоды обезвоживанияприродныхсолей, предложилспособ производствачистого оксидаалюминия, наоснове которогобыл пущен первыйв России глиноземныйзавод.
Принципиальноновой важнойотраслью химии, возникшей вконце XIX столетия, была химическаякинетика. Онапоявилась каксвоеобразнаяреакция науспехи органическогосинтеза, базировавшегосяна бутлеровскойтеории химическогостроения. Приизучениимногочисленныхреакций синтеза, более всегореакций гидратациии дегидратацииорганическихсоединений, обнаружилось, что характертечения реакцийи выходы готовыхпродуктовзависели нетолько от природыисходных реагентов, но и от растворителей, примесей, температурыи давления.Было замеченои такое явление, как зависимостьхода реакцийот особенностейтонкого строениямолекул реагентов.Систематическимизучением всехэтих явленийи обобщениемрезультатовнаблюденийзанялся ближайшийколлега Д.И.Менделеевапо ПетербургскомууниверситетупрофессорНиколай АлександровичМеншуткин(1842–1907). Особый интереспредставляютего работы вобласти этерификацииспиртов и гидролизаэфиров, начатыев 1877 г. и продолжавшиесяболее 30 лет.Посредствомизмеренияскоростейреакций оноткрыл закономерности, устанавливающиевлияние строенияспиртов иорганическихкислот на скоростьи предел этерификации, установилвлияние на ходреакций природырастворителяи термодинамическихусловий. РаботыН.А. Меншуткинанаряду с исследованиямиД.П. Коноваловав России и В.Оствальда вГермании послужилипервыми блоками, заложеннымив фундаментучения о химическихпроцессах какновой, болеевысокой посравнению соструктурнойхимией, ступеньюв развитиихимическихзнаний.
Подводя итогиразвития химиив XIX в., учные иисторики наукиотмечают, что«Ни одна науказа сто лет несделала такихколоссальныхзавоеваний, как химия…ОбщекультурноедостижениеXIX в. – это установлениеравноправиянаук, их взаимосвязьи солидарность.Наука превратиласьв организованнуюсистему знания, опирающегосяна фактическийматериал» [1].Развилисьорганическая, неорганическаяи физическаяхимия. «Такимобразом, получивот XVIII в. одну химию, мы передамXX в. три, не считаяприкладныхотделов –аналитическойи технической»[2. С. 16, 17]. Список литературы
1. Быков Г.В. Историяорганическойхимии. М., 1976.
2. Осипов И.П. Очеркразвития химиив XIX в. Харьков,1898.