ЯКОБ ВАНТ-ГОФФ

(1852- 1911)

Вант- Гофф получил первую Нобелевскую премию по химии за открытие законов химической динамики и осмотического давления. Этой высокой наградой была отмечена важность молодой области науки -физической химии.

Ученый, пользовавшийся всеобщим уважением, член пятидесяти двух научных обществ и академий, почетный доктор многих высших учебных заведений, Вант-Гофф оставил после себя ряд основополагающих теорий, которые и в наши дни имеют непреходящее значение для химии. Представления, идеи и взгляды ученого сыграли большую роль в разработке основ современной минералогии, а также для развития биологии. В историю науки Вант-Гофф вошел как один из основателей стереохимии, учения о химическом равновесии и химической кинетике, осмотической теории растворов и химической геологии.

Якоб Хенрик Вант-Гофф родился 30 августа 1852 года в Голландии, в Роттердаме, в семье врача. Члены этого семейства неоднократно выбирались бургомистрами, занимали и другие выборные должности в городском самоуправлении.

Уже в начальной школе учителя заметили у мальчика любовь к музыке и поэзии. В дальнейшем он проявил замечательные способности к точным естественным наукам. По окончании школы в 1869 году Якоб поступил в политехникум в Дельфте. И здесь он по уровню знаний значительно превосходил своих сокурсников и потому в 1871 году без вступительного экзамена был принят в Лейденский университет. Позже в этом университете Вант-Гофф выдержал кандидатский экзамен.

Но в Лейдене ему не понравилось, и он уехал в Бонн к знаменитому химику Кекуле. После открытия молодым ученым пропионовой кислоты Кекуле порекомендовал своему ученику поехать в Париж к профессору Вюрцу, специалисту по органическому синтезу.

В Париже Якоб сблизился с французским химиком-технологом Жозефом Ашилем Ле Белем. Оба с интересом следили за исследованиями в области оптической изомерии, которые проводил Пастер.

В декабре 1874 года Вант-Гофф защитил докторскую диссертацию в университете Утрехта и в 1876 году начал преподавательскую деятельность в местной ветеринарной школе. Осенью 1874 года он опубликовал в Утрехте небольшую работу с длинным заглавием: «Предложение применять в пространстве современные структурные химические формулы вместе с примечаниями об отношении между оптической вращательной способностью и химической конституцией органических соединений».

Вант- Гофф ввел в науку положения, позволившие с новых позиций рассматривать строение химических соединений. Представление, согласно которому в молекуле метана четыре атома водорода равномерно распределены в пространстве и поэтому можно говорить о тетраэдрической форме молекулы, возвращает нас к взглядам Кекуле. В предложенной Вант-Гоффом модели четыре валентности атома углерода направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится этот атом. Используя такую модель, Вант-Гофф предположил, что за счет связи атомов или атомных групп с углеродом тетраэдр может быть несимметричным, и высказал представление об асимметрическом атоме углерода. Он писал: «В случае, когда четыре сродства атома углерода насыщены четырьмя различными одновалентными группами, можно получить два и только два различных тетраэдра, которые представляют собой зеркальное отражение один другого и мысленно никак не могут быть совмещены, то есть мы имеем дело с двумя структурными формулами в пространстве».

Новая статья Вант-Гоффа «Химия в пространстве» (1875), где он высказал все эти соображения, послужила началом нового этапа в развитии органической химии. Вскоре он получил письмо от профессора Вислиценуса, одного из известнейших специалистов в этой области: «Я хотел бы получить согласие на перевод Вашей статьи на немецкий язык моим ассистентом доктором Германом. Ваша теоретическая разработка доставила мне большую радость. Я вижу в ней не только чрезвычайно остроумную попытку объяснить до сих пор непонятные факты, но верю также, что она в нашей науке… приобретет эпохальное значение».

Перевод статьи вышел в свет в 1876 году. К этому времени Вант-Гофф получил место ассистента физики в Ветеринарном институте в Утрехте.

Большая роль в популяризации новых взглядов Вант-Гоффа невольно досталась профессору Г. Кольбе из Лейпцига. В резкой форме он высказал свои замечания по поводу статьи голландского ученого: «Какой-то доктор Я.Г. Вант-Гофф из Ветеринарного института в Утрехте, видимо, не имеет вкуса к точным химическим исследованиям. Ему значительно удобнее воссесть на Пегаса (вероятно, взятого напрокат в Ветеринарном институте) и провозгласить в своей "Химии в пространстве", что, как ему показалось во время смелого полета к химическому Парнасу, атомы расположены в межпланетном пространстве». Естественно, каждого, кто прочел эту резкую отповедь, заинтересовала теория Вант-Гоффа. Так началось ее быстрое распространение в научном мире. Теперь Вант-Гофф мог бы повторить слова своего кумира Байрона: «Однажды утром я проснулся знаменитостью». Через несколько дней после опубликования статьи Кольбе Вант-Гоффу была предложена должность преподавателя в Амстердамском университете, а с 1878 года он стал профессором химии.

С 1877 по 1896 год Вант-Гофф был профессором химии, минералогии и геологии в незадолго до того основанном Амстердамском университете. Всегда рядом с ним была его жена Женни Вант-Гофф-Меес. Она успевала заниматься не только домом и детьми, но и сумела создать своему мужу настоящую творческую атмосферу.

Интересы Вант-Гоффа к поискам наиболее общих закономерностей вновь проявились в его большой работе «Воззрения на органическую химию». Но вскоре ученый перешел к изучению химической динамики. Свои взгляды по этому вопросу он изложил в книге «Очерки по химической динамике» (1884).

Вант- Гофф разработал учение о скорости реакций и тем самым создал основания химической кинетики. Он определял скорость реакции как закономерное, но далеко не всегда равномерное изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Ему удалось эту закономерность сформулировать в общем математическом виде. Установление зависимости скорости реакции от числа взаимодействующих молекул, а также тесно связанные с этим новые представления Вант-Гоффа о природе химического равновесия существенно способствовали значительному прогрессу теоретической химии.

При этом было выяснено, что химическое равновесие, рассматриваемое Вант-Гоффом как результат двух противоположно направленных реакций, идущих с одинаковой скоростью (обратимый процесс), зависит от температуры. Представления о химическом равновесии Вант-Гофф связал с уже известными в то время двумя началами термодинамики. Важнейшим результатом этой работы был вывод Вант-Гоффом математической формулы, в которой была отражена взаимосвязь температуры и теплоты реакции с константой равновесия. Эта закономерность сейчас известна как выведенное Вант-Гоффом уравнение изохоры реакции.

Еще одним крупным вкладом Вант-Гоффа в теоретическую химию во время амстердамского периода его деятельности было открытие аналогии осмотического и газового давления. На основании сформулированных Раулем эмпирических закономерностей о повышении точки кипения и понижении точки замерзания растворов Вант-Гофф в 1885 году разработал осмотическую теорию растворов.

К. Манолов рассказывает в своей книге, как ученый пришел к этому открытию: «Почему бы не представить систему в осмометре "вода - полупроницаемая перегородка - раствор" в виде цилиндра с поршнем? Раствор находится на дне цилиндра, поршень представляет собой перегородку, а над ним - вода. Это же основной метод термодинамики. Принципы газовой термодинамики применимы также к свойствам разбавленных растворов».

Вант- Гофф нарисовал цилиндр с поршнем, в пространстве под поршнем он написал «Раствор», а над поршнем -«Вода». Стрелки, направленные из раствора к воде, показывали, что в растворе существует давление, которое стремится поднять поршень вверх.

«Сначала надо рассчитать, какая работа требуется, чтобы поршень под действием осмотического давления передвинулся вверх, но можно и наоборот - выяснить, какая работа необходима, чтобы вернуть поршень вниз, преодолев осмотическое давление».

Вант- Гофф провел математические расчеты, заполняя лист формулами, и вот он, конечный результат!

«Невероятно! Зависимость точно такая же, как и для газов! Выражение абсолютно идентично уравнению Клапейрона-Клаузиуса!» Вант-Гофф взял лист и повторил все расчеты. «Тот же результат! Законы осмотического давления идентичны газовым законам. Если и константа имеет то же самое значение, тогда можно рассматривать молекулы разбавленного вещества как молекулы газа, представив себе, что растворитель удален из сосуда. Константу можно вычислить по данным Пфеффера». Он снова взял тетрадь, и перо быстро заскользило по бумаге. Для сахарных растворов константа имела такое же значение, что и газовая постоянная. Аналогия была полной».

Вант- Гофф установил, что растворенные молекулы производят осмотическое давление, равное тому давлению, которое оказывали бы те же молекулы, если бы они в газообразном состоянии заняли объем, равный объему раствора. Это фундаментальное открытие показало единство законов физики и химии (хотя причины возникновения осмотического давления не были вскрыты).

Вант- Гофф оказал также большое влияние на дальнейшее развитие теории диссоциации, изучив в своей работе «Химическое равновесие в системах газов и разбавленных растворов» (1886).

В марте 1896 года Вант-Гофф покинул Амстердам, переехав в Берлин по приглашению Прусской академии наук. В соответствии с предложением Макса Планка и Эмиля Фишера для Вант-Гоффа была создана специальная исследовательская лаборатория в Академии наук, а сам ученый был сразу же избран ее действительным членом и почетным профессором Берлинского университета.

В Германии он провел обширные экспериментальные и теоретические работы, которые помогли установить условия образования месторождений калийных солей и создать рациональную технологию их переработки.

Ученый был в Америке, когда узнал, что получил первую Нобелевскую премию по химии «в знак признания огромной важности открытия им законов химической динамики и осмотического давления в растворах». 10 декабря 1901 года в Стокгольме собрались выдающиеся ученые мира. Торжественная церемония в празднично освещенном зале Шведской Академии наук была действительно незабываема.

Вечером на банкете Вант-Гофф получил возможность выразить свою сердечную благодарность за большую честь, которой его удостоили, Комитету по Нобелевским премиям в области химии и лично его председателю, профессору П. Клеве.

Представляя ученого от имени Шведской королевской академии наук, С.Т. Однер назвал ученого основателем стереохимии и одним из создателей учения о химической динамике, а также подчеркнул, что исследования Вант-Гоффа «внесли значительный вклад в замечательные достижения физической химии».

В последующие дни, согласно требованиям Нобелевского комитета, награжденные должны были выступить с сообщениями о научных достижениях, за которые им была присуждена премия. Вант-Гофф в своей лекции говорил о теории растворов.

Ученый продолжал работать, но давняя тяжелая болезнь помешала Вант-Гоффу глубже изучить синтетическое действие ферментов в живом растительном организме.

Умер Вант-Гофф 1 марта 1911 года в Берлине.

 

ЭМИЛЬ ФИШЕР

(1852- 1919)

Известный химик Рихард Вильшеттер считал Фишера «не имеющим равных классиком, мастером органической химии, как в области анализа, так и в области синтеза, а в личностном отношении прекраснейшим человеком». В его честь Германское химическое общество учредило медаль Эмиля Фишера. Немецкий ученый создал крупную научную школу. Среди его учеников - О. Дильс, А. Виндаус, Ф. Прегль, О. Варбург.

Немецкий химик-органик Герман Эмиль Фишер родился 9 октября 1852 года в Ойскирхене, маленьком городке вблизи Кельна, в семье Лоренца Фишера, преуспевающего коммерсанта, и Юлии Фишер (в девичестве Пенсген). До поступления в государственную школу Вецлара и гимназию Бонна он в течение трех лет занимался с частным преподавателем. Весной 1869 года он с отличием окончил боннскую гимназию.

Хотя Эмиль надеялся на академическую карьеру, он согласился в течение двух лет работать в отцовской фирме, но проявил к делу так мало интереса, что весной 1871 года отец направил его в Боннский университет. Здесь он посещал лекции известного химика Кекуле, физика А. Кундта и минералога П. Грота. В значительной степени под влиянием Кекуле, уделявшего мало внимания лабораторным занятиям, интерес к химии у Фишера стал ослабевать, и он потянулся к физике.

В 1872 году по совету своего кузена, химика Отто Фишера, он перешел в Страсбургский университет. В Страсбурге под влиянием одного из профессоров, молодого химика-органика Адольфа Байера, у Фишера вновь возник интерес к химии. Вскоре Фишер окунулся в химические исследования и был замечен после открытия фенилгидразина (маслянистой жидкости, используемой для определения декстрозы), вещества, которое было им использовано позднее для классификации и синтеза сахаров. После получения докторской степени в 1874 году он занял должность преподавателя в Страсбургском университете.

Когда в следующем году Байер получил пост в Мюнхенском университете, Фишер дал согласие стать его ассистентом. Финансово независимый и освобожденный от административных и педагогических обязанностей, Фишер смог сконцентрировать все свое внимание на лабораторных исследованиях. В сотрудничестве со своим кузеном Отто он применил фенилгидразин для изучения веществ, используемых в производстве органических красителей, получаемых из угля. До проведения исследований Фишером химическая структура этих веществ определена не была.

Открытие, синтез и применение фенилгидразина Фишер позднее описал в своей докторской диссертации. Несмотря на то что Фишер в течение двенадцати лет страдал от последствий токсического действия фенилгидразина, он назвал его своей «первой и самой продолжительной химической привязанностью».

В 1878 году Эмилю Фишеру было присвоено ученое звание доцента. На следующий год он уже заведовал аналитическим отделением в Мюнхенском университете. Тогда же Эмиль и Отто Фишер установили строение розанилина и парарозанилина и доказали их связь с трифенилметаном, для получения которого предложили новый способ - диазотирование паралейканилина.

С 1882 года Эмиль провел систематическое исследование соединений пуриновой группы. При обработке органических кислот пятихлористым фосфором были получены соответствующие хлориды, которые обладали повышенной реакционной способностью и могли легко превращаться в производные органических кислот. Так, Фишер сумел получить из мочевой кислоты трихлорпурин, а при последующей его обработке едким кали и йодистым водородом - ксантин. При метилировании ксантина Фишер получил кофеин - бесцветное, горькое на вкус кристаллическое вещество, которое содержится в зернах кофе и листьях чая. Синтезированное вещество было полностью идентично природному кофеину, оно оказывало такое же возбуждающее действие, как и природный продукт.

Успехи Фишера постепенно стали известны и получили признание за пределами Германии. В 1883 году ему предложили возглавить исследовательскую лабораторию в компании «Баденские анилиновые и содовые фабрики» с фантастическим годовым жалованием в 100000 марок. Однако Фишер отклонил это предложение, так как для него «…была привлекательнее… академическая деятельность, предоставляющая полную свободу для научной работы».

Эмиль принял предложение занять должность профессора в Эрлангене. На пути в этот город он разговорился с профессором Якобом фон Герлах и его дочерью Агнес. Фишер тогда и подумать не мог, что в конце февраля 1888 года Агнес станет его женой. В конце того же года у Фишеров родился сын. По немецкому обычаю ему дали несколько имен - Герман-Отто-Лоренц.

В 1885 году Фишер стал профессором Вюрцбургского университета. Несмотря на перемены, которые внесли в жизнь Фишера женитьба и рождение ребенка, интенсивная исследовательская деятельность его не прекращалась. Разработав и усовершенствовав ряд методов синтеза и анализа органических соединений, великий мастер эксперимента сумел добиться больших успехов.

Исследование сахаров Фишер с учениками начал в 1884 году и продолжал до 1899-го. Путем конденсации глицеринового альдегида Фишер и Тафель получили смесь сахарообразных веществ, из которой в 1890 году с помощью фенилгидразина выделили альфа- и бета-акрозу.

После синтеза акрозы, сотрудники Фишера начали осуществлять сложные и многоступенчатые синтезы природных сахаров - маннозы, фруктозы и глюкозы. Эти успехи принесли Фишеру и международное признание. В 1890 году Английское химическое общество наградило его медалью Дэви, а научное общество в Упсале избрало своим членом-корреспондентом. В том же году Немецкое химическое общество пригласило ученого выступить в Берлине с докладом об успехах в области синтеза и изучения сахаров.

Как указывается в книге «Биографии великих химиков»: «Исследования природы сахаров позволили выяснить строение моносахаридов. Фишер и другие химики показали, что моносахариды можно представить как продукты окисления многоосновных спиртов. Исходя из этого, можно разделить моносахариды на альдозы и кетозы. Фишер открыл взаимодействие моносахаридов с фенилгидразином и впервые ввел эту одну из важнейших реакций в химию сахаров. Это позволило Фишеру объяснить пространственное строение моносахаридов и тем самым продолжить разработку систематики углеводов, углубляя в то же время стереохимические представления. Циангидрин (оксинитрил) ученый использовал также для своих замечательных синтезов сахаров».

Продолжая работать с соединениями пуриновой группы, Фишер исследовал такие соединения, как кофеин, теобромин (алкалоид) и компоненты экскрементов животных, в частности, мочевую кислоту и гуанин, который, как он обнаружил, получается из бесцветного кристаллического вещества, названного им пурином. К 1899 году Фишер синтезировал большое число производных пуринового ряда, включая и сам пурин (1898). Пурин - важное соединение в органическом синтезе, так как оно, как было открыто позднее, является необходимым компонентом клеточных ядер и нуклеиновых кислот.

В 1892 году Фишер стал директором Химического института Берлинского университета и занимал этот пост до самой смерти. Научные успехи окрыляли Фишера, но все больше и больше удручали семейные невзгоды. Мальчики часто болели, а вскоре после рождения третьего сына в 1895 году жена умерла от менингита.

Но горе не сломило ученого. Поручив заботу о сыновьях преданной экономке и опытным учителям, Фишер с головой ушел в работу. Расширив область исследования от сахаров до ферментов, он открыл, что ферменты реагируют только с веществами, с которыми они имеют химическое родство. Проводя исследования с белками, он установил число аминокислот, из которых состоит большинство белков, а также взаимосвязь между различными аминокислотами.

В 1902 году Фишеру была вручена Нобелевская премия по химии «в качестве признания его особых заслуг, связанных с экспериментами по синтезу веществ с сахаридными и пуриновыми группами». Открытие Фишером гидразиновых производных, как оказалось, явилось блестящим решением проблемы получения сахаров и других соединений искусственным путем. Более того, его метод синтеза гликозидов внес определенный вклад в развитие физиологии растений. Говоря об исследованиях сахаров, Фишер в нобелевской лекции заявил, что «постепенно завеса, с помощью которой природа скрывала свои секреты, была приоткрыта в вопросах, касающихся углеводов. Несмотря на это, химическая загадка жизни не может быть решена до тех пор, пока органическая химия не изучит другой, более сложный предмет - белки».

Продолжая изучение строения белковых тел, Фишер синтезировал пептиды (комбинации аминокислот) и классифицировал более сорока типов белков, основываясь на количестве и типах аминокислот, образовавшихся при гидролизе (химическом процессе разрушения, включающем расщепление химической связи и присоединение элементов воды). В 1907 году ученый получил синтетически октадекапептид, построенный из восемнадцати молекул различных аминокислот.

В последние годы жизни кроме белков Фишер изучал дубящие вещества и депсиды - эфирообразные соединения двух молекул ароматических оксикарбоновых кислот.

Свои открытия ученый оформил в нескольких монографиях: «Исследования аминокислот» (1906), «Введение в изготовление органических препаратов» (1906), «Исследование углеводов и ферментов» (1909-1919), «Полипептиды и белки» (1919).

В 1912 году Немецкое химическое общество учредило медаль Эмиля Фишера, которой раз в два года награждаются ученые за выдающиеся исследования по органической химии. В том же году для исследовательской работы Фишера в Берлин-Далеме была построена самая большая в мире химическая лаборатория. В 1914 году он получил оборудование для создания Института исследований угля кайзера Вильгельма в Мюльгейме.

С началом Первой мировой войны для Фишера наступили тяжелые дни: из трех сыновей остался в живых лишь один - старший сын Герман, ставший профессором биохимии Калифорнийского университета в Беркли.

К личным переживаниям присоединились трудности с исследовательской деятельностью: работа в лаборатории была приостановлена из-за того, что не хватало химикатов. Тяжелая, неизлечимая болезнь все чаще давала о себе знать и отнимала последние силы. После длительных контактов в лаборатории с фенилгидразином у Фишера образовались хроническая экзема и желудочно-кишечные нарушения. Фишер отчетливо осознавал, что его ждет, но он не страшился смерти. Он спокойно привел в порядок все свои дела, закончил работу над рукописями, успел завершить и свою автобиографию, хотя и не дождался ее выхода в свет. Эмиль Фишер скончался 15 июля 1919 года.

 

СВАНТЕ АРРЕНИУС

(1859- 1927)

История возникновения теории электролитической диссоциации связана с именем шведского физико-химика Аррениуса. Он был разносторонним ученым: его перу принадлежит более двухсот научных работ в области химии, физики, геофизики, метеорологии, биологии, физиологии.

Сванте Август Аррениус родился 19 февраля 1859 года в имении Вейк, расположенном близ Упсалы, на берегу озера Малар. Его отец служил управляющим имения и одновременно работал казначеем Упсальского университета. Уже в три года мальчик научился читать! Сначала он обучался в кафедральном училище, а затем, по просьбе Сванте, отец перевел его в реальную гимназию. Значительно опережавший в развитии сверстников, мальчик скучал на уроках.

Наконец, окончив гимназию, Сванте поступил в Упсальский университет. Основной его специализацией стала физика, а дополнительной - математика. Аррениус очень много занимался самостоятельно и вскоре создал собственный стиль работы, который значительно выделял его среди других физиков Упсальского университета того времени. Он не сработался с Талоном, выдающимся физиком-экспериментатором. В результате этих разногласий Аррениус покинул Упсалу и направился в 1881 году к Э. Эдлунду в Стокгольмскую Академию наук.

Эдлунд быстро оценил способности молодого ученого и назначил его своим первым помощником. Дебютная ученая работа Аррениуса была посвящена шаровой молнии. Затем он занялся изучением электропроводности сильно разбавленных водных растворов. В мае 1883 года после длительной экспериментальной проверки Аррениус пришел к выводу, что причиной увеличения электропроводности растворов при разбавлении является вода.

Как рассказывает Ю.И. Соловьев: «Данные, полученные при измерении электропроводности водных растворов электролитов различной концентрации, позволили С. Аррениусу сделать смелый вывод: молекулы электролита диссоциируют на ионы без воздействия тока, причем степень диссоциации растет с разбавлением. Как сейчас нам представляется, это был, казалось бы, очевидный и простой вывод из экспериментальных данных. Но совершенно не простым он был для С. Аррениуса, ибо этот вывод разрушал твердые, "как гранит", традиционные представления о состоянии молекул солей, кислот и оснований в растворе».

Аррениус не мог не понимать, что он, молодой химик, поднимает руку на химические «устои». Но это не смутило его. В своей докторской диссертации (1883) он сделал исключительный по своему значению вывод:

«Коэффициент активности электролита указывает на фактически имеющееся в растворе число ионов, отнесенное к тому числу ионов, которое было бы в растворе в случае, если электролит полностью расщеплен на простые электролитические молекулы…

Соль расщепляется полностью, когда количество воды в растворе бесконечно велико».

Однако отзывы профессоров Клеве и Талона о качестве диссертационной работы были отрицательными - оба не являлись поклонниками таланта Аррениуса. Совет поддержал мнение профессоров, но все-таки оценил защиту диссертации по третьему классу.

Будучи уверенным в своей правоте, Сванте послал по одному экземпляру своих статей известнейшим европейским ученым, которые занимались изучением растворов: Р. Клаузиусу, Л. Мейеру, В. Оствальду и Вант-Гоффу. В своих ответах все четверо положительно отзывались о результатах исследований и выводах молодого ученого.

Приезд Оствальда, поддержка, которую Аррениус получил у профессора Петтерсона, и мнение широкой общественности заставили университет повторить процедуру защиты диссертации. Она состоялась в конце 1884 года и прошла успешно. Сразу же после защиты Аррениус был назначен приват-доцентом физической химии. Однако профессор Клеве и его сторонники оставались противниками Аррениуса, и тот решает вернуться к профессору Эдлунду в Стокгольм.

В 1886 году он приехал в Ригу, в лабораторию своего единомышленника Оствальда, где продолжал свои исследования. Весной 1887 года Аррениус работал в Вюрцбурге у Ф. Кольрауша. «Незадолго до того, как я покинул Вюрцбург (март 1887 года), - вспоминал Аррениус, - я получил напечатанную Шведской Академией наук работу Вант-Гоффа. Я просмотрел ее в один вечер, закончив ежедневную работу в институте. Мне сразу стало ясно, что отклонение электролитов в водном растворе от законов Вант-Гоффа-Рауля о понижении точки замерзания является самым веским доказательством их распада на ионы. Теперь передо мной было два пути для вычисления степени диссоциации: с одной стороны, посредством понижения точки замерзания, с другой - их проводимости. Оба они в подавляющем большинстве случаев дали один и тот же результат, и я мог открыто говорить о диссоциации электролитов».

В письме к Вант-Гоффу в марте 1887 года шведский ученый писал: «Обе теории находятся еще в самом начале своего развития, и я надеюсь живейшим образом, что в ближайшем будущем между обеими областями будет перекинут не один, а несколько мостов». Так и случилось.

В 1887 году появилась знаменитая статья Аррениуса «О диссоциации растворенных в воде веществ». Она вызвала восторг у одних и негодование у других. Здесь ученый с уверенностью заявляет, что молекулы электролитов (соли, кислоты, основания) распадаются в растворе на электрически заряженные ионы. Аррениус нашел формулу для определения степени электролитической диссоциации. Тем самым он превратил чисто качественную гипотезу в количественную теорию, которая могла быть проверена экспериментально.

После того как были созданы основные положения этой теории, Аррениус показал ее применимость в различных областях естествознания.

В 1891 году по рекомендации Оствальда Аррениус получил приглашение занять место профессора физической химии в Гессенском университете. Только теперь ученого оценили на его родине.

В 1895 году Аррениус стал профессором физики Стокгольмского университета. Многочислен и разнообразен был круг интересов Аррениуса: электрокапиллярные явления, катодная поляризация, коррозия металлов в кислотах… Материал этих исследований Аррениус обобщил в «Учебнике электрохимии».

Среди его ассистентов особенно выделялась Софья фон Рудбек. Она была не только великолепным помощником, но и интересным собеседником. Аррениус часто и подолгу беседовал с ней. В 1894 году молодые люди обвенчались, а на следующий год у них родился сын Олаф. Однако семейная жизнь не сложилась, и поэтому вскоре после рождения сына они решили расстаться. Сванте сильно мучила разлука с сыном.

Но 1895 год принес Аррениусу и радости: Немецкое электрохимическое общество избрало его своим почетным членом. В 1896 году он стал ректором Стокгольмского университета и оставался на этом посту до 1902 года.

В 1903 году Аррениус был удостоен Нобелевской премии «в признание особого значения теория электролитической диссоциации для развития химии».

Аррениус стал первым шведским ученым, удостоенным такого высокого отличия! Это был триумф не только самого ученого, но и всей страны. Во всех университетах и научных обществах читались лекции о научных достижениях Аррениуса, его портреты висели на самых видных местах. Швеция гордилась своим великим сыном.

Когда 1 октября 1905 года начал работу первый Нобелевский физико-химический институт, то его возглавил Аррениус. Теперь он мог больше заниматься научными проблемами, хотя у него появились и новые обязанности. К примеру, много времени отнимало участие в работе комиссии по присуждению Нобелевских премий.

Английский химик Д. Уоркер вспоминал: «С момента его работы в Нобелевском институте жизнь его протекала очень спокойно. Из розовощекого парня он превратился в Швеции в научного оратора, известного и уважаемого всеми классами народа. В Аррениусе не было ничего академического. Сам он был крепко сложенным, светловолосым, голубоглазым и румяным, настоящим сыном шведской сельской местности. По характеру он был открытым, великодушным и экспансивным человеком. В нем было много здоровой энергии, первобытной силы. У него были сильные симпатии и антипатии, и под его врожденным добродушием и юмором таилась спящая драчливость, легко просыпавшаяся, когда затрагивались истина и свобода».

В доме на Бергогатане, 18, ученый не только работал, но и жил. Бывая в доме профессора Иенса Иоганссона, Аррениус познакомился с его сестрой Майей. Та чувствовала себя легко и непринужденно с известным ученым. Сванте также не скрывал симпатии к девушке. Осенью 1905 года отпраздновали свадьбу, и молодая семья поселилась в трехкомнатной квартире прямо под помещениями Нобелевского института. Вскоре в семье случилось прибавление - родился мальчик Сван.

Аррениус в это время увлекся проблемами токсикологии. Он занялся подробным физико-химическим рассмотрением теории токсинов и антитоксинов. В результате стало возможным выяснить, определяются ли противоположные действия токсинов и антитоксинов их химической природой или они имеют физическое происхождение. Основные результаты этих работ Аррениус изложил в двух книгах: «Иммунохимия» (1907) и «Количественные законы в биологической химии» (1915).

«С помощью формул, которые могут быть эмпирическими, или рациональными, прогресс науки станет более быстрым, чем без использования аналитических выражений, - писал Аррениус, - по мере накопления опытного материала эмпирические формулы легли в основу учений об отношениях между поведением светил и событиями на Земле. Эти учения послужили в свое время основой для возникновения таких лженаук, как алхимия и астрология».

Аррениус также вел изыскания и в области космогонии, посвятив этому двухтомный «Учебник космической физики», а также книги «Будущее мира», «Жизнь планет», «Земля и Вселенная».

Нобелевский институт Аррениус оставил летом 1927 года по состоянию здоровья. В том же году 2 октября он скончался.

 

АДОЛЬФ ФОН БАЙЕР

(1835- 1917)

Немецкий химик Иоганн Фридрих Вильгельм Адольф фон Байер родился в Берлине 31 октября 1835 года. Он был старшим из пяти детей Иоганна Якоба Байера и Евгении (Хитциг) Байер. Отец Байера был офицером прусской армии, автором опубликованных работ по геодезии и преломлению света в атмосфере, а мать - дочерью известного юриста и историка Юлиуса Эдуарда Хитцига. Счастливые дни детства Адольфа Байера были омрачены большим несчастьем - во время родов умерла мать. Старший из детей Адольф сильнее других чувствовал тяжелую утрату.

Отец, специалист по геодезии, большую часть года проводил в путешествиях. По возвращении он некоторое время жил дома, а потом вместе с Адольфом отправлялся в Мюльгейм. Каждый раз отец привозил деду книги, и Адольф запомнил одну из них, потому что именно с нее начался его интерес к химии.

В гимназии учитель Шельбах, отличный математик и физик, преподававший также и химию, активно поддерживал интерес Адольфа к физике и химии. Мальчик учился с исключительным усердием, поэтому Шельбах сделал его своим помощником в химической лаборатории. Адольф с удовольствием проводил демонстрации опытов в аудитории, но еще важнее для его становления как химика имели опыты, которые он проводил в своей домашней лаборатории. Прочитав руководство по органической химии Велера, Байер еще больше увлекся интересной, загадочной и малоизученной областью науки. В двенадцатилетнем возрасте он сделал свое первое химическое открытие. Это была новая двойная соль - карбонат меди и натрия.

Окончив гимназию Фридриха-Вильгельма, Байер в 1853 году поступил в Берлинский университет, где в течение двух последующих лет занимался изучением математики и физики.

После окончания третьего семестра Байер был призван в армию. Целый год юноша проходил службу в восьмом берлинском полку. Для него это было тяжелое время - ведь за год ему не удалось даже открыть книгу. Но, наконец, отслужив положенный срок, Байер вернулся домой и встал перед необходимостью решать, чем заниматься дальше.

В конце концов, он поступил в Гейдельбергский университет и начал работу в лаборатории профессора Бунзена. Обучение в университете не ограничивалось чтением лекций, уже с начала учебного года студенты готовились к исследовательской работе. В Гейдельберге Байер сосредоточил свое внимание на физической химии. Но после опубликования в 1857 году статьи о хлорметане он так увлекся органической химией, что начиная со следующего года стал работать у занимавшегося структурной химией Фридриха Августа Кекуле в его лаборатории в Гейдельберге.

Лаборатория была тесной и скудно оборудованной. Однако Байер нашел в лице Кекуле превосходного учителя, который отлично владел методикой экспериментальной работы по органической химии, а еще лучше - теорией. Под руководством Кекуле исследования пошли быстро и весьма успешно. Взяв в качестве исходного вещества какодиловую кислоту, Байер за короткое время синтезировал новые, неизвестные до того времени соединения - метилированные хлориды мышьяка, за которую ему позднее была присуждена докторская степень.

С 1858 года в течение двух лет он вместе с Кекуле работал в Гентском университете в Бельгии. В Генте у Байера не было самостоятельного заработка, он жил на деньги, которые ежемесячно получал от отца. Известный ученый-геодезист, теперь уже генерал Байер, мог позволить себе содержать сына, но отец все настойчивее советовал Адольфу самому подумать о своем будущем.

В начале 1860 года Байер приехал в Берлин. Экзамен на приват-доцента он выдержал блестяще и начал подготовку к предстоящим лекциям. Для экспериментальной работы в берлинских лабораториях не было никаких условий. Оборудовать собственную лабораторию у Байера не было средств. Оставалось только одно - теоретические проблемы.

После смерти деда в доме Байеров, как и прежде, собирались известные ученые, писатели, искусствоведы. На этих вечерах нередко бывал и друг старого Байера, тайный советник Бендеманн, который почти всегда приходил со своей дочерью Адельгейдой (Лидией). Она подружилась с сестрами Адольфа. А когда Адольф приехал в Берлин, красивая, образованная подруга сестер сразу же привлекла его внимание. Однако живущий на средства отца Байер не мог и помышлять о браке. Нужно было как можно скорее найти работу с постоянным заработком. И счастье улыбнулось ему. В 1860 году в ремесленном училище, будущем Высшем техническом училище, была введена новая дисциплина - органическая химия. Байер согласился на должность преподавателя органической химии, хотя жалованье ему полагалось небольшое и половину его нужно было отдавать ассистенту, который совсем ничего не получал.

Под влиянием увлеченности Кекуле Байер начал сначала исследовать мочевую кислоту, а начиная с 1865 года - структурный состав индиго, высоко ценимого в промышленности синего красителя, названного именем растения, из которого его получают. Еще в 1841 году французский химик Огюст Лоран в ходе исследований сложного строения этого вещества выделил изатин - растворимое в воде кристаллическое соединение. Продолжая опыты, начатые Лораном, Байер в 1866 году получил изатин, использовав новую технологию восстановления индиго путем нагревания его с измельченным цинком. Примененный Байером способ позволил проводить более глубокий структурный анализ, чем процесс окисления, осуществленный Лораном.

Престиж его лаборатории чрезвычайно возрос. Молодым ученым заинтересовались не только исследователи, но и промышленники. Доходы Байера значительно увеличились. Теперь можно было подумать о семейной жизни.

8 августа 1868 года состоялась свадьба Адельгейды Бондеманн и Адольфа Байера. У них родились дочь и три сына, один из которых - Франц умер в 1881 году. Известная своей деликатностью, тактом и изящными манерами, госпожа Байер пользовалась всеобщей любовью и уважением. Кроме молодых практикантов ее мужа, госпожа Байер обычно приглашала и маститых ученых, писателей, художников, музыкантов. Молодая жена не только умело взяла на себя заботы о хозяйстве, но и помогала мужу вести переписку. (Байер не любил писать. Даже научные статьи, в которых он подводил итоги своих исследований, Байер писал с большой неохотой.)

Анализируя обратный процесс - получение индиго путем окисления изатина, Байер в 1870 году впервые сумел синтезировать индиго, сделав, таким образом, возможным его промышленное производство. После того как в 1872 году Байер переехал в Страсбург и занял место профессора химии в Страсбургском университете, он приступил к изучению процессов конденсации. В ходе процессов конденсации таких соединений, как альдегиды и фенолы, ему и его коллегам удалось выделить несколько имеющих важное значение красящих веществ, в частности, пигменты эозина, которые он впоследствии синтезировал.

У Байера появилось много друзей. Иногда после работы сотрудники лаборатории собирались на квартире ученого, благо дом, в котором жил Байер, находился рядом с лабораторией. За большим и шумным столом рассказывались веселые истории, шутки, пелись песни. Адельгейда любила эти веселые компании и умела оживлять их своим искусством отличной хозяйки. Эти молодые, влюбленные в науку люди сплотились в одну большую семью, в центре которой был профессор Байер.

Три года прожил ученый в Страсбурге. В 1875 году, после смерти Юстуса фон Либиха, Байер стал преемником этого известного химика-органика, заняв должность профессора химии в Мюнхенском университете. Здесь в течение более чем четырех десятилетий он был центром притяжения множества одаренных студентов. Более пятидесяти из них стали впоследствии университетскими преподавателями.

Вернувшись к изучению точной химической структуры индиго, Байер в 1883 году объявил о результатах своих исследований. Это соединение, по его словам, состоит из двух связанных «стержневых» молекул (их он назвал индолом). В течение сорока лет созданная Байером модель оставалась неизменной. Она была пересмотрена только с появлением более совершенной технологии.

Изучение красителей привело Байера к исследованию бензола - углеводорода, в молекуле которого 6 атомов углерода образуют кольцо. Относительно природы связей между атомами углерода и расположения атомов водорода внутри молекулярного кольца существовало много соперничавших между собой теорий. Байер, который по своему складу был скорее химиком-экспериментатором, нежели теоретиком, не принял ни одну из существовавших в то время теорий, а выдвинул свою собственную - теорию «напряжения». В ней ученый утверждал, что из-за присутствия других атомов в молекуле связи между атомами углерода находятся под напряжением и что это напряжение определяет не только форму молекулы, но также и ее стабильность. И хотя эта теория получила сегодня несколько осовремененную трактовку, ее суть, верно схваченная Байером, осталась неизменной. Исследования бензола привели Байера также к пониманию того, что структура молекул бензольной группы ароматических соединений, называемых гидроароматическими, представляет собой нечто среднее между кольцевым образованием и структурой молекулы алифатических углеводородов (без кольца). Это сделанное им открытие не только указывало на взаимосвязь между данными тремя типами молекул, но и открывало новые возможности для их изучения.

В 1885 году, в день пятидесятилетия, в знак признания заслуг перед Германией ученому был пожалован наследственный титул, давший право ставить частицу «фон» перед фамилией.

…Годы шли незаметно. Старшая дочь Евгения давно вышла замуж за профессора Оскара Пилоти. Сыновья, Ганс и Отто, тоже нашли свою дорогу в жизни. Появились внуки…

Шел 1905 год. На чествование семидесятилетия выдающегося ученого в Мюнхен съехались десятки учеников Байера, теперь уже известных ученых. Торжественная церемония, обед в большом зале. Со всех концов мира приходили поздравления. В дни празднования было получено сообщение о том, что за заслуги в области органической химии Байеру присуждена Нобелевская премия по химии «за заслуги в развитии органической химии и химической промышленности благодаря работам по органическим красителям и гидроароматическим соединениям».

Поскольку в это время ученый был болен и не мог лично присутствовать на церемонии вручения премии, его представлял германский посол. Байер не произнес нобелевской лекции. Но еще в 1900 году в статье, посвященной истории синтеза индиго, он сказал: «Наконец-то у меня в руках основное вещество для синтеза индиго, и я испытываю такую же радость, какую, вероятно, испытывал Эмиль Фишер, когда он после пятнадцати лет работы синтезировал пурин - исходное вещество для получения мочевой кислоты».

Став нобелевским лауреатом, Байер продолжил исследования молекулярной структуры. Его работы по кислородным соединениям привели к открытиям, касающимся четырехвалентности и основности кислорода. Ученый также занимался изучением связи между молекулярной структурой и оптическими свойствами веществ, в частности, цветом.

Байер поддерживал личные контакты со многими выдающимися учеными Европы. Почти не ведя переписки, он всегда находил время посетить своих коллег, побеседовать с ними, узнать об их достижениях, рассказать о своих. Его уважали и повсюду встречали как дорогого гостя. Профессорские кафедры во многих городах Европы занимали его ученики. Они сохраняли привязанность к старому учителю и, приезжая в Мюнхен, прежде всего, навещали знакомый дом.

В число наград, полученных Байером, входила медаль Дэви, присужденная Лондонским королевским обществом. Он был членом Берлинской академии наук и Германского химического общества.

Последние годы жизни ученого были омрачены начавшейся мировой войной. Народ Германии нес все тяготы кровавой бойни, и Байер тяжело переживал это. Он стал быстро дряхлеть, часто задыхался от сухого кашля, а вскоре и совсем слег. 20 августа 1917 года Адольф Байер умер в своем загородном доме на Штарнбергском озере, неподалеку от Мюнхена.

 

ЭРНЕСТ РЕЗЕРФОРД

(1871- 1937)

Как пишет В.И. Григорьев: «Труды Эрнеста Резерфорда, которого нередко справедливо называют одним из титанов физики нашего века, работы нескольких поколений его учеников оказали огромное влияние не только на науку и технику нашего века, но и на жизнь миллионов людей. Он был оптимистом, верил в людей и в науку, которой посвятил всю жизнь».

Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 года вблизи города Нелсон (Новая Зеландия), в семье переселенца из Шотландии колесного мастера Джеймса Резерфорда. Эрнест был четвертым ребенком в семье, кроме него было еще 6 сыновей и 5 дочерей. Мать его, Марта Томпсон, работала сельской учительницей. Когда отец организовал деревообрабатывающее предприятие, мальчик часто работал под его руководством. Полученные навыки впоследствии помогли Эрнесту при конструировании и постройке научной аппаратуры.

Окончив школу в Хавелоке, где в это время жила семья, он получил стипендию для продолжения образования в колледже провинции Нелсон, куда поступил в 1887 году. Через два года Эрнест сдал экзамен в Кентерберийский колледж - филиал Новозеландского университета в Крайстчерче. В колледже на Резерфорда оказали большое влияние его учителя: преподававший физику и химию Э.У. Бикертон и математик Дж.Х.Х. Кук.

Эрнест обнаружил блестящие способности. После окончания четвертого курса он удостоился награды за лучшую работу по математике и занял первое место на магистерских экзаменах, причем не только по математике, но и по физике. Став в 1892 году магистром искусств, он не покинул колледж. Резерфорд погрузился в свою первую самостоятельную научную работу. Она имела название «Магнетизация железа при высокочастотных разрядах» и касалась обнаружения высокочастотных радиоволн. Для того чтобы изучить это явление, он сконструировал радиоприемник (за несколько лет до того, как это сделал Маркони) «7 мая 1895 года А.С. Попов первым публично продемонстрировал изобретенный им радиоприемник. (Прим. ред.)» и с его помощью получал сигналы, передаваемые коллегами с расстояния полумили. Работа молодого ученого была опубликована в 1894 году в «Известиях философского института Новой Зеландии».

Наиболее одаренным молодым заморским подданным британской короны один раз в два года предоставлялась особая стипендия, дававшая возможность поехать для усовершенствования в науках в Англию. В 1895 году оказалась вакантной стипендия для получения научного образования. Первый кандидат на эту стипендию химик Маклорен отказался по семейным обстоятельствам, вторым кандидатом был Резерфорд. Приехав в Англию, Резерфорд получил приглашение Дж.Дж. Томсона работать в Кембридже в лаборатории Кавендиша. Так начался научный путь Резерфорда.

На Томсона произвело глубокое впечатление проведенное Резерфордом исследование радиоволн, и он в 1896 году предложил совместно изучать воздействие рентгеновских лучей на электрические разряды в газах. В том же году появляется совместная работа Томсона и Резерфорда «О прохождении электричества через газы, подвергнутые действию лучей Рентгена». В следующем году вышла в свет заключительная статья Резерфорда по этой тематике «Магнитный детектор электрических волн и некоторые его применения». После этого он полностью сосредоточивает свои силы на исследовании газового разряда. В 1897 году появляется и его новая работа «Об электризации газов, подверженных действию рентгеновских лучей, и о поглощении рентгеновского излучения газами и парами».

Сотрудничество с Томсоном увенчалось весомыми результатами, включая открытие последним электрона - частицы, несущей отрицательный электрический заряд. Опираясь на свои исследования, Томсон и Резерфорд выдвинули предположение, что, когда рентгеновские лучи проходят через газ, они разрушают атомы этого газа, высвобождая одинаковое число положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы они назвали ионами. После этой работы Резерфорд занялся изучением атомной структуры вещества.

Осенью 1898 года Резерфорд занял место профессора Макгилльского университета в Монреале. Преподавание Резерфорда на первых порах шло не слишком успешно: студентам не понравились лекции, которые молодой и еще не вполне научившийся чувствовать аудиторию профессор перенасыщал деталями. Некоторые затруднения возникли вначале и в научной работе из-за того, что задерживалось прибытие заказанных радиоактивных препаратов. Ведь при всех усилиях он не получал достаточных средств для постройки необходимых приборов. Много необходимой для опытов аппаратуры Резерфорд построил собственными руками.

Тем не менее он работал в Монреале довольно долго - семь лет. Исключение составил 1900 год, когда во время краткого пребывания в Новой Зеландии Резерфорд женился. Его избранницей стала Мэри Джорджин Ньютон, дочь хозяйки того пансиона в Крайстчерче, в котором он некогда жил. 30 марта 1901 родилась единственная дочь четы Резерфорд. По времени это почти совпало с рождением новой главы в физической науке - физики ядра.

«В 1899 году Резерфорд открывает эманацию тория, а в 1902-03 годах он совместно с Ф. Содди уже приходит к общему закону радиоактивных превращений, - пишет В.И. Григорьев. - Об этом научном событии нужно сказать подробнее. Все химики мира твердо усвоили, что превращение одних химических элементов в другие невозможно, что мечты алхимиков делать золото из свинца следует похоронить навеки. И вот появляется работа, авторы которой утверждают, что превращения элементов при радиоактивных распадах не только происходят, но и что даже ни прекратить, ни замедлить их невозможно. Более того, формулируются законы таких превращений. Мы теперь понимаем, что положение элемента в периодической системе Менделеева, а значит, и его химические свойства, определяются зарядом ядра. При альфа-распаде, когда заряд ядра уменьшается на две единицы (за единицу принимается "элементарный" заряд - модуль заряда электрона), элемент "перемещается" на две клеточки вверх в таблице Менделеева, при электронном бета-распаде - на одну клеточку вниз, при позитронном - на клеточку вверх. Несмотря на кажущуюся простоту и даже очевидность этого закона, его открытие стало одним из важнейших научных событий начала нашего века».

В своей классической работе «Радиоактивность» Резерфорд и Содди коснулись фундаментального вопроса об энергии радиоактивных превращений. Подсчитывая энергию испускаемых радием альфа-частиц, они приходят к выводу, что «энергия радиоактивных превращений, по крайней мере, в 20000 раз, а может, и в миллион раз превышает энергию любого молекулярного превращения». Резерфорд и Содди сделали вывод, что «энергия, скрытая в атоме, во много раз больше энергии, освобождающейся при обычном химическом превращении». Эта огромная энергия, по их мнению, должна учитываться «при объяснении явлений космической физики». В частности, постоянство солнечной энергии можно объяснить тем, «что на Солнце идут процессы субатомного превращения».

Нельзя не поразиться прозорливости авторов, увидевших еще в 1903 году космическую роль ядерной энергии. Этот год стал годом открытия новой формы энергии, о которой с определенностью высказывались Резерфорд и Содди, назвав ее внутриатомной энергией.

Получивший мировую славу ученый, член Лондонского королевского общества (1903) получает приглашение занять кафедру в Манчестере. 24 мая 1907 года Резерфорд вернулся в Европу. Здесь Резерфорд развернул кипучую деятельность, привлекая молодых ученых из разных стран мира. Одним из его деятельных сотрудников был немецкий физик Ганс Гейгер, создатель первого счетчика элементарных частиц. В Манчестере с Резерфордом работали Э. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозли, Г. Хевеши и другие физики и химики.

В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии «за проведенные им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ». В своей вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук К.Б. Хассельберг указал на связь между работой, проведенной Резерфордом, и работами Томсона, Анри Беккереля, Пьера и Марии Кюри. «Открытия привели к потрясающему выводу: химический элемент… способен превращаться в другие элементы», - сказал Хассельберг. В своей нобелевской лекции Резерфорд отметил: «Есть все основания полагать, что альфа-частицы, которые так свободно выбрасываются из большинства радиоактивных веществ, идентичны по массе и составу и должны состоять из ядер атомов гелия. Мы, следовательно, не можем не прийти к заключению, что атомы основных радиоактивных элементов, таких как уран и торий, должны строиться, по крайней мере частично, из атомов гелия».

После получения Нобелевской премии Резерфорд провел эксперименты по бомбардировке пластинки тонкой золотой фольги альфа-частицами. Полученные данные привели его в 1911 году к новой модели атома. Согласно его теории, ставшей общепринятой, положительно заряженные частицы сосредоточены в тяжелом центре атома, а отрицательно заряженные (электроны) находятся на орбите ядра, на довольно большом расстоянии от него. Эта модель подобна крошечной модели Солнечной системы. Она подразумевает, что атомы состоят главным образом из пустого пространства.

Широкое признание теории Резерфорда началось, когда к работе ученого в Манчестерском университете подключился датский физик Нильс Бор. Бор показал, что в терминах, предложенных Резерфордом, структуры могут быть объяснены общеизвестными физическими свойствами атома водорода, а также атомов нескольких более тяжелых элементов.

Плодотворная работа резерфордовской группы в Манчестере была прервана Первой мировой войной. Английское правительство назначило Резерфорда членом «адмиральского штаба изобретений и исследований» - организации, созданной для изыскания средств борьбы с подводными лодками противника. В лаборатории Резерфорда в связи с этим начались исследования по распространению звука под водой. Лишь по окончании войны ученый смог восстановить свои исследования атома.

После войны он вернулся в манчестерскую лабораторию и в 1919 году сделал еще одно фундаментальное открытие. Резерфорду удалось провести искусственным путем первую реакцию превращения атомов. Бомбардируя атомы азота альфа-частицами, Резерфорд получил атомы кислорода. В результате проведенных Резерфордом исследований резко возрос интерес специалистов по атомной физике к природе атомного ядра.

В том же 1919 году Резерфорд перешел в Кембриджский университет, став преемником Томсона в качестве профессора экспериментальной физики и директора Кавендишской лаборатории, а в 1921-м занял должность профессора естественных наук в Королевском институте в Лондоне. В 1925 году ученый был награжден британским орденом «За заслуги». В 1930 году Резерфорд был назначен председателем правительственного консультативного совета управления научных и промышленных исследований. В 1931 году он получил звание лорда и стал членом палаты лордов английского парламента.

Ученики и коллеги вспоминали об ученом как о милом, добром человеке. Они восхищались его необычайным творческим способом мышления, вспоминали, как он с удовольствием говорил перед началом каждого нового исследования: «Надеюсь, что это важная тема, поскольку существует еще так много вещей, которых мы не знаем».

Обеспокоенный политикой, проводимой нацистским правительством Адольфа Гитлера, Резерфорд в 1933 году стал президентом Академического совета помощи, который был создан для оказания содействия тем, кто бежал из Германии.

Почти до конца жизни он отличался крепким здоровьем и умер в Кембридже 20 октября 1937 года после непродолжительной болезни. В признание выдающихся заслуг в развитии науки ученый был похоронен в Вестминстерском аббатстве.

 

ВИЛЬГЕЛЬМ ОСТВАЛЬД

(1853- 1932)

Оствальд относится к тем естествоиспытателям, которые произвели открытия, необычайно важные для развития химии. Этот ученый умел блестяще организовывать научную работу, систематизировать экспериментальные материалы, разрабатывать новые методы исследования и оригинально осмысливать полученные результаты. Он говорил: «Для того чтобы в новых областях установить порядок, необходимы были мой особый талант и страсть к науке, которой я отдавался».

Фридрих Вильгельм Оствальд родился 2 сентября 1853 года в Риге, в семье немецкого ремесленника-бондаря. Сначала мальчик учился в реальной гимназии, а затем поступил в университет в Дерпте (ныне Тарту).

В январе 1875 года Вильгельм сдал выпускные экзамены в университете и представил кандидатскую работу «О химическом действии массы воды», за которую 26 апреля того же года ему была присуждена степень кандидата химии.

Он остается в университете ассистентом А. Эттингена. Осенью 1877 года Оствальд сдает экзамены на степень магистра химии, а затем представил факультету магистерскую диссертацию на тему «Объемно-химическое изучение сродства», которую защитил 5 ноября 1877 года.

9 декабря 1878 года физико-математический факультет Дерптского университета присудил Оствальду степень доктора химии за диссертацию «Объемно-химические и оптико-химические исследования».

«На одном из многочисленных музыкальных вечеров, на которых Оствальд неизменно присутствовал как музыкант оркестра, он заметил новую посетительницу, - рассказывает К. Манолов. - Пепельные локоны придавали особую нежность прелестному лицу, озаренному блеском синих глаз. Нелли, дочь статского советника Карла фон Рейера из Риги, страстно любила музыку. В Дерпте она гостила у своего дяди Густава фон Рейера - известного врача. В тот же вечер Оствальд был представлен Нелли. Что-то необычное испытывали они оба в этот вечер. Может быть, их сблизил интерес к музыке, о которой они так много говорили, а возможно, это была любовь с первого взгляда. В один из теплых осенних вечеров 1878 года произошло окончательное объяснение. "Я понимаю, что тебе предстоит принести себя в жертву науке, но, думаю, ты способна на это", - сказал Оствальд. Нелли не ответила ни слова, лишь крепко сжала его руку.

А потом - свадьба, их первая семейная квартира в Дерпте, маленькая и тесная. Потом радость ожидания ребенка и первое горе - смерть их дочери. Но Нелли мужественно перенесла горе. Она подарила ему одного за другим четырех детей: Вольфа, Гретхен, Вальтера, Элизабет, а уже в Лейпциге родился пятый, младший, Отто. Годы, полные забот и самоотверженной любви к семье, не изменили его любимую Нелли. Она и теперь вела сложное хозяйство в "Энергии" «Энергия» - вилла Оствальда. (Прим ред.)», да еще помогала ему в работе - приводила в порядок корреспонденцию, переписывала рукописи. Она посвятила ему всю свою жизнь и согревала любовью и заботой его сердце».

Вольфганг, старший сын, стал профессором коллоидной химии в США.

В 1881 году Оствальд стал профессором Рижского политехнического училища. Он занялся определением химического сродства, проводил калориметрические исследования, изучал химическую динамику. Уже в начале его исследовательской деятельности на первый план выходят проблемы теории растворов и электрохимии.

С 1884 по 1888 год Оствальд опубликовал «Электрохимические исследования», в которых выявил зависимость между скоростями реакций кислотного гидролиза и скоростями, «с которыми части молекул этих же самых кислот осуществляют перенос электричества при гидролизе».

В 1885- 1887 годах Оствальд опубликовал двухтомный «Учебник общей химии», где изложил основные положения учения об ионах, от признания которого тогда отказывалось большинство химиков, и подчеркнул значение физической химии как самостоятельной науки. Появление этого учебника и основание совместно с Аррениусом и Вант-Гоффом в 1887 году «Журнала физической химии» не только обеспечило самостоятельность новой научной дисциплины, но и подготовило путь проникновения физики во все области химии.

В 1885 году Оствальд открыл закон разбавления и через три года дал его математическую формулировку, а также нашел математическую закономерность, связывающую степень диссоциации электролита с его концентрацией.

«Закон разбавления В. Оствальда, - пишет Ю.И. Соловьев, - подтверждал теорию электролитической диссоциации и позволял определять зависимость степени диссоциации молекул электролита от концентрации раствора. В дальнейшем этот закон подвергался неоднократно проверке. Было найдено, что для сильных электролитов и концентрированных растворов он неприменим. Потребовались многочисленные исследования ученых конца XIX и начала XX века, чтобы объяснить причину неподчинения сильных электролитов закону разбавления. Плодотворность теории электролитической диссоциации особенно ярко проявилась в том, что она с успехом была использована для объяснения механизма многих химических реакций и природы различных соединений, например комплексных».

Достижения Оствальда были высоко оценены - он получил приглашение занять профессорское место в Лейпцигском университете. Переехать из Риги в Лейпциг оказалось не так-то просто: чтобы поменять русское подданство на немецкое, нужно было получить специальное разрешение и оформить массу документов. Наконец все было улажено, и поздней ночью 25 сентября 1887 года семья Оствальдов приехала в Лейпциг.

Став заведующим кафедры физической химии и руководителем исследовательской лаборатории физической химии, он превратил ее в Институт физической химии Лейпцигского университета, в центр подготовки нового поколения исследователей.

Начав работать с двумя ассистентами - С. Аррениусом и В. Нернстом, - он вскоре сумел привлечь к исследованиям Э. Бекмана, Д. Уолкера, М. Ле Блана, Г. Бредига, Г. Фрейндлиха и многих других.

С 1887 по 1906 год в лаборатории Оствальда работало более шестидесяти ученых, большинство из них впоследствии стали профессорами.

В 1889 году ученый, рассматривая результаты анализов минеральных вод, заметил несоответствие этих данных с теорией электролитической диссоциации. Поскольку все эти соли - электролиты, Оствальд полагает, что они диссоциированы на ионы. Это стало поводом для него пересмотреть материал аналитической химии и создать учебное руководство «Научные основания аналитической химии» (1894), сыгравшее большую роль в развитии современной аналитической химии.

Теория электролитической диссоциации смогла объединить и теорию растворов, и электрохимическую теорию. Как и предполагал Аррениус, оба потока слились в единый.

В 1897 году Оствальд установил, что химическая реакция в присутствии некоторых атомов равной реакционной способности протекает не внезапно, но постепенно или равномерно Она последовательно приходит к образованию термодинамически устойчивого конечного продукта. Это правило стало значительным вкладом в развитие химической кинетики.

Как указывается в книге «Биографии великих химиков»: «Проблемы теории растворов и электрохимии вышли на первый план в творчестве Оствальда уже в начале его исследовательской деятельности. При этом особое внимание ученый обращал на энергетический аспект реакций.

Поиск "движущей силы химического явления" и изучение течения химических процессов во времени явились одновременно двумя истоками последующих работ Оствальда по катализу. Экспериментальное изучение и теоретическое объяснение катализа, анализ точного определения этого понятия - основное содержание и одновременно высшее достижение работ Оствальда.

Оствальд считал катализатором вещество, "которое, не входя в конечный продукт химической реакции, увеличивает ее скорость", а катализом - "ускорение медленно протекающих химических процессов в присутствии посторонних веществ". Оствальд, рассматривая термодинамические аспекты каталитических процессов, понимал, что катализаторы не изменяют энергетического содержания химической системы, а следовательно, и состояния химического равновесия.

В 1901 году Оствальд писал, что он различает четыре класса контактных действий: действие зародышей, гомогенный катализ, гетерогенный катализ и действие ферментов. Ученый неоднократно повторял, что каталитические явления подчиняются общим законам химических превращений. Благодаря работам Оствальда исследования катализа заняли прочное место в химии. Если до его работ, по собственным словам Оствальда, одно упоминание слова "катализ" рассматривалось как признак научной отсталости, то после них стало возможным интенсивное исследование и широкое использование каталитических превращений в промышленности. Действительно, решение химико-технологических проблем, возникших в процессе промышленного и общественного развития, стало возможным только с помощью интенсивных исследований каталитических реакций».

По мнению Оствальда, наука должна, во-первых, экспериментально исследовать предметы и их качественные и количественные отношения и, во-вторых, путем абстракции приходить к обобщениям в форме понятий и теорий: «Чистые или абстрактные науки являются только основными и предварительными условиями для развития прикладных наук, и наша задача - сделать отношение между этими двумя видами наук максимально плодотворным и продуктивным».

Переходя к практическому применению, Оствальд разработал процесс каталитического окисления аммиака. Он показал, что аммиак в присутствии катализатора - платины окисляется преимущественно в монооксид азота; большое влияние имеет состояние поверхности контакта. В этих работах Оствальда получили дальнейшее развитие химические основы производства азотной кислоты из азота воздуха - труды, также нашедшие широкое применение в технике. Эти труды способствовали разработке высокоэффективного метода синтеза азотной кислоты в достаточных для производства взрывчатых веществ и удобрений количествах.

В 1909 году Оствальду была присуждена Нобелевская премия по химии «в знак признания проделанной им работы по катализу, а также за исследования основных принципов управления химическим равновесием и скоростями реакции». Представляя его от имени Шведской королевской академии наук, Х. Хильдебранд указал на ценность открытий Оствальда не только для развития теории, но и для их практического применения, такого как производство серной кислоты и синтез красителей на основе индиго. Хильдебранд также предсказал, что химия катализа во многом поможет понять функцию фермента.

Оствальд вел непримиримую борьбу против подавления науки церковью. Он решительно выступал против искажения научного мировоззрения клерикальной идеологией. Одновременно с антиклерикальной борьбой Оствальд способствовал многочисленным движениям за реформы. Он поддержал буржуазное пацифистское движение, руководимое Бертой фон Зутнер, осуждал антисемитизм, выступал за проведение школьных реформ в пользу естествознания и за ограничение преподавания основ религии.

С 1915 года Оствальд занялся проблемой цветов и красок. Он считал свое новое увлечение едва ли не главным в своей жизни. С лета 1924 года ученый поселился на вилле «Энергия», вблизи деревни Гроссботен под Лейпцигом. Он вновь вернулся к экспериментальным исследованиям. На основе полученных результатов он разработал простое для практического использования фундаментальное химико-физическое учение о цвете и тесно связанное с ним «учение о прекрасном». Об этих работах Оствальд доложил в 1929 году Берлинской академии наук и обобщил полученные выводы в многочисленных публикациях.

Умер Оствальд 4 апреля 1932 года.

 

АЛЬФРЕД ВЕРНЕР

(1866- 1919)

Академик И.И. Черняев писал в 1966 году:

«Прошло более полвека со дня присуждения А. Вернеру Нобелевской премии за созданную им координационную теорию. Плодотворность ее ощущается все время, и с помощью современных методов исследований в области строения молекул обнаруживаются новые факты, неизменно укрепляющие оставленное Вернером научное наследство. Что касается практического значения реакций комплексообразования, то сейчас трудно назвать отрасль химической промышленности, в которой они хоть в какой-то мере не участвовали бы.

Я полагаю, что работы А. Вернера во всей их совокупности до сих пор еще не оценены полностью, но при всех обстоятельствах богатейшая химическая жизнь этого великого ученого вызывает удивление и глубокую благодарность».

Альфред Вернер родился 12 декабря 1866 года в городе Мюлузе (Эльзас). Он был четвертым ребенком в семье токаря Жана Адама Вернера.

Его мать, Саломея Жанетта Вернер, происходила из богатой протестантской семьи. Домашние «бразды правления» находились у нее в руках. В шесть лет мальчик пошел в начальную школу. Уже тогда проявились его поразительные способности, учитель часто говорил ему: «Ах, Альфред, если бы ты только захотел, то мог бы стать первым учеником».

В 1878 году Альфред окончил начальную школу. После этого юноша поступает в Техническое училище. Здесь Альфред входил в число лучших учеников - он учился увлеченно, можно сказать вдохновенно. Именно в училище Вернер увлекся химией. В домашних условиях он начал проводить химические опыты. Вместе с тем юный ученый интересовался литературой, искусством и в особенности архитектурой.

Незадолго до окончания училища Вернер написал свое первое научное сочинение «Сообщение о мочевой кислоте и о рядах теобромина, кофеина и их производных» (сентябрь 1885 года).

Интересно, что об этой работе Вернер вспомнил в речи по случаю присуждения ему Нобелевской премии: «Не имея никаких собственных экспериментальных данных, я просто скомпилировал работы о соединениях мочевой группы, которая, как я полагал в своем юношеском энтузиазме, воплощала в себе всю органическую химию… Я пошел к директору химической школы в Мюлузе профессору Эмилио Нелтингу… и показал ему работу. Он взял ее и велел мне прийти через восемь дней. Точно в назначенный срок я пришел, полный радужных надежд. И хотя профессор высказал много хвалебных слов о моей работе, он не скрыл от меня, что переворота в органической химии я не произвел и что мне еще предстоит много учиться. Я был до известной степени удовлетворен его отзывом и немедленно спросил, сколько, по его мнению, мне потребуется времени, чтобы стать профессором. Он улыбнулся и ответил, что придется запастись терпением лет на семь-восемь».

В октябре 1885 года Альфреда призвали в германскую армию в качестве «одногодичного вольноопределяющегося». Отслужив ровно год в городе Карлсруэ Вернер тотчас же уволился из армии.

Альфред решил продолжить образование в Цюрихском политехникуме - одном из самых передовых учебных заведений в Европе. Осенью 1886 года он успешно сдал экзамены. В то время в политехникуме преподавали такие крупные химики, как А. Ганч, Г. Лунге, Г. Гольдшмидт, Ф. Тредуэлл. Вернер всю жизнь с теплотой и благодарностью вспоминал этих учителей, давших ему превосходную школу. Успеваемость Альфреда была высокой, хотя позднее он говорил: «Мои учителя и однокурсники знали меня как не всегда усердного, но всегда веселого студента». На последнем, четвертом, курсе Вернер решил специализироваться в области органической химии. В дипломной работе подробно описал синтез некоторых органических и неорганических соединений. В августе 1889 года Вернер окончил Цюрихский политехникум и получил звание технического химика.

По предложению одного из преподавателей профессора Г. Лунге, Альфред стал внештатным (неоплачиваемым) ассистентом в его химико-технической лаборатории. «Возможно, лучше бы мне пойти на фабрику, - писал он отцу, - но признаюсь, что я считаю ученую карьеру своим призванием».

Тогда же под руководством профессора А. Ганча Вернер начал свою докторскую диссертацию. Учителя и ученика сравнивает Г. Кауффман: «Во многих отношениях эти два человека представляли собой резкую противоположность. Ганч был худощав, сдержан, умерен в своих житейских потребностях и всегда себя держал в руках. Вернер, напротив, был склонен к полноте, общителен, любил табак и алкоголь, временами был слишком эмоциональным и даже экспансивным».

Вернер всю жизнь был благодарен Ганчу. Свой капитальный труд «Учебник стереохимии» (1904) он посвятил с благодарностью своему учителю.

В 1890 году в «Докладах Немецкого химического общества» появилась статья Ганча и Вернера «О пространственном расположении атомов в азотсодержащих молекулах». Ганч признавал, что «опубликованная теория во всем существенном является духовной собственностью А. Вернера, который совершенно самостоятельно со всей ясностью сформулировал ее основные положения со всеми важнейшими выводами».

В этой теоретической части докторской диссертации Вернера впервые получила прочную научную основу стереохимия азотсодержащих соединений. Вернер впервые высказал идею, что «три валентности атома азота в некоторых соединениях направлены к углам тетраэдра, четвертый угол которого занимает сам атом азота».

Защита докторской диссертации Вернера состоялась в октябре 1890 года в Цюрихской высшей школе. Один из оппонентов, профессор А. Абелянц, отметил в своем отзыве, что докторская диссертация Вернера - «выдающееся достижение», так как она не только внесла крупный вклад в объяснение хорошо известных случаев изомерии, но и привела к открытиям новых стереоизомерных азотсодержащих соединений.

Цюрихская высшая школа присудила Вернеру степень доктора философии «с особым признанием замечательных успехов». После защиты диссертации ученый полон оптимизма: «Я начинаю занимать свое место среди химиков нашего времени, и, если небо сохранит мне здоровье, я собираюсь превзойти их всех, одного за другим, так как слава - не пустое слово. Это личное удовлетворение человека, которое столь необходимо в моменты слабости».

В 1890- 1891 годах Вернер занимался исследованием стереоизомерии производных бензгидроксамовой кислоты. Благодаря полученным экспериментальным данным, ученый сумел показать существование геометрической изомерии у некоторых производных бензгидроксамовой кислоты.

Большой интерес представляла теоретическая часть этой работы «К теории сродства и валентности». Вернер выдвинул оригинальные идеи о химическом сродстве: «сродство есть сила притяжения, действующая из центра атома равномерно ко всем частям его шарообразной поверхности». Принимая атом «ради простоты» шарообразным, он рассматривал его как определенную пространственную часть «единой материи».

В октябре 1891 года Вернер представил на суд Высшему швейцарскому ученому совету конкурсную работу и просил разрешить ему преподавание химии в Цюрихском политехникуме. Не дожидаясь его решения, ученый отправляется в Париж, где начал работать в термохимической лаборатории М. Бертло в «Коллеж де Франс».

«От Бертло в Париже, - вспоминал впоследствии Вернер, - я узнал, что вполне возможно разрешать химические проблемы на основе концепций, отличающихся от тех, которые признавались в то время». Здесь Вернер выполнил первое исследование по неорганической химии «Об основном нитрате кальция».

Весной 1892 года Вернер покинул гостеприимную Францию. В январе того же года Высший швейцарский ученый совет, рассмотрев его «конкурсную работу», признал, что ученый вполне достоин звания приват-доцента. Вернувшись в Цюрих, ученый получил, наконец, возможность читать лекции перед студенческой аудиторией родного политехникума.

29 сентября 1893 года, всего в 27 лет, Вернера избрали профессором Цюрихской высшей школы. Это было признание способностей молодого ученого, что подтвердила появившаяся вскоре его знаменитая координационная теория.

В 1893 году немецкий «Журнал неорганической химии» опубликовал статью Вернера на 63 страницах «О строении неорганических соединений», ознаменовавшей новую эпоху в развитии представлений о природе и строении комплексных соединений. В ней автор мастерски изложил теорию, позволившую объяснить особенности строения значительного класса веществ - координационных, или комплексных, соединений.

По мере развития химии, открытия и изучения все новых и новых соединений ученые все чаще стали сталкиваться с координационными соединениями. Для объяснения их строения и свойств Вернером была разработана координационная теория, в основу которой легли положения стереохимии и теории электролитической диссоциации. По Вернеру, комплексные, или координационные, соединения построены следующим образом: в центре молекулы находится один атом или ион металла. Вокруг него расположены атомы и их группы, связанные с центральным атомом координационными связями. Эти атомы и группы называются лигандами. Типичные лиганды - анионы кислот (кислотные остатки) и некоторые нейтральные молекулы (обычно небольшого размера, содержащие атомы кислорода, азота, фосфора, серы и др.). Наиболее распространенные лиганды в комплексных соединениях - вода, аммиак, оксид углерода.

Общее число молекул или ионов, непосредственно связанных с центральным атомом, называется координационным числом. Известны молекулы с координационными числами от 1 до 12 (чаще всего встречаются 4 и 6). Лиганды вместе с центральным атомом образуют внутреннюю сферу комплекса. Известны координационные соединения, состоящие только из внутренней сферы, например карбонилы железа, никеля, хрома. Но в большинстве случаев вокруг внутренней сферы образуется еще и внешняя - из ионов, не связанных непосредственно с центральным атомом или ионом. Эти ионы обычно располагаются по вершинам правильных многогранников вокруг внутренней сферы и во многих химических реакциях участвуют различным образом: внутренняя сфера - как один многозарядный ион, внешняя сфера - как обычные ионы. Простейший пример такого координационного соединения - ферроцианид калия.

Вернер распространил стереохимические представления на область комплексных соединений. Созданная им координационная теория позволила представить пространственное строение этих соединений. Ученый предположил, что комплексные соединения с координационным числом 6 имеют пространственное строение октаэдра, а с координационным числом 4 - плоского квадрата.

В 1911 году Вернер обнаружил предсказанные ранее оптически активные неорганические изомеры - соединения кобальта, хрома, железа. Это было крупным успехом координационной теории. Оптическая активность перестала быть специфическим свойством молекул с асимметрическим атомом углерода. Вернер составил грандиозную программу изучения нового класса соединений и сумел силами своей научной школы заложить основу химии координационных соединений. Работы Вернера наметили пути дальнейшего развития неорганической химии и выявили общность в эволюции представлений о структуре и свойствах органических и неорганических веществ.

На основе координационной теории в наши дни объясняется химическое строение таких важных веществ, как хлорофилл, гемоглобин, лаки, ферменты.

Научные интересы Вернера не ограничивались разработкой проблем химии координационных соединений. В 1905 году он предложил близкий к современному вариант длиннопериодной системы химических элементов, а в 1907 году разработал новую теорию кислот и оснований которая стала важной предпосылкой создания в двадцатые годы теории кислотно-основного катализа.

В 1913 году Вернер был удостоен Нобелевской премии «в знак признания его работ о природе связей атомов в молекулах, которые позволили по-новому взглянуть на результаты ранее проведенных исследований и открыли новые возможности для научно-исследовательской работы, особенно в области неорганической химии».

Со свойственной ему прямолинейностью цюрихский профессор заявил: «Я никогда не отвергал мысль, что когда-нибудь это произойдет. Но я не ожидал, что это будет в этом году. Я знаю, что работал весьма тщательно. Химические исследования всегда были для меня удовольствием. И я испытывал ни с чем не сравнимое наслаждение, когда мне удавалось на основании размышлений прийти к новым выводам, которые можно было подтвердить экспериментально».

Своим многолетним трудом Вернер подвел прочный экспериментальный фундамент под созданное им координационное учение, утвердил его в науке, превратил из гипотезы в строгую, всесторонне обоснованную теорию. Из-под его пера вышли 174 печатные работы, освещающие экспериментальные исследования, две монографии, сыгравшие большую роль в развитии науки, и много научно-популярных статей.

Вернер женился 1 октября 1894 года. Его суженой стала 21-летняя Эмма Вильгельмина Гискер, приемная дочь протестантского пастора. Через три недели после свадьбы ученый принял швейцарское гражданство как лицо «безупречной репутации с годовым доходом 4000 франков».

В 1897 году в семье Вернеров родился сын, которого назвали Альфредом Альбертом Юлиусом, или, по-домашнему, Фреди. После его рождения по проекту ученого был построен комфортабельный особняк. Весной 1898 года Вернеры вселились в этот прекрасный дом, в котором ученый жил до самой смерти.

В 1902 году в семье Вернера родился второй и последний ребенок - дочь Иоганна Эмма Шарлотта. Вернер души не чаял в детях. Во время каникул родители с детьми отправлялись на один из горных курортов. В то время ученый сильно увлекался альпинизмом. В молодые годы Вернер был также завзятым конькобежцем, увлекался и парусным спортом.

Уже в зрелом возрасте ученый увлекся охотой. В последние годы жизни он часто проводил свободное время в обществе своих друзей, играл на бильярде, в шахматы, карты.

Вскоре после получения Нобелевской премии самочувствие Вернера заметно ухудшилось. Диагноз врачей был неутешительным - общий атеросклероз. Болезнь медленно, но неуклонно прогрессировала. 15 ноября 1919 года Вернер скончался.

 

РИХАРД ВИЛЬШТЕТТЕР

(1872- 1942)

Академик Тимирязев писал, что работа Вильштеттера «останется надолго исходной точкой в дальнейшем изучении хлорофилла, и будущий историк отметит два периода в этом изучении - до Вильштеттера и после него».

Рихард Мартин Вильштеттер родился в немецком городе Карлсруэ 13 августа 1872 года в семье торговца тканями. Родители строго следили за соблюдением всех требований религии, но как только Рихард с братом Альфредом оставались одни, они давали волю своей фантазии и играли до самозабвения.

У Рихарда были коробки со старыми монетами и альбомы с марками. Особенно ценил мальчик подарок, полученный им в восьмилетнем возрасте, - книгу «Природоведение» Мартинса. А когда ему в руки попал учебник химии Роско и Шорлеммера, мальчик по-настоящему увлекся этой наукой.

Осенью 1890 года Рихард блестяще окончил реальную гимназию в Нюрнберге и поступил в Мюнхенский политехнический институт. Рихард читал не только то, что рекомендовали профессора, он и сам находил дополнительную литературу по всем вопросам, которые его волновали. Уровень преподавания химии в этом университете показался ему недостаточным, и поэтому Вильштеттер перебрался в Мюнхенский университет, где целый год ожидал вакансии в лаборатории известного химика Адольфа фон Байера. Зато работа здесь была очень увлекательной и требовала не только точности и аккуратности, но и быстроты.

Однако вскоре Байер рекомендовал Рихарду поработать у профессора Альфреда Эйнхорна. Вильштеттер с неохотой согласился. В маленькой лаборатории Эйнхорна он изучал структуру кокаина. Защита диссертации прошла блестяще, и молодой ученый получил оценку «отлично». Так в 1894 году Вильштеттер стал обладателем докторской степени по химии.

Получить место доцента оказалось невозможным. В лаборатории Байера также не было свободного места. Оставался единственный выход - начать работу в студенческой лаборатории. Рихард заплатил положенную сумму и получил рабочее место.

Вильштеттер решил продолжить изучение алкалоидов, в частности, атропина. У молодого ученого уже была идея - подвергнуть обработке дииодид пимелиновой кислоты аммиаком. Опыты привели к неожиданным результатам: получилось соединение с пятичленным кольцом.

С каждым днем исследование атропиновых алкалоидов приносило новые успехи. Стало ясно, что атропин и кокаин близки по своей структуре. Вильштеттеру удалось синтезировать соединение экгонин, которое до сих пор получали только в результате разложения кокаина.

Успехи молодого исследователя вызвали интерес и уважение к нему со стороны других ученых. Байер предложил Вильштеттеру место доцента и позаботился о присвоении ему ученого звания. Теперь у Рихарда стало намного больше возможностей для научной работы. Появились первые практиканты. Он расширил исследования алкалоидов, аминов и аминокислот, которые образовывались при их распаде.

В 1901 году Вильштеттер занимает пост профессора химии в Мюнхенском университете.

Рихард часто по утрам совершал верховые поездки в окрестности Мюнхена. В одной из них у Вильштеттера родилась мысль, определившая направление исследований и его, и его сотрудников: «Хлорофилл - самый распространенный в природе краситель, но его химический состав и строение пока неизвестны. Вот где можно развернуться!»

Начались интенсивные исследования. Они были продолжены в Цюрихе, куда в 1905 году Вильштеттера пригласили на должность профессора Федерального технологического института. Вместе с ним в Швейцарию приехало несколько его сотрудников, чтобы продолжать начатую работу. Вместе с Рихардом приехала в Цюрих и его жена - Софья Лезер. Очаровательная дочь профессора покорила Рихарда с первой встречи. Она была умна и образованна, хорошо разбиралась в литературе, философии и искусстве. В начале августа 1903 года состоялась свадьба, а через год родился сын Людвиг.

Семья Вильштеттеров занимала скромную виллу, расположенную почти на вершине холма Цюрихберг. Детей уже было уже двое - Людвиг и Маргарита. Летом 1908 года семью постигло несчастье: Софья умерла от не распознанного вовремя аппендицита. Все заботы о семье взяла на себя их экономка Эльза, бывшая уже несколько лет преданным другом семьи.

Несмотря на тяжелое испытание, выпавшее в это время на его долю, Вильштеттер продолжал плодотворные исследования.

Химические лаборатории были очень просторны и хорошо оборудованы. Вильштеттер распорядился в помещениях подвального этажа смонтировать установки для извлечения хлорофилла из листьев крапивы - она оказалась удобным сырьем для этих опытов.

После очистки водно-спиртовых растворов, простоявших длительное время, ближайший ученик Вильштеттера Артур Штолль получил сине-зеленые кристаллы. Когда он впервые стал рассматривать эти кристаллы под микроскопом, то обнаружил, что зрительное поле сплошь усеяно правильными шестигранниками светло-зеленого цвета. Менялись образцы, но картина оставалась прежней.

Было установлено, что очищенный хлорофилл - это зеленое воскоподобное вещество, а шестигранные кристаллы образуются при распаде хлорофилла под действием какого-то неизвестного до сих пор фермента. Его назвали хлорофилазой. Полученные кристаллы были использованы для исследования структуры хлорофилла. Результаты исследований показали, что по составу хлорофилл - сложное органическое соединение, содержащее в молекуле один атом магния.

«Прежде всего Вильштеттер, - пишет Ю.Г. Чирков, - выделил в зелени два начала - хлорофилл "a" (он самый важный!) и хлорофилл "b"… Второе достижение: Вильштеттер установил химический состав молекулы хлорофилла.

Присутствие в хлорофилле углерода, водорода, азота, кислорода ожидалось. Но магний - это для ученых был сюрприз! Хлорофилл оказался первым соединением в живой ткани, содержащим этот элемент.

И, наконец, третье: Вильштеттер задался целью определить, у всех ли растений хлорофилл одинаков? Ведь сколько на планете разных растений, как сильно разнятся условия их обитания, так неужели все они обходятся одной и той же, так сказать, стандартной, молекулой хлорофилла?

И тут Вильштеттер вновь показал свой научный характер. Ни у современников, ни у потомков не должно было возникнуть и тени сомнений в достоверности добытых им фактов!

Гигантский труд длился целых два года. В Цюрих, где в то время работал Вильштеттер, многочисленные помощники доставляли тьму растений из самых разных мест. Растения наземные и водные, из долин и со склонов гор, с севера и юга, из рек, озер и морей… И из каждого полученного экземпляра извлекали хлорофилл и тщательно анализировали его химический состав».

В итоге ученый убедился, что состав хлорофилла везде одинаков! За красный цвет крови «отвечает» гем. В основе и гема, и хлорофилла лежит порфин.

В 1912 году ученый переехал в Берлин по приглашению только что созданного многообещающего научного центра - Института кайзера Вильгельма.

Как пишет К. Манолов: «В это время к нему в Институт приехал англичанин Артур Иврист. Многолетний опыт экстрагирования хлорофилла в лаборатории Вильштеттера очень пригодился. После каждой экстракции с помощью колориметра контролировали увеличение содержания извлеченного красителя в растворе. Сконцентрированный и очищенный раствор красителя оставляли кристаллизоваться. Кристаллы получились неожиданно быстро, Иврист и Вильштеттер даже не поверили вначале своему успеху. К подкисленному спиртовому раствору красителя добавили эфир, и сразу же на дне сосуда появились мелкие блестящие кристаллики. Новое вещество назвали цианидином (от латинского названия василька "центауреа цианус"). Так был получен в чистом виде первый антоциановый краситель.

Иврист получил продукты распада красителя и занялся его синтезом. Другие сотрудники изучали антоциановые красители роз, красной герани, шпорника, брусники.

За полтора года было изучено множество веществ, придающих окраску цветам и плодам. Вслед за цианидином в лаборатории Вильштеттера были получены пеларгонидин и дельфинидин и расшифрованы их структуры. Большим успехом было осуществление первого синтеза красителя - это был синтез пеларгонидина».

В 1913 году вместе с Штоллем он выпустил фундаментальный труд «Исследования хлорофилла».

Увы, вскоре началась Первая мировая война и лаборатория опустела - большинство сотрудников призвали в армию. Запасы химикатов скоро иссякли, и пополнить их не было возможности.

В 1915 году за «исследования красящих веществ растительного мира, особенно хлорофилла» Вильштеттеру была присуждена Нобелевская премия по химии. Из-за войны церемония награждения была отложена. Премию ученый получил в 1920 году. «Цель моей работы, - говорил Вильштеттер в нобелевской лекции, - состояла в том, чтобы установить структурные характеристики наиболее широко распространенных пигментов растений, в частности, хлорофилла, и найти определенные критерии, касающиеся их химической функции».

1920 год был полон и других радостных для Вильштеттера событий, в частности, открытие новой лаборатории в Мюнхенском университете, где он уже четыре года был профессором. Новой темой его исследований стали энзимы - биологические катализаторы биохимических реакций, присутствующие во всех живых клетках. Однако, достигнув определенных результатов в этой совершенно неисследованной области органической химии, ученый в 1924 году вынужден был прервать свои опыты и уйти в отставку. Это случилось, когда в коридорах и аудиториях университета стали появляться плакаты антисемитского содержания.

Лабораторию возглавил Г. Виланд, который в течение многих лет предоставлял Вильшеттеру возможность проводить эксперименты с эритроцитами, красящее вещество которых - гемоглобин - похоже по структуре на хлорофилл.

В 1933 году к власти в Германии пришли нацисты. Вильштеттер неоднократно выезжал в другие страны и ему не раз предлагали остаться за рубежом. Но он отклонял самые лестные предложения, не желая покидать родину. Но после того, как лишь по счастливой случайности в ноябре 1938 года он избежал попадания в концлагерь, Вильштеттер в начале следующего года покидает Германию.

В Швейцарии на вилле «Эрмитаж», расположенной неподалеку от Локарно, он написал мемуары «О моей жизни». 3 августа 1942 года Вильштеттер скончался от сердечного приступа.

 

ИРВИНГ ЛЕНГМЮР

(1881- 1957)

«В течение своей долгой карьеры Ленгмюр никогда не брался специально за исследования, преследуя прямую практическую цель, - пишет М. Уилсон. - Все эти полезные результаты были просто побочными продуктами изучения основных загадок природы. Ленгмюра часто спрашивали, почему он начал то или другое исследование, и он неизменно отвечал: "Наверное, потому что я очень любопытен". Когда же его спрашивали, почему он продолжал работать в этом направлении, он отвечал: "Меня это забавляет"».

Ирвинг Ленгмюр родился 31 января 1881 года в Бруклине (Нью-Йорк). Он был третьим ребенком в семье Чарлза и Сэйди (Каминг) Ленгмюр. Отец его, шотландец по происхождению, работал страховым агентом.

Мальчик подрос и его поместили в одну из местных начальных школ. Когда Ирвингу исполнилось одиннадцать лет, семья переехала в Париж, где он обучался в небольшом пансионе на окраине французской столицы.

Мальчик отличался способностями и с огромной энергией отдавался любому интересующему его делу. Если он не теребил своего обожаемого старшего брата Артура расспросами о химии, то старался вбить в голову младшего братишки все, что он узнал об электричестве. Его мать однажды сказала: «Ребенок приходит в такой энтузиазм, что не помнит себя: просто страшно, как много он знает!»

Когда Артур получил степень доктора, причин оставаться в Европе не осталось и Ленгмюры вернулись в США. Учебу Ирвинг продолжил в Академии Честнат-Хилл в Филадельфии. Здесь самостоятельно в течение шести недель он изучил книгу о дифференциальном и интегральном исчислении. В четырнадцать лет Ирвинг поступил в институт Пратта в Бруклине, а когда ему исполнилось семнадцать, стал студентом Колумбийской горной школы. В 1906 году он получил диплом доктора физики в Геттингене. Институт Стивенса в Хобокене пригласил его преподавать химию.

По истечении третьего года работы в институте Ленгмюру пришла мысль вместо обычного отдыха в горах провести лето в новых лабораториях «Дженерал электрик» в Скенектеди. Так начался новый этап в его жизни, до самого ее конца связанный с «Дженерал электрик».

Директора этой фирмы А.Г. Дэвис и Е.В. Раис решили, что компания сама должна внести свой вклад в фундаментальные науки. Необходимо было создать новый тип лабораторий. С этой целью в качестве директора был приглашен профессор Массачусетсского технологического института В.Р. Уитни.

Когда в 1909 году Ленгмюр впервые приехал в Скенектеди, он имел весьма смутное представление о том, что ему там предстоит делать. «Когда я стал работать в лаборатории, - писал ученый позднее, - я обнаружил, что там гораздо больше "академической свободы", нежели в любом университете».

«Когда я впервые пришел в "Дженерал электрик" в 1909 году, - продолжил ученый, - большая часть сотрудников лаборатории была поглощена работой над выплавкой вольфрамовой нити».

Поскольку докторская диссертация Ленгмюра была посвящена газам. Он высказал предположение, что одной из причин неудач с вольфрамовой нитью является чрезмерное количество газа, остававшееся в металле при ее изготовлении. Он заявил Уитни, что ему бы хотелось заняться именно этой проблемой.

«Среди инженеров-электриков существовало мнение, что, если бы можно было повысить вакуум в лампе, лампа стала бы работать значительно лучше… Однако я не знал, как добиться большего разрежения, и вместо этого предложил изучить отрицательное действие газа, наполняя газами лампу. Я надеялся, что таким образом настолько хорошо изучу воздействие газа, что смогу экстраполировать до нулевого давления газа и тем самым предсказать, не ставя на самом деле эксперимента, насколько улучшится работа лампы при идеальном вакууме».

После трех лет работы Ленгмюр, наконец, смог утверждать, что вольфрамовая нить имеет тенденцию испускать электроны в количестве, зависящем только от ее температуры и не зависящем от количества газа в лампе. Следовательно, идея идеального вакуума для идеальной лампы неверна. Так, в конце концов, Ленгмюр пошел наперекор всем установившимся представлениям. Он наполнил лампу азотом.

Исходя из результатов того же исследования действия газов на раскаленную нить, Ленгмюр смог предсказать, что триоды де Фореста будут работать с неслыханной чувствительностью, если удастся создать в них вакуум, который, как когда-то полагали инженеры, был необходим для обычных осветительных ламп.

Наиболее важный результат исследования Ленгмюром нити накаливания появился на свет случайно. Испытывая способность вольфрамовых нитей испускать электроны, он случайно взял нить, изготовленную для какой-то особой цели. В испытательном аппарате ученого эта нить начала испускать электроны в дотоле невиданном количестве. Оказалось, что эта вольфрамовая нить была пропитана окисью тория. Когда Ирвинг продолжил наблюдение, он обнаружил, что нить действует лучше всего, если она покрыта слоем тория не толще, чем в одну молекулу.

«Я начал работать в лаборатории "Дженерал электрик" в 1909 году над явлением высокого вакуума в лампах с вольфрамовой нитью и стал вводить в баллон лампы различные газы, чтобы увидеть, что произойдет, просто ради удовлетворения своего любопытства. Я наполнил баллон азотом, водородом и кислородом и разогрел нить накаливания до 3000° по Цельсию.

Произошло нечто весьма удивительное. Прежде всего, кислород образовал пленку на поверхности нити. Пленка эта была такой прочной, что могла бы выдержать даже нагревание до 1500° по Цельсию в течение нескольких лет, и ее нельзя было восстановить водородом. Я наткнулся еще на несколько подобных явлений. Я обнаружил, что молекулярный слой окиси тория на вольфраме может увеличить эмиссию электронов из вольфрамовой нити в вакууме в 100 тысяч раз».

Капля маслянистого вещества, помещенная на поверхности жидкости, может вести себя двояко: сохраниться как компактный шарик или разлиться по поверхности в чрезвычайно тонкую пленку. Ленгмюр впервые высказал идею о том, что такая пленка будет распространяться по поверхности жидкости, пока не достигнет толщины в одну молекулу. Сила сцепления молекул не позволит пленке растекаться дальше этого предела.

«Прибором ему служил таз с водой, - пишет М. Уилсон. - На поверхности воды плавал легкий стержень. Когда образовывалась маслянистая пленка, Ленгмюр перемещал стержень боком, сжимая пленку. Динамометр - прибор для измерения силы - показывал ему, какая сила требовалась, чтобы сжать пленку. Даже самое ничтожное усилие можно было измерить. При передвижении стерженька Ленгмюр обнаружил, что до определенного предела площадь маслянистой пленки уменьшается почти без приложения силы. Однако при сокращении площади наступал момент, когда пленка оказывала существенное сопротивление. Динамометр регистрировал резкое возрастание силы.

Первые опыты Ленгмюр ставил с органическими кислотами - длинными углеводородными молекулами, представлявшими собой цепи от 14 до 34 атомов углерода в каждой. Больше всего Ленгмюра поразило то, что критическое усилие было одним и тем же для всех кислот - длина молекул не играла роли!»

Ленгмюр рассуждал следующим образом:

«Для наглядности представьте молекулу, являющуюся длинным углеводородом с атомами углерода в ней и с группой на конце, имеющей сродство к воде. Концевые группы стремятся погрузиться в воду. Если же у вас есть чистый углеводород без этих групп… он образует маленькие шарики на поверхности воды.

Я думаю о молекулах на воде как о реальных предметах. Видите ли, в тот момент, когда вы пытаетесь представить их себе, как представляет химик-органик, вы думаете о них как о чем-то, имеющем форму, длину, объем. Не следует рассматривать эти углеводородные цепи как твердые негнущиеся цепочки. Их надо представлять себе, как куски обычной железной якорной цепи… Молекула… может принимать различные формы, в которых атомы углерода всегда расположены в одну линию. Поэтому, когда вы сжимаете пленку… цепи приобретают вертикальное положение.

Тогда молекулы займут минимальную площадь; и когда молекулы сжаты вместе и растянуты до максимальной длины, измерение этой площади дает возможность высчитать их поперечное сечение.

Что же происходит затем? Ну, прежде всего, когда вы увеличиваете длину цепи, покрывая воду пленкой, составленной из молекул, имеющих более длинную углеводородную цепь, это не изменяет площади пленки, но изменяет ее толщину. Объем, поделенный на площадь, равен толщине, так что можно высчитать толщину».

Однако толщина пленки в этом случае равна длине одной молекулы. «Общая площадь, поделенная на количество молекул, равна площади, занимаемой каждой молекулой», - заявил Ленгмюр.

Подобные измерения, начатые в 1917 году, позволили Ленгмюру точно определить размеры многих молекул и дали новые сведения о группировке молекул в сложных молекулах белка.

Так, при помощи небольшого металлического таза с водой и несложных измерительных приборов ученый сумел получить сведения, которые позже удалось получить повторно только с помощью сложнейших рентгеновских аппаратов и вычислений!

На долгие годы методы Ленгмюра стали образцом для современных исследований: в биологии - для изучения сложных вирусов, в химии - для изучения гигантских молекул.

В 1932 году Ирвинг Ленгмюр был удостоен Нобелевской премии по химии «за открытия и исследования в области химических процессов, протекающих на поверхности тел».

В 1919 году Ленгмюр сделал один из важнейших научных докладов года - о причинах возникновения химических реакций и соединения атомов в молекулы. Американский ученый предложил модель атома, отвечающую потребностям химиков.

В атоме Ленгмюра, так же как и в модели Бора-Резерфорда, ядро находится в центре. Это ядро, словно сердце жемчужины, является центром концентрических оболочек. Каждая оболочка может иметь только строго определенное количество электронов. Самая первая внутренняя оболочка способна вместить всего два электрона. Водород имеет один электрон, так что его оболочка заполнена лишь наполовину. Поэтому водород химически активен, так как он стремится привлечь еще один электрон, даже если последний уже входит в другой атом. По мнению Ленгмюра, именно тот факт, что водород проявляет тенденцию присоединить один электрон, определяет его валентность, равную единице.

В гелии, имеющем два электрона, внутренняя оболочка заполнена, и это объясняет инертность гелия.

Ленгмюр утверждал, что, когда внутренняя оболочка заполняется до отказа, атом, имеющий большее количество электронов, располагает их на следующей оболочке, способной вместить восемь электронов.

Подобное объяснение Ленгмюр распространил на все соединения и реакции, известные в химии. Молекулы, составленные из атомов, которые используют электроны друг друга, чтобы заполнить свои оболочки, чрезвычайно прочны. Чтобы разрушить их, требуется большое количество энергии.

Огромная работа Ленгмюра была, конечно, впоследствии дополнена новыми открытиями. Но именно учение Ленгмюра легло в основу трудов Л. Полинга, исследовавшего природу химических связей.

Страсть Ленгмюра к альпинизму вызвала в нем интерес к метеорологии и структуре облаков. Занимаясь исследованиями по созданию искусственного снегопада и дождя в переохлажденных облаках, ученый пришел к выводу, что кристаллы определенных веществ могут стать ядром для цепной реакции конденсации. В 1949 году теория прошла успешную апробацию.

Ленгмюр женился в 1912 году на Мэрион Мерсеро. Супругов объединяли такие увлечения, как походы в горы, морские путешествия, авиация, любовь к классической музыке. Ленгмюры воспитывали приемных сына и дочь.

Умер Ленгмюр 16 августа 1957 года.

 

ИРЕН ЖОЛИО-КЮРИ

(1897- 1956)

 

ФРЕДЕРИК ЖОЛИО-КЮРИ

(1900- 1958)

Супругам Жолио-Кюри принадлежит большая заслуга в исследовании строения атома, особенно атомного ядра. Они сделали одно из величайших открытий двадцатого столетия - искусственной радиоактивности.

Ирен Кюри, дочь великих ученых Марии и Пьера Кюри, родилась 12 сентября 1897 года в Париже. Вначале девочка училась в частной школе, но впоследствии мать нашла лучший способ обучения и воспитания дочери. Вместе с несколькими друзьями, профессорами различных научных дисциплин, она организовала коллективное обучение детей. Математику преподавал выдающийся ученый П. Ланжевен, а химию вел будущий Нобелевский лауреат Ж. Перрен.

Проучившись два года в замечательной кооперативной школе, Ирен поступила в коллеж Севинье. В результате она легко выдержала вступительные экзамены и в семнадцать лет стала студенткой Сорбонны.

Во время Первой мировой войны, продолжая учебу, Ирен одновременно помогала матери в организации радиологической службы. Для этого она прошла обучение на курсах по обслуживанию медицинских радиологических установок и подготовки медицинских сестер.

Она была и водителем, и рентген-техником, и лаборантом, и сестрой милосердия. Одновременно девушка продолжала учиться в Сорбонне, которую закончила в 1920 году. После окончания учебы Ирен стала работать ассистентом Марии Кюри в Институте радия. Мать и дочь делили радости и трудности в работе, предпринимали совместные путешествия, выступали на международных конгрессах.

В 1925 году Ирен защитила докторскую диссертацию на тему «Исследование испускания X-лучей полонием». Во время работы в Институте радия она познакомилась с Фредериком Жолио, который в то время также был ассистентом Марии Кюри.

Жан Фредерик Жолио родился 19 марта 1900 года в Париже, в многодетной семье процветающего торговца железом. Он был младшим из шести братьев и сестер. В 1908 году мальчика отдали учиться на полный пансион в лицей Лаканаль. Незадолго до его окончания Фредерика призвали на военную службу. Лишь завершение войны спасло его от направления на поле боя.

После окончания гимназии для лучшей подготовки к поступлению в «Ecole de physique» в Париже Фредерик Жолио занялся естественными научными дисциплинами в Институте имени А. Лавуазье.

Поступив в «Ecole de physique», Фредерик занимается физикой под руководством знаменитого ученого П. Ланжевена. В 1923 году он получает диплом инженера и решает сначала пройти инженерную практику на сталелитейных заводах Арбеда в Эш-сюр-Альзетт. Тут его снова призывают в армию.

Наконец в 1925 году Фредерик поступил на работу в Институт радия в качестве препаратора к Марии Склодовской-Кюри.

Первые работы, проведенные Фредериком, посвящены исследованию электрических свойств тонких металлических пленок. Не только Кюри поражена остротой инженерной мысли молодого препаратора. Так, знаменитый английский физик Томсон взял на вооружение разработанный Фредериком метод приготовления тонких пленок золота и в одной из своих статей выразил ему благодарность.

В Институте радия Жолио познакомился с Ирен Кюри. 4 октября 1926 года в мэрии четвертого округа Парижа был зарегистрирован их брак. Ирен и Фредерик отныне стали работать вместе по совершенствованию методов получения сильных радиоактивных препаратов.

Всего за свою научную карьеру Фредерик опубликовал около ста двадцати научных работ. Из них более половины были выполнены вместе с Ирен.

В 1930 году Фредерик был удостоен докторской степени за исследование электрохимических свойств полония. Он занимался в то время совершенствованием камеры Вильсона и сконструировал несколько ее разновидностей. Камеру эту супруги использовали для измерений свойств нейтронного излучения.

Работая под руководством Марии Кюри, Ирен и Фредерик стали со временем выдающимися учеными. В период с 1927 по 1932 год они получили большое количество полония, исследовали свойства так называемых лучей Боте и Беккера и провели большую работу, в значительной мере подготовившую в 1932 году открытие нейтрона Дж. Чедвиком. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри получили фотографии (1932), которые впервые показали превращение гамма-лучей в электроны и позитроны.

Их выступление в 1933 году на Сольвеевском конгрессе в Брюсселе вызвало оживленную дискуссию. Особенно большой интерес к результатам работы супругов Жолио-Кюри проявили Н. Бор и В. Паули. Радость большого научного успеха молодых ученых еще успела разделить с ними Мария Кюри. В 1934 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность.

О том, как это произошло, подробно рассказали в своей книге К. Манолов и В. Тютюнник:

«Супруги Жолио-Кюри установили, что после бомбардировки альфа-частицами некоторые легкие элементы - магний, бор, алюминий - испускают позитроны. Ученые попытались установить механизм этого испускания, которое отличалось по своему характеру от всех известных в то время случаев ядерных превращений. Они поместили источник альфа-частиц (препарат полония) на расстоянии 1 мм от алюминиевой фольги и подвергали ее облучению в течение примерно 10 минут. Поместив затем эту фольгу над счетчиком Гейгера-Мюллера, они заметили, что фольга испускает излучение, интенсивность которого падает во времени по экспоненциальной зависимости с периодом полураспада 3 минуты 15 секунд. В экспериментах с бором и магнием периоды полураспада составили 14 и 2,5 минут соответственно.

При проведении опытов с водородом, литием, углеродом, бериллием, азотом, кислородом, фтором, натрием, кальцием, никелем и серебром таких явлений не обнаруживалось. Но даже эти отрицательные результаты позволили супругам Жолио-Кюри сделать вывод о том, что излучение, вызванное бомбардировкой атомов алюминия, магния и бора, нельзя объяснить наличием какой-либо примеси в полониевом препарате. Анализ излучения бора и алюминия в камере Вильсона показал, что оно представляет собой поток позитронов. Стало ясно, что ученые имеют дело с новым явлением, существенно отличавшимся от всех известных случаев ядерных превращений. Известные до того времени ядерные реакции носили взрывной характер, тогда как испускание "положительных электронов" некоторыми легкими элементами, подвергнутыми облучению альфа-лучами полония, продолжается в течение некоторого более или менее продолжительного времени после удаления источника альфа-лучей. В случае бора, например, это время достигает получаса.

Супруги Жолио-Кюри пришли к выводу, что здесь речь идет о самой настоящей радиоактивности, проявляющейся в испускании позитрона.

Нужны были новые доказательства, и прежде всего требовалось выделить соответствующий радиоактивный изотоп. Опираясь на исследования Резерфорда и Кокрофта, супругам удалось установить, что происходит с атомами алюминия при бомбардировке их альфа-частицами полония. Сначала альфа-частицы захватываются ядром атома алюминия, положительный заряд которого возрастает на две единицы, вследствие чего оно превращается в ядро радиоактивного атома фосфора, названного учеными "радиофосфором". Этот процесс сопровождается испусканием одного нейтрона, вот почему масса полученного изотопа возрастает не на четыре, а на три единицы и становится равной 30. Устойчивый изотоп фосфора имеет массу 31. "Радиофосфор" с зарядом 15 и массой 30 распадается с периодом полураспада 3 минуты 15 секунд, излучая один позитрон и превращаясь в устойчивый изотоп кремния.

Единственным и неоспоримым доказательством того, что алюминий превращается в фосфор и потом в кремний с зарядом 14 и массой 30, могло быть только выделение этих элементов и их идентификация с помощью характерных для них качественных химических реакций. Для любого химика, работающего с устойчивыми соединениями, это было простой задачей, но у Ирен и Фредерика положение было совершенно иным: полученные ими атомы фосфора существовали чуть больше трех минут. Химики располагают множеством методов обнаружения этого элемента, но все они требуют длительных определений. Поэтому мнение химиков было единодушным: идентифицировать фосфор за такое короткое время невозможно.

Однако супруги Жолио-Кюри не признавали слова "невозможно". И хотя эта "неразрешимая" задача требовала непосильного труда, напряжения, виртуозной ловкости и бесконечного терпения, она была решена. Несмотря на чрезвычайно малый выход продуктов ядерных превращений и совершенно ничтожную массу вещества, претерпевшего превращение, лишь несколько миллионов атомов, удалось установить химические свойства полученного радиоактивного фосфора.

О своих исследованиях Ирен сразу же сообщила матери. Выделенный в лаборатории Марии Склодовской-Кюри полоний внес весомый вклад в новое выдающееся открытие.

Обнаружение искусственной радиоактивности сразу было оценено как одно из крупнейших открытий века. До этого радиоактивность, которая была присуща некоторым элементам, не могла быть ни вызвана, ни уничтожена, ни как-нибудь изменена человеком. Супруги Жолио-Кюри впервые искусственно вызвали радиоактивность, получив новые радиоактивные изотопы. Ученые предвидели большое теоретическое значение этого открытия и возможности его практических приложений в области биологии и медицины».

За эту работу супруги Жолио-Кюри были удостоены в 1935 году Нобелевской премии по химии. Ирен уже однажды присутствовала на церемонии вручения этой престижнейшей научной награды. Член Шведской королевской академии наук К.В. Пальмайер, представляя лауреатов, напомнил Ирен о том счастливом дне, когда она разделила в Стокгольме радость своей матери. «В сотрудничестве с вашим мужем вы достойно продолжаете ее блестящую традицию», - сказал Пальмайер.

В нобелевской лекции Фредерик, в частности, сказал: «Не следует считать, будто несколько сотен атомов, образующих нашу планету, были созданы все одновременно и будут существовать вечно».

После открытия искусственной радиоактивности Ирен Жолио-Кюри перестала заниматься экспериментальной работой, так как она за время долголетних исследований получила слишком большую дозу облучения. У нее появилось немного больше времени для воспитания детей - дочери Элен и сына Пьера. Помимо выполнения вместе с мужем многочисленных научных работ Ирен Жолио-Кюри с 1932 года руководила Институтом радия, а с 1934 года стала профессором в Сорбонне. Вместе с сербским химиком Павле Савичем в 1938 году Ирен открыла один из продуктов деления урана - лантан.

В 1936 году Ирен назначили товарищем министра народного просвещения. В этой должности она курировала все научно-исследовательские работы, которые проводились во Франции.

Фредерик же занял кафедру на факультете точных наук Парижского университета, а также кафедру ядерной химии в «Коллеж де Франс» в 1937 году. Здесь он организовал лабораторию ядерной химии, где исследовал процессы, протекающие в уране под влиянием действия нейтронов. В результате он обнаружил возможность получения очень больших энергий при ядерных реакциях.

В 1939 году Фредерик начинает работы по сооружению ядерного реактора на тяжелой воде, который запатентовал совместно с Ж. Перреном. Из Бельгии было получено 9 тонн оксида урана, из Норвегии - весь мировой запас тяжелой воды - 185 килограммов. Однако в мае 1940 года оккупация Франции фашистами прервала эти работы.

Во время гитлеровской оккупации супруги остались в Париже. Фредерик при полной поддержке жены работал в комитете интеллектуалов-антифашистов, переправил ядерные препараты, научное оборудование и документацию своего института в Англию. Во время фашистской оккупации Франции он укрыл Ланжевена от гестаповцев в надежном месте. В 1941 году Фредерик Жолио-Кюри был среди основателей Национального фронта освобождения Франции. В 1942 году он вступил в Коммунистическую партию Франции, активно поддерживал партизан. В 1944 году, когда гестапо вышло на след Фредерика, он ушел в подполье, а Ирен вместе с детьми бежала в нейтральную Швейцарию.

В послевоенные годы Ирен Жолио-Кюри возглавила кафедру общей физики и радиоактивности в Парижском университете, совмещая этот пост с директорством в Институте радия.

В 1946 году Фредерик Жолио-Кюри был назначен руководителем Комиссариата по атомной энергии Франции. Ирен в 1946-1951 годах помогала мужу в создании и пуске французского атомного реактора «Зоэ». Она принимала также участие в создании Центрального института ядерной физики в Орси.

В 1949 году супруги Жолио-Кюри одними из первых подписали обращение о необходимости созыва Всемирного Совета Мира. Ирен вошла в состав Всемирного Совета Мира, возглавляемого супругом, и принимала участие в многочисленных конференциях и конгрессах сторонников мира.

Эта антивоенная деятельность не понравилась французскому правительству. В 1951 году Ирен было запрещено участвовать в разработке атомного реактора, а годом раньше Фредерик Жолио-Кюри был смещен с поста верховного комиссара по атомной энергии. Однако оба ученых продолжили свои исследования, направленные на благо человечества, и остались верны своим политическим убеждениям.

В пятидесятые годы здоровье Ирен Жолио-Кюри стало резко ухудшаться. Она умерла 17 марта 1956 года от острой лейкемии.

После смерти жены Фредерик взял на себя руководство кафедрой ядерной физики в Парижском университете.

В 1958 году Фредерик Жолио-Кюри заболел вирусным гепатитом и 14 августа скончался. В его память назван один из лунных кратеров.

Ф. Жолио-Кюри писал: «Чисто научные знания приносят мир в наши души и вместе с тем твердую веру в будущее человечества, изгоняя пережитки и страх перед невидимыми силами. Они дают нам веру в светлое завтра, и помимо этого научные знания представляют основной элемент единства мышления всех людей, рассеянных на поверхности нашей планеты».

 

ОТТО ГАН

(1879- 1968)

«Настоящее воздействие ядерной физики на человеческую жизнь, - сказал в 1962 году М. Борн, - началось в 1938 году, когда в Германии Отто Ган и Фриц Штрассман открыли, что из ядер можно не только выбить отдельные протоны или другие малые частицы, что было уже известно, но и разложить ядерное образование на две примерно одинаковые по величине части».

Лиза Мейтнер отмечала у своего многолетнего ученого-партнера следующие качества: «Радостное желание экспериментировать, острую наблюдательность и дар интуитивно правильно объяснять экспериментальные наблюдения».

Отто Ган родился 8 марта 1879 года во Франкфурте-на-Майне, в семье стекольщика. Мальчик рано увлекся естественнонаучными экспериментами. Его первой лабораторией стала прачечная родительского дома. Затем Отто обучался в Клингерском реальном училище.

Отец мечтал видеть сына архитектором, и Отто поступил по окончании училища в Технический университет на архитектурный факультет. Однако сказалось его увлечение химией и Ган перешел сначала в Марбургский, а через два семестра отправился на один год в Мюнхенский университет, избрав специальностью физическую и неорганическую химию. После возвращения в Марбургский университет Отто работал в лаборатории химика-органика Т. Цинке. Свое образование он ограничил в основном узкой областью, мало интересуясь смежными дисциплинами. «Если бы я мог предугадать мое дальнейшее развитие, - писал он в автобиографии, - то таким дисциплинам, как физика и математика, я уделял бы гораздо больше времени».

В 1901 году он получает докторскую степень. Диссертация Гана относилась к области органической химии. Затем последовал год воинской службы в 81-м пехотном полку.

С осени 1902 года Отто работает ассистентом у Т. Цинке. Ассистентская деятельность у известного химика в течение одного-двух лет была самым лучшим трамплином для желанной профессиональной деятельности в химической промышленности. Несмотря на то что он не был, по его словам, «искусным экспериментатором», эксперименты, которые он подготавливал, на лекциях «проходили вполне удачно», и профессор Цинке был им доволен.

По окончании двухлетней ассистентской работы у Гана появился шанс занять хорошее место на одном из химических заводов. Но требовалось знание английского языка, и для его усовершенствования осенью 1904 года он отправился на несколько месяцев в Англию. Чтобы он мог продолжать образование и по специальности, Цинке дал ему рекомендательное письмо к известному химику сэру У. Рамзаю, профессору Лондонского университета.

Здесь Ган впервые начал исследования, связанные с радиоактивностью. Проводя эксперименты по выделению чистого радия из руды карбоната бария, он получил в 1905 году новый радиоактивный элемент - радиоторий.

По просьбе Гана Рамзай рекомендовал его Э. Резерфорду, работавшему в то время в Монреальском университете в Канаде.

«Для пополнения моих очень скудных знаний по радиоактивности, - писал он в воспоминаниях, - я поехал в Канаду к профессору Резерфорду, к лучшему наставнику в этой новой области. Все здесь было настолько ново, что открытия делать было нетрудно. Три еще недостаточно исследованных ряда радиоактивного распада могли быть заполнены после нахождения следующих активных "элементов"».

Под руководством Резерфорда молодой ученый в 1906 году открыл актиний. Вернувшись в том же году в Берлин, Ган продолжил работы по радиоактивности в Химическом институте университета. Здесь на месте бывшей столярки, служившей ученому лабораторией в течение шести лет, в 1906 - начале 1907 года ему удалось открыть новое вещество - мезоторий.

Тогда же состоялась встреча Гана с Лизой Мейтнер, физиком-экспериментатором, и началась их тридцатилетняя совместная деятельность. Доли участия ученых в исследованиях были примерно одинаковыми. В соответствии со своим образованием Мейтнер разрабатывала больше физическую, а Ган - химическую стороны общих проблем. Поэтому такое сотрудничество было особенно удачным.

«Наряду с моими чисто химическими работами, - говорил позднее Ган, - мы приступили теперь с физиком Лизой Мейтнер к исследованиям лучей радиоактивных веществ, прежде всего так называемых бета- и гамма-лучей. От моей органической химии больше ничего не осталось, завершилась трансмутация органика в исследователя атома».

Через два года они экспериментально доказали явление радиоактивной отдачи. Для дальнейшего развития атомной физики радиоактивная отдача имела особое значение, прежде всего для открытия нейтронов и искусственной радиоактивности.

В конце 1912 года был торжественно открыт институт в Берлин-Далеме. Ган, возглавлявший отделение радиоактивности, получил на первом этаже лишь химическую лабораторию. Это, впрочем, не помешало эффективной деятельности ученого.

Во время Первой мировой войны Ган, как «вице-фельдфебель», был призван на военную службу. По ходатайству известного ученого-химика Ф. Габера его прикомандировали к специальному отделению, что дало ему возможность часто бывать в Берлине по служебным делам, а значит, и снова участвовать в исследованиях.

Совместные исследования с Мейтнер актиния, начатые еще в 1913 году, привели в 1917 году к открытию нового химического элемента, протактиния - единственного радиоактивного вещества в периодической системе, кроме радия, которое можно добывать граммами.

В 1925 году Ган в одной из публичных лекций в Берлинской академии наук предложил рассмотреть вопрос об использовании радиоактивности для исследования истории Земли. Исследуя канадскую слюду, содержащую рубидий, ученый пришел к выводу о возможности нового метода определения возраста земных пород, который имел множество преимуществ. Предложенный им новый метод оказался эффективным и при определении возраста каменных метеоритов.

В 1928 году Гана назначили директором Института химии. Одновременно он продолжал преподавать в университете, хотя его преподавательская деятельность и отходила на задний план в сравнении с исследовательской.

После прихода к власти в 1933 году Гитлера Мейтнер как лицо неарийского происхождения потеряла право преподавания. Ган и Планк пытались, обратившись в министерство, воспрепятствовать осуществлению предполагаемых мер против нее. Но ничего не помогло, ситуация становилась все опаснее, и в июле 1938 года Мейтнер покинула Германию.

В том же году, развивая работы французских ученых И. и Ф. Жолио-Кюри, Ган и его ученик Ф. Штрассман открыли явление деления ядер урана при бомбардировке их медленными нейтронами, т.е. впервые расщепили атомное ядро.

«Заинтригованный казавшимися невероятными результатами французских ученых, Ган решил немедленно проверить их на урановых и ториевых препаратах, - рассказывается в книге К. Манолова и В. Тютюнника «Биография атома». - При облучении соединений урана нейтронами Ган и Штрассман установили, что в продуктах содержится ничтожно малое количество радия. Это можно было доказать, используя испытанный и многократно проверенный на практике метод соосаждения. Урановый препарат растворяли в воде и к раствору добавляли хлорид бария, затем серную кислоту, которая связывала ионы бария в нерастворимый осадок сульфата бария. Радий, образовавшийся при распаде урана, осаждался в виде нерастворимого сульфата вместе с сульфатом бария. Этот осадок можно было легко отделить от раствора, содержащего уран, и после промывания измерить его активность.

Сколько раз они обрабатывали урановые, ториевые и актиниевые реактивы, выделяя из них радиоактивное вещество соосаждением с сульфатом бария. Никто ни разу не усомнился, что это радий. А ведь как просто было проверить! Ган и Штрассман применили к облученному нейтронами препарату урана метод фракционного обогащения. Согласно их прежним исследованиям, в этом препарате образовывалось бета-активное вещество, которое они называли радием-IV. В этот раз его пришлось тщательно переосаждать дополнительно добавленным хлоридом бария, который должен был выполнять роль носителя. К их неописуемому удивлению, обогащения осадка не наблюдалось. Радиоактивность оставалась одинаковой во всех фракциях.

Когда истекло время облучения, ученые начали обработку пробы. Ган добавил к раствору торий-икс и бромид бария в качестве носителя, а Штрассман приступил к фракционному осаждению. Уже две первые фракции показали, что кристаллы бромида бария содержат изотоп радия - торий-икс. Другой радиоактивный изотоп - радий-IV - был распределен во всех фракциях.

Они повторили исследования еще несколько раз. Использовали разные радиоактивные индикаторы, но результат был одним и тем же. Радиоактивное вещество, которое образовывалось при бомбардировке урана медленными нейтронами, оказалось идентичным по свойствам барию, и его не могли отделить от бария никаким химическим способом.

Отто Ган и Фриц Штрассман фактически открыли деление ядра урана. Их статья была датирована 22 декабря 1938 года. Штрассману было в то время 37 лет, а Ган готовился отметить шестидесятилетие…»

Ган писал в конце 1946 года, что гитлеровское правительство оставило его с сотрудниками «в покое». По его мнению, это произошло частично из-за определенного страха, частично из-за тайной мысли, что химики-ядерщики совершат какие-либо открытия, которые помогут установлению немецкого господства во всем мире.

В апреле 1945 года Ган вместе с другими физиками-атомщиками был вывезен в Англию, где он узнал о присуждении ему Нобелевской премии по химии 1944 года. Получить эту премию он смог лишь в декабре 1946 года.

В своей нобелевской лекции он проследил весь путь ядерной физики - от открытия явления радиоактивности Анри Беккерелем до своих собственных работ по расщеплению тяжелых ядер. Присутствовавшие на церемонии почетные гости, естественно, не изучавшие ядерной физики в школе, получили из этой лекции полное представление о величественных и грозных явлениях, происходящих в микромире. Отвечая на вопрос, заданный аудиторией, будет ли энергия атомного ядра поставлена на службу мирным целям или же она продолжит свою военную карьеру, Ган заявил, что «несомненно, ученые мира приложат все усилия для победы первой альтернативы».

С 1946 года Ган жил в Геттингене и до 1960 года являлся президентом Общества Макса Планка. Наряду с М. фон Лауэ Ган был, несомненно, самым решительным антифашистом среди остававшихся в Германии во времена нацизма известных естествоиспытателей.

Уже в 1947 году первооткрыватель расщепления урана закончил доклад о цепной реакции и ее значении пожеланием: «Пусть же в борьбе возможностей надежда на благотворное действие атомной энергии, поставленной на службу человечеству, одержит победу над страхом перед всеуничтожающим действием бомбы!»

Ученый от всего сердца приветствовал Московский договор 1963 года об ограничении испытаний атомного оружия.

Умер Ган 28 июля 1968 года в результате тяжелой травмы позвоночника.

 

ГЕРМАН ШТАУДИНГЕР

(1881- 1965)

Основополагающие работы в области химии высокомолекулярных соединений принадлежат немецкому ученому Герману Штаудингеру.

Герман Штаудингер родился 23 марта 1881 года в городе Вормс. Его отцом был университетский профессор философии Франц Штаудингер. С детства Герман увлекался ботаникой, поэтому когда в восемнадцать лет окончил гимназию в своем родном городе, то хотел совершенствоваться в этой науке. Однако отец настоял на его занятиях химией, и в 1899 году Герман поступил в Галльский университет на соответствующий факультет.

Постепенно Штаудингер увлекся химией. Окончив университет, в 1903 году он под руководством Форлендера подготовил и защитил в родном университете докторскую диссертацию на тему «Присоединение малонового эфира к ненасыщенным соединениям».

С 1903 по 1907 год Штаудингер работает ассистентом у Тиле в Страсбурге. Здесь же в 1907 году он получил право на занятие должности доцента за исследование свойств кетенов. Эти исследования сделали имя Штаудингеру, что позволило ему в двадцать шесть лет занять должность экстраординарного профессора в Высшей технической школе Карлсруэ.

Штаудингер получил возможность работать в лаборатории известного химика Энглера, который произвел на него большое впечатление. В Карлсруэ молодой ученый опубликовал результаты исследований хлористого оксалила, бутадиена и алифатических углеводородов, изопрена. Что касается последнего, то по заказу фирмы БАСФ Штаудингер в 1910 году изобрел более простой способ получения этого основного компонента каучука.

В 1912 году ученого пригласили в Швейцарскую Высшую техническую школу в Цюрихе, где он должен был заменить известного ученого Р. Вильштеттера. В первое время на новом месте Штаудингер помимо большой преподавательской работы проводил исследования диазосоединений. Продолжая интенсивную работу, несмотря на начавшуюся вскоре мировую войну, химик открыл фосфазин и предпринял, в частности, исследование компонента кофе, определяющего его запах. Он также нашел синтетический заменитель атропину.

Надо сказать, что Штаудингер был ярко выраженным ученым-гуманистом. Он решительно выступал против любой войны. Ученый писал: «На вопрос о войне… можно сегодня ответить прямо, не ссылаясь на то, что война всегда была и что в будущем она никогда не перестанет быть свойственной человеческой природе». Штаудингер подчеркивал, что «длительный мир является насущной задачей всего человечества, которая должна быть решена в наши дни и именно в наши дни».

Исследования Штаудингера после окончания Первой мировой войны были связаны с высокомолекулярными соединениями. К тому времени господствовали взгляды Кекуле, предполагавшего существование «молекулярного притяжения», поскольку «только таким образом можно объяснить существование бесконечного числа сложных тел, описываемых как продукты молекулярного присоединения или молекулы высшего порядка». Ботаник же К. фон Негели предположил, что природные высокомолекулярные вещества, такие как целлюлоза и белок, состоят из низкомолекулярных соединений, связываемых «мицеллярными силами». И, уж конечно, казалось невозможным определить при помощи физико-химических методов молекулярные массы соединений свыше 5000. Такие соединения, как целлюлоза, каучук и крахмал, рассматривались состоящими из относительно малых молекул, связанных между собой особыми ассоциативными силами.

Штаудингеру удалось раскрыть общий принцип построения многих высокомолекулярных природных и искусственных веществ, а также наметить пути их исследования и синтеза. В 1921 году немецкий ученый показал, что каучук и другие коллоидные вещества в действительности являются соединениями, молекулы которых состоят из огромного количества (от тысяч до миллионов) атомов, связанных между собой обычными валентными силами.

В 1922 году Штаудингер завершил, при помощи И. Фричи, гидрирование каучука. При этом они получили гидрокаучук, который оказался растворимым коллоидом. Тогда же Штаудингер предложил для названия подобных молекул термин «макромолекулы».

На съезде естествоиспытателей в 1926 году в Дюссельдорфе Штаудингер изложил свои представления об образовании макромолекул. По мнению ученого, образование таких молекул хорошо объяснялось в соответствии со структурным учением Кекуле о способности атомов углерода к образованию связей между собой и с другими элементами, входящими в состав органических соединений.

Сообщения немецкого химика не только произвели сенсацию, но и вызвали многочисленные возражения. Был среди оппонентов и лауреат Нобелевской премии 1927 года по химии Г. Виланд, который писал Штаудингеру: «Дорогой коллега, оставьте, пожалуйста, Ваши представления о больших молекулах; органических молекул с молекулярным весом свыше 5000 не существует. Если вы хорошо очистите исследуемые Вами продукты, как, например, каучук, тогда он закристаллизуется и обнаружит свой низкомолекулярный характер».

Вскоре у противников Штаудингера появился существенный аргумент: в результате рентгеноструктурных исследований было установлено, что кристаллическая целлюлоза состоит из элементарных ячеек. По представлениям Негели мицеллы соответствуют мельчайшим кристаллам в кристаллических веществах.

Но Штаудингер считал, что в химии высокомолекулярных соединений это понятие следовало интерпретировать иначе: «Под мицеллами следует понимать коллоидные частицы, построенные из многочисленных более мелких молекул, связанных между собой при помощи вандерваальсовых сил».

Заслугой Штаудингера является то, что, введя понятие «макромолекулярные коллоиды», или, иначе, обозначив так класс высокомолекулярных соединений, он осознал и подчеркнул большое теоретическое и практическое значение размера молекул этих веществ.

В своих воспоминаниях Штаудингер писал о том, какими путями он доказывал существование макромолекул. Ему пришлось для этого создать новые методы исследования, которые значительно обогатили существовавшие ранее способы изучения низкомолекулярных веществ, поскольку известные и проверенные на бесчисленных примерах методы исследования низкомолекулярных веществ были совершенно непригодны для обнаружения макромолекул.

«Существование так называемых "макромолекул" Штаудингеру с сотрудниками удалось обосновать путем наблюдений, что "макрорадикалы" переходят неизменными из одного соединения в другое, - отмечается в книге «Биографии великих химиков». - Макромолекулы оказались идентичными с коллоидными частицами, которые, как предполагалось, состоят из "мицелл". Способность к набуханию и вязкость были основными показателями продуктов полимеризации, и Штаудингер сам внес значительный вклад в установление количественных соотношений между вязкостью и молекулярной массой веществ.

Для объяснения строения определенных природных веществ Штаудингер получил синтетические модельные вещества. Это позволило установить существенные закономерности и взаимосвязи, обусловливающие образование макромолекул. Штаудингер изложил результаты своих исследований и обрисовал затронутые при этом проблемы более чем в 400 публикациях. Среди них сообщения об определениях вязкости, обнаружении концевых групп, о превращениях макромолекулярных веществ в их производные, а также полемика с научными противниками, ставившими под сомнение существование макромолекул.

Некоторые представления Штаудингера не подтвердились, как, например, отрицание им вначале ассоциации молекул в разбавленных и концентрированных растворах полимеров. Неправильным оказалось и предположение, что цепеобразные молекулы должны представлять собой довольно жесткие палочки. Но в общем многочисленные основополагающие исследования Штаудингера в области препаративной и физической химии высокомолекулярных соединений принесли ему всеобщее признание».

В 1926 году Штаудингера пригласили занять должность ординарного профессора химии в университете Фрайбурга. До 1950 года ученый возглавлял Институт химии высокомолекулярных соединений этого университета. Он проявил себя не только как выдающийся ученый, но и как прекрасный воспитатель. Под его руководством начинали свой путь в науку такие известные химики, как В. Керн, Р. Зигнер и О. Швейцер.

В 1927 году Штаудингер женился на Магде Войт. Специалист по физиологии растений, она стала ему надежным товарищем в работе. Детей у супругов не было.

В 1953 году, спустя четверть века после осуществленной ученым большой работы, Штаудингер был удостоен Нобелевской премии по химии «за исследования в области химии высокомолекулярных веществ».

В своей нобелевской лекции «Макромолекулярная химия» Штаудингер сказал: «В свете новых знаний в области макромолекулярной химии чудо жизни в ее химическом аспекте открывается в удивительном богатстве и совершенной макромолекулярной архитектуре живой материи».

Широкое международное признание работ Штаудингера выразилось не только в присуждении ученому Нобелевской премии по химии. Он был избран почетным доктором шести различных высших учебных заведений и членом многих научных обществ.

В 1951 году ученый ушел (в отставку) из Фрайбургского университета, став во главе Научно-исследовательского института макромолекулярной химии. Эту должность Штаудингер занимал до 1956 года.

Еще велась полемика относительно правильности теоретических представлений о природе макромолекул, а уже началось практическое использование результатов работ Штаудингера. Вторая половина двадцатого века прошла под знаком быстрого роста производства искусственных высокомолекулярных соединений, что в просторечье зовется «пластиком». Начало этого бума застал и Штаудингер. Он умер во Фрайбурге 8 сентября 1965 года от болезни сердца.

 

ЛАЙНУС ПОЛИНГ

(1901- 1994)

Дважды лауреат Нобелевской премии в предисловии к своему известному учебнику «Общая химия» для студентов писал: «Химики - это те, кто на самом деле понимает мир».

Как указывается книге «Великие ученые XX века»: «Выдающийся американский химик Лайнус Карл Полинг, или, как его фамилию переводили на русский в пятидесятых годах, Паулинг, родился 28 февраля 1901 года в Портленде. Его отец был фармацевтом, а мать - домохозяйкой. Когда мальчику было девять лет, отец умер и семья оказалась в затруднительном материальном положении.

Лайнус рос задумчивым и замкнутым мальчиком. Он часами мог наблюдать за жизнью насекомых, но особенно привлекали его минералы. Мир цветных камней манил и завораживал. Эта детская страсть к кристаллам иногда врывалась и во взрослую жизнь Полинга: несколько минералов ученый впоследствии изучил исходя из сформулированной им теории.

В тринадцатилетнем возрасте Лайнус впервые посетил настоящую химическую лабораторию. Увиденное там произвело на подростка такое впечатление, что он немедленно сам занялся опытами. "Химическую" посуду Лайнус позаимствовал на кухне у матери, а местом для изысканий избрал свою комнату».

Так и не окончив среднюю школу, в 1917 году Лайнус поступил в Орегонский государственный сельскохозяйственный колледж в городе Корвэллис. Чтобы добыть средства к существованию, студент мыл посуду в ресторане и сортировал бумагу в небольшой типографии.

По окончании колледжа в 1922 году он получил степень бакалавра по специальности «химическая технология». Осенью того же года в качестве аспиранта Калифорнийского технологического института в Пасадене Лайнус приступает к исследованию молекулярной структуры кристаллов с помощью дифракции рентгеновских лучей.

В 1923 году Полинг женится на Эйве Хелен Миллер. Супруги неразлучно прожили долгие и счастливые пятьдесят восемь лет. Эйва Хелен стала для Лайнуса и подругой, и помощницей, и соратницей. Она помогла мужу пройти через все тяжелые испытания.

В 1925 году молодой ученый защитил докторскую диссертацию по результатам исследования в области рентгеноструктурного анализа неорганических соединений. Одновременно он получил и степень бакалавра по математической физике. Полингу также присудили персональную Гугенхеймовскую стипендию, позволившую ему на два года отправиться на учебу в Европу. Здесь он занимался изучением атомной физики и квантовой теории под руководством таких известных ученых, как А. Зоммерфельд в Мюнхене, Э. Шрёдингер в Цюрихе, Н. Бор в Копенгагене и У.Г. Брэгг в Лондоне.

В 1927 году ученый вернулся в Калифорнийский технологический институт в качестве ассистента профессора химии. В этом институте Полинг с 1931 года занимал должность профессора химии, преподавал и вел исследовательскую работу до 1964 года.

Его первые исследования относились к кристаллографии. Полинг занимался расчетом величин ионных радиусов, составил их таблицы, сформулировал некоторые общие правила образования ионных кристаллических структур. За работы в этой области он первым получил премию И. Ленгмюра (1931).

Но главные научные работы Полинга посвящены изучению строения молекул и природы химической связи методами квантовой механики.

Наряду с американским физико-химиком Дж. Слэтером Полинг разработал квантовомеханический метод изучения и описания структуры молекул - метод валентных связей (1931-1934).

В тридцатые годы Полингу удалось объяснить молекулярное строение веществ на основании квантовохимических представлений, опираясь на работу Гейзенберга по расчету атома гелия, где немецкий физик ввел понятие «квантовомеханического резонанса». Вместо классической структурной теории Полинг предложил разработанную им «теорию резонанса».

Термин «резонанс» Полинг использовал как метафору. Теория резонанса исходит из того, что не каждую молекулу можно описать при помощи лишь одной электронной структуры и что в таких случаях «различные возможные электронные структуры находятся друг с другом в состоянии резонанса».

Поэтому химическая связь в подобных соединениях гибридна. Очень важное значение в созданной Полингом теории имеет разработанная им шкала электроотрицательности химических элементов, по которой можно оценивать энергию связи двух элементов и, таким образом, сделать вывод об ее устойчивости и характере. На этом основании ученый смог теоретически объяснить переходы от ионной связи к атомной. Полинг при помощи своей теории истолковал строение многих веществ. Квантовомеханическая теория химической связи - теория резонанса - позволила Полингу объяснить новые экспериментальные данные значительно лучше, чем с помощью классической теории химической связи, недостаточность которой он ощущал.

Ученый высоко оценивал влияние, которое оказала разработка учения о химической связи на развитие химии. Он писал: «Если темпы нынешнего научного прогресса сохранятся, уже у следующего поколения ученых будет такая теория валентности, которая превратит химию в столь же точную и действенную науку, как и теоретическая физика».

Книга Полинга «Природа химической связи», опубликованная в 1939 году, явилась одной из самых известных монографий, посвященных современной структурной химии.

Именно за проведение этих исследований, которые наметили основные пути применения новейших достижений физики и химии в биологии и медицине, Полинг был удостоен звания лауреата Нобелевской премии по химии в 1954 году.

В 1934 году появилась первая работа ученого по биохимии, посвященная магнитным свойствам и кислородному обмену гемоглобина. Далее на основании представлений теории резонанса Полинг исследовал строение молекул белков и изучал способность антител обеспечивать иммунитет.

«С раннего возраста Полинг прекрасно знал, что генетически вовсе не предрасположен к долголетию, - пишет А. Смирнов. - Его отец умер в возрасте 34 лет, мать прожила всего 45 лет. По сути, ученый Лайнус Полинг начал борьбу с самой Природой. Еще в 1940 году ему был поставлен диагноз серьезного почечного заболевания - болезни Брайтона. Тогда это было равносильно смертному приговору, с которым Полинг не желал согласиться. Двенадцать лет после этого он следовал строгой диете, исключившей соль и мясные белки, и победил болезнь. Фактически он пережил собственную смерть более чем на полвека! Видимо, именно в этот период у него окрепла убежденность в возможности найти способ справиться с болезнями и немощной старостью без помощи лекарств.

И здесь он вновь одержал блестящую победу. Его биохимический подход к здоровью, созданная им ортомолекулярная медицина (медицина "правильных" молекул) заняли подобающее место в системе человеческих знаний.

"Необходимым условием хорошего здоровья является наличие нужных молекул в нужном количестве, в нужном месте человеческого тела, в нужное время" - эти слова Лайнуса Полинга стали своего рода девизом новой науки».

Вторая мировая война заставила ученого на время отказаться от исследования белка. За время войны он создает несколько видов мощной взрывчатки и ракетного топлива, измеритель содержания кислорода для подводных лодок и самолетов. Также Полинг со своими помощниками создал синтетическую кровяную плазму для срочных переливаний в условиях полевых госпиталей. За эти работы в 1948 году ученый получил Президентскую медаль за заслуги.

После победы над фашизмом Полинг возобновил свои исследования. В результате работ, выполненных в 1945-1949 годах, ученый доказал, что серповидно-клеточная анемия обусловлена дефектом молекул гемоглобина.

В 1948 году Полинг дает представление о структуре полипептидной цепи в белках, впервые высказав мысль о ее спиральном строении и дав описание альфа-спирали. В 1950-1951 годах он опубликовал совместно с американским биохимиком Р.Б. Кори статьи на эту тему.

Круг интересов Полинга был очень широк. Он исследовал дезоксирибонуклеиновую кислоту, структуру антител, природу иммунологических реакций, интересовался проблемами эволюционной биологии.

Осознав, какую угрозу человечеству несет атомная бомба, Полинг в 1946 году стал членом возглавляемого Эйнштейном «Комитета озабоченных ученых», ставящего целью информировать общественность об опасностях, связанных с ядерным оружием.

В 1952 году Государственный департамент США отказал Полингу в получении заграничного паспорта по причине «недостаточной антикоммунистичности» его заявлений. Еще через три года ученый вместе с другими 55 Нобелевскими лауреатами подписывает «декларацию Майнау», призывающую прекратить все войны.

Полинг выступил одним из инициаторов Пагуошского движения. В 1957 году он написал обращение американских ученых к президенту США о прекращении испытаний атомного оружия. В январе 1958 года Полинг передал составленное им обращение генеральному секретарю ООН и много сделал для того, чтобы Организация Объединенных Наций приняла меры к прекращению испытаний атомного оружия. Это обращение подписали свыше одиннадцати тысяч ученых из 49 стран. В том же году он опубликовал книгу «Не бывать войне!», вызвавшую широкий общественный резонанс.

21 июня 1960 года в связи со сбором подписей под воззванием о запрещении ядерных испытаний ученый был вызван в подкомитет сената США для дачи показаний. На этом заседании председатель комиссии сенатор Т. Дуд предъявил ему ультиматум: либо Полинг сообщит имена тех, кто помогал ему собирать подписи под воззванием, либо он будет подвергнут тюремному заключению. Таким образом, была сделана попытка не только воспрепятствовать дальнейшему активному участию Полинга в международном движении за мир, но одновременно дискредитировать американское движение за сохранение мира. Однако Полинг не поддался скандальным методам слежки за умами. Он подал жалобу на сенатскую подкомиссию за нарушение прав человека, записанных в конституции США, в Верховный суд страны.

Вновь и вновь выступал Полинг в разных странах, призывая людей бороться за мир. Огромный интерес во всем мире вызвала книга Полинга «No More War!», которая была опубликована на многих языках.

Холодной войне Полинг противопоставлял политику мирного сосуществования. Однажды на вопрос, не приведет ли экономическое соревнование со странами социалистического лагеря к нежелательным для США последствиям, Полинг ответил, что экономические вопросы могут быть решены намного лучше, если американский народ будет жить в нормальных условиях и вести здоровый образ жизни, чем если все люди погибнут.

В 1963 году в признание его выдающихся заслуг в борьбе за мир Полинг был удостоен звания лауреата Нобелевской премии мира.

Представитель Норвежского нобелевского комитета Гуннар Ян, в частности, сказал, что Полинг «вел непрекращающуюся кампанию не только против испытаний ядерного оружия, не только против распространения этих видов вооружений, не только против самого их использования, но против любых военных действий как средства решения международных конфликтов».

В 1963 году Полинг оставил Калифорнийский технологический институт и начал работать в Центре исследований общественных институтов в Санта-Барбаре, где занялся изучением проблем войны и мира.

Чтобы нагляднее можно было представить угрозу радиоактивного заражения, Полинг провел многочисленные научные работы. Он показал, что стронций-90 вызывает рак костей и лейкемию, йод-131 - рак щитовидной железы, углерод-14 и цезий-137 - другие опасные болезни.

В 1965 году ученый подписал Декларацию гражданского неповиновения «Совесть против войны во Вьетнаме».

Продолжалась и научная деятельность ученого. В 1961 году появилась работа Полинга о молекулярной теории общей анестезии - теория кристаллогидратов. В 1964 году совместно с Роджером Хейвордом он издает книгу «Архитектура молекул». Еще через год началась публикация серии статей о сферонной теории структуры атомного ядра.

С 1967 по 1969 год Полинг занимал должность профессора химии в Калифорнийском университете Сан-Диего, где основал две новые области биохимии: ортомолекулярную психиатрию и ортомолекулярную медицину.

Калифорнийский университет ученый покинул в знак протеста против образовательной политики губернатора Калифорнии Р. Рейгана. Полинг перешел на должность профессора химии в Стэнфордском университете.

«Полинг был приверженцем и пропагандистом ортомолекулярной медицины - врачевания с помощью веществ, присутствующих в самом человеческом организме, - пишет Е.А. Хайбуллина. - Он считал, что для победы над болезнью необходимо лишь нужным образом изменить их концентрацию. В 1973 году он основал Научно-медицинский институт Полинга для изучения предотвращения и лечения болезни методом потребления оптимальных доз витаминов и полезных минералов, особенно ежедневного потребления больших доз витамина C. Его книги "Витамин C и насморк", "Рак и витамин C" (1979), "Как жить дольше и чувствовать себя лучше" (1986) вызвали споры среди медиков».

Сам Полинг говорил: «Я убежден, что вы сможете продлить благополучную часть вашей жизни на 25 и даже на 35 лет, если в молодости или в среднем возрасте начнете принимать нужное количество витаминов… Удлинится именно та часть жизни, когда человек счастлив…»

Умер Полинг 19 августа 1994 года на своем приморском ранчо в Биг-Суре, штат Калифорния.

 

НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕМЕНОВ

(1896- 1986)

Академик А.Ф. Иоффе писал о Семенове в апреле 1960 года:

«Неспокойный нрав Семенова бросал его то в физику, то в химию, то в Ленинград, то в Москву, пока он не застрял на водоразделе химической физики. И стал расти водораздел и вширь, и ввысь, обрастать дворцами и церквами, и загорелись в них огни и взрывы, зарезвились на просторе радикалы.

40 лет назад Николай Николаевич кипел идеями и планами и, не остывая, продолжает кипеть и придумывать. Если за это время сократилась копна волос на голове, а лицо не так уж гладко, как было, то неукротимый нрав ни на микрон не сократился».

Николай Николаевич Семенов родился 15 апреля 1896 года в Саратове, в семье Николая Александровича и Елены Дмитриевны Семеновых.

В своей автобиографии Семенов пишет:

«Я окончил в 1913 году Самарское реальное училище и, проявляя еще реалистом большую склонность к научным занятиям в области физики и химии, поступил в том же 1913 году на физико-математический факультет Петербургского университета. С 1914 года я начал заниматься под руководством академика Иоффе (тогда приват-доцента) экспериментальной научной работой и написал за время пребывания в университете несколько научных работ и статей.

В 1917 году я окончил университет и был оставлен при нем стипендиатом для подготовки к профессорскому званию. До весны 1918 года я продолжал научно работать в Петрограде».

В середине июля того же года, будучи на каникулах у родителей в Самаре, Николай добровольно вступил в так называемую народную армию самарской «учредилки». Прослужив солдатом в артиллерийской батареи около месяца, Семенов дезертировал из белой армии и уехал в Томск, в то время единственный университетский город в Сибири. Некоторое время, благодаря профессору Вейнбергу, Николай работал в лабораториях Технологического института, а с декабря даже стал вести преподавание на кафедре физики.

Однако в сентябре 1919 года молодого ученого призвал в свою армию Колчак. Он попал в Томский артиллерийский дивизион, но благодаря хлопотам профессора Вейнберга был переведен в октябре 1919 года в радиобаталисты. Оттуда его откомандировали в Технологический институт, где Семенов продолжил научную работу.

После прихода в Томск Красной армии Николай продолжил научную и преподавательскую работу в университете до мая 1920 года, когда по приглашению Государственного физико-технического и рентгенологического института он переехал на работу в Петроград. Молодого ученого назначили заместителем директора Петроградского физико-технического института и руководителем лаборатории электронных явлений.

В 1921 году Семенов женился на Марии Исидоровне Борейше-Ливеровской - яркой, талантливой женщине. Она была известным специалистом в области романской филологии, работала в Петроградском университете на кафедре В.М. Жирмунского, переводила Данте. Мария Исидоровна была намного старше Николая Николаевича и имела четверых детей. С самого начала этот непростой брак оказался омраченным тяжелой болезнью, обрушившейся на жену. Она скончалась в августе 1923 года, прожив с Николаем Николаевичем менее двух лет.

Его тяжелейшую душевную драму смягчила и излечила племянница Марии Исидоровны, Наталия Николаевна Бурцева. Она стала женой Семенова и матерью двух их замечательных детей - Юрия и Людмилы.

В 1928 году Семенова назначили профессором Ленинградского физико-технического института. По его настоянию и с помощью его коллег, заинтересованных в развитии физической химии, лаборатория физики электрона превратилась в 1931 году в Институт химической физики Академии наук СССР, и Семенов стал его первым директором:

«В 1931 году был создан под моим руководством новый институт, и я смог его целиком укомплектовать своими учениками. Странно подумать, что в 1920 году, получив приказ организовать лабораторию в Физико-техническом институте, я был один, а всего через десять лет, в 1931 году, у меня уже был коллектив из 50 подготовленных мною хороших, активных ученых!

Так быстро росли кадры во всех лабораториях Физико-технического института, да и во многих других институтах, организованных в стране на рубеже двадцатых годов.

Не надо думать, что наши 25-летние научные руководители тех лет были какими-то неполноценными людьми в науке. Нет, в те годы рост знаний и опыта у представителей талантливой молодежи был поразителен. Все они к этому возрасту имели уже по несколько печатных работ, порою обладавших существенно пионерским значением в масштабе всей мировой науки. На эти работы широко ссылались в своих трудах иностранные ученые».

В 1929 году Семенов был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1932 году стал академиком.

Если не считать нескольких особняком стоящих работ, в научной деятельности Семенова в двадцатые - начало тридцатых годов можно выделить четыре главных направления. Первое из них - работы по экспериментальному определению электростатических полей (1920-1924). В результате этих работ были получены надежные и удобные методы экспериментального изучения электростатических задач, гораздо более быстрые и удобные, чем методы расчетного характера.

Второе направление относится к явлениям конденсации и адсорбции. Оно охватывает ряд работ, которые появлялись спорадически с 1924 по 1931 год. Эти работы также имеют весьма крупный теоретический и технический интерес.

Третье направление - это вопросы пробоя твердых диэлектриков. Это направление начинается работой Семенова в сотрудничестве с Вальтером и Инге в 1925 году. Эти работы Семенова и Вальтера впервые совершенно четко определили роль теплового пробоя в явлениях электрической прочности и могут быть отнесены к классическим работам по пробою.

Исследования по пробою, в свою очередь, подтолкнули ученого к проведению работы, которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении - созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей. Согласно этой теории, тепло, выделяющееся в процессе химической реакции, при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ, ускоряя реакцию и приводя к выделению еще большего количества тепла. Если нарастание количества тепла идет достаточно быстро, то реакция может завершиться взрывом.

Именно эта область научной деятельности Семенова и стала главной, несмотря на важность и широкую известность работ в других трех направлениях.

Как пишет А.Ф. Иоффе: «Та область, которая была создана Семеновым и которая доставила ему широкую известность у нас и за границей, - это область цепных реакций и применение их к взрывам.

Работы, относящиеся сюда, охватывают более двух десятков исследований, сделанных Семеновым и его учениками за период с конца 1927 по 1931 год. Эти работы ревизовали все классическое учение о скоростях химических реакций, создали основы новой кинетики, где получил блестящее объяснение целый ряд таинственных явлений, которые были частично известны со времени Бертолле, Вант-Гоффа и других и оставались совершенно непонятными. Целый ряд новых удивительных явлений был открыт Семеновым и его учениками. В результате этих работ были отброшены старые представления о взрывах и создана новая теория взрывов и горения. Эти работы вызвали целый поток работ у нас и особенно за границей и создали большую область, насчитывающую многие сотни исследований.

И здесь, как и во всех предыдущих областях, Семенов не ограничивался теоретическими работами, но шел и в сторону техники. В настоящее время поставлен ряд работ совместно с Моторным институтом и другими учреждениями, которые освещают практически важные вопросы [работы] двигателей внутреннего сгорания».

К тому времени Семенов вел глубокие исследования цепных реакций. В 1934 году ученый опубликовал монографию «Химическая кинетика и цепные реакции», в которой доказал, что многие химические реакции, включая реакцию полимеризации, осуществляются с помощью механизма цепной или разветвленной цепной реакции. В последующие десятилетия Семенов и другие ученые, признавшие его теорию, продолжали работать над прояснением деталей теории цепной реакции, анализируя относительные опытные данные, многие из которых были собраны его студентами и сотрудниками. Позднее, в 1954 году, была опубликована его книга «О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности», в которой ученый обобщил результаты открытий, сделанных им за годы работы над своей теорией.

В 1956 году Семенову совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследования в области механизма химических реакций». В нобелевской лекции Семенов сделал обзор своих работ над цепными реакциями: «Теория цепной реакции открывает возможность ближе подойти к решению главной проблемы теоретической химии - связи между реакционной способностью и структурой частиц, вступающих в реакцию… Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих знаний… Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важную проблему для того, чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечества».

Служба у Колчака в свете последующих сталинских репрессий, видимо, часто держала Николая Николаевича в напряжении. Он не знал, что в 1937 году в Ленинграде было сфабриковано «университетское» дело о якобы существовавшей «фашистско-террористической организации». В эту организацию вместе с известными физиками (В.А. Фок, Л.Д. Ландау и др.) должен был войти и «заговорщик» Н.Н. Семенов, но, к счастью, ареста не последовало.

В годы войны Семенов, как и многие советские известные ученые, эвакуировался в Казань. Здесь он работал над задачами, связанными с вопросами горения и взрыва. В 1943 году ученый переехал в Москву, куда, согласно постановлению правительства, был переведен Институт химической физики. Институт Семенова принял активное участие в зарождающемся советском атомном проекте.

Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами ученого, хотя теперь они осуществлялись с помощью масс-спектрометрии и квантовой механики.

В конце сороковых годов Николай Николаевич подвергся отвратительной травле, когда группа негодяев от науки обвинила его в отсутствии патриотизма, «низкопоклонстве перед иностранщиной», даже в плагиате! Семенова «спасла» от участи Капицы причастность к работам по урану - воистину сработал «урановый щит».

После того как в 1944 году Семенов был назначен профессором МГУ, он продолжал публиковать свои работы по различным проблемам вплоть до восьмидесятых годов. Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня.

В ходатайстве Института химической физики АН СССР от 27 января 1976 года о награждении ученого орденом Ленина и второй золотой медалью «Серп и молот» отмечалось:

«Особо важные исследования выполнены Н.Н. Семеновым в последние годы. Это прежде всего открытие нового класса разветвленных цепных реакций с энергетическим разветвлением, происходящим за счет реакций колебательно-возбужденных частиц, образующихся в экзотермических элементарных реакциях в ходе цепного процесса в сверхравновесных концентрациях. Развитие этих работ Н.Н. Семеновым и ею сотрудниками, а затем и другими исследователями привело к возникновению нового направления, так называемой неравновесной химической кинетики, которое сейчас активно развивается во всем мире. Эти работы послужили одной из основ создания химических лазеров, и первый химический лазер на разветвленной цепной реакции был создан в Институте химической физики.

В 1972 году Н.Н. Семеновым было предсказано и затем под его руководством открыто явление аномально больших скоростей и глубин превращения в цепных реакциях, сформулированы общие условия ингибированного самовоспламенения газовых смесей.

В последние годы по инициативе Н.Н. Семенова в институте начаты и успешно развиваются новые работы по катализу и химической бионике, которые привели к открытию новых каталитических процессов (неферментативная фиксация азота, активация насыщенных углеводородов и др.).

Н.Н. Семеновым и его учениками развиты новые представления о многоэлектронных процессах с участием комплексов переходных металлов, о практическом использовании в химии будущего принципов энергетики живых организмов».

Даже в последние годы жизни Николай Николаевич, по словам его коллег, оставался энтузиастом науки, творческой личностью, которую отличала бьющая через край энергия. Он был высок и худощав, любил охотиться и работать в саду, увлекался архитектурой.

Умер Семенов 25 сентября 1986 года.

 

ПОЛ ФЛОРИ

(1910- 1985)

Экспериментальные открытия Флори, теоретические обобщения и предвидения, изложенные в известных монографиях «Статистическая механика цепных молекул» (1953) и «Принципы полимерной химии» (1963), внесли значительный вклад почти во все области полимерной науки и во многом определили основные направления ее развития.

Пол Джон Флори родился 19 июня 1910 года в Стерлинге, маленьком городке штата Иллинойс. Отец, Эзра Флори, был священником-педагогом, а мать, Марта (в девичестве Брумбау) Флори, - учительницей. Среднее образование мальчик получил в местной школе в Элгине. Но ее окончании в 1927 году Пол поступил в Манчестерский колледж, расположенный в Северном Манчестере (штат Индиана). Возникший интерес у Флори поддерживал один из профессоров, К.В. Холл. В 1931 году Пол получил степень бакалавра и начал работать в Университете штата Огайо. Здесь он позднее получил степень магистра по органической химии.

Но он отошел от «химии поваренной книги» (выражение из романа С. Льюиса «Эроусмит») и переключился на физическую химию. Диссертация Флори посвящена фотохимическим процессам в окислах азота, имевшим прикладной характер (окислы азота являются компонентами смога). Успешно защитив диссертацию в Университете штата Огайо, в 1934 году он получил докторскую степень.

Новым местом работы Флори стала фирма «Дюпон де Немур» в Уилмингтоне (штат Делавэр). Молодой ученый вошел в состав ведущей группы исследователей, которой руководит У.Х. Карозерс. В то время группа Карозерса, будущего создателя нейлона, занималась синтезом полимеров, размеры молекул которых были значительно больше, чем те, с какими обычно имели дело химики. Системная программа Карозерса по синтезу полимеров сделала фирму «Дюпон» лидером в области изучения органической химии полимеров, но он понимал, что огромную работу еще предстоит проделать над полимерами, используя инструментарий физической химии. Эту задачу выпало решать Флори. В процессе своей работы он особенно интересовался скоростью реакции полимеризации.

Для решения этой сложной задачи Флори постулировал принцип, согласно которому реакционная способность взаимодействующих функциональных групп не зависит от длины цепи, с которой эти группы связаны (принцип Флори). При описании кинетики поликонденсации такое упрощение позволило значительно сократить число одновременно решаемых кинетических уравнений и дать простое математическое выражение для степени полимеризации и молекулярно-весового распределения образующегося полимера (распределение Флори). Позднее было показано, что найденное распределение справедливо также для радикальной полимеризации.

В 1936 году Флори женился на Эмилии Катерине Табор. Позднее у них родились две дочери и сын.

В 1937 году ученый впервые обнаружил элементарный акт передачи цепи при радикальной полимеризации, приводящий к переносу активного центра от растущей макромолекулы на другую частицу. В результате этого уменьшалось молекулярно-весовое распределение, а также могли возникнуть разветвления в макромолекулах.

В том же году произошла трагедия - Карозерс покончил с собой. Через год Флори покинул фирму «Дюпон». Он принял предложение стать адъюнкт-профессором исследовательской лаборатории фундаментальных наук при Цинциннатском университете (штат Огайо). Здесь Флори развил теорию, объяснившую закономерность образования разветвлений в некоторых полимерах, приводящих к появлению сетчатой структуры. Такая сетчатая структура характерна для эластичных полимеров.

В сентябре 1940 года Флори перешел в качестве старшего химика в фирму «Эссо лэборатрис» в Линдене (штат Нью-Джерси), созданную при «Стандард ойл девелопмент компани». Он работает над проблемой получения искусственного каучука. Для улучшения бутилового каучука (новый синтетический каучук, получаемый из газов - продуктов переработки нефти) он начал исследования в области собственных давних интересов - эластичности каучука.

В 1941- 1942 годах Флори и М.Л. Хаггинс выдвинули теорию растворов полимеров на основе квазикристаллической модели раствора. Эта теория позволила рассчитать энтропию смешения полимера с растворителем. Кроме того, Флори показал, что для каждого разбавленного раствора полимера существует такая температура, при которой он ведет себя как идеальный раствор. Однако эта теория обладала существенными ограничениями, поскольку не учитывала молекулярного веса полимера и степени развернутости его цепей.

В последующих работах, опубликованных в пятидесятые годы, Флори и его сотрудники учли гидродинамическое поведение растворов полимеров, впервые указав на необходимость учета «эффекта исключенного объема» при разработке термодинамики разбавленных растворов. Флори назвал температуру, при которой раствор становится идеальным (тэта-точкой). В настоящее время известная как температура Флори, она является фундаментальным параметром при определении формы макромолекул.

Однако в годы войны возможности для проведения фундаментальных исследований на базе «Стандард ойл» были ограничены. Когда фирма «Гудеар тайр энд раббер» пригласила его возглавить небольшую группу для выполнения фундаментальных исследований, Флори воспользовался благоприятной возможностью и в октябре 1943 года переехал в Акрон (штат Огайо).

Работа в «Гудеаре» создала Флори всемирную известность, и весной 1948 года его пригласили на должность декана химического факультета Корнеллского университета, в Итаку (штат Нью-Йорк). Можно сказать, что его прекрасные лекции заложили основу создания относительно молодой дисциплины, какой являлась химия полимеров. Это позволило Флори стать профессором химии Корнеллского университета.

В течение пяти лет работы в «Гудеаре» и за время работы в Корнеллском университете Флори сделал много фундаментальных открытий в области химии полимеров.

В эти годы Флори опубликовал ряд статей, посвященных количественному описанию кинетики трехмерной поликонденсации и молекулярно-весового распределения в полифункциональных системах, характеризующихся образованием разветвленных полимеров с последующим превращением в трехмерную молекулярную сетку, пронизывающую весь объем. Момент, при котором такая система внезапно теряет текучесть и из вязкой жидкости превращается в неплавкий и нерастворимый продукт (трехмерную сетку), называют точкой гелеобразования. В своих статьях Флори дал математическое описание условий нахождения точки гелеобразования.

В серии работ по набуханию нерастворимых полимеров в низкомолекулярных жидкостях Флори предложил метод, позволяющий на основании данных по набуханию получить информацию о строении макромолекулярных сеток и термодинамические параметры взаимодействия полимера с низкомолекулярной жидкостью.

Флори и его сотрудники вскрыли взаимосвязь между термодинамическими параметрами и гидродинамическими свойствами растворов полимеров и характеристиками растворенных макромолекул: их химической природой, конфигурацией и жесткостью цепей взаимодействия.

Работы Флори позволили определять строение и свойства макромолекул путем таких исследований, как измерение вязкости, скорости седиментации или диффузии. Флори впервые провел измерение вязкости расплавов полимеров и показал ее зависимость от молекулярного веса, молекулярно-весового распределения, степени разветвленности макромолекул и температуры.

Другой областью исследований ученого стали жидкие кристаллы. В 1956 году Флори опубликовал свою первую работу в этой области и сохранял интерес к жидким кристаллам до конца своей жизни.

В том же 1956 году Флори стал заместителем директора по науке в Меллонском институте прикладных исследований в Питсбурге (штат Пенсильвания). Однако административная деятельность показалась Флори скучной. Окончательно убедившись, что правление института не желает разрывать связи с промышленностью и заниматься фундаментальными исследованиями, он в 1961 году перешел на должность профессора в Стэнфордский университет в Калифорнии.

Исследования, выполненные под руководством Флори в шестидесятых годах, внесли значительный вклад в статистическую механику макромолекул - теоретическую основу современной физики полимеров.

В 1974 году Флори получил Нобелевскую премию по химии «за фундаментальные достижения в области теории и практики физической химии макромолекул». В нобелевской лекции Флори отметил, что один из компонентов взрывчатых веществ, разработанных Альфредом Нобелем, - нитроцеллюлоза - является макромолекулой. Он добавил: «Приобретение знаний об этом предмете (макромолекуле) должно рассматриваться как необходимое условие для понимания взаимосвязей между химическим строением и теми свойствами, которые делают полимеры активными в отношении живых организмов и необходимыми людям».

Флори использовал славу Нобелевского лауреата для пропаганды двух идей: прав человека и просвещения в области полимеров. Он пытался помочь преследуемым ученым, в частности, Сахарову. Флори даже предложил себя в качестве заложника Советскому правительству, с тем, чтобы Е. Боннэр, жене Сахарова, разрешили поездку на Запад для лечения.

После получения премии, Флори ушел из Стэнфордского университета, но оставался активным исследователем. Будучи еще с 1968 года консультантом ИБМ, он после 1977 года проводил два дня в неделю в отделении полимерной науки и технологии этой фирмы в Сан-Хосе.

Новая методика нейтронного рассеивания обеспечила прямое подтверждение точки зрения Флори, развитой им в предыдущие годы и заключавшейся в том, что конфигурация полимеров неупорядочена в аморфном состоянии.

В последние годы Флори стремился распространить принципы, первоначально разработанные для простейших синтетических макромолекул, на молекулы биополимеров. Эти работы могут иметь большое значение для биоорганической химии и молекулярной биологии.

Флори вел здоровый образ жизни, увлекаясь плаванием и гольфом. Ему удалось оставаться физически активным до конца своей жизни. 9 сентября 1985 года ученый умер от сердечного приступа во время работы в своем загородном доме в Биг-Су (штат Калифорния).

 

ИЛЬЯ ПРИГОЖИН

(1917- 2003)

В одной из своих работ Пригожин писал: «Главное - не сила, а архитектура воздействия на сложную систему. Малые, но правильно организованные воздействия обладают необычной эффективностью. А сильные, но неправильные, "лобовые" усилия не дают желаемых результатов и даже наносят вред, если противоречат собственным тенденциям развития системы».

Илья Романович Пригожин родился 25 января 1917 года в Москве. Он был вторым сыном в семье инженера-химика Романа Пригожина и музыкантши Юлии (Вишман) Пригожиной. Благодаря стараниям матери Илья с детства играл на пианино. Ноты, как она позднее вспоминала, он научился читать раньше, чем слова.

В 1921 году семья Пригожиных эмигрировала из России. Сначала они жили в Литве и Германии, а с 1929 года поселились в Бельгии. Годы переездов, по словам Пригожина, породили у него «острую восприимчивость к переменам»: «Начав изучать физику и химию, я был поражен тем, что исчез фактор времени». Пригожин интересовался историей и философией. Будущее же свое он связывал с профессией концертирующего пианиста.

Начальное и среднее образование Пригожин получил в школах Берлина и Брюсселя, а затем изучал химию в Свободном университете в Брюсселе, где его особенно привлекала термодинамика - наука, связанная с тепловой и другими формами энергии. Став здесь же в 1943 году бакалавром естественных наук, Пригожин написал диссертацию о значении времени и превращении в термодинамических системах, за которую два года спустя был удостоен докторской степени. В 1947 году он был назначен профессором физической химии в Свободном университете.

Как пишет Ю.А. Данилов: «Обостренный интерес к проблеме однонаправленности ("стрелы") времени приводит Пригожина к новой интерпретации необратимости. Согласно традиционным представлениям, необратимость возникает не на фундаментальном уровне (где все элементарные процессы описываются обратимыми уравнениями Ньютона), а позднее - при усреднениях или учете краевых и начальных условий. По мнению Пригожина, необратимость возникает на фундаментальном уровне вследствие конечной разрешающей способности прибора, с помощью которого производится наблюдение. Ни человеческий глаз, ни самый точный прибор не могут видеть траекторию - геометрическую линию "без толщины", а различают лишь более или менее тонкие трубки. Все же, что находится внутри таких трубок, становится неразличимым, что и порождает необратимость».

Наибольшую известность принесли ученому работы по феноменологической теории необратимых процессов, Пригожин является одним из основателей современной термодинамики неравновесных процессов.

Хотя основы термодинамики линейных необратимых процессов были заложены исследованиями Л. Онзагера, именно работы Пригожина дали толчок быстрому развитию этого раздела термодинамики, в результате чего термодинамика линейных необратимых процессов к настоящему времени стала столь же завершенной наукой, как и классическая термодинамика. Существенный вклад внес Пригожин и в термодинамику нелинейных необратимых процессов, т.е. в термодинамику систем, далеких от равновесия.

В работах Пригожина предложена оригинальная, так называемая локальная, формулировка второго начала термодинамики и использован в качестве базы для построения термодинамики неравновесных процессов принцип локального равновесия. Этот принцип сводится к утверждению, что в каждом малом элементе объема в целом неравновесной системы существует состояние локального равновесия, причем локальная энтропия является такой же функцией локальных макроскопических переменных, как и в равновесной системе. Этим самым сразу решается сложный вопрос об энтропии неравновесных состояний и возможность использования уравнения Гиббса для описания неравновесных систем.

Важную роль в построении термодинамики линейных необратимых процессов сыграла теорема, известная в литературе под названием теоремы Пригожина. Согласно этой теореме, в стационарном состоянии при фиксированных внешних параметрах скорость продукции энтропии (новое понятие, введенное в термодинамику ученым) в термодинамической системе минимальна. Это положение для закрытых систем было доказано еще Л. Онзагером. Однако именно Пригожин четко показал, что из этой теоремы вытекает совершенно иной критерий эволюции, чем критерий эволюции классической термодинамики, т.е. производство энтропии для необратимых процессов в открытой системе стремится к минимуму (критерий Пригожина).

Критерий эволюции классической термодинамики состоит в том, что энтропия для необратимых процессов в изолированной системе стремится к максимальной величине (критерий Клаузиуса). Теорема Пригожина разрешила важнейший для термодинамики линейных необратимых процессов вопрос о точной характеристике стационарного состояния открытой системы, что резко расширило область применения этого раздела термодинамики.

Как показал Пригожин, теорема о минимуме производства энтропии справедлива только в линейной области и может не выполняться для систем, далеких от равновесия. Поэтому для таких систем требуется новый критерий эволюции, который и был предложен Пригожиным и П. Глансдорфом.

Критерий Глансдорфа-Пригожина для нелинейной термодинамики был, по существу, первой попыткой построения критерия эволюции для систем, далеких от равновесия. В связи с этим возник и подробно разбирается в работах Пригожина вопрос об устойчивости неравновесных состояний систем, далеких от равновесия.

Изучение вопроса об устойчивости привело Пригожина к одному из самых значительных его открытий - к открытию диссипативных структур. В природе существуют два вида структур: равновесные и диссипативные. Равновесные структуры (например, кристаллы) образуются в ходе обратимых превращений, происходящих в системах, близких к равновесию.

Диссипативные структуры возникают в системах, далеких от равновесия, они существуют только благодаря обмену энергии и вещества с внешней средой и стабильны только до тех пор, пока связаны соответствующими потоками с окружающей средой.

Считая, что неравновесность может служить источником организации и порядка, Пригожин представил диссипативные структуры в терминах математической модели с зависимыми от времени нелинейными функциями, которые описывают способность систем обмениваться материей и энергией с внешней средой и спонтанно себя рестабилизировать. Ставший теперь классическим пример диссипативной структуры в физической химии известен как нестабильность Бенарда. Такая структура возникает, когда слои легкоподвижной жидкой среды подогреваются снизу. При достаточно высоких температурных градиентах тепло передается через эту среду, как обычно, и большое число молекул в жидкости образуют специфические геометрические формы, напоминающие живые клетки.

Скоро стало очевидно, что человеческое общество так же, как и биологическая среда, являет собой пример диссипативных и недиссипативных структур. В 1952 году английский математик А.М. Тьюринг первым предположил, что термодинамические нестабильности типа тех, какие были выдвинуты Пригожиным и его коллегами, характерны для самоорганизующихся систем. В шестидесятые и семидесятые годы Пригожин развил созданную им теорию диссипативных структур и описал образование и развитие эмбрионов. Критические точки раздвоения в его математической модели соотносятся с точкой, в которой биологическая система в хаосе становится последовательной и стабилизированной. Пригожин предположил, что его теории и математические модели систем, которые зависят от времени, могут быть применимы к эволюционным и социальным схемам.

В 1961 году Пригожин женился на Марине Прокопович. У них родились два сына. В 1962 году он стал директором Сольвеевского международного института физики и химии в Брюсселе. В 1967 году ученого назначили директором Центра статистической механики и термодинамики Ильи Пригожина, который он основал при Техасском университете в Остине. С тех пор он работал одновременно и в Брюсселе и в Остине.

Пригожин награжден золотой медалью Сванте Аррениуса Шведской королевской академии наук (1969), медалью Баурка Британского химического общества (1972), медалью Котениуса Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина» (1975) и медалью Румфорда Лондонского королевского общества (1976). Он стал членом Бельгийской королевской академии наук, Нью-йоркской академии наук, Румынской академии наук, Королевского научного общества в Упсале и Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина».

В 1977 году Пригожину была присуждена Нобелевская премия по химии «за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно за теорию диссипативных структур». «Исследования Пригожина в области термодинамики необратимых процессов коренным образом преобразовали и оживили эту науку», - сказал С. Классон в своей вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук. Эта работа открыла для термодинамики «новые связи и создала теории, устраняющие разрывы между химическим, биологическим и социальным полями научных исследований… Исследования Пригожина отличают также элегантность и прозрачность, поэтому ученого заслуженно называют "поэтом термодинамики"».

Пригожин не только директор Института Сольве в Брюсселе и Центра в Остине, но и неформальный лидер этих небольших, но весьма эффективных научных коллективов, их главный генератор идей.

Круг научных интересов Пригожина очень широк. Им опубликовано около 300 научных работ по различным проблемам физической химии, термодинамики и биологии, получены существенные результаты в таких несхожих областях науки, как теория растворов и статистическая механика, теория биологической эволюции и теория движения автотранспорта.

Пригожин известен в среде своих коллег как обходительный человек и незаурядный ученый, диапазон интересов которого чрезвычайно широк. Он увлечен литературой и археологией, по сей день играет на пианино, очень любит слушать музыку.

P.S. Илья Пригожин ушел из жизни 28 мая 2003 года.