Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск





предыдущая главасодержаниеследующая глава

У истоков

«Старая технология замкнулась в строго определенный круг ископаемых, оторвалась от широких геохимических проблем и достижений, в значительной степени идя лишь по образцам Запада и Америки. Старые традиционные приемы, старые требования к сырью, старые, замкнутые процессы оторванных друг от друга производств - такова картина современной минеральной технологии, которая необычайно отстала от огромных успехов органической химии и которую нужно решительно разбудить, революционизировать новой мыслью».

Чтобы оценить общий смысл этого, одного из наиболее «химизаторских» выступлений выдающегося советского геохимика Александра Евгеньевича Ферсмана в период начала эпохи пятилеток, нужно вспомнить решения XVII партийной конференции, которые подчеркивали настоятельную важность проблемы комбинирования смежных производств в промышленности. Нужно вспомнить настойчивость, с которой Сергей Миронович Киров добивался у своих соратников ясного понимания преимуществ социалистического хозяйства, позволяющего по строго научному плану увязывать между собою все отрасли производства и быта.

Что же это была за «новая мысль», которая долженствовала, по мнению Ферсмана, приблизить старую «минеральную технологию» к требованиям современности?

Народнохозяйственная выгода требует полноценного использования природных богатств. Геохимическая теория, равно как и технологическая практика, впервые в мире освобождалась от воздействия капиталистического хищничества. Наука не направлена на решение отдельных только узкоприкладных задач и вместе с тем не оторвана от революционной практики. Впервые от науки ожидают таких широких обобщений и больших творческих решений. Под влиянием этого Требования Ферсман призывал «критически пересмотреть самые списки полезных ископаемых, пересмотреть само понятие о полезности».

Говоря о связи геохимии и техники, Ферсман высказал важную мысль, значение которой проявилось несколько позже, когда перед народным хозяйством со всей остротой возникла проблема поисков и добывания чрезвычайно рассеянных и наиболее ценных элементов, решающих судьбы целых отраслей индустрии.

«Эта связь и зависимость, - писал Ферсман, имея в виду именно совместное решение геохимических проблем и задач техники, - будет делаться все резче и определеннее по мере того, как будут исчерпаны богатые месторождения и задачей промышленности станет переработка более бедных сортов, их облагораживание, активирование и обогащение, умение использовать и комбинировать целые комплексы веществ, встречающихся вместе».

И еще:

«Втягивание и использование низкосортного сырья, которое при других условиях не имело никакой ценности, может и должно на основании имеющихся материалов создавать новые полезные ископаемые, новые вещества. Именно здесь место геохимика, который знает свойства природных соединений и который должен вместе с технологом создавать новые ценности, комбинировать процессы и решать их в свете общеэкономической целеустремленности всего комбината в целом».

Так родилась интересная и парадоксальная идея создания полезных ископаемых. Так была подчеркнута задача создания новых веществ и организации на их основе целой промышленности, развивающейся стремительно, без пауз, спадов и передышек. Эта задача могла быть полноценно решена только в условиях советского социалистического строя. И именно для этого нужна была, более того - необходима наука в ее смелейших взлетах, в ее дерзновеннейших устремлениях вперед!

Быть может, на примере нефти - одного из самых поразительных и таинственных веществ в природе - можно особенно наглядно показать весомость вклада химии в дело умножения той пользы, которая делает подлинной драгоценностью ископаемое. А если обратиться к истории вопроса, то после Менделеева и Марковникова (выдающегося научного деятеля, далеко не в полную меру своих заслуг в науке нами оцененного), пожалуй, нельзя назвать никого из ученых, кто бы так рано и так прозорливо постиг великое будущее нефтегазового сырья, заново преображенного могуществом химии, как это сумел сделать Николай Дмитриевич Зелинский. Хотя Зелинский и ушел от нас, его творчество, протекавшее в лучшей, зрелой своей поре в наши дни, нельзя отнести к истории. Оно целиком живет в современности.

Когда бы Зелинский ни рассказывал о работах своей лаборатории в Московском университете, а в дальнейшем и в лабораториях академического Института органической химии, который ныне носит его имя, он всегда говорил: «Мы нашли», «Мы приблизились», «Мы будем», причем совсем не в том значении, как это обычно принято в корректном научном обиходе. За этим горделивым и любовным «мы» всегда стояли реальные, близкие ему люди: сотрудники-друзья и друзья-ученики. За свою шестидесятилетнюю творческую жизнь Зелинский заложил школу такого размаха, что уже в предреволюционные годы чуть ли не во всех российских университетах органическую химию читали воспитанники его «дружины».

Зелинский обладал удивительным умением воодушевлять умы и покорять сердца.

Воспоминания современников рисуют нам молодого красивого профессора химии, только что приехавшего из Одессы и никому еще не ведомого в Москве. Он прочел свою вступительную лекцию, посвященную роли Пастера в изучении химических процессов и поразившую слушателей широким обобщающим кругозором лектора, который сумел заинтересовать аудиторию выяснением глубокой связи между химией и биологией и отразить в содержании лекции единство естествознания. И уже на следующий день к нему явилось трое юношей - трое «мушкетеров науки»: Корбе, Чугаев и Шилов. С этого дня все трое стали химиками.

Корбе блеснул метеором и закатился, став жертвой скоротечной чахотки. Чугаев безвременно погиб, озарив своим талантом многие области химии. Третьим был Шилов - «наш замечательный, наш пылкий, яркий, неповторимый Шилов», как впоследствии вспоминали о нем друзья (Шилов скоропостижно скончался во время летнего туристского путешествия от приступа стенокардии в августе 1930 года). Гениальные работы этого пылкого, увлекающегося юноши, которого Зелинский не случайно заметил и «заворожил в пользу химии», как писали его современники, оказали огромное влияние на развитие современных представлений о механизме протекания химических реакций. Но все это было только начало...

Когда в вузы пришла заводская молодежь, чтобы по призыву партии штурмовать большую науку, хотя она не имела еще подчас и малых знаний, Зелинский разделил тесное помещение лаборатории пополам и сказал:

- Здесь будут работать рабфаковцы.

Ему глубоко по душе пришлись будущие ученые революционного призыва. На знание они смотрели как па оружие: им нужно овладеть, чтобы завоевать грядущее. Зелинский сумел их не только научить, но и ввести будущих молодых исследователей в жизнь.

Школа ученого - это не простая преемственность его взглядов и достижений. Лучший пример - творчество самого Зелинского. Последователь Бутлерова, он вдохнул новое содержание в теорию химического строения - великое откровение, которое девятнадцатый век оставил в наследство двадцатому.

Свои собственные идеи Зелинский вливал в целеустремленное коллективное творчество. Вовлекая в науку молодежь, одаряя ее новыми идеями, ученый с радостью подчеркивал и выделял каждый самостоятельный шаг пионера. Никто из учеников никогда не ощущал ограничивающего влияния авторитета Зелинского. Наоборот, каждый может рассказать о серьезной и деловой поддержке, которую в решающий час получили самые смелые его начинания со стороны этого выдающегося организатора науки.

Бессмертный трудовой научный подвиг Героя Социалистического Труда Николая Дмитриевича Зелинского открыл новые просторы в творении «второй природы».

Не боясь преувеличения, можно сказать, что в использовании нефти, как химического сырья, переломным был период, в который Зелинский, как тогда образно говорили химики, «оживил мертвецов». На сказанном чуде отнюдь не евангельского толка стоит немного задержаться. Это облегчит нам вступление в круг проблем, которые приобрели такую жгучую остроту с развитием новых областей химии, о чем речь пойдет дальше.

* * *

Судьба с необычной щедростью одарила этого человека. Я не застал его тем статным красавцем с задумчивыми глазами, каким он глядит со старых альбомных фотографий, но очень хорошо помню сумеречный задний дворик Московского университета, чуть ли не метровой толщины кирпичную кладку стен двухэтажных палат, и громадные двери, столь характерные для казенных учреждений тех давних времен, к которым относилось строительство нелюбимого государем императором опального Московского университета. Помню маленькую горенку, заставленную шкафами со стеклянной посудой, и дальше - просторную лабораторию с однообразными ученического вида столами. Помню внимательных и тихих лаборантов и то совершенно необычное впечатление, которое произвел на меня - производил на всех, кто его знал! - замечательный старик, ходивший между столами.

Уже тогда ему было немало лет: стриженная «в кружок» по старой профессорской манере шапка волос и аккуратная бородка стали уже совсем белы, движения мягки и неторопливы, лицо дышало спокойствием и умудренностью, и вместе с тем во всей его осанистой стройной фигуре не чувствовалось ни малейших следов увядания. Скажу здесь же, что Николай Дмитриевич Зелинский сохранил удивительную ясность и свежесть мысли до самых последних дней своей долгой и неизменно творческой жизни.

В ту пору я не умел разобраться в своих впечатлениях. А сейчас, припоминая наши встречи, всегда бывшие для меня ободряющими и радостными, я могу, как мне кажется, попытаться определить секрет этой несгибаемой молодости. Вероятно, она коренилась в замечательной способности Зелинского избегать нередкого для пожилых людей замыкания в себе, печального возврата к одному лишь прошлому, когда груз прожитых лет обращается тяжким бременем и сгибает плечи. Николай Дмитриевич сумел навсегда сохранить драгоценную открытость навстречу всему новому, что проникало в жизнь и что приносили к нему люди.

Отсюда, думается, проистекала и радостная готовность, с которой откликались сотрудники лаборатории, когда он подходил к ним, чтобы задать все один и тот же нетерпеливый, исполненный счастливым и жадным предвкушением ожидаемого и сбывшегося вопрос:

- Ну, что у нас нового?

А новое было всегда...

Именно там, в старой лаборатории, насквозь пропитанной множеством острых и кислых запахов, и в маленькой квартирке в столь же старом университетском здании, которую Зелинский согласился сменить на обширные хоромы, предоставленные ему Моссоветом на улице Горького, лишь тогда, когда уже не мог из-за старческих недугов ежедневно бывать в лаборатории, там я и познакомился с его работами, ставшими целой эпохой в органической химии, главным образом в химии нефти, и неисчерпанными во всех своих важных следствиях и поныне.

Обаяние личной скромности Николая Дмитриевича Зелинского настолько довлело над каждым, что даже человеку, хорошо его знавшему, трудно подыскать слова, которые давали бы действительное представление о величии этого человека в науке. Он поднял на невиданную высоту химию нефти... Нет, он создал современную химию нефти!

Но почему все-таки именно нефть в одном ряду с природными газами приобрела такое огромное значение, стала первоосновой автомобильных бензинов и обезболивающих препаратов, смазок и моющих средств, растворителей и звукоизоляционных материалов, красителей и взрывчаток, смол и ароматических «композиций», разнообразие которых, вероятно, столь же безгранично, как и богатство музыкальных мелодий? Это легко объяснимо, ибо нефть - самой природой созданный концентрат главных строительных элементов, без которых мы не можем себе представить такого возрастания сложности молекул, когда, наконец, происходит таинственный и неизменно волнующий воображение скачок и из неживой материи возникает сгусток ее же, но наделенной свойствами жизни.

Это произошло на Земле и, как полагают астробиологи, может происходить на небесных телах, вступивших на тот же путь развития, что и наша планета, только благодаря замечательным свойствам атома углерода. Это единственный в своем роде атом во всей менделеевской системе, электронное «облако» которого, окружающее ядро, может при известных условиях сливаться с электронными «облаками» двух, трех и даже четырех атомов, обладающих соответственно меньшей способностью к осуществлению химической связи, образуя «цепи» и «кольца». Подобными же широкими возможностями (хотя и с некоторыми существенными ограничениями, о которых будет сказано дальше) располагает и атом элемента кремния, что дает повод многим фантастам грезить о «кремниевых мирах», а химикам всерьез задумываться над созданием новой химии кремния, которая сблизит в чертогах «второй природы» органический и неорганический миры. Чтобы понять, насколько заманчива эта мысль, достаточно вспомнить, что кремний - основа земной коры и самый распространенный в природе (после кислорода) элемент.

«Показывают мне самые разнообразные предметы, - писал по этому поводу Александр Евгеньевич Ферсман, - прозрачный шар, сверкающий на солнце чистотой холодной ключевой воды, красивый, пестрого рисунка агат, яркой игры многоцветный опал, чистый песок на берегу моря, тонкую, как шелковинка, нитку из плавленого кварца или жароупорную посуду из «его, красиво ограненные груды кристаллов горного хрусталя, таинственный рисунок фантастической яшмы, окаменелое дерево, превращенное в кремень, грубо обработанный наконечник стрелы древнего человека... все это одно и то же химическое соединение элементов кремния и кислорода».

Когда Зелинский начинал заниматься нефтью, о ней почти ничего не было известно. А науке нужны не общие описания несхожих нефтей Прикаспия и Чусовой, Кубани и Заволжья. В глазах химика (в отличие от геолога) сама по себе нефть лишена индивидуальности. Древний остаток некогда бушевавшей на земле органической жизни (а может быть, не такой уж древний, на этот счет существуют разные взгляды) - нефть - это, в конечном счете, всего лишь смесь отдельных веществ. В их состав входит, помимо углерода, в основном легчайший водород - универсальная составная часть углеродных «цепей», или «циклов», образующих сложную частицу. В разных нефтях, колеблясь от полупроцента до пяти процентов, содержатся в соединении с углеродом и водородом сера, кислород и азот.

Зелинский воссоздал и построил в лаборатории почти все нефтяные углеводороды. Эта работа заняла восемнадцать лет. О значении его доблестного пионерского поиска можно судить хотя бы по тому, что даже сейчас, когда в изучение природы нефтей и их составных частей включились огромные силы многих специальных научных институтов, крупные специалисты утверждают, что и сейчас еще наука о нефти не располагает способами исчерпывающего исследования всех индивидуальных углеводородов, образующих нефть в целом. Первая брешь в загадке природы нефтяных углеводородов была пробита работами Зелинского.

Одного этого было бы достаточно, чтобы оставить неизгладимый след в пауке. Но для Зелинского самое интересное начиналось именно с момента получения нового вещества. Он был не систематиком, а творцом. Нельзя себе представить, чтобы пробирка с полученным им углеводородом была выставлена на полке шкафа под торжественной этикеткой, а в соответствующем каталоге новых химических соединений появилась новая строчка - и только... Радость, доставленная свежей добычей, жила недолго. Тут же Зелинский устремлялся к дальнейшим опытам. Он преобразовывал полученный углеводород на все лады: отнимал от него водородные атомы, а если надо было, он их добавлял, окислял, делал все, что угодно! С огромной изобретательностью, во всеоружии великолепной экспериментальной техники...

Широта научных интересов сближала Зелинского с классиками естествознания не меньше, чем смелость в постановке самых коренных, самых важных проблем науки. Путешествие на канонерке «Запорожец» для изучения серного брожения отравленных сероводородом глубин Черного моря сочетается в его научной биографии с чудесным «Химическим этюдом о пчеле», читанным в Академии наук. Зелинский первый применил излучения радия для исследования углерода. Он же впервые использовал поглотительную способность активированного угля для противогаза, спасшего десятки тысяч жизней в первой мировой войне.

Естествоиспытатели демократического лагеря, которые вместе с Климентом Аркадьевичем Тимирязевым видели в науке «доверенное им сокровище, составляющее собственность всего народа», никогда не ограничивали свой кругозор узкими окопами специализации. Для них не существовало «науки ради науки». Создавая для нужд земледелия науку о почвах, Василий Васильевич Докучаев призывал изучать и сам изучал «единую, цельную и нераздельную природу». Владимир Иванович Вернадский - современник и соратник Зелинского, вместе с ним покинувший Московский университет в 1911 году в знак протеста против реакции, - объединил во имя развития производительных сил родной страны геологию с химией в новой науке - геохимии.

Но эти черты творчества передовых русских естествоиспытателей могли полноценно раскрыться только на советской почве. Такова природа советской науки, питаемой достижениями планового социалистического хозяйства и, в свою очередь, с охотой его обслуживающей. Она стирает искусственные грани между отдельными дисциплинами. Когда Зелинский круто взялся за обогащение органической химии далекими ей передовыми методами физического анализа - оптическим, рентгенографическим и другими, - он следовал не только логике развития науки, но и духу эпохи.

Обостренное чувство нового, которое, по моему убеждению, и сохраняло Зелинскому до самых последних дней его жизни молодость мысли и свежесть чувств, особенно ярко проявилось в отношении к идеям, с которыми к нему пришел однажды Леонид Федорович Верещагин. Молодого физика увлекла едва нарождавшаяся (это происходило в тридцатые годы), едва начавшая создавать свой сложный экспериментальный инструментарий новая область - физика сверхвысоких давлений. Под действием могучих сил сжатия, которым подвергнуты вещества в таинственных пока что для нас недрах земного шара, желтый фосфор странным образом перестраивается, превращаясь в черное вещество, нечувствительное к воздействию кислорода; окись висмута, устойчивая к самым сильным химическим воздействиям, внезапно разлагается и выделяет чистый металл, который в обычных условиях мы получаем в результате сложнейших процессов «горячей металлургии». Это целый мир удивительных превращений, еще далеко не во всем получивших полное истолкование. Что, казалось бы, Зелинскому до физики высоких давлений? Но в числе других достоинств этому человеку была присуща поразительная ясность дальнего видения. Он сумел разглядеть в отвлеченных исканиях юноши Верещагина зародыш одной из тех связей, которым суждено было вырасти и окрепнуть и вывести обе науки - физику и химию - в дружном слиянии на их нынешние новые совместные пути. Все это надо было суметь увидеть и предугадать тогда, когда молодой ученый не мог найти поддержки и понимания ни у кого из представителей устойчиво определившихся физических и химических направлений, слишком прочно забравшихся в скорлупу своих узких специальностей.

Зелинский не просто поддержал и одобрил Верещагина. У того было предостаточно добрых напутствий, но не хватало такой малости для осуществления обуревавших его идей, как четыре лабораторных стены. Зелинский добился создания лаборатории физики сверхвысоких давлений, в сущности, довольно далекой от его коренных устремлений. И до самых последних дней своей жизни с живейшим участием относился к ее работам. А сейчас это один из крупнейших мировых центров той новой области знания, которая властно стирает «а наших глазах границы, весьма ощутимо, при всей их условности, разделявшие родственные науки - физику и химию.

«Еще совсем недавно физика и химия шли своими особыми, раздельными путями, - прозорливо писал Зелинский, обосновывая свой интерес к физике сверхвысоких давлений. - На наших глазах эти пути сближаются. Может ли быть иначе? Ведь именно благодаря физике мы познали природу тех сил, которые действуют в химических преобразованиях веществ окружающего нас мира. И не вопросы ли новой химии заставляют физику, достигшую изумительных результатов в изучении свойств отдельного атома, особенно настойчиво стремиться к решению следующей, более трудной задачи: к раскрытию картины сложных взаимодействий целых комплексов атомов, законов возникновения и жизни огромных молекулярных конструкций, из которых формируются белки, вытягиваются нити шелка, складываются грани кристаллов? Наши взоры в прямом смысле этого слова, насколько это нам позволяют современные оптические методы исследования, и в смысле теоретического проникновения в сущность законов природы, прикованы сейчас к молекуле - носительнице химических свойств любого вещества. Мы ее разрушаем, исследуем по частям, синтезируем, видоизменяем всеми доступными нам способами. Мы отмечаем малейшие вариации ее свойств в зависимости от внешних воздействий. И разве не естественно стремление усилить эти воздействия?! Разве не естественно желание получить как можно более резкую картину этих изменений, расширить их диапазон в поисках новых, неизвестных доселе веществ, и новых, не открытых еще свойств тех веществ, которые приняты на вооружение техники?!»

Конечно, чтобы прокладывать новые пути, нужно было выработать в себе воображение в какой-то мере «конструкторского» склада. Молекулы должны были приобрести в глазах химика такую определенность сложения, чтобы он мог начать их разымать, перестраивать, надстраивать и взаимозаменять, руководствуясь точным расчетом, обдуманной целью.

Так и произошло. Оставаясь еще во многом искусством, органическая химия на протяжении одной только жизни Зелинского стала почти точной наукой. Все чаще в своих раздумьях о строении вещества химику приходилось обращаться к строгим образам архитектуры молекул, а сейчас он уже не может ни шагу вперед сделать, не уточнив во всех подробностях пространственное расположение атомов в молекуле. Это помогало ему уже на первых ступенях органического синтеза (так называется увлекательнейшая область созидающей химии, изучающая способы «возведения» сложных молекулярных построек из более простых составляющих: «кирпичиков» или «блоков»). Ясное понимание пространственного расположения молекулярных конструкций вылилось в острейшую необходимость, когда химики перешли к созданию гигантских (разумеется, в масштабах микромира) молекулярных сооружений, особенности строения которых определяют свойства таких природных материалов, как кожа, волокно, каучук, и бесчисленного множества их нынешних искусственных собратьев.

Схемы углеводородных соединений могут показаться простыми и однообразными, как постройки из детских кубиков. Не сразу удается привыкнуть к мысли, что ничтожные перемены в строении, казалось бы, одной и той же по составу молекулы могут повести к таким поразительным изменениям свойств вещества. Достаточно, скажем, прибавить к молекуле метилового спирта еще один атом углерода и два - водорода, чтобы превратить смертельный яд в винный спирт. Действием кислорода воздуха тот же метиловый спирт можно превратить в формальдегид - важное сырье для производства пластмасс (водный его раствор каждому известен под названием формалина). Нагревая метиловый спирт с окисью углерода под давлением, можно получить из него уксусную кислоту и так далее.

Есть вещества, у которых «скелетные» атомы углерода образуют кольца, а построенные на этой основе углеводороды называют кольчатыми или циклическими. Многие из таких соединений имеют приятный, душистый запах. Вероятно, поэтому за ними издавна закрепилось название ароматических соединений (хотя на самом деле некоторые из них не имеют никакого запаха, а другие пахнут даже неприятно).

На примере ароматических колец тоже можно проследить за поразительными изменениями свойств веществ, связанными с небольшими на первый взгляд переменами в строении слагающих их молекул. Если кольцо душистого вещества включает 5 углеродных атомов, то оно обладает запахом горького миндаля, 6 - мяты, 7-9 - камфоры, 10-13 - кедра, 14-15 - мускуса; при дальнейшем увеличении числа углеродных атомов (и соответствующей перестройке молекулы!) запах слабеет и, наконец, исчезает совсем.

Присоединяя различные атомы к таким «кольцам», можно получать разнообразнейшие продукты высокой ценности. Так, нафталиновое кольцо - родовое начало множества великолепных красок.

В иных распространенных углеводородах атомы углерода располагаются в прямые или разветвленные цепи. Это открытые, цепочечные соединения, например алкоголи, парафины.

Множество химиков целую жизнь посвящали благородной задаче выращивания «родового дерева» - производных одного какого-либо вещества из такого ряда. Но все превращения сводились главным образом к замене одних составных частей молекулы другими. Между отдельными классами углеводородов лежала, казалось, непроходимая пропасть. Сколь ни заманчивой была идея превратить, скажем, парафины - даже название которых в переводе с латыни («парум» и «офинис» означает слабое сродство) говорит о неспособности к реакциям присоединения - в ценные «ароматики», ее приходилось относить к области научной фантастики.

До работ Зелинского неизвестно было, как подступиться к такой перестройке. О парафинах до сих пор говорят как о «предельных», «насыщенных». Предел насыщения связей в молекуле - это химический тупик. В этом тупике числились не только парафины, но и другие углеводороды, прозванные кем-то в сердцах «химическими мертвецами».

Однако мнимые «мертвецы» ожили...

На них пытались воздействовать жаром. Высокие температуры крушат тонкие молекулярные постройки, как стальной прут стекло. В хаотической смеси обломков иногда можно выбрать кое-что пригодное. Но это безумная расточительность - разрушать, чтобы строить из остатков!

Зелинский нашел множество способов перестройки, взаимного превращения углеводородных молекул без разрушения. Цепочки замыкаются в кольца, кольца теряют свое водородное насыщение и становятся деятельными драгоценными ароматиками. Все процессы происходят с огромными скоростями - этого темпа требует жизнь! - при сравнительно невысоких температурах.

Творчество Зелинского, его учеников и соратников Алексея Александровича Баландина, Бориса Александровича Казанского, Сергея Семеновича Наметкина, Николая Ивановича Шуйкина, Розы Яковлевны Левиной, Адольфа Феликсовича Платэ, Юрия Константиновича Юрьева, Николая Ивановича Гаврилова и других на протяжении десятилетий изменило облик практической химии, а ведь мы говорим именно о ней. Здесь излишни подробности, но стеклянные приборы на столе химика - это ведь не что иное, как модели нефтеперерабатывающих заводов, фабрик красителей, синтетического каучука и искусственного горючего. Лаборатория неотделима от практики. Надо было видеть Зелинского в работе или хотя бы слышать его высказывания о том, как широка область применения недеятельных углеводородов, переставших казаться инертным в химическом смысле материалом, пригодным только для сообщения энергии мертвым механизмам, чтобы почувствовать, насколько близка ему эта мысль.

Как же удавалось осуществить такие удивительные внутренние перестройки молекул? Для каждой из них Зелинским и его учениками был подобран соответствующий ключик. Ключ не открывает двери, он только поворачивается в замке. Так и здесь: переходные превращения совершаются при помощи посторонних веществ - катализаторов, которые ускоряют и направляют реакцию. Такими ускорителями служат в одних случаях платина, в других - никель, алюминий и иные химические элементы и соединения.

Внедрять катализаторы в органическую химию Зелинский начал давно. С помощью хлористого алюминия уже в 1918 году ему удалось получить из тяжелого солярового масла и мазута авиационный бензин. На этом бензине летали самолеты молодой Красной Армии, отрезанной интервентами от нефтедобывающих районов.

Бензин Зелинского отличался эксплуатационными достоинствами: в самых трудных условиях, при высоких температурах и большом сжатии он сгорал не взрываясь, не разрушая двигателя.

Умелое применение катализаторов помогло избавить некоторые наши нефти от серы - опаснейшего врага металла. Содержащие серу соединения под влиянием катализатора разрушаются. При этом выделяется смрадный газ сероводород, а очищенные углеводороды продолжат свой полезный путь.

Если кто-нибудь просил рассказать обо всем этом самого Николая Дмитриевича, он умоляюще поднимал руку: «Да, право же, друг мой, здесь нет ничего особенного, просто мы немного продвинулись в понимании катализа и отчасти научились его применять».

Однако в действительности соединенными усилиями могучей научной школы Зелинского (по удачному выражению одного из его учеников, профессора Г. Л. Стадникова, Зелинский «дожил до своих химических правнуков») и новых школ органической химии, сложившихся за последние годы, были преодолены многие трудности, препятствовавшие широчайшему использованию углеводородов нефти и природных газов для органического синтеза.

Из них, из этих элементарных звеньев, исходных «кирпичиков», строительных единичек, «мономеров», - называйте их, как хотите - сшиваются длиннейшие цепочки волокон или каучуков, разветвленные, пространственные каркасы пластиков. В разных сочетаниях - линейных и пространственных - они слагаются в вещества, которые и заполняют многоцветными бликами палитру художника, скупыми, но целительными дозами отмеряются в аптеках, превратившись в раскаленные газы, истекают из сопел ракет, дивными ароматами духов одаряют модниц и, разбросанные с самолета, истребляют саранчу в зарослях южного тростника. Все это бесконечно своеобразные детища всемогущего органического синтеза.

Углеводороды можно - само название на это указывает - сопрягать из угля и водорода. Можно складывать сложные соединения, как дом из отдельных кирпичей. А можно собирать из укрупненных «блоков», из готовых углеводородных конструкций. А откуда их брать - готовые? Со складов, отвечает наука, которые подготовила сама природа, не очень заботясь при этом о нуждах человечества, в процессе своих космических, биогеохимических, планетарных преобразований элементарной материи. Их надо брать из нефти, использовать природные газы.

Нефтехимия переживает сейчас счастливую полосу подъема, революционной ломки многих устарелых воззрений и отсталых приемов работы. Диалектика жизни вступает в спор с «неопровержимостями» вчерашнего дня.

Вот несколько примеров. Оказалось, что высококачественные, прочные волокна могут быть получены - и уже получаются! - из газов, образующихся при горячей переработке нефти, то есть из самого дешевого и доступного сырья.

Среди разновидностей этого нового для химии сырья особое внимание исследователей привлекает ныне углеводород пропилен. Из пропилена получают многие обыденные, но важные в промышленном отношении продукты, например ацетон, используемый, в свою очередь, при производстве бездымного пороха и целлулоида, искусственного шелка и медицинских препаратов. Старые способы получения ацетона путем перегонки древесины или сбраживания некоторых органических веществ уже не в состоянии удовлетворить огромный спрос на этот нужный продукт.

К настоящему времени нефтехимиками побежден даже наиболее пассивный в химическом отношении (в силу прочности своих молекул) и потому для технологической переработки наиболее трудный из всех парафинов - метан.

Например, при сильном нагревании метала из него можно получить ацетилен, а это одно из самых энергичных и активных соединений, известных людям. С воздухом ацетилен образует взрывчатую смесь. В струе кислорода он сгорает пламенем, которое почти не дает света, но в специальных горелках температура этого «кинжального огня» достигает четырех с половиной тысяч градусов. Даже вольфрам - самый тугоплавкий металл, из которого изготовляют волоски электроламп, и он мгновенно плавится в еле заметной бледно-голубой струе ацетиленового пламени. Ацетиленом, который сгорает в струе кислорода, режут и сваривают металл.

Но ацетилен можно не только сжигать. Большой запас энергии, заключенный в частицах ацетилена, - это причина его особой подвижности, легкой изменяемости при взаимодействии с другими веществами. Желто-коричневый раствор брома и малиновый раствор марганцовокислого калия он мгновенно обесцвечивает. А хлор - ядовитый газ - при соприкосновении с ацетиленом тотчас теряет все свои страшные свойства, становясь столь же мало опасным, как тот хлор, что входит в состав обыкновеннейшей столовой соли. Зато в сочетании с хлором из ацетилена получаются вещества, «которые легко растворяют смолы, жиры, фосфор и серу. В огромном перечне производных ацетилена можно найти и лак для мебели, и уксус, и автомобильные шины, и велосипедные камеры. Целое направление «химии ацетилена» создал крупнейший советский химик, чье имя заслуженно может быть поставлено рядом с именем Зелинского, - академик Алексей Евграфович Фаворский. Среди ценнейших веществ, которые ему удалось создать на основе ацетилена, нужно назвать прежде всего виниловый эфир. Это вещество унаследовало энергию и подвижность своего родоначальника. Академику Фаворскому удалось найти такие условия, при которых из винилового эфира образуются искусственные смолы, отличающиеся исключительно важным свойством - прозрачностью. Их используют для изготовления превосходного клеящего материала для стекла и отличных лаков. А на основе виниловых смол, в состав которых входит хлор, созданы превосходные, негорючие пластики, одно время широко применявшиеся для изготовления плащей, успешно заменяющие каучук и свинец для изоляции даже подводных морских кабелей.

Ацетилен до недавнего времени добывался весьма сложным способом - из карбида кальция. Исходные материалы для изготовления карбида сами по себе доступны и недороги: уголь, углерод которого во время плавки соединяется с кальцием извести. Но это производство энергоемко: чтобы выплавить из смеси угля с известняком килограмм карбида, приходится затратить около двух киловатт-часов электроэнергии.

Намечаются и другие многообещающие способы переработки метана: сгорая в двигателе, он может давать электроэнергию и одновременно ценное химическое сырье - смесь окиси углерода и водорода.

При нагревании метана с кислородом воздуха в присутствии катализаторов получается формальдегид, применение которого в органическом синтезе также весьма разнообразно. Из смеси окиси углерода с водородом (это так называемый «синтез-газ», один из продуктов неполного сгорания метана) можно получить метиловый спирт и водород; последний, в свою очередь, можно использовать для синтеза аммиака - основы для производства азотных удобрений. В ближайшие годы большая часть наших заводов, дающих азотные удобрения, будет переведена с коксового газа «а метан природных газов.

Суммируя все, что уже было нами рассказано о химии нефти, и кое-что добавляя, начнем с того, что химик-органик, а вслед за ним и технолог умеют отщеплять от исходного углеводорода атомы водорода. При помощи этого процесса, носящего название дегидрирования, из малодеятельных «предельных» получаются обладающие высокой реакционной способностью «непредельные» углеводороды, например из этана - этилен, из пропана - пропилен. В результате реакции дегидрирования, осуществляемой при помощи специальных катализаторов, непосредственно из бутана или бутилена нефтяных газов получают непредельный углеводород с двумя двойными связями, бутадиен или дивинил. Наглядно представить себе значение этой реакции поможет такая справка: на основе бутадиена (он же дивинил), который до недавнего времени добывался только из этилового спирта, в свою очередь вырабатываемого преимущественно из пищевого сырья - зерна и картофеля, во всем мире производится примерно четыре пятых всего синтетического каучука. На основе нефтяного сырья при посредстве той же реакции дегидрирования можно получать два других важных для производства синтетического каучука углеводорода - изопрен и стирол.

Непосредственное воздействие на углеводороды кислородом приводит к образованию кислородосодержащих соединений: спиртов, альдегидов, кетонои. В Институте; нефти Академии наук СССР учениками Зелинского разработан оригинальный процесс получения высокоценных спиртов прямым окислением парафиновых углеводородов. Спирты, в свою очередь, могут использоваться для изготовления эффективных синтетических моющих средств, пеногасителей, препаратов, применяемых в процессах обогащения руд. Примером синтетических моющих средств может служить широко известный порошок «Новость», применяющийся в быту и в легкой промышленности. Этот препарат, как и другие ему подобные, полностью лишен многих отрицательных свойств жирового мыла. В отличие от последнего новые синтетические моющие средства не взаимодействуют с растворенными в воде солями (из-за этого бесполезно теряется почти треть мыла, а в мыльной воде появляются вредные осадки, которые портят ткань).

Окисляя предельные углеводороды, можно на их основе получать важнейшую органическую кислоту - уксусную, которая обычно производится из этилового спирта или ацетилена.

Тонна парафина в результате окисления даст около 900 килограммов отличных высших органических жирных кислот, практически заменяющих такое же количество естественных жиров при изготовлении лучших сортов мыла, тонких моющих средств, пленкообразователей.

Спирты можно также получать, присоединяя к непредельным углеводородам воду. Именно этим способом - гидратацией - из этилена, выделяемого из нефтяных газов, производят важнейший представитель класса спиртов - этиловый, или винный, спирт, который, как уже было сказано, прежде извлекался только из продуктов брожения содержащего крахмал растительного сырья.

Углеводороды могут взаимодействовать с азотной кислотой или окислами азота. В результате подобных реакций, объединяемых под общим названием «нитрование», получают азотсодержащие, или, иначе, нитропроизводные, углеводороды. Среди них за последнее время на одно из первых мест по своему значению для производства синтетического волокна выдвинулся жидкий углеводород циклогексан. До сих пор он изготовлялся путем гидрирования бензола, то есть химическим путем. Между тем некоторые сорта советской нефти, в особенности бакинская, содержат циклогексан. После того как будет технически успешно решена сложная проблема разделения жидких многокомпонентных систем с выделением из них чистого циклогексана, производство ряда ценных искусственных волокон сразу же приобретает отличное исходное нефтяное сырье. На основе нитроциклогексана после соответствующей его переработки синтезируют, например, капролактам - вещество, служащее для изготовления всем известного капрона.

Дегидрирование, окисление, гидратация, хлорирование, нитрование... Мы пропустили еще алкилирование, но нельзя же перечислить здесь все основные приемы, которыми пользовался химик-органик, создавая химию углеводородов!

Медленно и как будто даже поначалу не очень заметно круг этих приемов расширился. Но в результате изменился облик всей химической науки.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2017
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'