|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
|||||||||
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Зелинский Николай ДмитриевичЗелинский Николай Дмитриевич Есть личности, которые олицетворяют собой динамику развития общества и
определяют поступательное движение общественной жизни на многие годы. Право
стать личностью приобретается умением, будучи в гуще событий повседневной
жизни, увлечь за собой других, дать творческий импульс желанию поиска
нового, более совершенного. В судьбе таких людей преломились и радостные, и
тяжелые периоды жизни общества. Уходящие годы не отдаляют их имена, а,
наоборот, заставляют с большим вниманием всматриваться в историю их жизни,
сверяя свои дела и поступки со свершениями этих людей. К их числу относится Начав жизненный путь, как типичный представитель университетской науки, Н.Д.Зелинский был современником и соратником Д.И.Менделеева, К.А. Яркая личность талантливого ученого всегда привлекала к себе студентов и
молодых работников. Большинство из них под благотворным влиянием Н.Д. НАЧАЛО ПУТИ Николай Дмитриевич Зелинский родился 6 февраля 1861 года в уездном городе Тирасполе Херсонской губернии. Родители мальчика рано умерли от туберкулеза (отец – в 1863 г., мать – в 1865 г.), и Николай остался на попечении бабушки Марии Петровны Васильевой. Его первые вкусы, взгляды и душевные качества формировались под благотворным влиянием этой замечательной русской женщины. Получив начальное образование дома, Николай три года учился в Николай Зелинский подолгу засиживался в физическом кабинете, ставя увлекательные опыты. Там же раньше работал известный химик Д. И. Менделеев. Важным моментом в выборе жизненного пути было для будущего химика
посещение лекций знаменитого русского физиолога И.М. Сеченова, которые тот
читал в большой химической аудитории университета. На первую лекцию «О
кровообращении в организме человека» Зелинский пришел вместе с бабушкой. В 1880 году Николай Зелинский оканчивает гимназию и поступает на
естественное отделение физико-математического факультета Новороссийского Став студентом, Зелинский оказывается в гуще студенческих волнений. Из всех предметов, которыми на первом курсе занимался Н.Д. Зелинский,
больше всего его заинтересовала химия. Кафедра химии была основана русским
ученым Н.Н. Соколовым. В годы учебы Зелинского на кафедре работали Н.Н. В 1883 году в Одессе состоялся VII съезд русских естествоиспытателей и
врачей – важнейший научный форум того времени. Среди делегатов находился После съезда на кафедре химии царило радостное воодушевление. Строились
планы новых, еще более интересных исследований. Зелинский не мог остаться в
стороне от этой кипучей деятельности. Он попросил П.Г. Меликишвили включить
его в исследовательскую группу, чтобы самостоятельно выполнить синтез. R-CH-CH-COOH / O Ученый разработал пути синтеза этих соединений, описал их химические
свойства. В плане этих работ и провел свое исследование Н.Д. Зелинский. Он
синтезировал
COOH качестве исходных веществ (-метилглицериновую кислоту CH3-CH-CH-COOH и / O
метиламин CH3-NH2. В мае 1884 года работа была опубликована в «Журнале По существовавшей тогда традиции молодые русские ученые обязательно
проходили стажировку в передовых западноевропейских лабораториях. Н.Д. В лаборатории И. Вислиценуса Зелинский провел один семестр. Здесь он
выполнил экспериментальную работу с использованием натриймалонового эфира. У В. Мейера в Геттингене Зелинский работал гораздо дольше. В. Мейер в
это время находился в расцвете своих творческих сил. Незадолго до приезда HC=CH открыл тиофен ( S , охарактеризовал его химические свойства и изучил пути HC=CH ( получения. Н.Д. Зелинский позднее писал, что в 1886 году, когда он работал у В. В 1888 году молодой ученый вернулся в Одессу. После сдачи магистерского экзамена он был зачислен приват-доцентом в университет и начал вести курс общей химии для студентов математического отделения физико-математического факультета. С 1890 года он читает для старшекурсников избранные главы органической химии. Одновременно Зелинский ведет большую научную работу. В исследовательскую деятельность он вовлекает способных студентов, ставших его верными учениками и помощниками. Под руководством Зелинского свои первые работы сделали А.М. Безредка, А.А. Бычихин, С.Г. Крапивин и другие студенты, ставшие впоследствии известными учеными. Н.Д. Зелинский в этот период продолжает исследования, начатые в лаборатории Мейера. Одна за другой выходят в свет статьи ученого о производных тиофена. В 1889 году он представляет к защите магистерскую диссертацию «К вопросу об изомерии в тиофеновом ряду». В ней получили дальнейшее развитие теоретические представления органической химии. Теория химического строения А.М. Бутлерова существовала уже четверть века. В руках химиков она явилась могучим оружием, помогающим отыскивать новые пути синтеза органических соединений, предсказывать существование новых, еще не открытых соединений и даже целых классов органических веществ. Одним из основных положений теории Бутлерова является представление об изомерии – явлении, при котором вещества, имеющие одинаковый состав, но различное строение молекул, отличаются друг от друга по своим химическим и физическим свойствам. Как известно, новые представления не сразу завоевали всеобщее признание, и в свое время Бутлерову, чтобы доказать их справедливость, пришлось синтезировать все бутиловые спирты – изомеры, имеющие состав C4H9OH. Н.Д. Зелинский, как и другие химики, широко использовал в своей работе
теоретические представления А.М. Бутлерова, правильность которых не вызвала
у него сомнений. Тем более велико было его изумление, когда он ближе
ознакомился с соединениями ряда тиофена. Получалось, что для этого класса
веществ, в частности для дикарбоновых кислот тиофена, положение теории А.М. HC-CH HC- (( (( (( (( HOOC-C C-COOH HOOC-C CH / / S I S II HC-C-COOH HOOC-C-C-COOH (( (( (( (( HC-C-COOH HC / / S III S IV Что же оказалось на практике? В 1885 году И. Месиингер впервые получил дикарбоновую кислоту тиофена, которая, как было доказано, описывается формулой I. После этого около десяти ученых различными способами пытались синтезировать хотя бы одну какую-либо другую из теоретически предсказанных структур, однако сделать это им не удавалось. Во всех случаях образовывалось только вещество I. Чтобы опровергнуть сложившееся мнение об «исключительности» соединений
тиофена, Зелинский в своей магистерской диссертации решил пойти по пути Na Br ( ( CH3-CO-CH-COOC2H5 + CH3-CH-COOC2H5 ( ( NaBr + CH3-CO-CH-CH-COOC2H5 ( H5C2OOC CH3 При омылении этого эфира в присутствии соляной кислоты получалась (- метиллевулиновая кислота: HCl CH3 ( ( CH3-CO-CH2-CH-COOH C2H5OOC CH3 Далее превращения осуществлялись по схеме: CH3 HC- ( P2S CH3-CO-CH2-CH-COOH ( H3C-C CH ( / S 2,4-диметилтиофен HC-C-COOH . (( (( HOOC-C CH / 2,4-тиофендикарбоновая кислота S Следует сказать, что в этом и других синтезах Н.Д. Зелинский впервые получил и подробно и изучил промежуточные вещества, такие, как 2,4- диметилтиофен, тиофенмонокарбоновые кислоты и др. В результате кропотливой работы были синтезированы все три недостающих изомера тиофендикарбоновой кислоты. Это была новая победа теории А.М. Бутлерова, добытая кропотливым трудом неутомимого молодого исследователя. Защита магистерской диссертации состоялась в 1889 году. А мысли ученого
были устремлены уже дальше. Подтвердив справедливость теории А.М. Бутлерова
для соединений тиофенового ряда, Зелинский решает заняться изучением такого
вида изомерии, который на первый взгляд не укладывается в рамки теории
химического строения. Дело в том, что теория Бутлерова в своем
первоначальном виде не содержала каких-либо положений о расположении атомов
в пространстве. Для объяснения имевшихся в то время экспериментальных
данных достаточно было плоскостного изображения молекулярных структур. Еще в первой половине XIX века было доказано существование двух винных кислот одного и того же состава: HOOC-CHOH-CHOH-COOH. Физические и химические свойства обеих кислот оказались совершенно одинаковы. Они лишь по-разному вращали плоскость поляризации света: одна из них – вправо, а другая – влево. В 1869 году немецкий химик И. Вислиценус обнаружил, что такое же явление характерно и для молочных кислот. Оказалось, что молочная кислота брожения – левовращающий изомер, а молочная кислота, образующаяся при работе мышцы, - правовращающий изомер (так называемая мясомолочная кислота). Заслуга в объяснении этих и им подобных факторов принадлежит голландскому химику Я. Вант-Гоффу. Он высказал предположение, что четыре атома или радикала, связанные с атомом углерода, расположены не на одной плоскости, а по углам тетраэдра, в центре которого находится углеродный атом. Если обозначить атом или радикал буквой R1, то пространственное расположение атома C и четырех R будет выглядеть следующим образом: R1 C _ _ _ _ _ _ _ _ _ R1 R1 Если заменить один из радикалов R1 на R2, то получатся фигуры, которые
после вращения в пространстве при наложении совпадают друг с другом, а
значит, изображаемые этими структурами молекулы тождественны между собой. R1 R1 C C _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ R4 R2 R2 R4 R3 R3 На примере молочных кислот расположение атомов в пространстве можно представить следующим образом: COOH HOOC COOH ( ( ( C CHOH C _ _ _ _ _ _ _ _ _ H OH CH3 CH3 CH3 Эти структуры ни при каком вращении в пространстве не могут совпасть друг с другом. Таким образом, из теории Я. Вант-Гоффа следует, что если молекула асимметрична, то при одинаковом порядке связей атомов в молекуле появляется изомерия, зависящая от различия в пространственном расположении атомов, так называемая пространственная изомерия или стереоизомерия. И все же, несмотря на глубокое теоретическое обоснование нового явления
изомерии, самих веществ – оптических изомеров известно было немного. Так, в Н.Д. Зелинский решил подробнее изучить явление стереоизомерии на целом ряде производных предельных двухосновных карбоновых кислот, которые согласно теории должны давать стереоизомеры. Однако соединения задуманного состава необходимо было синтезировать, найдя простой и надежный путь. Реакция между бромзамещенными сложными эфирами и цианидом калия KCN известна была давно. Она приводила к образованию цианзамещенных эфиров: R-CH-COOC2H5 + KCN ( R-CH-COOC2H5 + KBr . ( Br CN При внимательном изучении этой реакции Зелинский обнаружил, что она способна идти дальше и давать производные дикарбоновых кислот, которые являются стереоизомерами: K ( R-CH-COOC2H5 + KCN ( R-C-COOC2H5 + HCN (
CN K CN | | R-C-COOC2H5 + R-CH-COOC2H5 ( R-CH-C-R + KBr | | | | CN Br CN | R-CH-C-R + 4H2O + HCl ( R-CH-CH-R + NH4Cl + 2C2H5OH + | | | Н.Д. Зелинский таким методом получил производные янтарной, глутаровой,
адипиновой и пимелиновой кислот. Все они интересны тем, что их молекулы
содержат не один, как у молочной кислоты, а два асимметричных атома
углерода. Тщательно изучив эти соединения, Зелинский в докторской
диссертации не только подтвердил правильность взглядов Я. Вант-Гоффа, но и
творчески развил их дальше. Он делает вывод, что «явления стереоизомерии
среди углеродных соединений должны быть признаны фактом, действительно
существующим и теми учеными, которые относились с сомнением и враждебно к
возможности существования изомеров, структурно идентичных. Теория строения
не предвидела таких случаев изомерии, ... но стоило только формулам
строения придать стереометрическое значение, как то, что казалось
непонятным, приняло новую и ясную форму, нисколько не подрывая основ теории
химического строения, но, напротив, все далее ее развивая и совершенствуя». После защиты диссертации Н.Д. Зелинский продолжает интенсивно работать. ПРЕЕМНИК МАРКОВНИКОВА Осенью 1893 года Н.Д. Зелинский приступил к работе в Московском университете. Он возглавил кафедру органической химии и одновременно стал заведовать аналитической и органической лабораториями. По традиции новый профессор должен был прочесть вступительную лекцию. Лекция стала событием в жизни Московского университета. Все были
единодушны во мнении: Московский университет приобрел в лице Н.Д. Для Зелинского было характерно творческое отношение не только к своей научной работе, но и, казалось бы, к так хорошо изученному студенческому практикуму. В 1894 году появилось первое издание пособия Л. Гаттермана для студентов «Практические работы по органической химии». Оно отличалось продуманным подбором необходимых для практики синтезов и опиралось на самые последние достижения органической химии. Рекомендуя студентам пользоваться в своей практической деятельности этим удачным пособием, Зелинский каждый раз указывал, что не существует идеальных учебников и пособий, необходимо критически осмысливать изложенный в них материал и находить оригинальное решение задачи. Лабораторная практика давала много примеров. При описании опыта по получению натрийнитрометана по методу П. Нефа указывалось, что при высушивании продукта иногда происходит взрыв. Студент осуществил синтез и продемонстрировал это профессору. При переносе продукта в склянку с влагой раздался сильный взрыв. Зелинского заинтересовал этот опыт. Вместе со студентом Шиловым он выполнил научную работу, чтобы выяснить, в чем же причина взрыва. Ученый повторил опыт несколько раз и пришел к выводу, что взрыв происходит при соприкосновении продукта с водой. Среди других синтезов, рекомендуемых руководством Гаттермана, был и
многостадийный способ получения альдегидов. Зелинский решил упростить
синтез и предложил получать альдегиды из магнийорганических соединений и
муравьиной кислоты. Эта простейшая карбоновая кислота заинтересовала
ученого, потому что ее молекула уже содержит альдегидную группу. Для опытов
были взяты магнийиодорганические соединения с общей формулой R-Mg-I, где O OMgI // / H-C + 2CH3MgI ( CH4 + CH3-CH
OH OMgI Полученный продукт далее гидролизуется с образованием нестойкого промежуточного двухатомного спирта, который переходит в уксусный альдегид. Результаты этих опытов в феврале 1904 года были доложены на заседании отделения химии Русского физико-химического общества, а студенческий практикум обогатился новым общим простым и надежным способом получения альдегидов. Очень скоро Н.Д. Зелинский приобрел широкую популярность среди университетской молодежи. С его приходом на кафедру сразу почувствовались перемены в практической подготовке химиков. Зелинский добивался, чтобы студент успешно овладевал практикой органического синтеза, только после этого он допускался к исследованию. Наряду с большой научно-педагогической деятельностью в университете Н.Д. Зелинский принимал активное участие в Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии, существовавшем при Московском университете до 1930 года. Отделение химии этого общества в течение ряда лет, в особенности с 1890 по 1914 год, являлось наиболее крупным общественным объединением московских химиков. На его заседании неоднократно выступал Зелинский. У Зелинского была маленькая лаборатория, в которой он продолжил исследования, вытекавшие из методов синтеза, примененных им ранее в работах по получению замещенных двухосновных кислот жирного ряда и по замыканию гетероциклов. Здесь, в московской лаборатории, где его выдающийся предшественник по кафедре В.В. Марковников уже прославил себя работами по изучению природной нефти и выделенных им из кавказской нефти циклических углеводородов-нафтенов, опыт предыдущих работ Зелинского в области синтетических методов получения циклических соединений оказался плодотворным для оригинального и самостоятельного направления в исследовании различных нефтей. Зелинский подошел к разрешению той же задачи, которая интересовала и В.В. Марковникова, - исследование нефти, но совершенно новым путем. Ранее он искал возможности замкнуть цикл, содержащий серу, и получить тиофен. Теперь он решил попытаться подойти к замыканию алициклического кольца и синтетически получить углеводороды, содержащиеся в нефти. Эту задачу Зелинскому удалось разрешить блестяще. Интерес к синтезу углеводородов возник у Зелинского еще в 80-х годах XIX века в процессе его работ по стереоизомерии двухосновных кислот. При перегонке диметиладипиновой кислоты, кипящей без разложения при 3200 С, ученый заметил, что, кроме кристаллической кислоты, перегоняется в небольшом количестве какое-то маслянистое вещество. Зелинский предполагал, что это был 1,3-диметилциклопентанол-2 H2C________CH-CH3
H2C CH-CH3 Молекула этого вещества имеет замкнутое строение с 5 углеродными атомами в кольце. Зелинский понимал, что через такие соединения открывается прямой путь к циклическим углеводородам с использованием, например, цепочки: двухосновные кислоты ( циклические кетоны ( циклические спирты ( галогензамещенные ( цикланы. Именно по этой схеме в 1895 году Зелинский получил первый циклопарафин – 1,3-диметилциклогексан. Вначале была подвергнута сухой перегонке кальциевая соль диметилпимелиновой кислоты: CH2 CH3 CH2 / / / H2C CH-C=O H2C | нагревание | | + CaCO3 H2C C-O O H2C C=O / | / H3C-CH O Ca H3C-CH Затем 1,3-диметилциклогексанон-2 был превращен через спирт и галогенпроизводные в циклический углеводород. Синтезированный углеводород, имеющий общий состав C8H16, был сопоставлен
с выделенным ранее Марковниковым из нефти октанафеном того же состава. Последующие исследования были направлены на определение химических
свойств углеводородов, разработку синтетических методов их получения. Одни синтезы следуют за другими. Получив многие десятки веществ
циклического строения, Зелинский решает проверить одно из основных
положений теории строения Бутлерова – положение о взаимном влиянии атомов в
молекуле. Это исследование можно было провести, используя химические
реакции, ученый со студентом определяет константы диссоциации
циклопарафиновых кислот путем измерения электрической проводимости их
растворов. Эксперименты в этом направлении Зелинский начал еще в Одессе. В Работа по синтезу циклических углеводородов и их производных приобретала все больший размах. Н.Д. Зелинский ставит перед руководством университета вопрос о расширении лаборатории. По примеру Марковникова он принимает деятельное участие в проектировании, а затем и в строительстве нового помещения. В.П. Кравец вспоминал: «Работа шла с утра до вечера. Последним уходил Зелинский. Он был для нас олицетворением образа ученого – главы большой растущей школы химиков-органиков». РАБОТА В ПЕТРОГРАДЕ Н.Д. Зелинский активно участвовал в общественной жизни Московского
университета. Он горячо приветствовал революционное движение студенчества в С 1910 года новый подъем революционного движения не оставляет в стороне студенчество. В 1910 году по университету прокатилась волна митингов. В результате гонений царской полицией студенческого движения в отставку
подали 112 профессоров. В числе ушедших такие ученые, как Вернадский, Позже Зелинский получил из Петербурга предложение возглавить Центральную лабораторию Министерства финансов, а также заведовать кафедрой товароведения на экономическом факультете Петербургского политехнического института. Центральная лаборатория обслуживала в основном спиртоводочные заводы. Научная работа была прервана начавшейся в августе 1914 года первой мировой войной. В первые месяцы войны в Германии возник дефицит каучука, бензина и селитры – источника азотной кислоты, необходимой для производства взрывчатых веществ. В такой обстановке ученые были мобилизованы на выполнение военных заданий. В конце 1914 года группа немецких химиков во главе с Ф. Габером, директором Берлинского физико-химического института, вопреки Гаагской конвенции 1898 и 1907 годов предложила немецкому командованию применять в боевых условиях газообразные или легколетучие жидкие ядовитые вещества в виде облака. Первая химическая атака была проведена на северо-западе Бельгии. Было израсходовано 180 тонн хлора на участке шириной 6 км. Концентрация хлора составила 0,01 – 0,1 %, что является смертельной дозой для человека. Сразу после получения известий о газовой атаке Зелинский приступил к
поиску путей защиты от газообразных ядов и созданию противогаза. Главными
действующими реагентами в противогазах были гипосульфит (тиосульфат) натрия Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O = Na2SO4 + H2SO4 + 8HCl Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2( Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2( В результате реакций образуется неядовитые продукты. Но предложенная смесь неуниверсальна; она обезвреживает только хлор. Первые опыты были проведены в Центральной лаборатории. В герметически закрытой комнате зажги большой кусок серы. При этом образовался ядовитый оксид серы (IV): S + O2 = SO2 Когда концентрация газа стала достаточно высокой, в комнату, прижимая к
носу платок с прокаленным углем, вошли Н.Д. Зелинский и его сотрудники В.С. Началось систематическое исследование свойств угля. Оказалось, что обычный уголь обладает невысокой поглотительной способностью. Увеличить его поглотительные свойства можно путем активирования. Смысл активации угля состоит в том, что с внутренней поверхности пор удаляются адсорбированные тяжелые углеводороды и смолистые вещества. Сначала уголь пропитывали спиртом и эфиром, а затем прокаливали. Из пор удалялись высокомолекулярные органические вещества, а уголь приобретал большую пористость и, следовательно, высокоразвитую поверхность. Дальнейшие опыты показали, что активацию можно проводить и водяным паром. При высоких температурах в порах угля образуется так называемый водяной газ: H2O + C = H2 + CO Под впечатлением результатов ученый пишет докладную записку в Управление санитарной и эвакуационной части о необходимости создания угольного противогаза. В июне 1915 года он делает доклад на заседании санитарно- технического отдела Русского технического общества, а в августе выступает с сообщением об адсорбционных свойствах угля на экстренном заседании экспериментальной комиссии при медицинской комиссии Всероссийского союза городов в Москве. Для эффективности химических атак немцы решили применить дихлордиэтилсульфид – «горчичный газ», применение которого привело к большим жертвам. Были использованы противогазы Зелинского с дополнительными коробками с химическим поглотителем. СКОРОСТЬ И ТОЧНОСТЬ Современный ученый, разрабатывающий эффективный промышленный метод
получения какого-либо продукта, должен предложить процесс, протекающий с
высокой производительностью и с образованием одного целевого продукта. Явление увеличения скорости реакции за счет веществ, не принимающих видимого участия в реакции, - катализ стал объектом внимания Зелинского на долгие годы. Н.Д. Зелинский полностью разделял взгляды Д.И. Менделеева о том, что на поверхности твердого катализатора происходит деформация молекул реагирующих веществ, вследствие чего повышается их реакционная способность. Теоретические воззрения Н.Д. Зелинского на природу каталитического акта базировались на его многочисленных исследованиях каталитических превращений углеводородов. Он синтезировал более 30 новых углеводородов, среди которых сложные циклические соединения – спирановые и бициклические. 1. Дегидрогенизационный катализ – каталитические превращения насыщенных углеводородов, приводящие к образованию ненасыщенных соединений за счет отщепления водорода. Впервые это явление было описано Зелинским в 1911 году на примере дегидрирования шестичленных циклов в присутствии платины и палладия. При исследовании катализа впервые была открыта избирательность действия катализаторов. Сущность явления состоит в том, что каждому типу катализаторов отвечает строго определенный круг превращений. Поздняя формулировка – селективность действия катализаторов. Причина избирательности действия катализаторов может объясняться исходя из положений мультиплетной теории. В 1911 году при исследовании дегидрогенизации шестичленных циклов Дегидрогенизационный катализ стал самостоятельным разделом каталитической химии и основой целой отрасли нефтепереработки. 2. Гидрогенизационный катализ представляет собой каталитическую реакцию
присоединения водорода к ненасыщенным соединениям. В отличие от
дегидрогенизации она протекает в более мягких условиях. Катализаторы
никель, палладий и платина, ведущие дегидрогенизацию при температурах около Цель катализа не только присоединить к молекуле водород, но и осуществить процесс так, чтобы он протекал с изменением строения молекулы. 3. Каталитическая изомерия – процесс изменения структуры соединения в присутствии катализаторов. Зелинским впервые были описаны два вида изомерных превращений циклических и линейных углеводородов. Было открыто явление структурной изомеризации и миграция двойной связи. Исследования по органическому катализу Зелинского вылились в самостоятельное направление науки и промышленности – биохимию и нефтехимию. Катализ становится основным ускорителем прогресса не только химической промышленности, но и машиностроения, авиационной промышленности, автомобилестроения и т.д. Его роль с каждым годом будет все возрастать. ХИМИЯ ДРАГОЦЕННОГО ДАРА ПРИРОДЫ Октябрь 1917 года был переломным в биографии Н.Д. Зелинского не только как гражданина, но и как ученого. В 1917 году Николай Дмитриевич смог вернуться в Московский университет. Лаборатория Зелинского с первых дней активно подключилась к выполнению исследований, связанных с нуждами страны. В 1918 – 1919 года он разработал метод получения бензина из солярового масла и мазута. Наиболее радикальными заменителями бензина оказались касторовое и вазелиновое масло. Приказ Реввоенсовета Южного фронта давал право на реквизицию этих масел в аптеках для нужд фронта. При однократном пропускании солярового масла через нагретый до 550 – Испытания, проведенные комиссией в Московском высшем техническом училище, показали пригодность бензина для двигателей внутреннего сгорания. Нефть представляет смесь углеводородов с другими органическими соединениями, содержащими азот, серу и кислород. Нефть, добытая из недр, лишь сырье для получения из нее необходимых
продуктов. После обезвоживания она должна пройти первичную и вторичную
переработку. Первая – фракционирование ее перегонкой на бензиновую фракцию. Интенсивная работа в этом направлении проводилась еще в петроградской лаборатории Зелинского. Здесь он детально исследовал разложение нефтей различных месторождений и продуктов их переработки при нагревании и под действием различных катализаторов. В качестве катализаторов крекинга, кроме оксидов металлов, Зелинский применял алюмосиликаты, обработанные кислотой. Термический крекинг дает большой процент олефиновых углеводородов, но все же уступает каталитическому по разнообразию олефинов и парафинов разветвленного строения. В первых годах ХХ века началось сотрудничество А.Н. Никифорова и Н.Д. Отмеченные приемы переработки нефтепродуктов, разработанные Зелинским в период 1911 – 1915 год, легли в основу одного из наиболее многотоннажных процессов нефтехимии – каталитического риформинга. При каталитическом риформинге нефтяное сырье в смеси с водородом
пропускают через слой катализатора при температуре около 5000 С и давлении CH3-CH-CH- | | CH3 H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 ( H3C-CH2-CH3 + H3C-CH2-CH3 Сегодны риформинг – способ переработки нефтепродуктов с целью получения высокооктановых автомобильных и авиационных бензинов, ароматических углеводородов. Основными в каталитическом риформинге являются реакции, ведущие к образованию ароматических углеводородов: дегидрирование шестичленных циклопарафинов, дегидроциклизации парафинов и дегидроизомеризации пентаметиленовых углеводородов. Н.Д. Зелинский считал нефть драгоценным даром природы, который следовало бы беречь для лучшего социального будущего человечества: «Природа создала нам циклические и иные формы, которыми так богата наша нефть, и поэтому химику всегда очень трудно примириться с тем, что он видит, Когда сжигаются нефтяные углеводороды в топках». Главную задачу Зелинский видел в разработке методов использования углеводородов нефти для получения новых продуктов. В своих работах он показал громадные потенциальные возможности углеводородов нефти. На их основе был разработан метод получения кислородсодержащих соединений (кислот, спиртов, альдегидов, кетонов), гетеросоединений (серо-, азот-, галогенсодержащих). Это создало основу нового направления нефтехимии – нефтехимический синтез. В начале 30-х годов Зелинский организовывает в Московском университете лабораторию, в которой изучаются новые методы синтеза каучукоподобных веществ и способы переработки побочных продуктов производства каучука. В эти годы вступали в строй заводы по производству синтетического
каучука по методу Лебедева. Как известно, исходным веществом для синтеза
каучука служил этиловый спирт, получаемый из пищевого сырья. Представлялось
заманчивым использовать дешевое не пищевое сырье. В лаборатории Зелинского
в начале 30-х годов начались работы по превращению продуктов переработки
нефти в каучук. Наиболее перспективным оказался следующий путь: катализатор В результате упорной работы было выяснено, что важнейшей стадией
получения каучука является превращение ацетилена в димер – бутенин, или
винилацетилен Cl | CH(C(CH=CH2 + HCl ( H2C=C(CH=CH2 Научное значение синтеза хлоропренового каучука заключалось в том, что в качестве мономеров искусственного каучука, помимо диенов, был использован ацетилен. Перечень работ Н.Д. Зелинского в химии нефти будет неполным, если не рассказать об освоении методов анализа нефтепродуктов. Сначала была разработана ректификация углеводородов, или метод точной разгонки углеводородных смесей. Для разделения смесей был сконструирован новый вид ректификационной колонки, состоящей из куба-испарителя, колонны с насадкой, конденсатора и сборника продуктов разгонки. Разделение жидких смесей углеводородов при таком способе основано на диффузионном обмене между жидкостью и паром. По такому принципу сейчас работают практически все промышленные установки в химической и нефтехимической промышленности. Совместно с Г.С. Ландсбергом Зелинский ввел новый оптический метод исследования углеводородов – метод комбинационного рассеивания. В его основу положено свойство углеводородов рассеивать световые волны. Используя методы каталитической химии, Зелинский предложил оригинальную методику анализа состава нефтей, разделяющуюся на стадии: 1. Фракционирование нефти. Выделяют бензиновую фракцию (tкип=1500 С) и затем шесть высококипящих фракций с температурой кипения до 2400 С. По коэффициентам преломления и анилиновым пробам качественно устанавливают присутствие ароматических углеводородов во всех фракциях. Методом сульфирования определяют количественное содержание ароматических соединений. 2. Определение гексагидроароматических углеводородов методом дегидрогенизационного катализа. Катализ ведется в проточном реакторе в присутствии катализатора Pt (активированный уголь, t=3100 С). О происшедшем дегидрировании судят по количеству выделившегося водорода и анилиновой пробе. Н.Д. Зелинский сказал: «Запасы нефти не беспредельны, и когда-нибудь
нефти у нас не станет, как не станет во всем мире». В своем прогнозе он
исходил из той точки зрения, что «нефть образовалась из материнского
вещества организмов, а беспредельных масс этого материала в природе нет». ЗАГАДКА ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ Проблема происхождения нефти ( одна из самых загадочных страниц науки о Д.И. Менделеев разработал гипотезу неорганического происхождения нефти,
основанную на реакции воды с карбидами металлов в глубинных зонах земли. CaC2 + 2H2O ( Ca(OH)2 + C2H2 CaC2 + 4H2O ( Ca(OH)2 + 2CO + 3H2 H2O = 2H + O 2n CO + (m + 2n)H2 ( 2CnH2m + 2n H2O Такие процессы могут происходить в зоне высоких температур (~3000 C) и при давлении ~10(106 Па. Нефть может формироваться в глубинах Земли. Затем она мигрировала на земную поверхность по разломам. Н.Д. Зелинский придерживался органической теории, согласно которой нефть
произошла из растительных и животных остатков, которые под давлением,
радиоактивным излучением и теплоты превращались углеводороды. Зелинский полагал, что основными источниками поступления органического материала в осадочные породы могли быть сапропелиты (илы), которые в период формирования этих слоев накапливались на дне океана. Определили, что сапропелит содержит 96 % органических соединений, из которых 42 % может быть извлечено органическими растворителями. При сухой перегонке сапропелита, кроме газа и кокса, образуется деготь (до 63 %). Если деготь подвергнуть разгонке, то можно получить бензин, керосин и парафин высокого качества. В составе сапропелита присутствуют те же типы углеводородов, что и в природной нефти, - ароматические, предельные и алициклические. Н.Д. Зелинский изучал превращения холестерина, пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот, пчелиного воска, естественного и синтетического каучука. Он показал, что синтетическая нефть в зависимости от природы и исходного вещества обладает теми или иными особенностями, свойственными также и различным природным нефтям. На всех стадиях образования нефти, по мнению Зелинского, активную роль играют контактные катализаторы, участвуя в реакциях дегидрирования, дегидроциклизации, гидрогенизации растительного материала и углеводородов. Работы Зелинского в вопросе происхождения нефти получили активное развитие в настоящее время. Они явились основной экспериментальной геохимии осадочных пород. Нефтяная микробиология, радиационные методы являются не только аргументами в научном споре, но и конкретными методами, направляющими поиск нефти – природного богатства. ГЛАВА НАУЧНОЙ ШКОЛЫ После Октябрьской революции Н.Д. Зелинский продолжил не только научную, но и педагогическую деятельность. Рабочий день Зелинского был очень напряженным. С утра он читал лекции, проводил лабораторные занятия со студентами, давал многочисленные консультации инженерам и работникам. Зелинский был крупным ученым и педагогом, страстным пропагандистом
химической науки. На базе его лабораторий создавались новые научные
учреждения. Он провел огромную работу по созданию Института органической
химии в системе Академии наук. Ныне этот институт носит имя Н.Д. В 1934 году научная общественность страны широко праздновала 50-летие научной деятельности Зелинского. Комитет по химизации присудил ученому премию. В эти же годы Зелинский организовал и возглавил химический сектор Исследования по выявлению роли ферментов в протекании жизненно важных
процессов и природы этого явления стали одними из наиболее заметных работ Н.Д. Зелинский в 1927 году впервые доказал присутствие в составе белка дикетопиперазина, наличие которого многими приписывалось вторичным процессам циклизации при каталитическом гидролизе белка. 29 марта 1941 года в Доме ученых в Москве состоялось торжественное заседание, посвященное 80-летию со дня рождения Зелинского. За выдающиеся заслуги в разработке научных проблем по органической химии Зелинскому вручен орден Трудового Красного Знамени. 22 июня 1941 года началась Великая Отечественная война. Н.Д. Зелинский с
группой ученых был эвакуирован в Северный Казахстан. За достижения в
области получения моторного топлива он был награжден вторым орденом В сентябре 1943 года Зелинский вернулся в Москву и приступил к своим многочисленным обязанностям. В 1946 году Зелинскому исполнилось 85 лет. Он был награжден третьим орденом Ленина. За разработку нового метода получения ароматических углеводородов Зелинский был удостоен Государственной премии второй степени. Работы Зелинского составили целую эпоху в истории органической химии. За выдающиеся заслуги в области науки в связи 90-летием со дня рождения и 65- летием научно-педагогической деятельности ученый был награжден четвертым орденом Ленина. Осенью 1952 года здоровье Н.Д. Зелинского резко ухудшилось, и 31 июня ЗАКЛЮЧЕНИЕ Жизнь и творческий путь Николая Дмитриевича Зелинского представляет интерес не только для истории науки. Биография ученого складывалась в атмосфере философских идей и общественных интересов передовой русской интеллигенции 60-х годов XIX века, когда происходило формирование нового типа отечественного ученого, кровно заинтересованного в коренном преобразовании жизни и просвещении народа. Весь жизненный путь Зелинского был посвящен «приложению научных истин
для создания разнообразных химических ценностей, полезных человечеству». Главной заслугой Николая Дмитриевича перед отечественной наукой является
создание школы химиков-органиков. «Школа» подразумевает объединение ученых
на одной идеологической платформе, работающих в одной области. Школа
академика Зелинского внесла основной вклад в развитие отечественной химии и
в создание передовой химической промышленности. Идеи, высказанные Николаем В Институте органической химии, созданном при непосредственном участии ученого, работают его ученики. В Институте идеи Зелинского на природу каталитических процессов были четко оформлены в положениях мультиплетной теории катализа его учеником, академиком А.А. Баландиным. Отмеченный Зелинским эффект каталитического действия природных алюмосиликатов был развит в работах академика Х.М. Миначева. Им было сделано одно из важнейших открытий в гетерогенном катализе – установлена высокая каталитическая активность синтетических алюмосиликатов-цеолитов. Многие работы были продолжены учениками Н.Д. Зелинского, среди которых синтез углеводородов, исследование их каталитических превращений, химия белка, органический синтез. Вся жизнь и работа ученого – огромный вклад в науку, занимающую очень важное место в жизни страны. Николай Дмитриевич Зелинский – это гордость за отечественную науку, пример творческого развития. Используемая литература: 6 марта 2000 План реферата: I. Введение II. Биография Н.Д. Зелинского Начало пути 1) Преемник Марковникова 3) Работа в Петрограде 4) Скорость и точность 5) Химия драгоценного дара природы 6) Загадка происхождения нефти 7) Глава научной школы III. Заключение
|
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
© 2010 |