Научная работа

Теория химического строения – источник практических открытий

Развитие науки, и в частности органической химии, нельзя рассматривать как процесс, регулируемый только логикой научного исследования. Тысячами нитей органическая химия связана с практикой. Успехи науки приводят к созданию новых практически важных веществ, и даже к возникновению целых новых отраслей промышленности.

19 сентября 1861 года на 36-ом съезде немецких врачей и естествоиспытателей в Шпейере А. М. Бутлеров сделал доклад «О химическом строении веществ» [6], где изложил начальные положения теории химического строения. Теория объяснила строение и свойства органических соединений на основе порядка соединения атомов в молекулах, что позволило предсказывать существование новых веществ и находить способ их получения [1]. Его доклад был опубликован в иностранном журнале «Zeitschrift f. Chemie und Pharmacie» (1961 г.), а позднее и в русском журнале «Ученые записки Императорского Казанского университета» (1862 г.) вышла статья «О химическом строении веществ» [6].

Для подтверждения своих теоретических положений он приступил к обширным экспериментальным исследованиям, одно из которых полимеризация изобутилена и исследование механизма этого процесса.

Что такое полимеризация? В самом общем смысле – это химическая реакция, в ходе которой небольшие молекулы, называемые мономерами, соединяются друг с другом, образуя длинные цепи или трехмерные сетки, известные как полимеры. Полимеры, полученные в результате полимеризации, являются основой для огромного количества изделий, которые окружают нас в повседневной жизни и в передовых отраслях промышленности: полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полистирол (ПС), полиамиды (ПА) и др. [4].

На основании работ А. М. Бутлерова другой русский химик, С. В. Лебедев, разработал способ промышленного синтеза искусственного каучука.

Сергей Васильевич Лебедев (13 [25] июля 1874, Люблин, Царство Польское, Российская империя – 2 мая 1934, Ленинград, СССР) – русский и советский химик-органик, основоположник промышленного способа получения синтетического каучука. Действительный член Академии наук СССР (с 1932; член-корреспондент с 1928) [3].

В 1897-1899 гг. в Химической лаборатории Петербургского университета под руководством А. Е. Фаворского (ученик А. М. Бутлерова) С. В. Лебедев выполнил свою дипломную работу, а затем в 1906-1909 гг. провел серию исследований по изучению полимеризации непредельных соединений.

В 1913 г. С. В. Лебедев опубликовал магистерскую диссертацию «Исследования в области полимеризации двуэтиленовых углеводородов», фундаментальный труд, в котором были обобщены результаты предыдущих работ, сформулированы общие положения о характере, скорости и механизме процессов полимеризации. Высокую оценку магистерской дисертации Лебедева дал академик П. И. Вальден (1863-1957). В письме от 9 апреля 1913 г. он писал: «…Этот труд относится к области одинаково темной и ценной; рядом с высоким научным значением ваших исследований таковые имеют, конечно, крупную техническую цену; но их значение лежит также в области исторического развития вопроса об «искусственном каучуке». Вы являетесь пионером в этой области...». Дальнейшие успехи в области полимеризации двуэтиленовых углеводородов полностью подтвердили высокую оценку П. И Вильденом исследований С. В. Лебедева [5, с. 212-213].

В 1926 году Высший совет народного хозяйства СССР объявил международный конкурс на разработку промышленного получения синтетического каучука. Условия были довольно жесткими: надо было не только описать способ, но и представить два килограмма синтетического каучука и разработанную схему его заводского получения из доступного и дешевого сырья. За 2 года Лебедев справился: получил синтетический каучук полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия. Бутадиен Сергей Васильевич получил из этилового спирта. А сырьем для спирта служила обыкновеннейшая картошка. Правда, ее требовалось много: поначалу на изготовление одной автомобильной шины уходило 500 килограммов картофеля.

31 декабря 1929 г. газета «Правда» опубликовала специальное постановление ЦК ВКП(б) «О каучуке», сыгравшее большую роль в создании в нашей стране промышленности синтетического каучука. Совет труда и обороны взял под особое наблюдение строительство опытного завода в Ленинграде на Гутуевском острове.

А пока завода не было и заказы на полимеризационные установки еще только «размещали» в Киеве, работники лебедевской лаборатории синтезировали свой каучук в толстостенных бутылках из-под лимонада и шампанского. Разбивали их, чтобы извлечь полимер. Изготовляли первые пробные изделия из СК — шланги, втулки, прорезиненную ткань для плащей, автомобильные покрышки.

13 января 1931 года на заводе «Красный треугольник» сотрудниками С.В. Лебедева была изготовлена первая шина. 19 января 1931 года эта первая шина была надета на легковую машину, на которой ездил сам С.В. Лебедев. Она испытывалась в работе с января по ноябрь 1931 года. Пробег ее по выходе из эксплуатации составил 16 070 километров. В дальнейшем эта историческая первая шина из советского каучука была подвергнута всесторонним испытаниям. В 1932-1934 годах Лебедев руководил пуском и освоением первых заводов по производству синтетического каучука [2].

Таким образом, теория Бутлерова, взятая на вооружение химиками, стала основой современной органической химии и служит источником бесконечного ряда открытий, имеющих не только теоретическое, но и практическое значение.

Литература и источники:

1. Бутлеров, А.М. Сочинения : [В 3-х т.] / А.М. Бутлеров ; АН СССР. – М. : Изд-во АН СССР, 1953–1958. - Т. 2. Введение к полному изучению органической химии. – 1953. – 624 с.

2.К 145-летию разработчика способа получения синтетического каучука // Реальное время URL: https://realnoevremya.ru/articles/146232-k-145-letiyu-razrabotchika-sposoba-polucheniya-sinteticheskogo-kauchuka
3.Лебедев, Сергей Васильевич (1874—1934) // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лебедев,_Сергей_Васильевич_(1874—1934)
4.Полимеризация: Полный гайд по реакции полимеризации // «СИМПЛЕКС» URL: https://www.simplexnn.ru/reakciya-polimerizacii
5.Соловьев Ю.И. История химии в России: Научные центры и основные направления исследований. – М.: Наука, 1985. – 416с.
6. Устынюк Ю. А., Вацадзе С. З. Лекции по органической химии. С. 20-23 // Электронная библиотека «Научное наследие России» URL: http://www.chem.msu.ru/rus/teaching/ustinuk/welcome.pdf
7.1790-5_1_1862_1.pdf URL: https://repo.kpfu.ru/jspui/bitstream/net/639/1/1790-5_1_1862_1.pdf

Фотографии:

1. Бутлеров Александр Михайлович // Росспектр // URL: https://rosspectr.ru/wp-content/uploads/8/5/f/85f04d7d2b91591d7c9e95899f1fbe33.jpeg
2. О химическом строении веществ URL: https://repo.kpfu.ru/jspui/bitstream/net/639/1/1790-5_1_1862_1.pdf
3. Лебедев Сергей Васильевич URL: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ea/Sergey_Lebedev.jpg/250px-Sergey_Lebedev.jpg
4. Каучук в бутылке URL: https://sun9-13.userapi.com/s/v1/ig2/akrHuaSSQs2JN4pyulaSbNCc7T7UWEK6OvXcsGnZxBLtuDsaCLgEB7-EnWAqKRVUNY-DCKuUbVVUDZNYyvMf1r1c.jpg?quality=95&as=32x42,48x63,72x95,108x142,160x210,240x315,360x473,480x630,540x709,620x814&from=bu&cs=620x0
Научный сотрудник Музейно-выставочного комплекса Наумова Алла Анатольевна
Из истории Чистополя