Великие химики. Том 2
Шрифт:
Работать в Германии, рядом со многими выдающимися учеными было его сокровенной мечтой. Поэтому, когда министр культуры спросил, согласен ли он принять это предложение, Оствальд без колебаний ответил: «Спросить меня об этом, все равно, что спросить сержанта, желает ли он стать генералом. Разумеется, да!» 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. Первые дни они провели в гостинице, а потом поселились в просторной служебной квартире. Как много здесь было комнат! Сначала некоторые из них даже пустовали, но потом каждая получила свое назначение: одна из больших комнат превратилась в музыкальный салон и приемную, другая — в столовую. Сюда раз в месяц Оствальд приглашал своих студентов на ужин. В доме собирались молодые люди разных национальностей — немцы, французы, англичане, итальянцы, были даже африканцы и японцы. Они приезжали в Лейпциг, привлеченные успехами Оствальда в новой науке — физической химии [324] .
324
О деятельности Оствальда в Лейпциге, организации Лейпцигского физико-химического института и руководстве им — см.: Родный Н. И., Соловьев Ю. И., ук. соч., с. 36.
325
Джемс Уолкер (1863–1935) — английский химик, с 1894 г. профессор в Дундее и с 1908 г. — в Эдинбурге; изучал коэффициенты активности слабых органических кислот и оснований, электролитический синтез двухосновных органических кислот, амфотерные электролиты, кинетику реакций.
326
Макс Юлиус Луис Ле Блан (1865–1943) — немецкий химик, с 1906 г. профессор физической химии в Лейпциге; изучал явление поляризации, в 1890 г. предложил тип капиллярного электрометра; автор «Учебника электрохимии» (Лейпциг, 1896; изд. 11–12, 1925), «Элементов электрохимии» (совместно с У. Р. Уайтни, 1896), «Электрохимии» (совместно с У. Р. Уайтни и Дж. У. Брауном, Нью-Йорк, 1907, 1917).
327
Герберт Фрейндлих (1880–1941) — немецкий физико-химик, в 1933 г. эмигрировал в США, где был профессором Университета шт. Миннесота; изучал коагуляцию и устойчивость коллоидных растворов, ввел понятие об электрокинетическом потенциале и «тиксотропии». О Фрейндлихе см.: Биографический словарь, ук. соч., т. 2, с. 323–324.
Какие славные это были времена! К Оствальду стремилась талантливая молодежь со всех концов мира. Все работали с энтузиазмом и с любовью к науке. Все эти молодые люди составляли одну большую семью — семью физико-химиков. Их общение не ограничивалось работой в лаборатории, они были неразлучны и во время воскресных экскурсий, и на веселых ночных пирушках. А рождественские праздники! Оствальд никогда не забудет эти милые торжества. Хотя известно, что рождество — праздник семейный и все встречают его обычно в кругу семьи у рождественской елки, студенты решили праздновать в лаборатории университета. Разумеется, Оствальд — патриарх этой большой семьи — должен был быть с ними. Но какое торжество могло обойтись без хлопот Ханхен? Она проявила все свое мастерство и приготовила роскошное угощение.
Лаборатория была неузнаваема. Покрытый фильтровальной бумагой, лабораторный стол сверкал безупречной чистотой. В бокалах искрился пунш, приготовленный в большой дистилляционной колбе. Нарядная елка сверкала разноцветными огнями.
Когда Оствальд, сопровождаемый супругой и детьми, вошел в лабораторию, студенты все как один встали и дружно запели. Потом бросились поздравлять своего любимого профессора.
— А сейчас настало время для моего сюрприза, — сказал Оствальд, и глаза его заблестели. — Чтобы этот вечер остался памятным для всех, я решил сделать вам весьма необычный подарок. Я подарю вам несколько часов, которые вы проведете в обществе великих людей, посвятивших свою жизнь науке.
Студенты слушали его, изумленные и радостные. А Оствальд продолжал:
— Сегодня у меня в гостях мои близкие друзья и сотрудники — Уильям Рамзай, Сванте Аррениус и Якоб Генрик Вант-Гофф.
Восторженные возгласы и рукоплескания заглушили его слова. Грета подбежала к двери и широко распахнула ее.
— Прошу вас, друзья, за стол!
В лабораторию вошли Рамзай, Аррениус и Вант-Гофф. Студенты снова запели. Потом начался торжественный ужин. А когда насытились желудки, пришла очередь дать пищу и разуму. Все уселись вокруг елки.
— Предлагаю каждому из наших гостей рассказать что-либо интересное из своей жизни, — сказал Оствальд, усаживаясь поудобнее. — Первым попросим профессора Рамзая.
Рамзай несколько минут смотрел на трепещущее пламя свечей, а затем начал свой рассказ. На чистейшем немецком языке он поведал историю открытия гелия и его выделения из минерала клевеита. Потом настала очередь Вант-Гоффа и Аррениуса. Да, это были подлинные творцы новой науки — физической химии. Слушая, затаив дыхание, рассказы
Там, где работал Оствальд, постоянно горел огонь научного поиска. Исследования в Лейпциге получили грандиозный размах. Сразу после переезда из Риги Оствальд продолжил вместе с Аррениусом изменения, связанные с электролитической диссоциацией. Надо было изучить свойства кислот, щелочей, солей, установить закономерности, которым они подчиняются. Отдельные частные проблемы изучали и студенты старших курсов — это были их диссертационные работы. Некоторые вопросы Оствальд решал только сам. Так, например, исследования электропроводности кислот, начатые им еще в Риге, привели к установлению закона разбавления, который позднее стал известен как закон разбавления Оствальда [328] .
328
С 1884 по 1888 г. 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 г. Оствальд открыл закон разбавления и через три года дал его математическую формулировку, а также нашел математическую закономерность, связывающую степень диссоциации электролита с его концентрацией. В 1888–1889 гг. Оствальд определил зависимость константы диссоциации от состава и строения 240 органических кислот; в 1897 г. установил законы титрования слабых кислот и оснований; в 1900 г. вывел уравнение, выразившее зависимость между размером частиц твердого тела и его растворимостью. О работах Оствальда по теории растворов см.: Родный Н. И., Соловьев Ю. И., ук. соч., с. 85–99.
Еще более плодотворными были исследования каталитических процессов [329] . Случайно, из разговора в министерстве, Оствальд понял, что одной из основных проблем для Германии является проблема селитры. Чилийская селитра была дорога и ее поставки ненадежны, а кроме того, селитра — стратегическое сырье, она необходима для изготовления взрывчатых смесей. Нужно было организовать производство отечественной селитры.
Идея использования воздуха в качестве источника азота уже существовала, но как из свободного азота получить селитру? В первую очередь, требовалось отыскать способ каталитического соединения азота с водородом.
329
Н. И. Родный и Ю. И. Соловьев (ук. соч., с. 110–143) выделяют четыре направления в работах Оствальда по катализу: 1) историко-научный анализ; 2) экспериментальные исследования; 3) общие проблемы катализа; 4) биологический катализ. Наиболее полный исторический анализ проблемы катализа содержится в книге Оствальда «Эволюция основных проблем химии» (М., 1909), где он дал классификацию контактных действий: катализ в гомогенных системах, гетерогенный катализ, действие ферментов. С 1909 г. он провел серию исследований по фиксации атмосферного азота и окислению аммиака с целью получения азотной кислоты, а также синтезу аммиака. В 1891 г. Оствальд предложил первое определение катализа, а через 3 года дал современную формулировку этого явления.
Начались всесторонние исследования. С одной стороны, необходимо было найти подходящие условия и катализатор для получения аммиака единственным и самым простым синтезом — из азота и водорода. С другой, нужно было исследовать возможность окисления аммиака в окись азота. Из окислов получить азотную кислоту и селитру несложно, поэтому задача сводилась к двум основным проблемам — получению аммиака и азотной кислоты.
Если исследования синтеза аммиака шли очень медленно, то проблему окисления аммиака до азотной кислоты удалось решить довольно успешно. Основные опыты проводил Гарри — доктор Эбергард Бауэр, который позже стал зятем Оствальда. Доктор Бауэр (для Оствальда он всегда был просто Гарри) успешно и в короткий срок закончил исследование окисления аммиака. Катализатор — платино-иридиевый сплав — был найден еще во время первых опытов. Впоследствии с помощью концерна «И. Г. Фарбениндустри» контактное окисление аммиака до окислов азота нашло промышленное применение. Германия получила собственную азотную кислоту. Что касается собственной селитры, то синтез аммиака пока не удавалось осуществить.
Тем не менее Оствальд твердо верил, что аммиак можно синтезировать непосредственно из азота и водорода. Это ясно следовало и из значений констант равновесия. Надо было только найти условия, подобрать подходящий катализатор. Некоторые результаты уже были получены. Сотрудники Оствальда пытались даже запатентовать два открытия, но работа с патентной службой не принесла им ничего, кроме неприятностей. Чиновники придирались к каждой мелочи, требовали мнения специалистов различных химических фирм и, наконец, после долгой, но безрезультатной переписки отказали в выдаче патента.
«Оставим миллионы при миллионах», — сказал тогда Оствальд. А тем временем условия синтеза аммиака разрабатывались профессором Фрицем Габером, а затем Карл Бош осуществил промышленное производство аммиака. В Леверкузене в высоких, толстостенных стальных башнях-реакторах проходил тот простой на первый взгляд процесс, который дал не только Германии, но и всему миру аммиак — связанный азот, носитель плодородия.
Однако эти успехи стали возможны лишь благодаря проводимым Оствальдом многосторонним исследованиям каталитических процессов. Явление катализа впервые было охарактеризовано еще Берцелиусом, но более полувека оно не привлекало внимания ученых, пока Оствальд не занялся этим интереснейшим явлением. Достижения Оствальда в этой области были высоко оценены мировой научной общественностью. За заслуги в области катализа в 1909 году ему была присуждена Нобелевская премия по химии.