Страница 15 из 74
Знамя Баха подхватила семеновская школа.
В начале 40-х годов в стихию окислительных процессов с головой погрузился молодой ученик Н. Н. Семенова Николай Эмануэль. В качестве объекта своих исследований он взял сравнительно несложные вещества — сероводород, пропан, ацетальдегид. С кислородом они взаимодействовали, находясь в газообразном состоянии, что удобнее для наблюдения, чем если бы они были жидкими. Однако при всей подкупающей простоте выбранных соединений и условий опыта химические метаморфозы, которые разглядел Эмануэль с помощью остроумных экспериментальных приемов, оказались далеко не бесхитростными.
Превращение действительно шло с образованием гидроперекисей. Но сколько тут выявилось тонкостей!
Исследуя медленное (не взрывное) окисление сероводорода, Эмануэль обнаружил свободные радикалы моноокиси серы — те самые, что поддерживают цепной процесс. На сей раз эти активные обломки молекул были «пойманы» не в огне, не при взрыве, а среди промежуточных продуктов спокойно текущей реакции. Долгожданная находка! Она подтвердила семеновскую теорию вырожденных взрывов.
С 1951 года Николай Маркович обратился к аналогичным явлениям в жидкой среде — там они гораздо сложнее. Тем не менее и тут он встретил знакомую картину, по крайней мере в некоторых ее фрагментах. Те же гидроперекиси и иные промежуточные образования, те же радикалы и цепи. И конечно же, всякий раз свои, специфические детали.
Обнаружив общие закономерности и частные особенности обоих методов, Эмануэль объяснил, почему в конденсированном состоянии многие органические вещества легче подвергаются нужной перестройке, причем более глубокой, нежели в газообразном.
Исходя из этого он предложил интенсифицировать некоторые технологические режимы повышением давления: оно не позволит летучим компонентам полностью испариться при нагревании. Прогрессивные схемы, разработанные в лаборатории Эмануэля, были внедрены в производство. Они увеличили выпуск продукции, улучшили ее качество.
«Топить можно и ассигнациями», — укорял Менделеев тех, кто, сжигая нефть ради получения тепла, не видел и не искал для нее иного, несравненно более важного применения. Но чтобы использовать ее как источник драгоценного сырья, нужно было знать, каким превращениям и при каких условиях способны подвергаться ее углеводороды, в первую очередь предельные, насыщенные — они чрезвычайно неохотно, туго поддаются химическому воздействию, а их-то как раз и больше всего в черном земном золоте.
Заслуга Эмануэля именно в том и заключается, что он, изучив до тонкостей окисление органических соединений, наметил новые пути нефтепереработки.
В 1958 году за исследования свойств и особенностей цепных реакций Н. М. Эмануэлю присуждена Ленинская премия. Излишне добавлять, что ученый не был одинок в своих исканиях. Он сплотил вокруг себя большой отряд единомышленников. Да и не только в Институте химической физики ведутся подобные исследования. Тогда же высшего государственного признания удостоились работы другого крупного ученого — профессора Горьковского университета Григория Алексеевича Разуваева, ныне академика.
Они посвящены близкой теме — химии свободных радикалов в растворах.
Расшифровка конкретных кинетических механизмов дала возможность эффективно использовать испытанные химические регуляторы. Например, катализ. Своими огромными достижениями наша химическая промышленность в значительной степени обязана буквально повсеместной эксплуатации и непрерывной модернизации парка замечательных «машин» — микроминиатюрных атомных и молекулярных комплексов, убыстряющих взаимодействие в тысячи и миллионы раз. Темп превращений продолжает расти.
«Сегодня химические процессы отнимают дни и часы, завтра они будут совершаться со скоростью взрыва», — мечтают ученые.
Ну, а как быть с реакциями, которые надо, наоборот, подавлять? Для них предназначены специальные замедлители — ингибиторы. В теорию и практику такого отрицательного (как, впрочем, и положительного) катализа немалый вклад внесен Эмануэлем и его группой. Подсказаны способы, как лучше всего предотвратить самопроизвольное зарождение радикалов, дезактивировать, если они уже появились; осторожно, будто бомбу, обезвредить гидроперекиси или иные потенциальные детонаторы цепных реакций. Основные наблюдения и мысли, изложенные сотрудниками лаборатории в десятках статей, сконденсированы в монографии Н. М. Эмануэля и Ю. Н. Лясковской «Торможение процессов окисления жиров». Обобщения, сделанные авторами, распространяются также и на другие углеводороды.
В последние годы эти идеи нашли новое и, пожалуй, несколько неожиданное приложение.
Известно, что в Хиросиме и Нагасаки, подвергшихся атомной бомбардировке, процент пораженных лейкемией выше, чем в прочих японских городах.
А заболевания раком кожи чаще встречаются у обитателей солнечных районов. Одна из гипотез утверждает, что страшный недуг вызывают свободные радикалы, которые, несомненно, возникают в живых клетках под влиянием сильной ультрафиолетовой, рентгеновской и гамма-радиации. Или химических возбудителей — канцерогенных веществ.
Активные обломки молекул, появившись в клетке, бросаются в атаку на белки, нуклеиновые кислоты, ферменты. Они повреждают и витамины, которые служат в организме антиокислителями.
В лаборатории, руководимой академиком Н. М. Эмануэлем, проведены захватывающие опыты.
Мышам искусственно прививали злокачественную опухоль. Течение болезни контролировалось по скорости, с какой разрастается в таких случаях селезенка. Измеренные значения легли точками на систему координат. Проведенные по ним линии, плавно изгибаясь, круто взбегали вверх. Но, что самое удивительное, они как две капли воды были похожи на графики, изображающие ход цепной реакции!
Тогда некоторым хвостатым пациентам перед заражением впрыснули антиокислители. После инъекции кривые продолжали подчиняться тому же закону, но шли более полого, нежели для зверьков, которым не вводили ингибирующие препараты. Опухоль прогрессировала медленнее. Рак подавлялся отрицательными катализаторами!
Великий триумвират физики, химии и биологии приблизит недалекую уже пору, когда люди будут навсегда избавлены от зловещего призрака смерти, витающего над планетой.
Капля — частица океана
Ракетный двигатель и ядерный реактор, взрывчатка вместо землеройных машин и консервирующие вещества, заводской аппарат и живой организм — поистине необъятен диапазон, в каком идеи химической физики проявили себя плодотворными.
Они вошли в плоть и кровь почти всех современных естественных дисциплин. Вслед за первыми бороздами, проложенными на той неподнятой целине
Н. Н. Семеновым, началась глубокая вспашка, уничтожившая былые межи. В ней приняли участие и другие ведущие научные школы — катализа, электрохимии, фотохимии, квантовой химии, химии полимеров, биохимии. Среди их представителей Н. Н. Семенов в одном из своих отчетов называл академиков Н. Д. Зелинского, А. А. Баландина, С. 3. Рогинского, Н. И. Кобозева, А. Н. Фрумкина, А. Н. Теренина, В. Н. Кондратьева, Я. К. Сыркина, С. С. Медведева, В. А. Энгельгардта… Ученый, безусловно, привел далеко не всё имена, да и, пожалуй, не смог бы привести — список этот нескончаем и непрерывно удлиняется.
Любое намерение детально рассмотреть всю грандиозную многоплановую панораму советской химии заведомо обречено на неудачу. Бегло скользящему глазу доступны лишь отдельные ее фрагменты.
Можно было бы рассказать о том, как у нас в Союзе Советов раньше чем где-либо на всей планете родилась промышленность искусственного каучука. Родилась вопреки скептическим прогнозам авторитетных зарубежных оракулов. Так, великий Эдисон заявлял: «Я не верю, что в Советском Союзе удалось изготовить синтетический каучук. Из собственных моих опытов и опытов других ясно, что его получение едва ли осуществимо вообще, а уж тем более в России». Но то, что казалось чудом живому воплощению американского изобретательского гения, свершилось благодаря усилиям советских людей, прежде всего академика Сергея Васильевича Лебедева и его сподвижников.