Статьи энциклопедии

Из Татарской энциклопедии:

КАЗАНСКАЯ ХИМИЧЕСКАЯ НАУЧНАЯ ШКОЛА, сформировалась в Казан. ун-те в 19 в. в результате науч. деятельности К.К.Клауса, Н.Н.Зинина, А.М.Бутлерова. Характеризуется глубоким теоретическим подходом к проблемам, связью с произ-вом, образовательной и просвет. деятельностью, преемственностью поколений. Рождение К.х.н.ш. относят к сер. 1830-х гг., что связано с завершением стр-ва спец. корпуса хим. лаборатории Казан. ун-та (ныне Химический институт имени А.М.Бутлерова) и началом преподавательской деятельности Н.Н.Зинина и К.К.Клауса. В лаборатории, для того времени хорошо оснащённой аппаратами и приборами, снабжённой достаточным кол-вом платиновой и стеклянной посуды, Н.Н.Зининым была открыта реакция восстановления ароматических нитросоединений в аминосоединения (Зинина реакция) и получен синт. анилин (1842), осуществлена бензидиновая перегруппировка; К.К.Клаусом в остатках платиновых руд Уральских м-ний открыт элемент рутений (1844), ед. из естеств. элементов, открытых в России и назв. в её честь. Их ученик А.М.Бутлеров создал теорию химического строения органических соединений (1861), согласно к-рой физ. и хим. свойства вещества зависят как от природы атомов, так и от строения молекулы органического соединения. Теория дала логическое объяснение явления изомерии, тем самым были заложены основы учения о таутомерии; химики получили возможность конструировать органические молекулы и синтезировать их в лаборатории. Справедливость теоретических положений доказана А.М.Бутлеровым экспериментально: получены третичный бутиловый спирт - предст. неизв. кл. третичных спиртов, предсказанных теорией хим. строения (1864), изобутан (1866), изобутилен (1867) и др., осуществлён процесс полимеризации. Ученики А.М.Бутлерова- В.В.Марковников, А.Н.Попов, А.М.Зайцев - продолжили теоретические и эксперим. работы своего учителя. В.В.Марковников дополнил теорию хим. строения учением о взаимном влиянии атомов в хим. соединениях, к-рое объясняло строение конечного продукта реакций, открывало пути точного науч. предсказания течения хим. реакций (1869, Марковникова правило); им исследованы изомерные превращения в ряду циклоалканов, открыт (1883) новый класс органических соединений- нафтены, заложены основы нефтехимии как науки. А.Н.Попов внёс вклад в развитие структурной органической химии, сформулировал правило окисления кетонов (1869, Попова правило). А.М.Зайцев разработал методы синтеза различных кл. органических соединений - вторичных и третичных спиртов (1875), оксикислот, многоатомных спиртов и др. (см. также Зайцева правило, Зайцева-Вагнера реакция). Он воспитал плеяду учеников (список состоит из 72 имён), прославивших К.х.н.ш., среди них: Е.Е.Вагнер - открыл реакцию окисления органических соединений, содержащих кратные связи (1887, Вагнера реакция), камфеновую перегруппировку первого рода (1899, Вагнера-Меервейна перегруппировка), установил строение различных предст. терпенов; С.Н.Реформатский - открыл реакцию синтеза ?-оксикислот (1887, Реформатского реакция), исследовал восстановление третичных спиртов, получил многоатомные спирты; И.И.Канонников - исследуя оптическую активность органических соединений, положил начало физ. методам иссл. в органической химии; Ф.М.Флавицкий - внёс вклад в изучение терпенов, амиленов, гидратов различных солей, в развитие хим. теории растворов.
Органическая химия. Дальнейшее развитие органической химии связано с именами отца и сына - А.Е. и Б.А. Арбузовых, возглавлявших К.х.н.ш. в течение почти всего 20 в. А.Е.Арбузов (ученик А.М.Зайцева), основатель химии фосфорорганических соединений, установил строение фосфористой к-ты, получил её эфиры, открыл каталитическую изомеризацию ср. эфиров фосфористой к-ты в эфиры алкилфосфиновых к-т (1905, Арбузова реакция) - универсальный метод синтеза фосфорорганических соединений. Иссл. отца в области химии фосфорорганических соединений продолжил Б.А.Арбузов, к-рый внёс вклад в химию терпенов и диенов, положил начало полимерной химии. Его науч. деятельность способствовала превращению Казани в центр изучения тонкой структуры органических и элементоорганических соединений. Значит. успехи достигнуты Б.А.Арбузовым и его учениками в изучении стереохимии циклических соединений кислорода, серы, фосфора, мышьяка и др. элементов. В.С.Абрамовым открыта реакция присоединения неполных эфиров кислот трёхвалентного фосфора по карбонильной группе альдегидов и кетонов (1950, Абрамова реакция), к-рая сыграла важную роль в развитии синт. химии фосфорорганических соединений. Ученик А.Е.Арбузова Г.Х.Камай - основоположник химии мышьякорганических соединений. Он разработал методы синтеза фосфор- и мышьякорганических соединений (см. Камая реакция), в т.ч. методы синтеза кислородсодержащих производных мышьяка с различными координационными числами, открыл кл. смешанных фосфор-мышьякорганических соединений, исследовал реакционную способность различных фосфорорганических соединений (совм. с Б.Д.Чернокальским, В.А.Кухтиным и др.). Учеником Б.А.Арбузова А.Н.Пудовиком открыта реакция присоединения неполных эфиров фосфористых к-т к ненасыщенным соединениям (1947, Пудовика реакция) - общий и простой способ синтеза эфиров фосфоновых к-т. В результате этой реакции получены новые кл. линейных и циклических соединений, содержащих в молекуле, наряду с атомом фосфора, другие элементы: азот, серу, кремний, германий, селен. Под рук. А.И.Коновалова исследованы закономерности реакций циклоприсоединения, термодинамика сольватации органических соединений и органических реакций в растворах. В области полимерной химии получили развитие иссл. по синтезу, модификации, переработке полимеров с заданными свойствами, полисульфидных и уретановых эластомеров; по фосфорсодержащим полимерам (А.В.Воскресенский, Е.В.Кузнецов, Б.Е.Иванов и др.). Разработаны науч. основы стабилизации мономеров и полимеров (П.А.Кирпичников). Сформировались науч. направления по использованию озона в пром. технологии и тонком органическом синтезе, по реологии высокомолекулярных соединений и смесевых динамических термоэластопластов, по неорганическим полимерам (В.В.Берестнев, С.И.Вольфсон, О.С.Сироткин).
Неорганическая химия. Развитию неорганической химии в Казани способствовали труды Ф.М.Флавицкого по иссл. закономерностей состава эвтектик, изучению реакций в твёрдом состоянии. Традиции его школы продолжены в работах А.Я.Богородского - по физикохимии расплавленных солей, А.М.Васильева - по эвтексии и строению неорганических соединений, А.Ф.Герасимова - по химии коллоидных систем. Л.Г.Берг изучал солевые и полупроводниковые системы, разработал дифференциально-термический метод анализа. В изучении реакций комплексообразования и хим. обмена в растворах А.А.Попелем развит метод ядерной магнитной релаксации, осуществлено матем. моделирование сложных равновесных систем. Сотрудничество А.Е.Арбузова и А.А.Гринберга привело к иссл. комплексных соединений благородных металлов с фосфорорганическими лигандами, к-рые возглавила А.Д.Троицкая. Проведены фундам. иссл. комплексов благородных металлов с соединениями фосфора, мышьяка и сурьмы в кач-ве лигандов.
Аналитическая химия. Методические приёмы переработки и анализа платиновых руд, предложенные К.К.Клаусом, стали началом развития аналитической химии. Ф.М.Флавицкий разработал метод обнаружения солей металлов в твёрдом состоянии с помощью цветных реакций (карманная лаборатория Флавицкого), А.М.Васильев - метод концентрирования следовых кол-в веществ, осн. на явлении соосаждения, А.А.Попель - магнитно-релаксационный метод анализа неорганических соединений. Развитию электроаналитической химии способствовали иссл. в области полярографии комплексов металлов в растворах, амперометрии, кулонометрии; получили развитие иссл. по органическим реагентам, экстракционному концентрированию, хим. сенсорам, в т.ч. биосенсорам (А.М.Васильев, В.Ф.Торопова, Г.К.Будников и др.), газовой и жидкостной хроматографии.
Электрохимия. Началом работ по электрохимии можно считать использование А.М.Бутлеровым в своих иссл. электрохим. метода синтеза углеводородов Кольбе, А.Е.Арбузовым - полярографического метода для изучения таутомерии гидразонов и др. азометинов. Выполнены работы по электрохимии неорганических соединений в т.н. огненно-жидком состоянии (А.Я.Богородский), электрохимии коллоидов (А.Ф.Герасимов). Сформированы науч. направления: кристаллоэлектрохимия (Г.С.Воздвиженский), создание композиционных неорганических и полимерных электрохим. покрытий (Р.С.Сайфуллин); электрохимия вод. и невод. растворов полимерных электролитов (В.П.Барабанов), электроорганический синтез (Ю.М.Каргин). Проведены иссл. по электрохимии металлов и комплексных соединений, текстуре электроосаждённых металлов, электрокатализу, адсорбционным и кинетическим процессам на заряженных поверхностях, получили развитие иссл. по технологии электрохим. покрытий металлов (А.Ф.Богоявленский, Н.В.Гудин, С.М.Кочергин, Г.А.Добреньков и др.).
Техническая химия. В 1930-е гг. в Казан. хим.-технол. ин-те были начаты работы по спец. техн. химии (И.Е.Мойсак, Л.И.Захаров, Б.Л.Кондрацкий), позднее развиты иссл. по чувствительности (Н.А.Холево), кристаллографии (В.М.Бочков) энергонасыщенных систем. Сформировались науч. направления в области синтеза (А.Д.Николаева, Г.П.Шарнин), физикохимии (А.В.Косточко, А.И.Петров) энергонасыщенных компонентов и материалов, по теории и технологии разработки пиротехн. составов (М.М.Арш, Ф.П.Мадякин); по технологии получения, физике взрыва и горения энергонасыщенных материалов. Разработаны: пиротехн. составы с период. излучением, используемые в фейерверочных изделиях ("мерцающие звёзды"); термопластичные составы различного назначения, перерабатываемые методом проходного прессования в длинномерные изделия любого сечения; пиропороховые составы на основе нитратов целлюлозы и утилизируемых порохов.
Нефтехимия. Рост в 1950-х гг. добычи нефти способствовал развитию нефтехимии. Сформировались следующие направления иссл.: осн. органический и нефтехим. синтез (А.Г.Лиакумович, Б.Р.Серебряков, А.Ш.Зиятдинов, Х.Э.Харлампиди); разработка теоретических основ и технологий переработки нефтей и природных битумов, очистки углеводородного сырья от сернистых соединений (А.М.Мазгаров, И.Н.Дияров, Г.В.Романов); синтез эффективных хим. реагентов для нефт. пром-сти (И.М.Шермергорн, С.В.Крупин, А.Ш.Газизов); создание экспресс-технологий добычи нефти (И.Ф.Садыков).
В результате. совм. иссл. в области химии и медицины созд. эффективные лекарственные средства. Среди них пирофос, армин, нибуфин, димефосфон, противолепрозный и иммуномодулирующий препарат диуцифон, противоожоговое средство ксимедон, высокоэффективные гипотензивные средства, новый кл. периферических миорелаксантов (А.Е.Арбузов, Б.А.Арбузов, А.И.Разумов, А.Н.Пудовик, А.О.Визель, В.С.Резник и др.). Разработана методология целенаправленного поиска лекарственных препаратов заданного механизма действия. Результатом совм. иссл. химиков и биологов стало создание хим. средств защиты растений и животных.
"Старая" хим. лаборатория Казан. ун-та по праву считается колыбелью рус. органической химии. С А.М.Бутлерова начинается петерб., с В.В.Марковникова - моск., с А.А.Альбицкого - харьковская, с С.Н.Реформатского - киевская, с Е.Е.Вагнера - варшавская ветви К.х.н.ш. На рубеже 20-21 вв. К.х.н.ш. представляют: коллективы химиков-исследователей и химиков-инженеров, сеть НИИ (Хим. ин-т им. А.М.Бутлерова Казан. ун-та, Ин-т органической и физ. химии КНЦ РАН, НИИ хим. продуктов, Всерос. НИИ углеводородного сырья, Казан. хим. НИИ и др.), вузы, готовящие специалистов в области химии (Казан. технол. ун-т, Хим. ин-т им. А.М.Бутлерова Казан. ун-та), хим. пр-тия и лаборатории (акц. об-ва "Нижнекамскнефтехим", "Татнефть", "Органический синтез", "Завод синтетического каучука им. С.М.Кирова", Казан. науч.-производств. пр-тие им. В.И.Ленина; производств. хим.-фарм. объединение "Татхимфармпрепараты" и др.). Науч. достижения учёных К.х.н.ш. способствовали развитию отеч. и мир. хим. пром-сти. Реакция Зинина положила начало анилино-красочной, фарм. пром-сти, пром-сти душистых, взрывчатых веществ. К.К.Клаус предложил методы получения чистых платиновых металлов для аффинажной пром-сти. Открытие А.М.Бутлеровым способности изобутилена полимеризоваться явилось ключом к синтезу разнообразных высокомолекулярных соединений, в т.ч. полученного отеч. учёными искусств. каучука. Синтезированный им уротропин применяется в медицине, сел. х-ве, хим., пищ. пром-сти, в технологии взрывчатых веществ. М.Я.Киттары заложил науч. основы технологии осн. хим. произ-в, воспитал учеников- химиков-технологов. Работы В.В.Марковникова по изучению состава кавк. нефтей и химии содержащихся в них нафтенов способствовали развитию нефтеперераб. пром-сти. М.Я.Киттары и А.М.Зайцев усовершенствовали технологию совмещённого мыловаренного и свечного произ-ва на з-де братьев Крестовниковых. Опыты Ф.М.Флавицкого, А.Е. и Б.А.Арбузовых по подсочке хвойных деревьев дали развитие подсочному промыслу в России и позволили решить проблему получения отеч. скипидара и канифоли. Учёные К.х.н.ш. внесли большой вклад в изучение химии и совершенствование произ-ва синт. каучука и нефтехимии (Б.А.Арбузов, А.Н.Пудовик, П.А.Кирпичников, А.Г.Лиакумович). Значит. вклад в развитие новых технологий внесли Р.С.Сайфуллин, В.П.Барабанов, Ф.А.Гарифуллин, Б.Е.Иванов, Ф.П.Мадякин, Г.Н.Марченко. Создание теоретических основ хим. технологий, изучение кинетики и катализа, процессов тепло- и массообмена, использование методологии оптимального проектирования оборудования с применением сопряжённого физ. и матем. моделирования стали основой разработки высокоэффективных машин и аппаратов для хим., нефтехим., нефтеперераб. произ-в (А.М.Николаев, А.Г.Усманов, С.Г.Дьяконов и др.). Учёными Казан. технол. ун-та разработаны новый метод интенсификации произ-ва мономеров для синт. каучука; волновая, центробежно-вихревая, каталитическая технология очистки выбросных газов от оксидов азота, серы, уксусной к-ты, формалина, фталевого ангидрида, нитроксилола, пыли, туманов азотной и серной к-т (А.Ф.Махоткин).
Учёные К.х.н.ш. продолжают развивать традиционные направления иссл.: в области химии непредельных соединений - механизмы реакций циклоприсоединения, синтез новых органических и элементоорганических соединений и продуктов реакций на их основе, изучение структуры и реакционной способности непредельных природных соединений; в области органической химии фосфора - разработка новых методов создания веществ с практически полезными свойствами: пестицидов, росторегуляторов, компонентов полимерных материалов, экстрагентов, аналитических реагентов; изучение механизмов реакций, количественных методов оценки взаимосвязи между структурой, реакционной способностью и др. свойствами новых соединений; развитие теории органической и элементоорганической химии (Казан. ун-т, Ин-т органической и физ. химии КНЦ РАН, Казан. технол. ун-т и др.).
Работы Б.А.Арбузова, А.Н.Верещагина, Ю.Ю.Самитова, В.А.Наумова (совм. с учениками) способствовали созданию эксперим. и теоретической базы для изучения конформационных эффектов в разных кл. и типах соединений, что послужило основой развития иссл. в области стереохимии органических и элементоорганических соединений. В Казани впервые начаты иссл. органических свободных радикалов, в т.ч. фосфорсодержащих, методом ЭПР (Н.С.Гарифьянов, А.В.Ильясов). К.х.н.ш. располагает богатой науч. базой совр. физ. методов иссл. структуры вещества (пространственной и электронной) в различных агрегатных состояниях и растворах: масс-спектрометрия, газовая электронография, рентгеноструктурный анализ, ЯМР, ЭПР, ядерный квадрупольный резонанс; инфракрасная, комбинационного рассеяния света, ультрафиолетовая, фотоэлектронная спектроскопии; методы дипольных моментов, двойного лучепреломления в электрическом и магнитном полях и др. В Казани созд. Региональный центр с использованием методов рентгеноструктурного анализа. Методами квантовой химии изучаются структура и реакционная способность органических и неорганических соединений (Р.М.Аминова, М.С.Шапник и др.). Ведутся работы по стереоселективному синтезу, определению вклада отд. конформаций в общую реакционную способность конформационно-неоднородных соединений. Проводятся иссл. в совр. областях химии - бионеорганическая, супрамолекулярная химия, металлокомплексный катализ; химия высокомолекулярных соединений (синтез и разработка полимерных и композиционных материалов); химия биополимеров и низкомолекулярных природных соединений; химия, геохимия и науч. основы переработки нефти и битумов; химия фуллеренов; химия возобновляемого растительного сырья; физическая химия сложных молекулярных систем; химия энергоёмких соединений; химия и электрохимия комплексных соединений и металлов, хим. сенсоры на основе модифицированных электродов; химия мышьякорганических соединений; разработка лекарственных препаратов, средств защиты растений и животных; охрана окруж. среды, создание системы экол.-хим. контроля, безотходных, энергосберегающих технологий. В орг. координировании науч. иссл. значительна роль КНЦ РАН и Отд-ния химии и хим. технологии АН РТ.
Целенаправленная работа учёных К.х.н.ш. по подготовке науч. кадров способствует притоку в науку одарённой молодёжи. В Казан. хим.-технол. ин-те (1948), Казан. ун-те (сер. 1950-х гг.) были созд. клубы юных химиков, с 1969 проводятся заочные олимпиады юных химиков, работают заочные хим. школы. В 1970 П.А.Кирпичниковым и П.А.Гуревичем для победителей олимпиад организована летняя дет. хим. школа "Орбиталь". В 1975 в Казан. ун-те сформирована первая группа по индивидуальной работе со школьниками, ставшими впоследствии призёрами всерос. и междунар. олимпиад. С 1994 Мин-во образования и науки РФ совм. со Всерос. методической комиссией по школьным хим. олимпиадам на базе хим. ф-та Казан. ун-та и Казан. технол. ун-та проводит зимние уч.-тренировочные занятия с кандидатами в сборную команду РФ на междунар. олимпиады школьников по химии.
Преемственность традиций поддерживается и бережным отношением всех поколений казан. химиков к памяти учёных. На стенах Хим. ин-та им. А.М.Бутлерова 8 мемор. досок, увековечивающих память работавших здесь Н.Н.Зинина, К.К.Клауса, А.М.Бутлерова, В.В.Марковникова, А.М.Зайцева, Ф.М.Флавицкого, А.Е.Арбузова, Б.А.Арбузова и одна- с именами их изв. учеников. В 1978 в центре Казани открыт памятник А.М.Бутлерову. Организованы хим. музеи: в Хим. ин-те им. А.М.Бутлерова (Музей казанской химической школы), Казан. технол. ун-те (музей А.Е.Арбузова, кабинет-музей П.А.Кирпичникова), Арбузовых А.Е. и Б.А. дом-музей. Проводятся Бутлеровские, Арбузовские, Верещагинские, Кирпичниковские чтения, конференции, семинары, совещания. В год 120-летнего юбилея А.Е.Арбузова (1997) по инициативе А.И.Коновалова для увековечения памяти А.Е. и Б.А.Арбузовых Указом Президента РТ М.Ш.Шаймиева учреждена Международная Арбузовская премия за выдающиеся открытия, науч. труды и изобретения в области фосфорорганической химии. Фактом признания заслуг К.х.н.ш., значения столицы Татарстана как кр. науч., пром. и культ. центра является проведение в Казани двух междунар. форумов: 5-го и 17-го Менделеевских съездов по общей и прикладной химии (1928, 2003). По решению 5-го Менделеевского съезда, посв. 100-летию со дня рождения А.М.Бутлерова, его память была увековечена созданием при Казан. ун-те Хим. ин-та им. А.М.Бутлерова (1929). Проведение 17-го Менделеевского съезда связано со знаменательными датами в истории отеч. химии: 175-летием со дня рождения А.М.Бутлерова, 100-летием со дня рождения Б.А.Арбузова, 100-летием открытия биохимиком М.С.Цветом хроматографии, 135-летним юбилеем Рос. хим. об-ва; в работе съезда участвовали вед. учёные и специалисты всего мира. Большая заслуга в изучении истории хим. науки принадлежит А.Е.Арбузову, А.С.Ключевичу, Н.П.Гречкину и др.
Лит.: Арбузов А.Е. Казанская школа химиков. К., 1971; его же. Избранные работы по истории химии. М., 1975; Химия в Татарстане: наука, промышленность, образование // Рос. хим. журн. 1999. Т. 43, № 3/4; Переломное десятилетие. Казанский государственный технологический университет (1991-2000). К., 2000.

Т.Д.Сорокина, В.Г.Абзалова.

наверх