Нобелевские лауреаты в области неорганической химии

      В 1906 г. Муассану была присуждена Нобелевская  премия по химии «за большой объем  проделанных им исследований, за получение  элемента фтора и введение в лабораторную и промышленную практику электрической  печи, названной его именем». Представляя его от имени Шведской королевской академии наук, И.П. Класон заявил: «Весь мир восхищен великим мастерством экспериментатора, с которым вы выделили и исследовали фтор... С помощью вашей электропечи вы разрешили загадку образования алмазов в природе. Вы сообщили мощный импульс миру технологии, и он еще не реализован в полной мере»[3].

§3 Мария Кюри

7 ноября 1867 г. – 4 июля 1934 г. 
Нобелевская премия по химии, 1911 г. 
Нобелевская премия по физике, 1903 г.

      В 1891 г. Мария поступила на факультет естественных наук Парижского университета. В 1893 г., закончив курс первой, Мария получила степень лиценциата по физике Сорбонны. Через год - по математике. В том же 1894 г. в доме одного польского физика-эмигранта Мария Склодовская встретила Пьера Кюри.

      Супруги Кюри попытались выделить новый элемент. В июле и декабре 1898 г. Мария и Пьер Кюри объявили об открытии двух новых элементов, которые были названы ими полонием и радием. Поскольку Кюри не выделили ни один из этих элементов, они не могли представить химикам решающего доказательства их существования. В течение последующих четырех лет Кюри работали в примитивных и вредных для здоровья условиях.

      В сентябре 1902 г. Кюри объявили о том, что им удалось выделить одну десятую  грамма хлорида радия из нескольких тонн урановой смоляной обманки. Выделить полоний им не удалось, так как тот оказался продуктом распада радия. Анализируя соединение, Мария установила, что атомная масса радия равна 225. Соль радия испускала голубоватое свечение и тепло. Признание и награды за его открытие пришли к супругам Кюри почти сразу. Завершив исследования, Мария наконец написала свою докторскую диссертацию. Работа называлась «Исследования радиоактивных веществ» и была представлена Сорбонне в июне 1903 г.

      В декабре 1903 г. Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике Беккерелю и супругам Кюри. Мария и Пьер Кюри получили половину награды «в знак признания... их совместных исследований явлений радиации, открытых профессором Анри Беккерелем». Кюри стала первой женщиной, удостоенной Нобелевской премии. В лаборатории Кюри сосредоточила свои усилия на выделении чистого металлического радия, а не его соединений. В 1910 г. ей удалось в сотрудничестве с Андре Дебирном получить это вещество и тем самым завершить цикл исследований, начатый 12 лет назад. Она доказала, что радий является химическим элементом. Кюри разработала метод измерения радиоактивных эманаций и приготовила для Международного бюро мер и весов первый международный эталон радия – чистый образец хлорида радия, с которым надлежало сравнивать все остальные источники. Через несколько месяцев Шведская королевская академия наук присудила Кюри Нобелевскую премию по химии «за выдающиеся заслуги в развитии химии: открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного элемента». Кюри стала первым дважды лауреатом Нобелевской премии[3].

§4 Альфред Вернер

12 декабря 1866 г. – 15 ноября 1919 г. 
Нобелевская премия по химии, 1913 г.

Швейцарский химик Альфред Вернер родился в г. Мюлузе. Вернер поступил в Федеральный технологический институт в Цюрихе, где в 1889 г. получил диплом химика-технолога, а на следующий год – докторскую степень.

      В 1874 г. Жозеф Ашиль Ле Бель и Якоб Вант-Гофф доказали, что, когда атом углерода связан с другими атомами, вокруг него возникает тетраэдр. Азот образует три связи (молекула аммиака). Вернер и его научный руководитель Артур Ганч доказали, что атом азота также может быть тетраэдрически связанным. Представления о возможности существования «дополнительных валентностей», зародившиеся при изучении четвертичных аминов, Вернер применяет и к т.н. «комплексным соединениям». В статье «К теории сродства и валентности», опубликованной в 1891 г., Вернер определяет сродство как «силу, исходящую из центра атома и равномерно распространяющуюся во всех направлениях, геометрическое выражение которой, таким образом, представляет собой не определенное число основных направлений, а сферическую поверхность». Два года спустя в статье «О строении неорганических соединений» Вернер выдвинул координационную теорию, согласно которой в неорганических молекулярных соединениях центральное ядро составляют комплексообразующие атомы. Вокруг этих центральных атомов расположено в форме простого геометрического полиэдра определенное число других атомов или молекул. Число атомов, сгруппированных вокруг центрального ядра, Вернер назвал координационным числом. Он считал, что при координационной связи существует общая пара электронов, которую одна молекула или атом отдает другой. Поскольку Вернер предположил существование соединений, которые никто никогда не наблюдал и не синтезировал, его теория вызвала недоверие со стороны многих известных химиков, считавших, что она без всякой необходимости усложняет представление о химической структуре и связях. Поэтому в течение следующих двух десятилетий Вернер и его сотрудники создавали новые координационные соединения, существование которых предсказывалось его теорией. В числе созданных ими соединений были молекулы, обнаруживающие оптическую активность. В 1911 г. осуществление Вернером синтеза более чем 40 оптически активных молекул, не содержащих атомов углерода, убедило химическое сообщество в справедливости его теории.

      В 1913 г. Вернеру была присуждена Нобелевская  премия по химии «в знак признания его работ о природе связей атомов в молекулах, которые позволяли по-новому взглянуть на результаты ранее проведенных исследований и открывали новые возможности для научно-исследовательской работы, особенно в области неорганической химии». Работа Вернера «дала импульс развитию неорганической химии», стимулировав возрождение интереса к этой области после того, как она какое-то время находилась в забвении[3].

§5 Теодор Уильям Ричардс

31 января 1868 г. – 2 апреля 1928 г. 
Нобелевская премия по химии, 1914 г.

Американский  химик Теодор Уильям Ричардс родился в Джермантауне. Он был четвертым по счету из шести детей в семье преуспевающего художника-мариниста Уильяма Торста Ричардса и поэтессы Анны Ричардс. Мать Ричардса, занималась с сыном дома. Летние месяцы Ричардсы проводили в своем доме в Ньюпорте, где их соседом был профессор химии Гарвардского университета Джошуа Парсонс Кук-младший, пробудивший в мальчике интерес к науке, показав ему в телескоп планету Сатурн.

      Поступив  сразу на второй курс Хаверфордского колледжа в возрасте 14 лет, Ричардс  превосходил других учеников в знании химии и астрономии. В 1885 г. он лучше  всех из класса закончил колледж и получил степень бакалавра наук по химии. Переехав в Гарвард, чтобы заниматься у Кука, он в 1886 г. блестяще окончил Гарвардский университет по курсу химии. В качестве аспиранта Кука Ричардс занялся изучением связи между атомными массами. Несмотря на то что к этому времени были определены атомные массы нескольких элементов, надежность полученных результатов оставалась сомнительной.

      В 1905 г. ученый пришел к выводу, что  принятые значения многих атомных масс ошибочны, и поставил перед собой  задачу исправить их. Чтобы повысить точность измерения, он изобрел несколько новых приборов. В течение следующего десятилетия Ричардс определил атомные массы более чем тридцати элементов, двадцать одну из которых он установил лично. Эта работа, помимо своего практического значения, представляла собой фундаментальный вклад в химическую теорию. Подтвердив, например, что у кобальта атомная масса больше, чем у никеля, несмотря на то что он стоит в Периодической таблице раньше, Ричардс показал, что вопреки общепринятой теории не атомные массы являются основой химического порядка. Пожалуй, самое значительное его достижение в определении атомных масс заключалось в доказательстве им в 1914 г. того, что свинец в радиоактивных минералах имеет явно меньшую атомную массу, чем «нормальный» свинец. Это стало одним из ранних подтверждений существования изотопов – атомов одного и того же элемента, обладающих разными атомными массами.

        Ричардс был удостоен звания лауреата Нобелевской премии «за точное определение атомных масс большого числа химических элементов»[3].

§6 Фриц Габер

9 декабря 1868 г. – 29 января 1934 г. 
Нобелевская премия по химии, 1918 г.

      В 1886 г. Габер поступил в Берлинский университет для изучения химии, но после первого семестра перешел  в Гейдельбергский университет, где его учителем был Роберт Бунзен – изобретатель лабораторной горелки, которая носит его имя. Интерес Бунзена к физической химии подтолкнул Габера к изучению математики и физики. После получения докторской степени в 1891 г. он в основном работал в химических прикладных лабораториях, в которых не стимулировался особый интерес к теории. Затем он перешел в Цюрихский федеральный технологический институт, где ознакомился с новыми химическими и производственными процессами, которые впоследствии вывели Германию в лидеры мировой химической технологии.

      После работы в течение двух лет у  отца Габер продолжил свои исследования сначала в Йенском университете, а затем в Университете Карлсруэ, где в 1894 г. стал ассистентом Ханса  Бунте, профессора химической технологии. Работа Габера, результаты которой были суммированы в 1896 г. в его книге «Экспериментальные исследования по распаду и горению углеводородов», позволила ему стать в том же году лектором в Университете Карлсруэ. В 1906 г. ему присудили звание профессора физической химии и электрохимии и выбрали директором университетского института, где проводились исследования по этим дисциплинам. В Карлсруэ первые исследования Габера касались самых различных вопросов, включающих электрохимию топлива, потерю тепловой энергии в паровой машине, создание нескольких типов электродов для регистрации окислительно-восстановительных процессов. Он описал результаты этой работы в книге «Основные принципы технической электрохимии на основе теории». Его третья книга «Термодинамика промышленных реакций газов», опубликованная в 1905 г, сделала Габера мировым авторитетом в области науки и технологии. В книге он продемонстрировал, как теоретические термодинамические расчеты изменений свободной энергии газов при равновесном состоянии могут быть практически использованы для промышленных целей.

      Наиболее  значимые лабораторные эксперименты Габер  начал в 1905 г., когда занялся производством  аммиака с целью превращения  его в дальнейшем в нитрат. Острой проблемой в мире из-за увеличения численности населения и сокращения природных источников удобрений становилось получение удобрений, обогащенных азотом. Габер попытался соединить атмосферный азот с водородом с целью получения аммиака. Другие химики уже пытались синтезировать аммиак посредством прямой реакции между его составляющими азотом и водородом, но этот метод требовал повышения температуры до 1000° С, что было невыгодно по экономическим соображениям. После ряда экспериментов Габер понял, что аммиак можно синтезировать и при температуре ниже 300°С.

      Немецкий  химик Вальтер Нернст ранее продемонстрировал, что аммиак может быть получен  при взаимодействии водорода и азота  при экстремально высоком давлении. Габер объединил методики низких температур и высоких давлений. Он также обнаружил, что замена стандартного катализатора, которым являлось железо, на осмий и уран существенно увеличивает выход аммиака. В дальнейшем он еще увеличил эффективность этого же метода за счет утилизации тепла, выделяемого при взаимодействии газов, для поддержания температуры реакции. Исследования Габера по синтезу аммиака финансировались германской промышленной корпорацией «Бадише анилин унд сода фабрик» (БАСФ). Карл Бош, инженер фирмы БАСФ, усовершенствовал метод Габера и внедрил его на заводах корпорации по производству аммиака в Оппау и Леуне в 1910 г. Названный процессом Габера-Боша, он до настоящего времени является основой широкомасштабного производства аммиака во всем мире.

      В следующем году Габер и Рихард Вильштеттер были назначены содиректорами  Института физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма в Берлине. После начала первой мировой войны в 1914 г. Габер находился на службе у германского правительства. Как консультанту военного министерства Германии ему было поручено создать отравляющее вещество раздражающего действия, которое заставляло бы войска противника покидать траншеи. Через несколько месяцев Габер и его сотрудники создали оружие с использованием газообразного хлора, которое было запущено в производство в январе 1915 г. Оно было применено этой же весной против войск стран Антанты при Ипре в Бельгии, что привело к отравлению 150000 человек. Хотя Габер ненавидел войну, он считал, что применение химического оружия может сохранить многие жизни, если прекратится изматывающая траншейная война на Западном фронте. Его жена Клара (в девичестве Иммервар) была также химиком и решительно выступала против его военных работ. В 1915 г. после серьезной ссоры с Габером она покончила с собой. Они поженились в 1901 г, у них был один сын. В 1917 г. Габер женился на Шарлотте Натан, у них родились сын и дочь. В 1927 г. они развелись.

      Нобелевская премия по химии в 1918 г. была зарезервирована, но в следующем году эта премия была вручена Габеру «за синтез аммиака  из составляющих его элементов». «Открытия  Габера, сказал в своей речи при презентации А.Г. Экстранд, член Шведской королевской академии наук, – представляются чрезвычайно важными для сельского хозяйства и процветания человечества». Вручение награды вызвало резкую критику со стороны ученых стран Антанты, которые рассматривали Габера как военного преступника, участвовавшего в создании химического оружия[3]