Д.И. Менделеев принадлежал к числу тех отечественных ученых, которые не только ясно осознавали глубокую взаимосвязь и взаимозависимость фундаментальных исследований, прикладных изысканий и развития химической промышленности, но и принимали деятельное участие в решении целого ряда технологических проблем. Так, выступая за быстрейшее развитие нефтяной промышленности и рациональную переработку нефти, он первым обосновал вопрос о географическом размещении нефтеперерабатывающей промышленности, выдвинул ряд предложений по коренному улучшению транспортировки нефти и нефтепродуктов, предложил принцип дробной перегонки при переработке нефти. Выступая за расширение и техническое улучшение добычи угля, ученый выдвинул идею подземной газификации углей. В начале 1890-х годов он совместно с И.М. Чельцовым принимал участие в разработке бездымного пороха.
В сфере интересов Д.И. Менделеева были вопросы химизации сельского хозяйства.В своих работах он доказывал необходимость развития туковой промышленности на основе отечественного сырья, необходимость переработки костей, добычи фосфоритов, производства суперфосфата, преципитата и сложных удобрений.
Продолжением классических исследований Д.И. Менделеева в области растворов и в то же время началом нового этапа в их развитии стали работы будущих академиков Дмитрия Петровича Коновалова (1856–1923), Владимира Александровича Кистяковского (1865–1952), а также Александра Александровича Яковкина (1860–1936).
Д.П. Коновалов в 1881–1884 гг. открыл законы, устанавливающие зависимость относительного состава компонентов в газовой и жидкой фазах растворов от давления пара и температуры кипения двойных жидких систем. Он создал основы теории перегонки жидких смесей, развил представление о критическом состоянии в системах жидкость–жидкость, указав области их гомогенности и расслоения. Его работы носили четко выраженный физико-химический характер; они находились на пороге перехода химии к химической термодинамике, кинетике и катализу. Коновалов сформулировал представления об автокатализе, вывел уравнение для скорости автокаталитических реакций (1887) и впервые ввел (1885) понятие активной поверхности гетерогенных катализаторов.
В.А. Кистяковский стал одним из первых «объединителей» (1888) химической теории растворов Менделеева и физической теории электролитической диссоциации Аррениуса. Он создал новое направление в науке – коллоидную электрохимию, развил первые электрохимические представления о коррозии металлов, ставшие основой для разработки мер защиты металлов от коррозии.
Значительный вклад в создание основ электрохимии на первом этапе ее развития внес один из крупнейших представителей московской химической школы Иван Александрович Каблуков (1857–1942). Он открыл ряд закономерностей в области химии неводных растворов, установил аномальную электропроводность электролитов в органических растворителях, независимо от В.А. Кистяковского ввел представление о сольватации ионов, изучал фазовые превращения расплавленных солей, многое сделал для сближения физической и химической теорий растворов. Работы И.А. Каблукова подготовили почву для большого цикла систематических термохимических исследований будущих поколений химиков.
Работы самого И.А. Каблукова и его учеников в области термохимии в значительной степени опирались на традиции лугининской научной школы.
Прогресс в этой области прежде всего зависел от разработки её экспериментального метода – калориметрии, позволяющего определять, в частности, теплоты горения различных веществ. Профессором Московского университета Владимиром Федоровичем Лугининым (1834–1911) были получены надёжные экспериментальные данные теплот сгорания для более 200 соединений, которые вошли в мировую справочную литературу. Их сравнительный анализ, осуществлённый учёным в 1880–1890-е годы, позволил осуществить важные структурно-термохимические закономерности для разных классов органических соединений (кетонов, альдегидов, спиртов, сложных эфиров). Существенные изменения Лугинин внёс и в технику калориметрии. Им были усовершенствованы методы определения теплот испарения жидкостей и теплоёмкостей твёрдых и жидких тел. Предложенные им методы не утратили всоего значения и в настоящее время. В 1892 г. в Московском университете Лугининым была создана первая в России образцовая термохимическая лаборатория, ныне носящую его имя.
Особой практической направленностью отличались работы Александра Александровича Яковкина в области растворов. Он впервые подробно исследовал поведение хлора в водных растворах, разработал методы обезвоживания природных солей, предложил способ производства чистого оксида алюминия, на основе которого был пущен первый в России глиноземный завод.
Принципиально новой важной отраслью химии, возникшей в конце XIX столетия, была химическая кинетика. Она появилась как своеобразная реакция на успехи органического синтеза, базировавшегося на бутлеровской теории химического строения. При изучении многочисленных реакций синтеза, более всего реакций гидратации и дегидратации органических соединений, обнаружилось, что характер течения реакций и выходы готовых продуктов зависели не только от природы исходных реагентов, но и от растворителей, примесей, температуры и давления. Было замечено и такое явление, как зависимость хода реакций от особенностей тонкого строения молекул реагентов. Систематическим изучением всех этих явлений и обобщением результатов наблюдений занялся ближайший коллега Д.И. Менделеева по Петербургскому университету профессор Николай Александрович Меншуткин (1842–1907). Особый интерес представляют его работы в области этерификации спиртов и гидролиза эфиров, начатые в 1877 г. и продолжавшиеся более 30 лет. Посредством измерения скоростей реакций он открыл закономерности, устанавливающие влияние строения спиртов и органических кислот на скорость и предел этерификации, установил влияние на ход реакций природы растворителя и термодинамических условий. Работы Н.А. Меншуткина наряду с исследованиями Д.П. Коновалова в России и В. Оствальда в Германии послужили первыми блоками, заложенными в фундамент учения о химических процессах как новой, более высокой по сравнению со структурной химией, ступенью в развитии химических знаний.
Подводя итоги развития химии в XIX в., учёные и историки науки отмечают, что «Ни одна наука за сто лет не сделала таких колоссальных завоеваний, как химия… Общекультурное достижение XIX в. – это установление равноправия наук, их взаимосвязь и солидарность. Наука превратилась в организованную систему знания, опирающегося на фактический материал» [1]. Развились органическая, неорганическая и физическая химия. «Таким образом, получив от XVIII в. одну химию, мы передаём XX в. три, не считая прикладных отделов – аналитической и технической» [2. С. 16, 17].
Список литературы
1. Быков Г.В. История органической химии. М., 1976.
2. Осипов И.П. Очерк развития химии в XIX в. Харьков, 1898.