Кафедра философии и истории науки


Скачать 1.92 Mb.
Название Кафедра философии и истории науки
страница 7/15
Тип Документы
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15

Технопарк Elettronica Veneta занимается проектированием и производством учебного оборудования (с 1963 года), которое помогает в решении следующих важных образовательных задач:

- облегчение процесса обучения студента с использованием оборудования, которое иллюстрирует важные аспекты теории, полученной ранее;

- упрощение работы преподавателя при закреплении теоретических знаний в практическом исполнении, что позволяет увеличить КПД и эффективность процесса обучения.

Elettronica Veneta предлагает гибкие системы, которые обеспечивают максимальное соответствие новейшим технологиям, технологическим требованиям промышленности. Продукция Elettronica Veneta предназначена для использования в технических институтах и университетах для оснащения учебных лабораторий опытными установками и оборудованием максимально приближенным к оборудованию, используемому в современных промышленных производствах.

Все производимое оборудование спроектировано и создано в соответствие со следующими принципами:

- точное воспроизведение дизайна промышленных установок, хотя и в уменьшенном масштабе

- использование промышленных деталей и комплектующих лучших торговых марок, доступных на рынке.

- использование только качественных материалов, соответствующих промышленным стандартам, обеспечивающих длительный срок эксплуатации оборудования.

- применение самых передовых технологий автоматизации и контроля процессов, реализуемых на выпускаемых установках.

- производство разных версий приборов (ручное, автоматизированное и компьютеризированное управление).

Благодаря этим принципам производимые установки могут использоваться для обучения, исследования и малых производств.

Технопарк «Parco Scientifico Romano». Parco Scientifico Romano был создан в 2007 году на базе Римского университета Tor Vergata. Цель создания технопарка: помогать продвижению инновационных проектов и идей, используя и создавая диалоговый режим работы исследователей или научными коллективов с различными административными органами и производством. Технопарк осуществляет помощь проектам в самых различных областях науки и искусства: история, археология, архитектура, медицина, биотехнология, механика, информационные технологии, создание новых материалов, аналитические работы и др. но, преимущество в последние годы отдается химии, химической технологии и биотехнологии (до 70%). В среднем в год в технопарке реализуется 10-11 проектов. Попасть в число избранных проектов можно следующим образом: проект рекомендуется советом университета Tor Vergata или другого университета (включая зарубежные университеты). Совет технопарка рассматривает проекты, расставляет приоритеты и принимает избранные проекты к работе. Технопарк помогает найти источники финансирования, провести экономические расчеты, найти рынки сбыта продукции.

Таким образом, среди основных инновационных технологий в образовательном процессе ВУЗов Италии можно выделить следующие:

- интернет-технологии;

- компьютерные обучающие и контролирующие программы;

- информационные технологии, позволяющие увеличить эффективность преподавания;

- инновационные формы активизации познавательной деятельности студентов, перенесение фокуса активности в сторону обучающихся.

- осуществление связи науки и производства с помощью сетей технопарков, сокращающих путь от научного исследования до его внедрения и промышленного производства.

ЭПИСТЕМОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ОПИСАНИЯ

ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ

Гневашев С.Г., научный сотрудник

г. Казань

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Химический институт им. А.М. Бутлерова

E-mail: Sergey.Gnevashev@ksu.ru
Гумусовые вещества (ГВ) представляют собой макрокомпоненту органического вещества почвенных и водных экосистем, а также твердых горючих ископаемых. Впервые они были выделены из торфа и описаны немецким химиком Ф. Ахардом в 1786 году. В середине 19 века наиболее весомый вклад в исследование химических свойств ГВ был внесен великим шведским химиком Я. Берцелиусом. Тем не менее, изучение химического строения и свойств ГВ не стало популярным в органической химии. Эти вопросы разрабатывались только в рамках химии почв и химии твердых горючих ископаемых. История развития проблемы в публикациях этого периода чаще всего предстает как калейдоскоп ошибочных решений. Причем перспективы улучшения состояния дел с описанием структуры ГВ всякий раз связывались только с использованием все более совершенных методов анализа.

Однако, несмотря на очевидный энтузиазм и новейшие инструментальные методы проблема осталась по существу на том же месте, где была оставлена около 200 лет назад первыми разработчиками. «Параллельный перенос» методик, разработанных для анализа индивидуальных органических соединений, равно как и способов интерпретации данных не привел к какому либо прорыву в описании химического строения ГВ. Отсутствие прогресса до такой степени невыгодно оттеняется теми триумфальными успехами, которые были достигнуты применением методов классической структурно-аналитической химии к исследованию биологических макромолекул, что любые сетования на несовершенство методической базы не могут рассматриваться всерьез.

Целью статьи является попытка охарактеризовать в общих чертах эпистемологические аспекты аналитического подхода к проблеме и выделить главные причины, в силу которых он оказался неожиданно малопродуктивным.

Представление о ГВ как о высокомолекулярных соединениях (ВМС) однотипного химического строения принимают за экспериментально установленный факт. Однако для самого понятия «гумусовые вещества» отсутствуют строгие химические дефиниции, поскольку о составе макромолекул, их стереохимической организации, типах концевых групп и характере их распределения по макромолекулам практически ничего определенного неизвестно. Предложенные в разное время структурные формулы и блок-схемы имеют исключительно гипотетический характер, а номенклатурную схему определения понятий, как и во времена Я. Берцелиуса, по-прежнему основывают на методике выделения и фракционирования ГВ, то есть, по сути дела, на их отношении к растворителям [1].

Для механизма образования ГВ в почве существуют две концепции: синтез из продуктов распада биологических макромолекул и микробных метаболитов [2] или при окислительной трансформации биополимеров [3]. Поскольку предшественники ГВ полифункциональны, макромолекулы будут сильно разветвленные, кроме того возможно образование поперечносшитых трехмерных структур, поэтому для исследования структуры таких полимеров классический рентгеноструктурный анализ непригоден [4].

Суть проблемы очевидно не в методах. Классический путь органического анализа – это разделение на группы, выделение индивидуальных компонентов и их идентификация. Очевидно, что щелочной экстракт ГВ содержит смесь органических веществ, структура которых может быть однозначно установлена. Но о каком количестве независимых химических индивидуальностей может идти речь?

Из положения о том, что «... гумификация - это всеобщий процесс постмортального превращения органических остатков» [1] следует, что в образовании ГВ могут принимать участие любые органические соединения, как естественного, так и техногенного происхождения [5]. В результате, логическим завершением такого «стохастического» синтеза из неопределенного многообразия предшественников будет описываться неопределенным множеством возможных макромолекулярных состояний (матричный, по типу белкового, синтез ГВ неизвестен). В данной ситуации в исследуемом образце могут отсутствовать и две совершенно одинаковые макромолекулы.

Итак, с позиций аналитического подхода сущность задачи заключается в детерминированном описании неопределенно большого множества различимых химических индивидуальностей (объединенных понятием «гумусовые вещества») в состав которых могут входить любые структурные субъединицы органических соединений - продуктов нормального метаболизма автотрофных и гетеротрофных организмов и дериватов их неполного разложения.

Отличительной особенностью среды, в которой образуются, существуют и функционируют ГВ, является наличие высокоразвитых поверхностей вторичных минералов. Избирательное накопление гумуса вместе с наиболее дисперсными минеральными частицами объясняют взаимодействием органических компонентов между собой и с поверхностями вторичных минералов, придавая при этом фундаментальное значение ионам двух- и поливалентных металлов [1, 3].

Таким образом, в реальных почвенных условиях ГВ присутствуют не как сложная смесь неопределенно большого множества независимых индивидуальных соединений, а как их невалентно и валентно связанная совокупность. Она является частью пространственно структурированных систем, включающих тонкодисперсные вторичные минералы, также чрезвычайно рандомизованные, и ионы двух- и поливалентных металлов, систем, обособленных от среды и взаимодействующих с ней как целое. Такую систему следует назвать глино-металло-органическим комплексом [6-9].

В качестве наиболее существенного признака ГВ называется их повышенная биохимическая устойчивость в почвах (возраст ГВ n·102 - n·103 лет [10]). Устойчивость ГВ к биодеструкции обусловлена «…отбором наиболее устойчивых в данной биотермодинамической обстановке органических веществ и их соединений с минеральными компонентами» [1] и приобретает статус целевой установки, поскольку выступает в роли не только определяющего свойства субстанции, но, одновременно, и условия ее возникновения и существования, то есть является системообразующим фактором.

С позиций представлений о ГВ как о ВМС, объединяющим свойством которых является устойчивость к разложению в биохимически активной среде, условия их химической реализуемости сводятся к возникновению и поддержанию некоторого уровня рандомизации совокупности макромолекул и самоорганизации их в пространственно структурированные глино-металло-органические системы. Кинетическая устойчивость органических элементов этих систем к деполимеризации определяется вероятностью появления в конкретной точке пространства и в конкретное время пула разнообразных каталитически активных белков (ферментов) необходимого спектра специфичности, и стерическими затруднениями на пути образования фермент-субстратных комплексов.

Процесс познания можно определить как извлечение избыточности (инвариантов) из окружающей среды [11, 12]. Попытки подойти с количественной точки зрения к такому качественному понятию, как избыточность, чаще всего ведут к использованию (в расширенной интерпретации) известной формулы Шеннона [13]: R = 1 – H/Hmax, где R - избыточность; Hmax (Hmax H) - энтропийная мера максимальной неопределенности при данном пространстве возможностей; H энтропия, характеризующая меру реальной неопределенности.

Разные системы по-разному «извлекают избыточность», но для любой «познающей» системы этот процесс является необходимым условием устойчивого функционирования. Э. Шредингер отмечал, что «средство, при помощи которого организм поддерживает себя постоянно на достаточно высоком уровне упорядоченности (равно на достаточно низком уровне энтропии), в действительности состоит в непрерывном извлечении упорядоченности из окружающей среды» [14]. В данном случае избыточность среды выступает в виде хорошо структурированных высокомолекулярных соединений. Обязательным условием устойчивого функционирования гетеротрофного комплекса почвенной биоты является извлечение и использование биотой избыточности органического субстрата на метаболическом уровне обмена веществом и энергией. Конечным результатом такого «познания» будет метастабильная рандомизованная совокупность высокомолекулярных химических индивидуальностей, для которой в информационном плане относительная энтропийная функция (H/Hmax) стремится к 1.

С другой стороны, система ГВ практически не несет полезной информации для гетеротрофных микроорганизмов. Это результат своеобразной коэволюции ГВ и почвенной биоты (или «естественного отбора», проводимого биотой). Органические вещества недоступны восприятию «познающих субъектов», извлекающих избыточность органического субстрата при помощи гидролитических ферментов, то есть, как бы «не существуют».

Мы, конечно, не можем утверждать, что в информации о конституции, конформации и конфигурации каждой химической индивидуальности вовсе нет инвариантов. Однако то, что мы знаем сейчас о генезисе совокупности макромолекулярных химических индивидуальностей (проблема «на входе»), похоже, не позволяет определиться с перспективами «прагматического» использования информации (проблема «на выходе»). Действительно, информация о химическом строении неопределенно большого множества рандомизованных компонентов едва ли доступна эффективному ее «сжатию», а информация о химической структуре биополимеров регулярного строения или их фрагментах, случайно встроенных в надмолекулярные глино-органические структуры едва ли добавит что-то новое к уже существующим знаниям.

Главное же заключается в том, что при чрезвычайно высокой полифункциональности органических макромолекул, случайном их положении в надмолекулярных структурах и определенной конформационной свободе близкие характеристики свойств органо-минеральных систем можно получить, используя для «конструирования» разные по составу совокупности органических компонентов почв, и наоборот. В этом случае даже детальная информация о химическом строении каждого органического компонента окажется малополезной для того, чтобы сделать однозначные выводы о поведении всей их взаимосвязанной совокупности.

В заключении можно отметить очевидную непродуктивность абсолютизации аналитического подхода в виду явной несообразности между целью и средствами, которыми эта цель может быть достигнута. Рассмотренная задача является хорошей иллюстрацией ошибочности распространенного мнения о том, что любую проблему можно решить – дело лишь в затратах, особенно в применении к проблемам фундаментальной науки.


  1. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.

  2. Flaig W., Beutelspacher H., Rietz E. Chemical composition and physical properties of humus substances // Soil components. V. 1. Organic components. N.-Y., Heidelberg-Berlin: Springer Verlag, 1975. P. 1-211.

  3. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 287 с.

  4. Бартенев Г.М., Френкель С.Я. Физика полимеров. Л.: Химия, 1990. 429 с.

  5. Тейт Р. III Органическое вещество почвы. М.: Мир, 1991. 400 с.

  6. Шинкарев А.А., Гневашев С.Г. О химическом строении гумусовых веществ // Почвоведение. 2001. № 9. С. 1074-1082.

  7. Шинкарев А.А., Гиниятуллин К.Г., Кринари Г.А., Гневашов С.Г. Использование системного подхода при исследовании глинисто-гумусовых взаимодействий в почвах // Почвоведение. - 2003. - № 4. - С. 476-486.

  8. Шинкарев А.А., Гиниятуллин К.Г., Латыпов М.К., Гневашев С.Г. Методологические аспекты фракционирования гумусовых веществ // Почвоведение. - № 5. 2004. - С. 558-565.

  9. Шинкарев А.А., Гиниятуллин К.Г., Мельников Л.В., Кринари Г.А., Гневашев С.Г. Органические компоненты глино-металло-органического комплекса почв лесостепи (теоретические и экспериментальные аспекты изучения). Казань: Казанский государственный университет, 2007. 248 с.

  10. Черкинский А.Е. Радиоуглеродный возраст почвенного органического вещества и его значение для теории гумификации. Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М. 1985. 25 с.

  11. Фогель Л., Оуэнс А., Уолш М. Искусственный интеллект и математическое моделирование. М.: Мир, 1969. 230 с.

  12. Фомин С.В., Беркинблит М.Б. Математические проблемы в биологии. М.: Наука, 1973. 200 с.

  13. Шеннон К. Математическая теория связи // Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Издательство иностранной литературы, 1963. С. 243-332.

  14. Шредингер Э. Что такое жизнь.? М.: Атомиздат, 1972. 88 с.


ЗАГАДКА ИЗОПРЕНА

Голованова К. В.,

Лиакумович А. Г.

доктор технических наук, профессор

Казанский национальный исследовательский технологический университет

k.v.golovanova@gmail.com

Одним из 100 великих изобретений человечества по праву считается получение синтетического каучука[1]. Но насколько значимо это открытие химической науки, настолько же трудны и тернисты были пути к его осуществлению. Недаром, роковая эмпирическая для химии XX века формула — С5Н8 — стала «загадкой», к которой исследователи всего мира были вынуждены приближаться единым фронтом, оставляя вопрос промышленного получения синтетического каучука без ответа более 100 лет.

С тех пор как Христофор Колумб привез в Европу эластичный мяч из «древесной смолы», которую индейцы называли «каучу» — слезы млечного дерева, она стала столь же необходима людям, как глина, металлы и стекло. Но природные запасы чудо-смолы ограниченны и распределены по планете нерав-номерно, что естественным образом ставит одни страны в зависимость от других.

Так, до Первой мировой войны русские заводы вырабатывали из привозного каучука до 12 тысяч тонн резины. В то время один корабль требовал 68 т резины, танк — 800 кг, самолет – 600 кг, автомобиль — 160 кг, и с каждым годом приходилось закупать за границей все больше и больше каучука, а цена на него тем временем достигала 2400 золотых рублей за тонну[2]. Необходимость платить такие большие деньги, а в еще большей степени зависимость от поставщиков, в которую таким образом попадало государство, ставили перед руководством страны серьезные проблемы. Решить их можно было только одним путем — разработать промышленный способ производства синтетического каучука.

На тот момент было известно, что натуральный каучук из сока гевеи представляет собой смесь нескольких веществ, однако 9/10 его массы приходится на углеводород полиизопрен с формулой (C5H8)n. Кроме полиизопрена в натуральный каучук входят смолоподобные белковые и минеральные вещества. Чистый полиизопрен, очищенный от смол и белков, весьма неустойчив и на воздухе быстро теряет свои ценные технические свойства: эластичность и прочность.

Таким образом, для того чтобы производить искусственный каучук, необходимо было научиться по крайней мере трем вещам:

  1. получать изопрен из других веществ;

  2. проводить реакцию полимеризации изопрена;

  3. обрабатывать полученный каучук подходящими веществами, чтобы защитить его от разложения.

В течение почти ста лет научный мир будет искать разгадку тайны строения и получения изопрена, чтобы научиться делать его искусственно химическим путем, и неожиданно, как и многое в химии, автором станет российский гений Владимир Николаевич Ипатьев, которому в 1897 г. в череде множества его научных открытий легко покорится очередная химическая высота. Возможно, именно сложность, а как следствие и длительное отсутствие возможности осуществления этого открытия, подтолкнули мировую и российскую историю получение синтетического каучука к пути работ с дивинилом.

Однако для химической науки того времени переоценить важность вопроса синтеза изопрена невозможно, хотя бы потому, что он представляет собой начало нового и притом главного этапа на пути решения проблемы синтетического каучука.

А если это так, то, естественно, напрашивается ряд вопросов, связанных с научным подходом к решению этой проблемы вообще. Первый из них: почему же изопрен — структурное звено природного каучука — был впервые синтезирован именно в России, которая в то время была весьма далека от практических интересов в области каучука? Почему этот углеводород изучен наиболее полно в школе Фаворского? Как получилось, наконец, что именно В.Н. Ипатьеву принадлежит последнее слово при решении вопроса о строении изопрена? Ответить на эти вопросы можно лишь путем знакомства с некоторыми событиями истории химии.

Проблема каучука как химического продукта возникла около полутора веков назад. Её появление связано с изучением состава, а затем и строения синтетического каучука, начатым в первой половине XIX века в Англии. Эта страна, как известно, стала обладательницей богатейших каучуковых плантаций в Британской Малайе и на Цейлоне. Еще А. Юром (1822 г.), а затем М. Фарадеем (1825 г.) было установлено, что природный каучук имеет углеводородный характер и что в результате пирогенетического разложения его выделяется летучий углеводород [3].

В 1860 году английский ученый Вильямс путем сухой перегонки натурального каучука выделил из него этот же углеводород, который оказался легкой подвижной бесцветной жидкостью со своеобразным запахом, названный «изопреном». В 1879 году французский химик Густав Бушарда, нагревая изопрен и действуя на него соляной кислотой, осуществил обратную реакцию — получил каучукоподобный продукт. В 1884 году английский химик Тилден получил изопрен путем высокотемпературного разложения скипидара. Хотя каждый из этих ученых внес свою лепту в изучение свойств каучука, тайна его синтеза так и осталась неразгаданной — все открытые способы оказались непригодны для промышленного использования или вследствие дороговизны сырья, или из-за малых выходов изопрена, или из-за сложности технических процессов, обеспечивающих протекание реакции. А между тем каучук требовался во все большем количестве.

Поэтому задача синтетического получения изопрена была очень заманчивой. Её решение дало бы возможность, во-первых, окончательно выяснить вопрос о строении основного мономерного звена натурального каучука и, учитывая наличие генетической связи между каучуком и терпенами, заглянуть в «лабораторию» растительного организма как каучуконосов юга, так и хвойных лесов севера, и, во-вторых, можно было надеяться получить данные для синтетического подхода к каучуку.

Вместе с тем эта задача была по тому времени (конец XIX в.) достаточно трудной: изопрен имел такие особенности строения, которые не давали возможности подойти к нему со стороны более простых веществ, входивших в набор реактивов химических лабораторий. К этим особенностям относились: разветвленность цепи


как следствие этого - сочетание двойных связей сразу с вторичным и третичным атомами углерода и наличие системы сопряженных двойных связей. С этим были связаны склонность подобных систем к изомеризации, наличие побочных реакций при взаимодействии с галогеноводородами, особенно циклизация, осмоление и т.д. Поэтому далеко не всякая даже первоклассная лаборатория могла преодолеть эти трудности.

В России того времени задача получения синтетического каучука экономически и теоретически еще не созрела, но логика развития науки, высокий уровень теоретических и экспериментальных работ А.М. Бутлерова и его учеников позволили именно русским химикам решить эту задачу.

«При работах моих с третичными бутильными производными, - говорит А. М. Бутлеров, - я не раз имел случай наблюдать, с какой замечательной легкостью происходит полимеризация изобутилена под влиянием серной кислоты. Но прежде чем приняться за изучение его полимеров, я счел необходимым — в этом случае, как я это делал и в других, - начать с наиболее простых членов ряда». И Бутлеров наметил план работ, согласно которому в его лаборатории последовательно синтезировались и вводились в полимеризацию все простейшие непредельные углеводороды — этилен, пропилен, изобутилен, и амилены. При этом основным мотивом работ было конкретизировать зависимость свойств вещества от их химического строения.

В соответствии с общим планом работы бутлеровской лаборатории в Петербургском университете в 1884-1885 гг. начались тщательные исследования самых разнообразных превращений «третичных амильных производных». В частности, тогда еще практиканту, а впоследствии крупному химику И.Л. Кондакову было поручено изучить переходы от одного из изомеров амилена — триметилэтилена — к соответствующим хлоропроизводным и алкоголям. Хлорированием этого углеводорода и последующим отщеплением хлористого водорода Кондаков получил два изомера хлористого амилена,



которые вплотную подготовили его к возможности получить изопрен. И Кондаков, действительно, поставил перед собой такую задачу, но осуществить её не смог.

Попытка перехода к изопрену от хлорида I, полученного Кондаковым, была очень заманчикой. Она вызывала интерес у всех сотрудников Бутлерова и поэтому осуществлялась неоднократно. Параллельно с Кондаковым эту реакцию в 1886 г. поручено было исследовать в той же лаборатории студенту Петербургского университета В.П. Гадзяцкому. Однако и он не добился успеха; строение изопрена оставалось по-прежнему загадкой. Правда, Гадзяцкий сделал еще один важный шаг на этом пути. Он установил, что при гидрохлорировании изопрена, полученного пиролизом натурального каучука, образуется не хлорид I, а хлорид II, из которого сразу же путем отнятия хлористого водорода получается диметилаллен.

Эти две реакции связали между собой изопрен и диметилаллен какой-то общностью своего отношения к хлористому водороду. Практически же обе реакции проходили в одну стадию и представляли собой типичный случай изомеризации углеродного скелета с переходом двойной связи.




Это обстоятельство немедленно использовал И.Л. Кондаков. Несмотря на то, что он в 1888 г. был занят переездом из Петербурга в Варшаву (где потом преподавал физиологическую химию), в течение всего этого года осуществлял попытку за попыткой вновь подойти к изопрену. Для этого Кондаков решил провести реакцию изомеризации этих двух диеновых углеводородов в обратном порядке.



1 декабря 1888 г. об этой работе А.И. Горбов доложил от имени И.Л. Кондакова на заседании Русского физико-химического общества. Однако о получении изопрена этим способом ничего сказано не было: синтез изопрена опять не удался.

В 1889 г. появилась новая статья Кондакова «О действии газообразной хлористоводородной кислоты на диметилаллен». Однако, по существу, речь в ней шла о возможностях перехода к изопрену со стороны все того же хлорида I. «Изопрен... я пытался получить, - говорит Кондаков, - отнятием НCl из монохлорида



но ожидания мои не вполне оправдались, так как хлорид этот при нагревании в запаянных трубках при 150о, 160о, 170о со спиртовой щелочью главным образом превращался в эфир и только частью в углеводород. Последнего... получено 10 г с точкой кипения 38-40 оС».

О том, что здесь получен именно изопрен, не может быть и речи. И.Л. Кондаков хорошо понимал это и в связи с последующими сообщениями по этому же поводу не выражал никаких претензий на приоритет в синтезе изопрена.

Тем не менее, наиболее прямой путь к изопрену проходил где-то неподалеку от реакции перехода от изопрена в диметилаллену. Надо было, действительно, только «повернуть» её в обратную сторону.

В 1887 г. А.Е. Фаворский открыл реакцию изомеризации изопроппилацетилена в диметилаллен


с 1891 г. приступил к систематическому изучению аллена и его производных, а также различных диеновых углеводородов, установив общность свойств этих соединений ацетиленового ряда.

Продолжая эти исследования, Фаворский должен был прийти к изопрену
вопрос состоял лишь в нахождении соответствующего реагента, с помощью которого было бы возможно осуществить этот переход. При этом в арсенале Фаворского было значительно больше средств для такого перехода, чем у кого бы то ни было из школы А.М. Бутлерова, так как тогда только он имел опыт работы с полинепредельными соединениями, к которым относились алленовые и 1,3-диеновые углеводороды.

Еще в начале 90-х г.г. Фаворский получил диметилаллен из амилена.


В апреле 1895 г. Ипатьев сообщил, что при гидробромировании диметилаллена получается бромистый β-диметилтриметилен, т.е. дибромид, у которого атомы брома расположены через один углеродный атом.

А приблизительно через год он получил точно такой же дибромид гидробромированием изопрена, что было серьезным шагом на пути к выяснению строения изопрена. «Если предположить, - писал Ипатьев, - что изопрен есть углево-дород с открытой цепью, то единственно возможная формула его строения будет:



потому что только из такого углеводорода может получиться бромистый β-диметилтриметилен».

Идентичность полученных из диметилаллена и изопрена дибромидов была установлена по температурам кипения, удельному весу и свойствам их производных: непредельного эфира С5Н9-О-С2Н5 и гликоля; последний оказался диметилтриметиленгликолем.



Последний шаг к выяснению строения изопрена также принадлежал Ипатьеву. Его изящное исследование, приведшее к синтезу изопрена, удивило научный мир своей простотой и убедительностью. Отправной же точкой опять явилось изучение общих закономерностей: действия спиртовой щелочи на дибромиды, получаемые из диенов и ацетиленов. По счастливой случайности у Ипатьева был в достаточном количестве «бромистый β-диметилтриметилен», с которого и было начато новое исследование.

При действии на бромид, образовавшийся из диметилаллена, спиртовой щелочью Ипатьев получил углеводород, выкипающий при 33 — 34оС, который не мог быть ни диметилалленом, ни дизамещенным ацетиленом, имеющими более высокие температуры кипения. Это был и не однозамещенный ацетилен, так как он не давал осадка с аммиачным раствором полухлористой меди и азотнокислого серебра. Анализ возможных вариантов отщепления элементов бромистого водорода от исходного бромида указывал лишь на два направления:




Однако, как указывалось выше, температура кипения углеводорода была ниже, чем диметилаллена, поэтому Ипатьеву оставалось установить, что за соединение имеет формулу β-метилдивинила.

Конечно, предыдущие работы У. Тильдена, В.П. Гадзяцкого и самого Ипатьева оказали влияние на завершающую стадию этого исследования: он стал искать доказательства идентичности полученного углеводорода с изопреном.

Сначала осуществил реакцию с бромистым водородом и получил продукты, обычные для изопрена, а затем подверг неизвестный углеводород действию хлорноватистой кислоты: образовалось кристаллическое вещество с температурой плавления 81оС, полученное ранее Фаворским и Мокиевским из изопрена. Линейность его структуры подтверждало и то, что синтез осуществлялся в условиях, исключающих образование углеродного цикла[4].

Так был впервые в 1897 году синтезирован изопрен. Как видно, это событие в истории химии было отнюдь не случайным. Ему предшествовала длинная цепь событий, среди которых наиболее значительные находились в русле планомерных, целеустремленных исследований, направленных на развитие теории химического строения. Синтез изопрена явился лишь одним их закономерных звеньев этой общей цепи. Следует отметить, что изопрен с 1985 г. стал предметом исследований также и В.А. Мокиевского, отдавшего этой теме 10 лет своей научной работы под руководством А.Е. Фаворского.

Мокиевский, которому принадлежат значительные достижения в химии сопряженных диенов, стремился к синтезу и установлению строения изопрена. Однако ему это удалось лишь после Ипатьева, что объясняется узостью исследований В.А. Мокиевского. Ипатьев же ставил перед собой широкие задачи, среди которых синтез изопрена был лишь частностью.

Так же в воспоминаниях Владимира Николаевича можно прочесть еще об одном интересном факте, связанном с открытием изопрена: «Спустя полгода после сделанного мною синтеза изопрена, в журнале немецкого Химического Общества появилась статья Эйлера о синтезе изопрена без упоминаний моего имени. Я тотчас же написал ему письмо, и он прислал мне извинение. В своей работе Эйлер подтверждает все полученные мною данные, но его опытные данные могут дать начало некоторым сомнениям в правильности выбранного метода синтеза, так как здесь могли иметь место некоторые изомерные превращения, что исключено в моем синтезе»[5].

«Лишь после этой работы В.Н. Ипатьева, - писал в 1927 г. А.Е. Чичибабин, - сделалось возможным первое проникновение в природу каучука и могли явиться дальнейшие синтезы изопрена и близких к нему веществ...»[4].

Таким образом, синтез изопрена Владимиром Николаевичем Ипатьевым оказался своеобразным прологом к широко развернувшимся затем работам, определившим развитие идей и практических работ в многогранной области синтетического каучука. Поэтому имя гениального исследователя прочно зани-мает самое почетное место в истории промышленности синтетического каучука.


  1. Литература

  2. 1. http://izobreti.ru/index/0-80

  3. 2. Кузнецова Н. П. Изопреновый каучук: новая технология. // Журн. «Химия и жизнь», 2009, № 12, С. 31-32.

  4. 3. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1620.html

  5. 4. Кузнецов В.И., Максименко А.М. Владимир Николаевич Ипатьев: 1867-1952. // М.: Наука, 1992. - 190 с.

  6. 5.Академик В.Н. Ипатьев. В 2-х кн. Кн. 1 / [сост. В.Д. Кальнер]. – М.: Калвис, 2011. – 444 с.



УДК 541.64:378

КАЗАНСКОЕ ПРОМЫШЛЕННОЕ УЧИЛИЩЕ (1890 – 1932 гг.)

КАК УСПЕШНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ

КАЗАНСКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ШКОЛЫ

(от химии и технологии мыловарения к химии и технологии полимеров)

Григорьев Е.И.

к.х.н., доцент кафедры технологии СК, г. Казань

Казанский национальный исследовательский технологический университет grigoriev@kstu.ru
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15

Похожие:

Кафедра философии и истории науки icon Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских...
Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» для аспирантов и...
Кафедра философии и истории науки icon Практикум (Тексты для самостоятельного изучения) Казань
Сказываются слабое знание современного состояния западноевропейской социальной философии и философии истории, ограниченный доступ...
Кафедра философии и истории науки icon Программа специальности 080801 «Прикладная информатика» Кафедра Гуманитарных...
Сущность, формы, функции исторического знания. Методы и источники изучения истории. Понятие и классификация исторического источника....
Кафедра философии и истории науки icon Учебно-методический комплекс проблемные вопросы отечественной истории...
Тологический и гносеологический аспекты анализа исторического процесса. Проблематика философии истории – логика развития общественного...
Кафедра философии и истории науки icon Институт Философии Кафедра музейного дела и охраны памятников Потапова Екатерина Андреевна
Краеведческий музей как коммуникативная система. На примере Челябинского краеведческого музея
Кафедра философии и истории науки icon Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Факультет философии, отделение востоковедения Кафедра цивилизационного развития Востока
Кафедра философии и истории науки icon Вгбоу во «Алтайский государственный университет»
Кафедра политической истории, национальных и государственно-конфессиональных отношений
Кафедра философии и истории науки icon История средневековой философии пер с англ
Кроме того, значительно расширено изло- жение исламской и иудейской средневековой философии
Кафедра философии и истории науки icon Дауншифтинг как мировоззренческая проблема нравственной философии
Объектом предпринимаемого исследования являются современные мировоззренческие тенденции в контексте нравственной философии
Кафедра философии и истории науки icon Кафедра философии и политологии
Культура и природа. Культура и общество. Культура и глобальные проблемы современности. Культура и личность. Различные специальности...
Кафедра философии и истории науки icon Образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский...
I. Вещь в горизонте философского вытеснения Глава II. Апология вещественного Альтернативные подходы к вещи в философии
Кафедра философии и истории науки icon Кафедра философии и юридической психологии
«Культурология» и Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования...
Кафедра философии и истории науки icon История советской россии
Ратьковский И. С., Ходяков М. В. История Советской России спб.: Издательство "Лань", 2001. 416 с. (Мир культуры, истории и философии)....
Кафедра философии и истории науки icon Итоги научная деятельность
Научная работа в вузе ведется по 51 научному направлению. В 2014/2015 гг научные исследования проводились в приоритетных областях...
Кафедра философии и истории науки icon Актуальные вопросы современной науки
И, технических и сельскохозяйственных наук, медицины, истории, педагогики, экономики и юриспруденции, социологии и политологии. Сборник...
Кафедра философии и истории науки icon От редактора история
Современные проблемы методологии исторической науки и преподавания истории в вузе

Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск