Исследования в начале ХХ века (1901–1917)

К третьей возрастной категории русских химиков относятся те, кто родился в 1870-х гг. Как правило, все они получали химическое образование в России, свои первые шаги в науке совершали под руководством отечественных коллег. Поэтому их работы преимущественно находились в русле направлений, традиционных для российской химии. Они уже успели заявить о себе в конце XIXв., но расцвет их деятельности наступил позже.

Основной объект исследований А.Е. Чичибабина(1871–1945) - химия гетероциклических азотсодержащих соединений, в первую очередь пиридина. В 1906г. он открыл получившую его имя реакцию циклоконденсации альдегидов с аммиаком, ведущую к образованию гомологов пиридина. Позднее (1914) разработал метод синтеза -аминопиридина действием амида натрия на пиридин. Одновременно он изучал проблему важного теоретического значения: существование углерода в трехвалентном состоянии. Чичибабин полагал, что углерод в бензоле и этилене может рассматриваться как трехвалентный; это противоречило установившимся взглядам. Однако существование гексафенилэтана ("углеводорода Гомберга") в известной степени подтверждало предположение Чичибабина. Ему удалось показать, что это соединение при определенных условиях способно распадаться на два остатка — трифенилметилы. Тем самым ученый вплотную соприкоснулся с проблемой свободных радикалов, которая лишь начинала по-настоящему изучаться. В 1907г. он синтезировал "бирадикальный" углеводород, позднее названный "углеводородом Чичибабина". Это соединение стало важным объектом исследований в теоретической органической химии.

Особое место в галерее отечественных творцов химической науки занимает М.С.Цвет (1872–1919), который по специальности был ботаником и физиологом. Тем не менее, он стал автором хроматографического адсорбционного анализа, который впоследствии оказался весьма эффективным и плодотворным методом исследования. В 1903г. Цвет установил, что производя адсорбцию из растворов на твердых веществах, можно в обычных условиях разделять весьма близкие по свойствам соединения. Много лет спустя ученые дали такую оценку открытию Цвета: "Он создал поразительно яркое представление о тех основных процессах, на которых основана современная хроматография".

Видным специалистом в области кинетики был Н.А.Шилов (1872–1930). Его первые работы посвящались сопряженным химическим реакциям окисления. Их теорию он предложил в 1905г. По представлениям ученого, "сопряжение" реакций происходит при наличии промежуточного вещества, которое служит "связующим звеном первичного и вторичного процессов и обуславливает их общее течение". Важнейшей задачей при этом является изучение природы промежуточного вещества. Шилов ввел в научный оборот такие понятия как "химическая индукция", "самоиндукция", "индукторы" и "акцепторы".

Фундаментальные работы Л.А.Чугаева (1873–1922) по химии координационных соединений получили мировое признание. Его исследования дополняли теорию А.Вернера. Изучая закономерности свойств соединений платины и платиноидов, Чугаев стремился выявлять индивидуальные особенности каждого платинового металла. Он установил правило: наиболее устойчивые из комплексных соединений содержат во внутренней сфере пяти- или шестичленные циклы (правило Чугаева). В 1905г. открыл чувствительные аналитические реакции на никель (диметилглиоксим) и осмий. Чугаеву принадлежит замечание, что в комплексных соединениях "минеральная химия как бы сближается с химией органической". В 1913г. ученый опубликовал книгу "Периодическая система химических элементов" — первую фундаментальную работу, посвященную состоянию учения о периодичности накануне его физического обоснования.

Изучая на рубеже столетий перекисные соединения, Л.В.Писаржевский (1874–1938) в начале ХХв. перенес центр тяжести своих работ в область химической кинетики и термодинамики. Однако особенной его заслугой стало то, что он первым в России ввел электронные представления в химию, а именно в теорию окислительно-восстановительных реакций и в теорию катализа. Высказанные им идеи стали своеобразной предтечей многих последующих отечественных работ в химической физике. В 1916г. Писаржевский предложил оригинальную теорию гальванического элемента, учитывающую термодинамическое равновесие между ионами и электронами в металлах и между ионами в металлах и их сольватами в растворах. Эта теория , в частности, объясняла происхождение электродных потенциалов.

Физико-химик Е.В.Бирон (1874–1919) ничем не прославился как экспериментатор. Но его имя прочно вошло в историю, поскольку в 1915г. он ввел очень важное понятие о вторичной периодичности. "В подгруппах периодической системы элементов многие свойства элементов и их соединений изменяются при последовательном увеличении атомного веса элемента не последовательно тоже, а периодически. Эту своеобразную периодичность, как бы накладывающуюся на основную периодичность элементов Д.И.Менделеева, я предлагаю назвать вторичной периодичностью", — писал Бирон. В настоящее время очевидно, что в ее основе лежат глубокие закономерности, связанные со строением атомов и особенностями реальной схемы формирования их электронных конфигураций.

В первые годы ХХв. началась творческая деятельность А.Е.Арбузова (1877—1968), одного из крупнейших отечественных химиков-органиков. Главное направление работы ученого — синтез и изучение фосфорорганических соединений. В 1914г. он открыл важнейшую реакцию, получившую название "перегруппировка Арбузова" (каталитическая изомеризация эфиров фосфористой кислоты в эфиры алкил-фосфорных кислот) — универсальную реакцию синтеза органических производных фосфора. Много лет спустя А.Н.Несмеянов говорил: "Современная химия фосфорорганических веществ в значительной степени, как признано во всем мире, — арбузовская химия".

Открытия явления радиоактивности (1896) А.Беккерелем и радиоактивных элементов — полония и радия — П. и М.Кюри (1898) положили начало возникновению новой химической дисциплины — радиохимии. Она получила интенсивное развитие уже в первые годы ХХв. благодаря работам ученых Франции, Германии, Англии и Канады.

В России исследования радиоактивности были немногочисленными и, в основном, сводились к измерениям радиоактивных излучений и оценке их действия на различные вещества. В стране фактически не были обнаружены месторождения урановых руд (кроме Туя-Муюнского близ Ферганы). Собственные радиоактивные препараты отсутствовали; в незначительных количествах они приобретались за границей, либо поступали в качестве дара от зарубежных ученых.

Однако в отличие от многих других стран Российское общество оказалось подготовленным к восприятию открытия явления радиоактивности и результатов его исследований. Статьи, посвященные этим проблемам, реферировались на страницах "Журнала Русского физико-химического общества". Новые открытия освещались в научно-популярных изданиях и публичных лекциях. Особого упоминания заслуживает работа профессора Петербургского технологического института Ю.С.Залькинда, который с 1902 по 1914гг. регулярно публиковал в ЖРФХО подробнейшие обзоры всех работ по радиоактивности за период 1896–1913гг. Крупнейшие русские ученые видели в радиоактивных процессах не просто новое физическое явление, но придавали ему гораздо более широкое значение. К ним относились Д.И.Менделеев, на склоне лет кардинально изменивший свое прежнее осторожное отношение к радиоактивности, Н.Н.Бекетов и особенно В.И.Вернадский. В своей речи на годичном собрании Академии наук 29 декабря 1910г. Вернадский, в частности, говорил: "Перед нами открываются в явлениях радиоактивности источники атомной энергии, в миллионы раз превышающие все те источники сил, которые рисовались человеческому воображению . Ни одно государство и общество не могут относиться безразлично, как, каким путем и где будут использованы находящиеся в его владении источники лучистой энергии. Ибо владение большими запасами радия дает владельцам его силу и власть, перед которыми может побледнеть то могущество, которое получают владельцы золота, земли, капитала . Для нас совсем не безразлично, как радиевые руды будут изучены. Они должны быть исследованы нами, русскими учеными . Изучение свойств и запасов радиоактивных минералов Российской империи не должно дальше откладываться". Фактически Вернадский первым в стране осознал острую необходимость получения отечественных препаратов радия, однако решена эта проблема была уже после революции.