Нобелевские Лауреаты в области неорганической химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Дагестанский государственный университет"

Химический факультет

Кафедра общей и неорганической химии

Курсовая работа

Нобелевские лауреаты в области неорганической химии

студента 1 курса очного отделения

направления бакалавриат

- общий профиль

Курбанова Халетдина Уружбековича

Научный руководитель:

доцент, к.х.н.

Х.М. Гасанова

Махачкала - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА: Нобелевские лауреаты

§ 1 Уильям Рамзай

§ 2 Муассан Анри

§ 3 Мария Склодовская-Кюри

§ 4 Альфред Вернер

§ 5 Теодор Уильям Ричардс

§ 6 Фриц Габер

§ 7 Фредерик Содди

§ 8 Гарольд Клейтон Юри

§ 9 Фредерик и Ирен Жолио-Кюри

§ 10 Уиллард Франк Либби

§ 11 Ричард Смелли, Роберт Керл, Харолд Крото

§ 12 Герхард Эртл

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Нобелевские премии -- ежегодные международные премии, названные в честь их учредителя, шведского инженера-химика, изобретателя и промышленника Альфреда Бернхарда Нобеля.

Нобелевская премия присуждается ежегодно за достижения в следующих областях человеческой деятельности:

Химия -- с 1901, Швеция;

Физика -- с 1901, Швеция;

Медицина и физиология -- с 1901, Швеция;

Литература -- с 1901, Швеция;

Защита мира-- с 1901, Норвегия.

Экономика -- с 1969, Швеция;

Краткая историческая справка о создании Нобелевской премии.

Альфред Нобель скончался 10 декабря 1896 г. В своем знаменитом завещании, написанном в Париже 27 ноября 1895 г., он написал следующее:

"Все мое оставшееся реализуемое состояние распределяется следующим образом. Весь капитал должен быть внесен моими душеприказчиками на надежное хранение под поручительство и должен образовать фонд; назначение его - ежегодное награждение денежными призами тех лиц, которые в течение предшествующего года сумели принести наибольшую пользу человечеству. Сказанное относительно назначения предусматривает, что призовой фонд должен делиться на пять равных частей, присуждаемых следующим образом: одна часть - лицу, которое совершит наиболее важное открытие или изобретение в области физики; вторая часть - лицу, которое добьется наиболее важного усовершенствования или совершит открытие в области химии; третья часть - лицу, которое совершит наиболее важное открытие в области физиологии или медицины; четвертая часть - лицу, которое в области литературы создаст выдающееся произведение идеалистической направленности; и наконец, пятая часть - лицу, которое внесет наибольший вклад в дело укрепления содружества наций, в ликвидацию или снижение напряженности противостояния вооруженных сил, а также в организацию или содействие проведению конгрессов миролюбивых сил.

Награды в области физики и химии должны присуждаться Шведской королевской академией наук; награды в области физиологии и медицины должны присуждаться Каролинским институтом в Стокгольме; награды в области литературы присуждаются (Шведской) академией в Стокгольме; наконец, премия мира присуждается комитетом из пяти членов, выбираемых норвежским стортингом (парламентом). Это мое волеизъявление, и присуждение наград не должно увязываться с принадлежностью лауреата к той или иной нации, равно как сумма вознаграждения не должна определяться принадлежностью к тому или иному подданству".

В 1900 г. был создан Нобелевский фонд, и его статус был выработан специальным комитетом на основе условий, оговоренных в завещании[1],[2].

ГЛАВА: Нобелевские лауреаты

§1 Уильям Рамзай

2 октября 1852 г. - 23 июля 1916 г. Нобелевская премия по химии, 1904 г. Шотландский химик Уильям Рамзай родился в Глазго. В 1866 г., после окончания в Глазго академии, он поступил в университет.

Поступил в 1871 г. в Тюбингенский университет. В 1872 г. он защитил докторскую диссертацию, которая называлась «Исследования толуоловой и нитротолуоловой кислот». Вернувшись в Эдинбург, Рамзай получил должность ассистента в колледже Андерсона, а в 1874 г. был назначен ассистентом-куратором у Фергюсона в университете Глазго. Все эти годы Рамзай проявлял интерес к физической химии. В 1880 г. он получил место профессора химии в Университетском колледже в Бристоле, где начал изучать давление пара и критическое состояние жидкостей.

После назначения руководителем кафедры общей химии в этом колледже в 1887 г. Рамзай вплотную занялся исследованием процессов испарения и диссоциации паров и жидкостей. Подтвердив линейную зависимость поверхностного натяжения и температуры в жидкостях, он начал изучать аномалию, на которую в свое время обратил внимание английский физик Дж. У. Стретт (лорд Рэлей). Аномалия эта заключается в том, что атмосферный азот имеет несколько большую плотность, чем полученный искусственно. Вслед за Рэлеем Рамзай предположил, что эта разница может объясняться присутствием в воздухе неизвестного газа. Ему удалось подтвердить гипотезу Рэлея. Рамзай удалил из взятого на пробу воздуха кислород, а также весь азот, пропустив оставшийся газ несколько раз через нагретый магний. В результате этого эксперимента, проведенного в 1894 г., было открыто существование неизвестного до того времени газа. Поскольку этот газ не вступал в химические реакции ни с одним другим элементом, Рамзай назвал его аргоном (от греческого «инертный»).Узнав о том, что американский геолог Уильям Хиллебранд получил путем нагревания определенных минералов газ, который предположительно считали азотом, Рамзай в начале 1895 г. взялся установить, содержится ли и в этом газе аргон. Такое открытие означало бы, что аргон входит в состав земной коры. Спектральный анализ газа подтвердил наличие гелия и следы аргона. Несмотря на то, что астрономы Пьер Жансен и Джозеф Локьер установили существование гелия в спектре Солнца более чем 30 годами ранее, этот газ больше нигде не могли обнаружить. Проведя дополнительные опыты, Рамзай доказал, что гелий, как и аргон, представляет собой инертный газ. Тщательно изучив периодическую таблицу химических элементов Д. И. Менделеева, Рамзай и Рэлей пришли к выводу, что аргон и гелий являются двумя представителями семейства пока еще не открытых элементов. Исследуя различные минералы и метеориты, Рамзай не нашел никаких следов инертных газов. Однако в 1898 г., работая с Морисом Траверсом, он применил метод, который позволил охладить и сжижить большое количество аргона, Рамзай выделил еще два инертных газа и назвал их криптоном и неоном (от греческих слов, означающих соответственно «скрытый» и «новый»). В результате дальнейшей работы он открыл еще один инертный газ, который назвал ксеноном (от греческого «незнакомый»). Таким образом, число инертных газов увеличилось до пяти. Так в периодическую таблицу была добавлена новая группа элементов.

В 1904 г. Рамзаю была присуждена Нобелевская премия по химии «в знак признания открытия им в атмосфере различных инертных газов и определения их места в периодической системе». Представляя Рамзая от имени Шведской королевской академии наук, И.Э. Цедерблом подчеркнул огромное значение его достижений: «Открытие совершенно новой группы элементов, ни один из представителей которой не был точно известен ранее, - это совершенно уникальное явление в истории химии». Работа Рамзая имела решающее значение не только для создания в 1913 г. Нильсом Бором теории атомной структуры. Открытие Рамзаем гелия позволило заменить легковоспламеняющийся водород, который тогда использовали для наполнения воздушных шаров, аэростатов и цеппелинов, инертным, а следовательно, более безопасным газом. Вскоре после открытия инертных газов Рамзай обратил внимание на газ, называемый тогда «эманация», который Э. Резерфорд и Ф.Е. Дорн связывали с радиоактивными элементами торием и радием. Работа Резерфорда, проведенная в 1902 г., убедила Рамзая в том, что эманация представляет собой инертный газ, который, должен принадлежать к аргоновой группе. В 1903 г., работая с Фредериком Содди, Рамзай наблюдал линии гелия в спектре бромида радия. Семь лет спустя Рамзай и Витлоу-Грей экспериментально доказали, что главный компонент этой эманации является менее плотным, чем сам радий, - на четыре атомные единицы, т.е. на точный вес ядра гелия. Эти открытия дополнили периодическую таблицу еще одним инертным газом - радоном, подтвердив тем самым гипотезу Резерфорда о том, что радиация связана с превращением одного элемента в другой[3].

§2 Анри Муассан

28 сентября 1852 г. - 20 февраля 1907 г. Нобелевская премия по химии, 1906 г.

Французский химик Фердинанд Фредерик Анри Муассан родился в Париже. Его отец был служащим Восточной железнодорожной компании, а мать - портнихой. В 1864 г. Муассан поступил в муниципальную гимназию. В гимназии будущему ученому встретился талантливый учитель математики и естественных наук, который занимался с Муассаном дополнительно и бесплатно. Муассан настолько целеустремленно стал изучать химию, что пренебрег другими предметами и по окончании гимназии в 1870 г. не был принял в университет. В 1874 г. Муассан перешел в лабораторию Пьера Поля Дехерена в Высшую политехническую школу, где изучал физиологию растений. Дехерен уговорил Муассана закончить образование, и тот поступил в Парижский университет, где в 1974 г. стал бакалавром, а три года спустя - магистром. В 1880 г. Муассану была присуждена докторская степень по неорганической химии за работы об окислах хрома.

Муассан с 1879 по 1883 г. работал ассистентом лектора в Высшей фармацевтической школе в Париже и проводил там лабораторные занятия. В 1886 г. он был избран профессором токсикологии, а спустя три года стал профессором неорганической химии. Муассан посвятил себя проблеме, которая в течение 80 лет не поддавалась решению путем химического анализа. Сходство между хлористоводородной и фтористоводородной кислотами свидетельствовало о существовании фтора. Тем не менее все попытки выделить свободный хлор из расплавленных солей фтористых соединений терпели неудачу, поскольку при высокой температуре, освобожденный фтор реагировал с водой, с сосудом, где проходила реакция, с электродами. Безводный фтороводород не проводит электрического тока. Учитывая этот факт, Муассан в 1886 г. сумел выделить свободный фтор, используя в качестве электролита безводный фторид калия, растворенный в безводной фтористоводородной кислоте, и платиноиридиевые электроды. Из-за технических трудностей, связанных с получением фтора при высоких температурах, Муассан исследовал химические свойства фтор соединений при очень низких температурах. Вместе с шотландским химиком Джеймсом Дьюаром он получил жидкий фтор при - 185°С, который даже при этой температуре продолжал реагировать с водородом и углеводами. Изучение фтора привело к открытию карбон-тетрафторидов, метила, этила и изобутилфторидов, а также сульфурилфторидов. Современное применение фтора включает отделение урана-235 от урана-238 в виде гексафторида урана.

Муассан исследовал и соединения фтора с металлами: платиной, щелочноземельными металлами, серебром и марганцем, а также неметаллический иодиднентафторид и нитрилфторид. Помимо изучения свойств соединений фтора, Муассан разработал технологию получения бора, которая обеспечивала получение чистого (99%) бора по сравнению с ранее получаемым 70%. Он надеялся также добиться выделения кристаллов алмазов при разложении фторуглеводородов. Несмотря на неудачу, проведенная Муассаном аналитическая работа по алмазам показала, что они часто содержат примеси железа. Поскольку было известно, что железо растворяет углерод и что алмазы образуются в условиях высокой температуры и высокого давления, Муассан попытался получить алмазы, подвергая высокому давления расплавленное железо, насыщенное углеродом. Он добился высокого давления, погружая расплавленное углеродсодержащее железо в холодную воду. При этом насыщенное углеродом железо расширялось внутри образовавшейся в результате охлаждения железной корки и, таким образом, создавалось высокое внутреннее давление. Муассан претендовал на то, что эта технология обеспечит получение мелких алмазов, однако его надежды не оправдались. Несмотря на то, что работа Муассана по производству алмазов оказалась бесплодной, разработанная им технология имела огромное практическое значение. Чтобы добиться чрезвычайно высоких температур, он сконструировал печь с электрической дугой, где температура нагревания достигала 3500° С. Благодаря этому изобретению Муассан стал основателем химии высоких температур. Муассан обнаружил, что при очень высоких температурах углерод, бор и кремний, которые не проявляют активности при обычных температурах, реагируют со многими элементами и образуют соответственно карбиды, бориды и силициды. Он также получил карбид кремния. Научные открытия Муассана незамедлительно нашли применение в промышленности, например, в производстве ацетилена из карбида кальция.

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]

§7 Фредерик Содди

2 октября1877 - 22 октября 1956 Нобелевская премия по химии, 1921 г.

Английский химик Фредерик Содди родился в Истборне. У Содди рано проявился интерес к науке, и научный наставник в Истборн-колледже посоветовал ему поступить в Оксфордский университет, чтобы изучать химию. В 1895 г. он был принят в Мертон-колледж Оксфордского университета и получил научную стипендию.

В 1900 г. Содди занял должность ассистента профессора химии в Макгиллском университете в Монреале. Здесь он совместно с Эрнестом Резерфордом работал над решением проблемы радиоактивности. Эта проблема относилась к основам теоретической химии, заложенным в 1869 г. русским химиком Дмитрием Менделеевым. Менделеев расположил известные тогда химические элементы в периодической таблице, составленной им на основании следующего принципа: устойчивые элементы были выстроены в определенном порядке, где они отличались друг от друга только атомной массой. Дальнейшие исследования обнаружили, однако, загадочное нарушение порядка среди некоторых элементов, особенно радиоктивных. Они оказались неустойчивыми и превращались в элементы, которые, казалось, «выпадали» из таблицы. Резерфорд и Содди совместно разработали теорию распада радиоактивных элементов. В соответствии с этой теорией несколько самых тяжелых элементов обретают устойчивость, выбрасывая небольшие, но в достаточной степени разрозненные единицы массы, заряда и энергии из своих ядер в виде альфа-, бета- и гамма-излучений. В процессе радиоактивного распада образуются другие элементы. Возвратившись в 1903 г. в Англию, Содди работал с Рамзаем, продолжая в то же время свои исследования в Университетском колледже в Лондоне. Занимаясь изучением радиоактивного распада радия, он экспериментально доказал содержавшееся в его теории научное предвидение, что в результате распада радия образуется гелий. Это был первый документально подтвержденный случай образования одного элемента из другого.

В 1904 г. Содди начал читать лекцию по физической химии и радиоактивности в университете Глазго. Там он, проведя ряд экспериментов, показал, что радий образуется в результате постепенного распада атомов урана. Таким образом, Содди выдвинул предположение, что в ходе этого превращения должен образоваться промежуточный элемент. Справедливость гипотезы Содди подтвердил в 1906 г. американский физик Бертран Болтвуд, который назвал этот элемент ионием.

В годы своей исследовательской работы в Глазго Содди изучал свойства тех радиоактивных элементов, которые можно отделить друг от друга с помощью обычных химических средств. В 1910 г. он пришел к заключению, что «элементы с различной атомной массой могут обладать одинаковыми химическими свойствами». В течение последующих двух лет ученый расширил рамки своих опытов, включив в них нерадиоактивные элементы. В 1913 г. Содди выдвинул концепцию изотопов атомов одного и того же элемента, которые отличаются друг от друга физическими свойствами. Все изотопы одного элемента занимают в периодической таблице одно и тоже место (термин «изотоп» означает «одинаковое место»), но обладают разной атомной массой. Период работы в университете Глазго был для ученого поистине продуктивным. Именно в это время Содди сформулировал закон радиоактивного смещения, который утверждает, что при изучении альфа-частиц происходит превращение одного элемента в изотоп другого элемента, расположенного на два места ниже в периодической таблице, а бета излучение вызывает смещение на одно место выше. Правило смещения дало возможность предсказывать последовательность распада многих радиоактивных элементов, определяя образующиеся таким образом элементы на основе того или иного вида излучения и включая их в периодическую таблицу.

В 1921 г. Содди была присуждена Нобелевская премия по химии «за вклад в химию радиоактивных веществ и за проведенное им исследование природы и происхождения изотопов». В своей Нобелевской лекции «Происхождение концепции изотопов» Содди оценил свой труд как всего лишь «небольшую часть той значительной новаторской работы во многих областях», которая была проведена за последние 20 лет. Он также выразил благодарность Резерфорду за то, что тот приобщил его к проблемам радиоактивности в самом начале его научной карьеры, когда он работал в Монреале[4].

§8 Гарольд Клейтон Юри

29 апреля 1893 г. - 5 января 1981 г. Нобелевская премия по химии, 1934 г.

Американский химик Гарольд Клейтон Юри родился в Уолкертоне.

Несмотря на то что учение давалось Юри с трудом, он в 1911 г. получил диплом об окончании средней школы. В 1914 г. он поступил в Монтанский университет, занимаясь там главным образом зоологией и немного химией. Получив три года спустя степень бакалавра естественных наук, Юри пошел работать химиком-исследователем в «Барретт кемикл компани» в Филадельфии. Однако, разочаровавшись в промышленной химии, он в 1919 г. вернулся в Монтанский университет преподавателем химии.

Юри поставил перед собой задачу выделить такой изотоп, который был бы вдвое тяжелее обычного водорода. Сначала ученый решил получить нужное для опытов количество водорода с высокой концентрацией предполагаемого изотопа. Основываясь на расчетах, Юри разработал процесс дистилляции жидкого водорода, при котором более легкие изотопы испарялись бы быстрее, чем тяжелые. По просьбе Юри один из его бывших студентов, Фердинанд Брикведд, который к тому времени стал ученым и находился на правительственной службе, достал Юри необходимое для этого процесса количество водорода. Тем временем тот рассчитал вероятную спектральную линию тяжелого изотопа. Вместе со своим помощником Джорджем Мерфи Юри, проанализировав спектры газообразного водорода, обнаружил слабые линии там, где и предполагал появление спектральных линий искомого изотопа. Подвергнув анализу более концентрированный водород, он без труда нашел вычисленные ранее линии и, таким образом, подтвердил существование изотопа. В декабре 1931 г. Юри объявил о своем открытии, назвав этот второй по легкости атом дейтерием. Он предложил также название «третий» для открытого вслед за этим другого изотопа водорода, масса которого в три раза превышает массу водорода.

Дейтерий представлял собой очень удобный образец для физиков и химиков, изучавших взаимодействие частиц ядра атома, и его открытие ускорило процесс изучения изотопов. Он также явился ценным материалом для проведения других исследований. Так, дейтерий может заменять водород в молекулах воды, в результате чего образуется так называемая тяжелая вода, которая применяется в качестве замедлителя в ядерных реакторах, а его слияние с тритием приводит к термоядерной реакции в водородной бомбе.

В 1934 г. Юри была присуждена Нобелевская премия по химии «за открытие тяжелого водорода». Он не присутствовал на церемонии награждении, но три месяца спустя прочел Нобелевскую лекцию в Стокгольме[5].

§9 Фредерик и Ирен Жолио-Кюри

19 марта 1900 г. - 14 августа 1958 г. Нобелевская премия по химии, 1935 г.

Французский физик Жан Фредерик Жолио родился в Париже. Решив посвятить себя научной карьере, Жолио в 1920 г. поступил в Высшую школу физики и прикладной химии в Париже и через три года окончил ее лучше всех в группе.

В 1926 году он женился на Ирен Кюри.

12 сентября 1897 г. - 17 марта 1956 г. Нобелевская премия по химии, 1935 г.

Французский физик Ирен Жолио-Кюри родилась в Париже.

В возрасте 10 лет, за год до смерти отца, Ирен Кюри начала заниматься в кооперативной школе, организованной матерью и несколькими ее коллегами, в т.ч. физиками Полем Ланжевеном и Жаном Перреном, которые также преподавали в этой школе. Два года спустя она поступила в коллеж Севине, окончив его накануне первой мировой войны. Ирен продолжила свое образование в Парижском университете.

В 1930 г. немецкий физик Вальтер Боте обнаружил, что некоторые легкие элементы испускают мощную радиацию при бомбардировке их альфа-частицами. Заинтересовавшись проблемами, которые возникли в результате этого открытия, супруги Жолио-Кюри приготовили особенно мощный источник полония для получения альфа-частиц и применили сконструированную Жолио чувствительную конденсационную камеру, с тем чтобы фиксировать проникающую радиацию, которая возникала таким образом.

Они обнаружили, что когда между бериллием или бором и детектором помещается пластинка водородсодержащего вещества, то наблюдаемый уровень радиации увеличивается почти вдвое. Супруги Жолио-Кюри объяснили возникновение этого эффекта тем, что проникающая радиация выбивает отдельные атомы водорода, придавая им огромную скорость. Несмотря на то что ни Ирен, ни Фредерик, не поняли сути этого процесса, проведенные ими тщательные измерения проложили путь для открытия в 1932 г. Джеймсом Чедвиком нейтрона - электрически нейтральной составной части большинства атомных ядер.

Продолжая исследования, супруги Жолио-Кюри пришли к своему самому значительному открытию. Подвергая бомбардировке альфа-частицами бор и алюминий, они изучали выход позитронов (положительно заряженных частиц, которые во всех остальных отношениях напоминают отрицательно заряженные электроны), впервые открытых в 1932 г. американским физиком Карлом Д. Андерсоном. Закрыв отверстие детектора тонким слоем алюминиевой фольги, они облучили образцы алюминия и бора альфа-частицами. К их удивлению, выход позитронов продолжался в течение нескольких минут после того, как был удален полониевый источник альфа-частиц. Позднее Жолио-Кюри пришли к убеждению, что часть алюминия и бора в подвергнутых анализу образцах превратилась в новые химические элементы. Более того, эти новые элементы были радиоактивными: поглощая 2 протона и 2 нейтрона альфа-частиц, алюминий превратился в радиоактивный фосфор, а бор - в радиоактивный изотоп азота. В течение непродолжительного времени Жолио-Кюри получили много новых радиоактивных элементов.

В 1935 г. Ирен Жолио-Кюри и Фредерику Жолио совместно была присуждена Нобелевская премия по химии «за выполненный синтез новых радиоактивных элементов»[5].

§10 Уиллард Франк Либби

17 декабря 1908 г. - 8 сентября 1980 г. Нобелевская премия по химии, 1960 г.

Американский химик Уиллард Франк Либби родился в Гранд-Валли. Либби в 1926 г. окончил среднюю школу. Изучив химию, физику и математику, Либби в 1931 г. получил степень бакалавра по химии. Два года спустя, Либби была присуждена докторская степень и он был назначен преподавателем химии.

В декабре 1941 года в рамках Манхэттенского проекта Либби разрабатывал технологию газовой диффузии для разделения изотопов урана, что было необходимо для создания атомной бомбы. В конце второй мировой войны он стал полным профессором химического факультета Чикагского университета, где, кроме того, проводил изыскания в университетском Институте ядерных исследований.

В 1939 г. Серж Корф, работающий в Нью-Йоркском университете, обнаружил, что, когда космические лучи пронизывают атомы в верхних слоях атмосферы, они вызывают поток нейтронов. Другие факты указывали на то, что азот, из которого приблизительно на 80 процентов состоит атмосфера, легко поглощает нейтроны и затем распадается на радиоактивный углерод, называемый также радиоуглеродом, или углеродом-14. Либби выдвинул теорию, согласно которой бомбардировка космическими лучами вызывает превращение атмосферного азота в радиоактивный углерод. Он быстро окисляется в воздухе до диоксида углерода и поглощается растениями путем фотосинтеза. Любой организм, потребляющий эти растения, поглощает вместе с ними радиоактивные атомы углерода. Либби предположил, что радиоактивный углерод генерируется с постоянной скоростью и что, однажды попав в молекулу, он в ней остается. Отсюда ученый пришел к заключению, что все живые существа обладают постоянным уровнем радиоактивности, который падает после смерти организма. Продолжительность жизни радиоактивного изотопа определяется периодом его полураспада - отрезком времени, необходимым для распада половины данного количества вещества. Как установил в 1940 г. Мартин Кеймен, период полураспада углерода-14 равен 5730 годам - довольно короткий промежуток времени по сравнению с возрастом Земли, однако достаточно долгий для установления равновесия в процессе образования и распада углерода-14. Либби пришел к выводу, что «должна существовать возможность путем измерения оставшейся радиоактивности измерять время, которое прошло с момента смерти, если она произошла в период от 500 до 30 тыс. лет тому назад».

Для проверки своей гипотезы Либби сконструировал счетчик Гейгера, стенки которого были утолщены двадцатисантиметровым слоем железа для поглощения земной радиации. Такой счетчик Гейгера регистрирует космические лучи, проникающие через утолщенные стенки. Как и при проведении исследований в ходе подготовки докторской диссертации, гейгеровский счетчик с утолщенными стенками регистрировал проникающие частицы, центральный же счетчик для измерения радиоактивности анализируемого образца включался на одну тысячную доли секунды. Максимальная чувствительность к радиоактивности, испускаемой датируемым образцом, достигается путем помещения чистого углерода на внутреннюю стенку чувствительного детектора. Позднее Либби обнаружил, что чувствительность детектора при этом методе еще больше повышается, если углерод берется в виде газа - либо углекислого газа, либо ацетилена. В одном триллионе атомов углерода обнаруживается приблизительно один радиоактивный атом. Либби проверил точность этого метода, измерив радиоактивность образцов красного дерева и пихты, точный возраст которых был установлен путем подсчета годовых колец. Он также подверг экспериментальному анализу извлеченные при археологических раскопках предметы, возраст которых был уже известен, - такие, как кусок дерева от погребальной лодки египетского фараона. Либби получил блестящее подтверждение своей теории, и изобретенный им метод датирования стал широко применяться в археологии и геологии. Метод углеродного датирования быстро получил признание в качестве основного способа установления дат событий, которые произошли в последние 70 тыс. лет.

В 1960 г. Либби была присуждена Нобелевская премия по химии «за введение метода использования углерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других областях науки[6].

§11 Ричард Смелли

Родился 6 июня 1943 в г. В 1961 Смелли поступил учиться в Хоуп-колледж в Холланде, а для продолжения образования перевелся в Мичиганский университет в Энн-Арборе.

После окончания университета осенью 1965 начал работать химиком на заводе компании «Шелл» по производству полипропилена в Вудбар. Спустя два года перешел в Технический центр пластиков, расположенный там же, и занимался анализом полиолефинов и материалов, используемых в их производстве, модификации и переработке.

Его заинтересовала квантовая химия, и осенью 1969 он поступил в Принстонский университет, который закончил в 1971 и продолжил работу над диссертацией. Он оказался в группе спектроскописта Эллиота Бернстайна. Работа была связана с микроволновым спектральным исследованием кристаллов 1,3,5-триазина, гетероциклического аналога бензола. В 1973 защитил диссертацию.

Летом 1973 переехал в Чикагский университет для стажировки по исследованию молекул методом микроволнового двойного резонанса под руководством Дональда Леви. Проблемой Смелли был спектр NO2, который выходил за рамки понимания. Однажды он прочел статью Я.Т.Ли (Нобелевский лауреат, 1986) о реакции между фтором и бензолом, в результате чего возникла идея об использовании ультразвукового расширения для замораживания NO2 до точки, когда занято только одно вращательное состояние. Им был построен прибор, и с его помощью уже 8 августа 1974 был зарегистрирован и интерпретирован спектр NO2.

Защитив диссертацию, летом 1976 Смелли переехал в Хьюстон, штат Техас, стал ассистентом профессора химического факультета университета Райса, где и остался, сначала профессором химии, а с 1991 - профессором физики.

В университете Райса уже существовала лазерная спектрометрия, налаженная Р. Кёрлом, а у Смелли был cозданный им прибор. Открытие фуллеренов с помощью этого аппарата состоялось в сентябре 1985. Нобелевская премия «за открытие фуллеренов» была присуждена Смелли в 1996, вместе Р.Кёрлом и Г.Крото. Последнему принадлежала идея, что вокруг звезд-гигантов могут формироваться молекулы, построенные из длинных углеродных цепей.

Кёрл решил перейти от идеи к делу и для того, чтобы имитировать схожие условия в лаборатории, вступил в контакт с Р.Смелли. Тот еще в 1974 построил аппарат, в котором с помощью лазерного излучателя можно было испарить практически любой материал. С этим аппаратом он установил рекорд замораживания вращательного движения многоатомных молекул (0,17 К) и изобрел способ исследования спектра молекул в ультразвуковом потоке - резонансную двухфотонную ионизацию с масс-спектральным детектированием.

Смелли также разработал способ контроля над процессом группировки атомов в малые конгломераты, которые немедленно замораживались при ультразвукового расширения. Это впервые позволило замораживать в ультразвуковом потоке атомы любого элемента Периодической системы, создавая из них нанометровые частицы, состоящие из заданного числа атомов, и детально изучать их характеристики.

В течение недели в сентябре 1985 в Хьюстоне Кёрл, Смелли и Крото вместе со своими молодыми коллегами Джемсом Хисом и Шоном О'Брайеном смогли установить, что при испарении графита в инертной атмосфере тот способен переходить в очень прочные сферические структуры. Обычная величина сфер - 60 или 70 атомов углерода.

Они поняли, что можно включить атомы металла в фуллереновую ячейку и тем самым полностью изменить свойства металла. Первым таким металлом оказался редкоземельный элемент лантан. Фуллерен C60 способен легко принимать электроны и давать отрицательные ионы. Со щелочными металлами (например, калием) C60 образует новый сверхпроводящий кристаллический материал, состоящий из трехзарядного аниона и трех катонов калия (K3C60). Этот материал обладает сверхпроводящими свойствами при 19 K. Он способен обратимо принимать, а затем отдавать электроны, а потому фуллерены могут стать катализаторами химических процессов, заменив дорогие и токсичные металлы. За те годы, как фуллерены стали доступными, на их основе уже синтезированы тысячи соединений на их основе, и испытаны их химические, механические, электрические, оптические и биологические свойства.

Модификация метода приготовления фуллеренов позволила создавать самые маленькие в мире трубки из чистого углерода - нанотрубки. Эти трубки имеют чрезвычайно малый диаметр, примерно с нанометр. Такие трубки при необходимости можно закрыть с одного или обоих концов. Они смогут найти применения в электронике из-за их уникальных свойств. Последующие исследования Смелли проходили под девизом - «если это не трубки, мы этим не занимаемся». Умер Смелли 28 октября 2005 в Хьюстоне[7].

§12 Герхард Эртл

Нобелевский лауреат-2007 Герхард Эртл.

Герхард Эртл родился в 1936 году в Штуттгарте Герхард Эртл был одним из первых исследователей, оценивших потенциал химии поверхности. Шаг за шагом он разработал методологию химии поверхности, демонстрируя, как различные экспериментальные методики позволяют получить всестороннюю картину протекания реакции на поверхности. Химия поверхности требует продвинутого высоковакуумного экспериментального оборудования, так как ее главная цель - наблюдение за поведением индивидуальных атомов или молекул, например, на высокочистых поверхностях металла. Малейшее загрязнение при выполнении такого рода наблюдательных и измерительных экспериментов подвергает опасности их результат. Получение полноценной картины реакции, протекающей на поверхности, требует высокоточных измерений и комбинации разносторонних экспериментальных методик. Герхард Эртл основал экспериментальную школу, продемонстрировав, как достоверные результаты могут быть получены в такой сложной области, как химия поверхности. Его разработки заложили научную основу современной химии поверхности, его методология используется как в фундаментальных исследованиях, так и в разработке химических производств. Подходы, разработанные Эртлом, базируются не только на результатах, полученных им при изучении процесса Боша-Габера, используемого при фиксации атмосферного азота. Эртл также изучал процесс окисления моноксида углерода на поверхности платины, реакции, использующейся для каталитической очистки автомобильных выхлопов[8].

нобелевский неорганический химия

Заключение

Химия оказалась в центре важных и сложных физических процессов. Химические реакции происходят не только в окружающем нас мире, но и в тканях, клетках, сосудах человеческого тела. Ученые XX века обнаружили, что именно химия помогает человеку различать запахи и цвета, позволяет быстро откликаться на едва уловимые перемены, происходящие в Природе. Зрительный пигмент родопсин улавливает световые лучи, и мы видим многообразие красок вокруг. Пахучие травы и растения рассылают во все стороны летучие органические молекулы, попадающие на чувствительные центры в органах обоняния живых существ, передавая тончайшие запахи Природы. В ответ на любое внешнее раздражение мозг человека посылает по нервным волокнам сигнал тревоги или радости, действия или успокоения. В организме человека нервные волокна, руководящие нашим движением, и мышц ы, осуществляющие его, разделены зазором шириной не более 50 нанометров. Это расстояние в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса. Окончания нервных волокон выделяют органическое вещество -- ацетилхолин, который передает химический сигнал мышцам любого органа, совершая прыжок через пространство, отделяющее волокна от мышц. Бурные химические процессы протекают внутри далеких звезд и в термоядерных реакторах, созданных учеными. Непрерывно идет химическое взаимодействие атомов и молекул в растениях и в недрах Земли, на поверхности водных просторов и в толще горных хребтов. Природа многое доверила химии и не ошиблась: химия оказалась ее верным союзником и трудолюбивым помощником. Не может существовать и развиваться без химии ни одна из областей современных естественных наук. Впереди у химии -- и радости свершений, и трудности преодолений. Химия к ним готова. В этот далекий, интересный поход она отправляется вместе с лучшим другом -- неуемной, беспокойной, ищущей человеческой мыслью[9].

Список литературы

1. http://www.nobel.org.ru/index.php

2.Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.- М.: Прогресс, 1992., С479

3. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет". Химия Том 1. М.:2006 ИД "Физматлит". 534с

4. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет" Химия Том 2. М.:2006 ИД "Физматлит".. 563c

5. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет" Химия Том 3. . М.:2006 ИД "Физматлит". 508с

6. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет" Химия Том 5. . М.:2006 ИД "Физматлит". С3-44

7. Андреев А.Ф.// Природа. М.: 1997. Вып. №1. C96-100

8. Андреев А.Ф.// Природа. М.: 2009. Вып. №1. C28-30

Размещено на Allbest.ru