Общее собрание академии наук СССР (3—5 февраля 1964 г.) (стр. 26 )

7 Вестник АН СССР, № 4

ОТДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДОКЛАД АКАДЕМИКА А. Н. НЕСМЕЯНОВА

Я должен в какой-то степени раскрыть пер­спективы и проблемы научной работы по тем разделам, которые находятся в сфере Отделения: общей и технической химии. Сюда относятся все области за исключением биохимии, химии при­родных соединений, сельскохозяйственной химии и химии неорганических материалов.

На декабрьском (1963 г.) Пленуме ЦК КПСС впервые прозвучало деление химии на большую: и малую, и признание того, что без развития ма­лой химии большая не может выполнить свою-роль. В чем смысл такого деления для инду­стрии, ясно: нам предстоит к 1970 г. довести продукцию минеральных удобрений до 70— 80 млн т, пластмасс и синтетических смол до 3,5 млн т, химических во­локон до 1,360 млн т и т. д. и затем двигаться дальше. Таким образом, большая химия — это индустрия миллионных тоннажей, малая химия — это химия многочисленных веществ (тысяч наименований), необходи­мых в малых тоннажах.

Интересно и важно проанализировать, как большая химия и малая химия должны пониматься химиком-исследователем.

Большая химия — химия больших тоннажей и, тем самым, неизбеж­но немногих наименований. Поэтому вряд ли имеет смысл сосредоточи­вать здесь крупные силы на поисках, например, все новых пластиков, волокон и т. д. Наоборот, вопрос стоит о том, как делать уже известные материалы наиболее короткими, наиболее технологическими и эконо­мичными путями, получая продукт самого высокого качества. Поэтому в научных исследованиях, связанных с большой химией, внимание долж­но быть сосредоточено на процессе реакции, от элементарного акта до макрокинетики. Для перехода к масштабам большой химии требуется, учесть ряд факторов, которые гораздо меньше сказываются в лабора­торных условиях. Это — выделение тепла, осуществление одинаковой концентрации во всех точках и т. п. Поэтому большое значение при­обретает развитие теории тепло - и массопередачи, моделирование тех­нологических процессов, в особенности применительно к катализу. Ра­боты по созданию общей теории технологических процессов следует широко развернуть во всех направлениях.

Вопрос чистоты процесса и продукта приобретает особое значение. Ведь любое улучшение выхода и качества, сокращение пути именно в многотоннажном производстве дает огромные экономические выгоды. В производстве удобрений нужно, например, искать более выгодных пу; тей получения азотной кислоты, чем через аммиак, когда мы сначала-до'бываем водород, а потом превращаем его в воду. С этой точки зре­ния интересен разработанный в Институте нефтехимического синтеза Академии наук СССР метод получения окислов азота в плазменной струе плазматрона.

Развивая химию удобрений, нужно добиваться производства кон­центрированных туков в форме, не только наиболее транспортабельной.. но и наиболее выгодной для применения.

НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ХИМИИ

99

В органической большой химии основой служат углеводороды неф­ти, природных газов и коксохимии. В основном это все же нефтехимия. Главный процесс нефтепереработки — крекинг.

Необходимо, кстати говоря, добиться, чтобы разработанный в Ака­демии наук СССР прогрессивный процесс скоростного каталитического* крекинга был, наконец, использован промышленностью.

Важнейшей целью научной нефтехимии является дальнейшее изуче­ние взаимопревращений углеводородов разных типов и превращений их в простейшие кислородные, азотистые, сернистые, галоидные дерива­ты. Мы обязаны советской химии, в частности Институту органической химии им. , такими важными процессами, как арома­тизация жирных углеводородов, дегидрогенизация предельных в не­предельные и диеновые — каучукогены, бутадиен и изопрен, как разра­ботка целой области полинитросоединений. Но еще многое в этой ос­новной области неизвестно. Например, Академия наук Азербайджанской ССР успешно разработала технологию выделения циклопентадиена из продуктов пиролиза, однако нельзя целенаправленно получить этот становящийся очень важным углеводород, ресурсы его недоста­точны для уже определившихся путей применения. Нет способа пря­мого окисления ароматических углеводородов в фенолы. Между тем возможность и высокая технологичность новых процессов получения важных полупродуктов и мономеров в этой области подтверждаются прямым получением акрилнитрила окислением аммиака и пропилена, получением ацетальдегида путем окисления этилена или сопряженным окислением пропилена и ацетальдегида в окись пропилена и уксусную кислоту.

Хотя большой органический синтез нужно базировать в основном на нефти и природном газе, не следует пренебрегать и другими источ­никами массового органического сырья — углем, торфом, сфагнумами, древесиной, а также сельскохозяйственными отходами. Все это ценное углеродистое сырье. У нас им мало занимаются с точки зрения хими­ческой и биохимической переработки, но оно может быть дополни­тельным ресурсом полупродуктов химической промышленности и фу­ража. Значение возобновляемого углеродистого сырья в дальней пер­спективе должно возрастать, и поиски на его основе необходимо вести уже сейчас.

Огромное значение приобретает овладение тайнами катализа, здесь слишком много эмпирики и существуют теории, учитывающие лишь ту или иную группу факторов. Пора повести объединенное наступление на гетерогенный и гомогенный катализ, катализ комплексными катали­заторами, на энзиматический катализ и те вновь открытые в биосинте­зе виды каталитического построения молекул, которые можно назвать синтезом на матрице. Особенно важными в большой химии становятся; некоторые типы процессов, например полимеризация, теломеризация, строящие из простейших непредельных молекул, в первом случае, це­левые продукты — полимеры, во втором — би - и полифункциональные вещества среднего молекулярного веса, ценные полупродукты синтеза, могущие быть основой получения высокомолекулярных веществ. Управ­ление такими процессами — инициирование, ингибирование, овладение кинетикой цепных реакций — важнейшие задачи современности.

Другое чрезвычайно многообещающее открытие — быстрая полиме­ризация в твердом состоянии в момент фазового перехода. Таким пу­тем в Московском университете осуществлены необыкновенно изящ­ные полимеризации нитрилов, кетонов и ацетальдегида — последнего по двум типам: С—С и С—О. Чудесно заполимеризованы, также гете-

7*

100

ОБЩЕЕ СОБРАНИЕ АКАДЕМИИ НАУК СССР

роциклы, подобные пиридину (линейные полимеры). Полученные в Академии наук СССР органические высокополимерные полупроводни­ки находят первые практические применения.

Не менее важным процессом синтеза высокомолекулярных соедине­ний является поликонденсация. Модификация состава и свойств поли­меров достигается интереснейшими процессами прививки, блок-полиме­ризации, позволяющими соединить казалось бы несоединимое, комби­нировать минеральные полимеры с органическими и последние между собой. Очень интересные результаты дал метод привитой радиацион­ной полимеризации из газовой фазы. Примером сополимера может слу­жить новое интересное волокно из акрилнитрила и поливинилового спирта.

*

Все возрастающее, иногда решающее значение в большой химии, особенно в химии полимеров, получает высокая чистота веществ: только они образуют полноценные полимеры и, следовательно, опреде­ляют прогресс в методах аналитического контроля и разделения ве­ществ. об этом сказал немного, но главным образом в применении к неорганической химии, где эта область является в какой-то мере уже завоеванной позицией, к химии ядерного горючего и вспо­могательных материалов ядерной энергетики, к химии. полупроводников. В индустрии мономеров она только начинает осознаваться. Здесь большое поле работы, безусловно высокоэффективной в экономическом отношении и требующей глубокого развития ряда разделов химии и физической химии.

Такие методы разделения веществ, как молекулярные сита, в част­ности, цеолиты, клатратные соединения, препаративная хроматография, зонная плавка, должны широко войти в лаборатории и на заводы орга­нической промышленности.

Поскольку назначение высокомолекулярных веществ, будь то пласт­масса, пленка или волокно, требует механической прочности, два раздела химии полимеров приобретают особую важность. Первый — это стереохимия полимеров и стереонаправленная полимеризация, ибо сте-реоспецифические полимеры оказываются выдающимися по прочности. Вторым является тот раздел науки, который учит управлять физической структурой полимерного тела — пачечной, кристаллической. Этот раз­дел аналогичен соответствующему разделу металлургии, но пока раз­вит гораздо слабее. В качестве примера укажу, что в 1963 г. интересные результаты достигнуты по образованию новых кристаллических струк­тур полипропилена с целым спектром механических свойств, а также по синтезу стеклообразных полиарилатов с различными типами над­молекулярных структур и, соответственно, с различными механически­ми свойствами, которые возрастают на порядок, например, хрупкость падает в 10 раз.

Исключительное значение приобретает научное освещение взаимо­действия молекул высокополимера с твердыми наполнителями и пла­стификаторами, подбор этих необходимых ингредиентов некоторых ти» пов пластиков, обоснованный научно, а не эмпирически. Требованием времени стало создание учения о механической переработке пластиков, о сопротивлении высокомолекулярных материалов. Это уже задачи для механики.

Наконец, углеводороды нефти, по-видимому, станут основой еще одной группы отраслей большой химии. Я говорю о микробиологическом. синтезе. Ряд микроорганизмов способен потреблять разнообразные уг-

НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ХИМИИ

101

леводороды нефти, особенно парафины, и при наличии других элемен­тов питания (азота, фосфора) превращать их в полноценные пищевые кормовые белки, жиры, кислоты и другие дериваты исходных углево­дородов. Работы в этой области уже дали первые результаты.