Общее собрание академии наук СССР (3-5 февраля 1964 г.) (стр. 22 )

Вопросы химизации народного хозяйства, крутого подъема нашей химической промышленности и науки были предметом обсуждения де­кабрьского (1963 г.) Пленума ЦК КПСС. Партия поставила решение этих вопросов как основную задачу на ближайшие годы. При огромных капиталовложениях, которые идут на строительство химических заво­дов, на химизацию всех отраслей народного хозяйства, мы должны и можем создать самую передовую в мире химическую промышленность. Вот здесь-то и встает перед нами, учеными, прямая ответственная и почетная задача, заключающаяся в том, чтобы на базе самых высоких

6*

84

ОБЩЕЕ  СОБРАНИЕ АКАДЕМИИ  НАУК  СССР

достижений науки заложить основы наиболее совершенных и новых технологических процессов, дающих материалы и препараты самого высокого качества наиболее экономичным путем.

Решение этой задачи распадается на два направления.

Первое — это развитие основных теоретических работ, где можно ожидать существенно новых открытий. То, что особенно важно для тео­рии, всегда, как показывает опыт, оказывается в дальнейшем наиболее важным и для практики.

Второе направление — это изучение во всех деталях механизмов тех процессов, которые уже на сегодняшний день имеют большое зна­чение для химической промышленности или для химизации других от­раслей производства. Только на этой основе мы можем коренным обра­зом совершенствовать существующие и быстрыми темпами создавать новые отечественные процессы. Нам надо в своих планах руководство­ваться тем, чтобы все наши работы были направлены либо на поиск и решение самых крупных и главных задач теоретической науки, либо на создание научных основ важнейших промышленных процессов. Надо безжалостно отбросить все те научные направления, которые являются второстепенными с точки зрения науки или практики.

Среди разнообразных проблем техники и экономики выделяются три: получение энергии, особенно в наиболее благородной ее форме — электроэнергии; автоматика и механизация; химия. Отличаются они своей универсальностью. Нет такой отрасли народного хозяйства, где не было бы надобности в энергии, в автоматике, где не было бы химии. Поэтому-то и говорят об электрификации, механизации и автоматиза­ции и химизации народного хозяйства. Майский (1958 г.) Пленум ЦК КПСС указал, что некоторое отставание химической промышленности отрицательным образом влияет на все народное хозяйство, и принял •большую программу ее развития. Несмотря на достигнутые успехи, темпы подъема нашей химической промышленности оказываются все еще недостаточными. Декабрьский Пленум ЦК КПСС наметил огром­ное увеличение этих темпов.

Попытаемся очень кратко охарактеризовать главные научные и научно-технические задачи, стоящие перед учеными-химиками.

В основе всех научных и промышленных успехов химии лежит раз­витие теории строения, реакционной способности, кинетики и катализа. Прогресс в химической промышленности всегда был и будет связан с развитием именно этих теоретических проблем химии.

Изучение строения молекул и твердых тел в первую очередь на­правлено на определение положения атомов и характерных химических групп (радикалов) в пространстве. Но этого недостаточно. Необходимо одновременно знать и распределение электронных зарядов, движение электронов в молекуле, определяющих характер химических сил, соеди­няющих один атом с другим, надо знать энергии соответствующих свя­зей и природу валентности, взаимное влияние атомов и групп, передачу этого влияния вдоль органической и неорганической молекулы в связи с реакционной способностью. Во многих случаях надо знать энергии^ разрыва тех или иных связей с образованием радикалов, энергии отры­ва электронов или иона от молекулы и т. п. Для решения этих задач приходится применять тончайшие методы исследования, разрабатывать новые способы и соответствующие приборы.

А такие новые возможности все время появляются благодаря успе­хам физики. Наряду с огромным усовершенствованием за последние годы таких методов, как хроматография, радиоспектроскопия, масс-спектроскопия, электроно - и нейтронография, радиоактивационный ана-

НАУЧНЫЕ  ПРОБЛЕМЫ  РАЗВИТИЯ  ХИМИИ

8S

лиз, появились и совершенно новые способы исследования строения ве-щества, например использование открытого в 1958 г. эффекта Месс-бауэра или даже таких чисто ядерных явлений, как аннигиляция пози­тронов, а быть может, и деполяризация мю-мезонов.

Большое значение приобретает развитие расчетов молекул на осно­ве экспериментов с применением квантовой механики. Мы далеко не обладаем еще достаточно полными и широкими сведениями о строение молекул и твердых тел. Задачей является установление связей между их строением и физическими, химическими, а во многих случаях и био­логическими свойствами. Зная строение и связь его со свойствами хи­мических веществ, мы могли бы все ближе подходить к решению одной из основных задач химии — сознательному синтезу веществ с заранее заданным комплексом свойств.

Число химических соединений — ныне известных и тех, которые еще будут открыты,— практически безгранично. Было бы совершенно без­надежно, да и бессмысленно пытаться понять строение каждой моле­кулы заново, в отрыве от всех других. К счастью, многообразие свойств химических соединений поддается четкой классификации по го­мологическим рядам, по характеру атомов-заместителей и по свойствам различных типов функциональных групп, вносящих специфические, при­сущие им черты в любые соединения. В результате оказывается воз­можным создание хотя бы качественной теории, описывающей влияние всяческих изменений функционального состава молекул на их строение и свойства. Развитие такой теории должно 01беспечить возможность предсказать, какие новые соединения можно синтезировать и какие именно соединения нужно получить, чтобы обеспечить тот или иной комплекс необходимых свойств вещества. Особенно остро такая за­дача стоит сейчас перед элементоорганической, и в еще большей сте­пени— перед неорганической химией, где понятие валентности в проти­воположность органической химии пока весьма неопределенно. Вместе с тем именно многообразие необычных валентных связей позволяет здесь получить вещества с совершенно новыми, важными для практики свойствами. В связи с этим можно вспомнить о специфических ком­плексных соединениях, дающих катализаторы с весьма необычными свойствами, близкими к ферментам, о новых полупроводниковых мате» риалах, вроде арсенида галлия, и сверхпроводниках типа сплавов оло­во— ниобий. Познание природы валентных связей в неорганических со-^ единениях должно, наконец, привести к созданию широкого круга неор­ганических полимеров. Интереснейшим примером нового типа связей в неорганической химии является открытие за последние один-два года довольно прочных химических соединений (благородных газов, напри­мер XeF4 или KxFs). Примером нового класса элементоорганических соединений может служить ферроцен и вообще металлоцен'ы и другие,, ранее неизвестные сэндвичевы структуры.

Другой новый тип соединений, весьма важный для различных хи­мических синтезов,— это я-комплексы, очень реакционноопособные со­единения, играющие большую роль как промежуточные продукты в ряде процессов, в том числе и промышленно важных.

Да и в самой классической органической химии имеется еще немало сюрпризов. Назовем открытый у нас несколько лет назад ион метония СНб+, обнаруженный только что в США изомер такого, казалось бы, глубоко изученного соединения, как бензол С6Н6, с поперечной связью между двумя С-атомами и искаженной плоскостью  молекулы.

Но мы должны не только знать строение вещества, но и научиться получать молекулы данного состава и строения, т. е. проводить реакцию»

86

ОБЩЕЕ  СОБРАНИЕ  АКАДЕМИИ  НАУК  СССР

таким образом, чтобы каждый атом попал на нужное место. Если зна­ние строения вещества подобно архитектурному проекту, то синтез это­го вещества подобен возведению здания из строительных элементов, приводящему к реальному осуществлению архитектурного проекта. Конечно, мы не можем взять атом и поставить его, куда следует, создав нужную на, м структуру молекулы, как это можно сделать при строи­тельстве здания из отдельных элементов. Атомы сами складываются в молекулы тем или иным способом, в зависимости от условий проведе­ния реакции. Поэтому задача заключается в подборе таких условий реакции, при которых получаются нужные нам химические вещества соответствующего строения, а значит, и свойств. Реакция идет сама, но надо сделать так, чтобы она шла в нужном нам направлении. Ко­нечно, можно осуществить подбор этих условий эмпирически, как это долгое время и делалось, но ясно, что это далеко не лучший путь. Наша задача научиться сознательно проводить синтез в нужном на­правлении и притом так, чтобы выход продукта и скорость его обра­зования были достаточно велики,— иначе технологический процесс ста­нет невыгоден.

Чтобы осуществить все это, надо глубоко проникнуть в механизм химических реакций, развить дальше химическую кинетику и учение о реакционной способности.

В свое время, как известно, предполагалось, что химические превра­щения сводятся к непосредственному взаимодействию молекул. Одним из основных достижений химической кинетики XX в. является откры­тие того, что огромное большинство химических процессов — это слож­ные многоактные превращения, в которых решающую роль играют весьма реакционноспособные, короткоживущие промежуточные продук­ты, в особенности свободные радикалы, ионы и комплексы. Эти актив­ные центры создаются из молекул, и их образование и дальнейшее по­ведение сильнейшим образом связаны со строением реагирующих мо­лекул. Благодаря этому теория строения сохраняет свое фундаменталь­ное значение и для сложных химических процессов, причем одной из важнейших задач теории стало определение состава и строения этих активных частиц и изучение элементарных актов взаимодействия их с молекулами исходных веществ.

- ' Хотя химический процесс протекает значительно сложнее, чем пред­полагалось ранее, и соответственно усложнилась и теория химической кинетики, именно такая сложность открыла много новых возможностей управления ходом процесса посредством влияния различных факторов на свободные радикалы, ионы и комплексы, ведущие процесс. Для всех таких сложных реакций большое значение имеет среда, в которой про­текает изучаемый процесс, например растворитель в случае жидкой <разы. Вопрос о влиянии среды подлежит серьезному теоретическому исследованию вследствие его большой практической важности.