Николай Жаворонков - Создано человеком
Что же дает практике выявленная закономерность?
Возможность направленного синтеза соединений с заданными электрическими свойствами. Перспективно и использование достижений координационной химии в области создания неорганических материалов. Достаточно напомнить, что основные гидрометаллургические процессы в производстве редких, цветных, благородных, радиоактивных металлов непременно включают образование их координационных соединений. Так что детальное изучение этих процессов непременно будет способствовать разработке новых электрохимических и гидрометаллургических методов производства металлов.
Уже сегодня самое широкое применение нашли координационные соединения при получении металлов высокой степени чистоты, материалов для квантовой электроники, микроэлектроники и других областей новой техники. Недаром, оценивая значение "заслуг" координационной химии вообще и советской ее школы в частности, известный английский химик Дж. Чатт сказал: "...создание таких аппаратов современной техники, как атомные реакторы и ракеты, потребовало исследовать заново химию металлических элементов для нахождения лучших способов их очистки и получения новых материалов, пригодных для продолжительного использования в напряженных физических условиях. Возможно, не случайным было и то, что единственная страна, которая посвятила значительную часть своих усилий в области химических исследований в 20-30-х годах разработке координационной химии, была и первой страной, пославшей ракету на Луну".
Координационная химия активно вторгается в такую актуальную область современной промышленности, как энергетика. Речь идет прежде всего о химии гидридов (соединений с водородом) металлов и бора. Перспективы многоцелевого применения водорода в химической промышленности, а в будущем, возможно, и в энергетике - мощный стимул развития координационной химии гидридов. И советские ученые уже внесли важный вклад в развитие этой области.
В нашей стране ведутся систематические поиски и так называемых энергоемких соединений, все шире используемых в качестве сильных неорганических окислителей. Сюда в первую очередь следует отнести координационные соединения, в которые в качестве лигандов входят окислители. Большие успехи достигнуты в области синтеза и исследований другого класса неорганических соединений - фторидов и окислов галогенов и инертных газов.
Многого можно ожидать от исследований механизма действия микроэлементов, играющих важную роль в жизни растений и животных. А ведь понимание природы соединений, в форме которых микроэлементы окалываются активными, как соединений координационных, ставит науку о микроэлементах на качественно новый, современный уровень. Так, например, только "взгляд" на витамин B12 с позиций координационной химии позволил в свое время ученым понять, почему столь благотворным оказывается для организма это координационное соединение кобальта. Быстрое развитие биоорганической химии непосредственно связано также с выяснением важной роли координационных соединений в основных процессах жизнедеятельности и прежде всего фотосинтеза, дыхания, во время которого происходит обратимое присоединение кислорода к гемоглобину, с выяснением механизма действия биологических мембран.
Большой вклад в изучение мембраноактивных соединений, способствующих избирательному переходу ионов металлов через биологические и искусственные мембраны, а также изучение механизмов мембранного транспорта в клетке принадлежит школе академика Ю. А. Овчинникова.
Или, скажем, такой пример всепроникаемости, всеобъемлемости координационной химии: один из важнейших процессов в круговороте веществ в природе - фиксация азота воздуха микроорганизмами - невозможен без участия ее соединений. Именно поэтому нахождение способа такой фиксации при обычной температуре и давлении - задача, над которой сегодня работают многие химики мира.
Одним из первых биокоординационной химией начал заниматься уже упоминавшийся мной академик А. А. Гринберг еще в 30-х годах, осуществивший систематические исследования в области биоактивных координационных соединений кобальта. И в том, что в ближайшие годы поле деятельности координационных соединений в качестве физиологически активных и лекарственных препаратов значительно расширится, нет никаких сомнений.
Уже сегодня широко ведутся исследования по применению координационных соединений платины в химиотерапии опухолей, изучаются взаимодействия соединений металлов платиновой группы с ДНК и другими важными в биохимическом плане лигандами, продолжаются поиски корреляций между биологической активностью и физико-химическими свойствами комплексов.
Успехи координационной химии ярко проявились в аналитической химии. Так, развитие учения об изменении цвета органических реагентов, входящих в качестве лигандов во внутреннюю сферу комплексов, привело к созданию реагентов-индикаторов многоцелевого назначения типа "Арсеназо-П", и "Арсеназо-Ш" и многих других, получивших широкое распространение благодаря работам советских исследователей.
Координационная химия все шире, разностороннее используется науками о Земле, оказывая решающее влияние на развитие геохимии, минералогии и петрографии.
Советские ученые были пионерами в разработке механизмов рудообразования некоторых цветных и редких металлов на основе координационно-химических представлении.
Так глубокие теоретические исследования влияния комплексообразования меди на формирование ее минералов, выполненные советскими учеными, вызвали живой интерес международной геологической общественности.
Эти работы вскрыли общую связь между состоянием ионов металла в растворе и составом кристаллизующегося из него минерала, заставив геохимиков по-новому оценить многие природные наблюдения. Недаром, характеризуя их, академик Д. И. Щербаков писал: "Эти существенно новые принципиальные взгляды по-новому ставят проблему практических поисков".
Именно подход с координационно-химических позиций к проблемам геохимии внес революционные изменения в утвердившиеся, ставшие традиционными, незыблемыми представления. Теперь уже можно считать доказанным, что в сложных по составу поверхностных и глубинных природных водах перенос большинства металлов осуществляется в виде координационных соединений.
Такой новый подход позволил обнаружить в старом - новое, в природных растворах - комплексные ионы различного состава, устойчивые как при низких, так и при высоких температурах, и связать поведение рудных компонентов с гидрохимическим типом вод и активностью присутствующих в них лигандов.
Что только не умеет сегодня координационная химия:
В какие области науки и техники не проникла! Но, как говорится, кому много дано, с того и спрашивается больше. Вот почему именно с координационной химией, у истоков которой стоял замечательный русский ученый Л. А. Чугаев, мы и связываем свои надежды с решением важнейших практических задач.
Это с ее помощью мечтаем получить из угля необходимые индустрии химические продукты и моторное топливо, сэкономив при этом дефицитнейшую нефть. Мы возлагаем на нее надежды в получении новых медицинских препаратов, в том числе и для борьбы с раковыми опухолями, и думаем, что именно она поможет синтезировать в будущем столь необходимые продукты питания. А почему бы и нет? Ведь все, что планировал, что предвидел Л. А. Чугаев, по существу, уже сбылось или стоит на пороге реализации. И ему, исследователю и мечтателю, принадлежат слова, всецело относящиеся к нашему времени, характеризуемому всесильностью химии: "Единственной разумной причиной, до сего времени препятствовавшей развитию фабрикации искусственных пищевых продуктов, была высокая стоимость этих последних при дешевизне продуктов естественных.
Однако глубокие научные, экономические и социальные изменения, происшедшие в XX веке, заставляют произвести переоценку многих ценностей... Что еще вчера казалось праздной мечтой во вкусе Уэллса, завтра может оказаться основанием для вполне реального и осуществимого плана. Я хочу сказать, что настало время, когда надлежит серьезно взяться за разработку вопросов, связанных с получением синтетических и вообще искусственных веществ. Особое внимание следует обратить на получение основных видов питательных веществ - углеводов, жиров и белков; необходимо разработать способы искусственного получения пищевых продуктов из "непитательных" материалов. Не менее важно широко заменять непитательными материалами пищевые продукты или изделия из них, употребляемые в технике для целей, питанию посторонних".
На этом, пожалуй, можно было б и завершить рассказ о достижениях отечественной координационной химии, если б не одна историческая справка. Дело в том, что в 1934 году Платиновый институт, основанный Л. А. Чугаевым, перестал существовать. Нет, он не был упразднен, на него не обрушились организационные кары в виде переориентации. Но слившись с Институтом физико-химического анализа, основанным одновременно с ним академиком Н. С. Курнаковым, и Лабораторией химии - детищем М. В. Ломоносова - о" стал частью вновь созданного Института общей и неорганической химии Академии наук СССР. Этот институт, сменив на посту директора академика И. И. Черняева, я и имею честь возглавлять вот уже четверть века. И, честно говоря, очень надеюсь, что за эти годы наш коллектив не посрамил тех славных традиций, что были свойственны двум первым Советским академическим научно-исследовательским институтам. А в качестве эталона научной деятельности, преданности делу и Родине каждый сотрудник давно избрал для себя труд и жизнь Л. А. Чугаева. Так что под словами А. М. Горького, адресованными когда-то корифеям советской научной школы - "примите мой почтительный восторг", не сомневаюсь, готов с радостью подписаться любой из нас. От академика до вчерашнего студента...
