Шрифт:
Насколько сделанное мною открытие было ново для тогдашних химиков, можно было судить по тому впечатлению, которое оно произвело на проф. А. Е. Фаворского. Когда я ему рассказал о вновь открытой реакции, он ответил мне, что альдегид образуется не из алкоголя, а из эфира, который и является первым продуктом разложения спирта. Впоследствии я точно доказал, что его предположение не отвечает действительности и что мое предположение вполне правильно. После опытов, я просмотрел всю литературу, касающуюся разложения спиртов, и прочитал в подлиннике работы Сосюра, Неймана, Бертелло и др. Данные этих работ были очень противоречивы и не давали возможности сделать какой-либо вывод о механизме реакции; иногда в продуктах обнаруживали уксусный альдегид при разложении винного спирта, иногда нет; в газах находили и водород, и этилен, и окись углерода, углекислоту, метан. Короче, на основании всех сделанных до меня работ, нельзя было сделать никакого определенного заключения, относительно хода разложения винного спирта и других алкоголей, в продуктах распада которых не были найдены альдегиды или кетоны.
Я не замедлил написать статью о сделанных мною предварительных опытах с указанием литературы и сделал первый доклад «О пирогенетических реакциях с органическими веществами» в Р. Ф.-Х. Обществе (январь 1901 года). В своем докладе я впервые указал на то влияние, которое могут оказать стенки сосуда на ход реакции, что должно иметь большое значение в разных процессах, — в особенности при так называемой сухой перегонке органического вещества (разложение без доступа воздуха). Мой доклад вызвал большой интерес среди членов Общества и мне были заданы многие вопросы. Присутствовавший на заседании московский гость проф. Лугинин, известный термохимик, после заседания подошел ко мне познакомиться и выразил мне свое удовольствие по поводу моего доклада.
С самого начала исследования реакций разложения алкоголей в присутствии железа я понял, что я имею дело с новым явлением, которое в русской литературе было принято называть контактными реакциями, а заграницей каталитическими. Нового тут было то, что открытая каталитическая реакция происходила при очень высокой температуре, при которой, как предполагали ранее все исследователи, могло происходить полное разложение молекул алкоголя, причем должны были получаться произвольные осколки, образование которых не подчиняется никаким правильностям. В то время химики полагали, что при температурах выше 350 град., — а в особенности при 500—600 град., — никакие посторонние вещества не могли влиять на ход разложения органического вещества. Думали, что распад органического вещества при высокой температуре можно уподобить удару молотком по правильному кубу стекла, который будет разбиваться на кусочки самого разнообразного вида, характер которых не может быть предугадан заранее. До моего исследования каталитического разложения алкоголя даже приблизительно не были известны температуры, при которых происходит разложение органических соединений только от действия жара (напр., при накаливании спирта в тугоплавкой стеклянной трубке), а потому станет вполне понятным тогдашнее мнение, что при высоких температурах ни о каких каталитических воздействиях на ход разложения углеродистых соединений не могло быть и речи.
В самом деле для того, чтобы решить вопрос, имеет ли место катализ при разложении органического вещества, в высшей степени важно знать, при какой температуре происходит известный распад частицы только под влиянием самой температуры и какова будет температура разложения молекулы по данному направлению, если оно будет вызываться введением в сферу реакции посторонних тел. Если введенное тело сильно понижает температуру разложения органического вещества по известному направлению, при чем остается без изменения, то оно будет катализатором, и следовательно рассматриваемая реакция разложения будет каталитической. Своими первыми опытами я впервые показал, что каталитические реакции с органическим веществом могут происходить и при высоких температурах и что надо обращать большое внимание на фактор, оставляемый до сих пор без всякого внимания, как не играющий никакой роли в пирогенетических реакциях органических соединений, а именно на материал оболочки того сосуда, в котором совершается их разложение: стенки сосуда могут играть роль катализатора. С первой же работы по пирогенетическим реакциям мне стало ясно, что мы имеем дело с каталитическими явлениями, так как была установлена разница в продуктах разложения органических веществ в зависимости от введения различных веществ в сферу реакции, и при надлежащем выборе подобных веществ, играющих роль катализаторов, можно и при высоких температурах направить реакцию только по определенному направлению.
Открытие новой каталитической реакции разложения ал-коголей на альдегид и водород (альдегидное разложение) открывало для меня совершенно новое поле для исследования. Открытая реакция представляла из себя дегидрогенизационный катализ (отнятие водорода), и надо было приступить к детальному исследованию этой реакции для объяснения ее механизма и выяснения, какие еще металы могут быть катализаторами. Сделанное мною применение катализа к органическим веществам при высоких температурах всецело овладело моим существом, и я, конечно, оставил в стороне изучение всех начатых ранее других реакций, решив сосредоточиться на новой интересной проблеме, где передо мной открывались очень широкие горизонты. К сожалению, я не был в состоянии развернуть работу, как мне хотелось, так как я не имел ни ассистентов, ни учеников-офицеров Академии, могущих посвятить достаточное количество времени для работы в лаборатории. Заведующий химической лабораторией Г. А. Забудский соблаговолил дать в мое распоряжение одного лаборанта (обер-фейерверкера) Циалова, только что выпущенного из Пиротехнической школы, способного молодого человека, но с очень малыми знаниями по химии; я был рад и этому подарку, и Циалов оказался очень полезным для меня сотрудником; в то же время он был очень доволен работать со мной в этой интересной области и, будучи способным к восприятию химии, многому от меня научился. Он далеко пошел в своей карьере и сделался ответственным работником в лаборатории взрывчатых веществ в Артиллерийской Академии при большевистском режиме.
Моя первая работа по катализу была доложена в январском заседании Р. Ф.-Х. Общества; одновременно я послал статью в Берлин в Журнал Немецкого Химического Общества, где она была напечатана в марте этого же года. Таким образом, моя работа появилась ранее, чем первая замечательная статья Сабатье и Сандеренс в “Compts rendus” Французской Академии Наук о гидрогенизации бензола в присутствии катализатора восстановленного никкеля. Работа французских ученых касалась реакции присоединения водорода к непредельным органическим соединениям в присутствии катализатораниккеля, особенным образом приготовленного; моя работа касалась как раз противоположной реакции выделения водорода из молекулы органического соединения под влиянием катализатора-железа.
Не имея в своем распоряжении посторонней помощи, я сосредоточил первые свои исследования на дегидрогенизации алкоголей; объектом для исследования я взял сначала этиловый алкоголь и изучил его разложение в присутствие различных катализаторов. В сентябрьском заседании 1901 года я уже мог сделать обстоятельный доклад о каталитическом разложении спирта под влиянием различных катализаторов-металлов и высказал гипотезу о механизме происходящих здесь процессов. Для того, чтобы проверить правильность высказанной мною гипотезы, я тогда же стал изучать каталитическое влияние различных окислов металлов, и это исследование вполне подтвердило мои взгляды на явления катализа. Я заявил тогда, что, если металл вызывает альдегидное разложение алкоголя, то и его окисель должен сделать то же самое. На примере цинка и его окиси я доказал правильность моего постулата, и с тех пор эта гипотеза о каталических реакциях служила мне путеводной звездой при дальнейших моих работах и дала возможность сделать новые открытия и суметь подобрать катализаторы для выполнения новых химических процессов.
Я послал эту работу в Немецкое Химическое Общество и секретариат последнего, видимо, дал ей хорошую оценку, потому что она, без моей просьбы, была доложена др. Марквальдом в заседании Общества.
Интересно отметить, что моя гипотеза о роли окислов в явлениях катализа, еще более подробно развитая в моих дальнейших исследованиях, не была подвергнута научной критике и никто не сделал возражений против ее правильности. Сабатье в своей книги «Катализ в органической химии», в обоих изданиях, а также в немецком издании 1927 г. (стр. 192), в главе о дегидрогенизации алкоголей, совершенно не упоминает о моей гипотезе, а казалось бы, что он должен был обратить на нее внимание, потому что в моих первых статьях я цитировал гипотезу Сабатье об образовании водородистых соединениях никкеля, и приводил факты, которые находились с ней в противоречии. Вообще я должен посетовать на П. Сабатье за его несправедливую оценку моего открытия дегидрогенизационного катализа и возможности вести каталитические процессы с органическим веществом при высоких температурах, чего ранее меня никто не мог и предполагать. В начале главы «Дегидрогенизация алкоголей» (стр. 192, немецкое издание 1927 года), где надлежало бы рассказать про мои опыты дегидрогенизации алкоголей под влиянием различных металлов-катализаторов и их окислов, Сабатье ни одним словом не говорит о моих работах и только на стр. 198-199, в главе «Употребление разных металлов», вскользь упоминает о моей первой работе 1901 года. Точно также Сабатье не подчеркнул того, что некоторые окислы металлов были впервые введены мною, как катализаторы для разложения алкоголей, что для теоретического разъяснения явлений катализа является очень важным.