Исследования Николая Зинина

Исследования Николая Зинина

Николай Зинин родился 13 (25) августа 1812, г. Шуша Елизаветпольской губернии, ныне в Нагорном Карабахе. Скончался 6 (18) февраля 1880, в Петербурге.

Годы учения

Николай Николаевич родился на Кавказе, где его отец, Николай Иванович Зинин, находился с дипломатической миссией. Во время свирепствовавшей на Кавказе эпидемии погибли родители Зинина и его старшие сестры. Рано осиротевшего ребенка увезли в Саратов к дяде. В 1820 он был отдан в гимназию, где на протяжении всех лет обучения поражал преподавателей отличной памятью и огромной работоспособностью. В 1830 Николай Зинин приехал в Казань, чтобы поступить в университет. Средств на обучение не было, и он стал казеннокоштным студентом (эти студенты жили в университете и по окончании обязаны были 6 лет прослужить на государственной службе) математического отделения философского (позднее физико-математического) факультета. В студенческие годы Зинин успешно изучал математику и астрономию под руководством профессоров математика Николая Ивановича Лобачевского и Ивана Михайловича Симонова. По окончании учебы (1833) Николай Зинин получил степень кандидата и золотую медаль за предоставленное сочинение «О пертурбациях эллиптического движения планет» и был оставлен в Казанском университете преподавать математику и физику. С 1835 году Зинин начал читать и курс теоретической химии. В том же году он блестяще сдал экзамен на степень магистра физико-математических наук. В качестве темы магистерской диссертации Совет университета предложил ему химическую тему: «О явлениях химического сродства и о превосходстве теории Берцелиуса о постоянных химических пропорциях перед химическою статикою Бертолле». В 1836 Зинин защитил диссертацию и получил ученую степень магистра физико-математических наук. Весной 1837 Н. Зинин по ходатайству попечителя университета М.Н. Мусина-Пушкина был направлен на учебу за границу. В течение трех лет он работал в лучших химических лабораториях Европы: в Берлине у профессоров Э. Мичерлиха и Г. Розе, в Гиссене у профессора Ю. Либиха, в Париже у профессора Ж. Пелуза, в Лондоне - у Майкла Фарадея.

Казанский период

Вернувшись в Казань, Николай Зинин защитил докторскую диссертацию «О соединениях бензоила и об открытых новых телах, относящихся к бензоиловому ряду». Он впервые получил бензоин конденсацией бензальдегида в присутствии цианида калия и дибензила (дифенилдикетона) - окислением бензоина азотной кислотой. В своей диссертации Зинин близко подошел к современным представлениям о катализе, описал участие катализатора в промежуточных стадиях реакции, четко разграничил два явления, которые теперь получили название гомогенного и гетерогенного катализа. В 1841 Зинин был утвержден экстраординарным профессором по кафедре химической технологии Казанского университета. Вместе с Александром Абрамовичем Воскресенским он основал в Казани большую школу русских химиков. Многие из учеников Николая Зинина впоследствии стали известными химиками и внесли огромный вклад в развитие отечественной науки: Александр Михайлович Бутлеров, Николай Николаевич Бекетов, Александр Порфирьевич Бородин, Александр Николаевич Энгельгардт и др.

Синтез анилина

Одним из важнейших направлений исследований Зинина было изучение реакций окисления и восстановления органических веществ. Восстанавливая нитробензол сероводородом, ему удалось синтезировать анилин (1842), который до этого был получен Ю.Ф. Фрицше из красителя индиго. Теперь анилин можно было получать в промышленном масштабе. В 1844, пользуясь восстановительным действием гидросульфида аммония на динитросоединения, Зинин получил нафтилендиамин и фенилендиамин. Таким образом был открыт общий метод получения аминопроизводных из органических нитросоединений. Эти работы заложили научную основу для развития анилинокрасочной промышленности, открыли новую эру в промышленном производстве синтетических красителей, новых фармацевтических препаратов, душистых веществ и др.

Петербургский период

В Казани Николай Зинин оставался до 1848 года, когда он получил приглашение перейти на службу в Санкт-Петербург, чтобы возглавить кафедру химии в Медико-хирургической академии. Здесь он проработал в звании ординарного профессора с 1848 по 1859, в звании академика с 1856, затем заслуженного профессора с 1859 по 1864, и, наконец, в звании «директора химических работ» с 1864 по 1874. Свою профессорскую деятельность в академии он совмещал со многими общественными обязанностями. В разные годы он был ученым секретарем, членом и председателем академического суда, в 1864 и 1866 временно управлял академией. С 1848 он был членом мануфактурного совета министерства финансов, с 1855 - членом военно-медицинского ученого комитета.

Изучение нитроглицерина

Н. Зинин успешно сочетал преподавание в академии и работу в лаборатории. Совместное творчество Зинина с молодым инженером-артиллеристом В.Ф. Петрушевским привело к решению проблемы получения и использования сильнейшего взрывчатого вещества - нитроглицерина. Зинин разработал самый прогрессивный метод синтеза нитроглицерина из глицерина с использованием концентрированной азотной кислоты, низкой температуры и т.д. Когда в 1853 объединенная англо-французско-турецкая армия высадилась в Крыму и война приняла затяжной характер, Николай Зинин сделал все, чтобы русская армия имела на вооружении самые сильные взрывчатые вещества. Он предложил начинять нитроглицерином гранаты (1854), разработал способ получения больших количеств нитроглицерина и способ его взрывания. Однако его предложения не были реализованы артиллерийским ведомством. Только в 1863-67 нитроглицерин начали успешно применять для подземных и подводных взрывов. В 1854-55 Зинин описал открытые им уреиды, синтезировал, независимо от Бертло и де Люка, искусственное горчичное масло и исследовал его взаимодействие с аминами с образованием замещенных тиомочевин.

В 1855 Н.Н. Зинин был утвержден адъюнктом Петербургской Академии наук. В 1858 он был избран экстраординарным, а затем ординарным (1865) академиком. В 1868 Зинин вместе с Дмитрием Ивановичем Менделеевым, Н.А. Меншуткиным и др. выступил организатором Русского химического общества и в течение десяти лет являлся первым его президентом (до 1878). Благодаря многочисленным работам и открытиям Николая Зинина «русская химия» впервые заняла достойное место в научном мире. Зинин был почетным членом многих русских и иностранных научных обществ, академий и университетов. Русское физико-химическое общество учредило премию имени Н.Н. Зинина и А.А. Воскресенского за лучшие самостоятельные работы в области химии. (Е.А. Хайбуллина)

Еще о Николае Зинине

Основатель анилинокрасочной промышленности в Германии химик Август Гофман на заседании Немецкого химического общества 8 марта 1880 года заявил: «Если бы Зинин не научил нас ничему более, кроме превращения нитробензола в анилин, то и тогда его имя осталось бы записанным золотыми буквами в историю химии». Николай Зинин родился в 1812 году. Сначала он занимался в саратовской гимназии. Жаждущий знаний юноша читал все, что попадалось ему под руку в провинциальном Саратове. После окончания гимназии он едет поступать в Казанский университет. Ректор университета Николай Иванович Лобачевский распорядился предоставить Зинину общежитие. И в тот же день ворота университета закрылись, был наложен строжайший карантин: грозная тень эпидемии уже нависла над городом. Зинин блестяще выдержал приемный экзамен и был зачислен на казенный счет студентом на отделение физических и математических наук.

24 ноября 1830 года - первый учебный день в университете, который положил начало новой жизни - жизни, всецело отданной науке. Профессор математики Лобачевский и профессор астрономии Иван Михайлович Симонов в первые же дни занятий обратили внимание на способного юношу. В университете, как правило, учились дети обеспеченных родителей. Они стремились получить диплом, а наука их особенно не интересовала. Главным для них было сдать экзамен.

На фоне общей студенческой массы фигура Зинина резко выделялась. Такие работоспособные и стремящиеся к знаниям студенты встречались Редко. Профессора всячески содействовали им; они старались оставлять таких студентов ассистентами в университете, поручив им разрабатывая какую-нибудь тему.

Получил диссертационную тему и Николай Николаевич Зинин: «Исследование возмущений правильного движения планет, комет и спутников под влиянием других небесных тел».

Три года учения в университете прошли незаметно. Зинин был введен в состав Академического совета «в силу исключительных способностей и вероятности стать отличным научным работником».

17 апреля 1835 года начались магистрские экзамены. Академический совет счел все ответы Зинина удовлетворительными. Вскоре он получил тему магистрской диссертации. Николай никак не ожидал, что ему будет предложена тема по химии. Зинин встретил это сообщение с огорчением и явным недоумением: он считал себя математиком, но отнюдь не химиком.

- У вас большие возможности, - убеждал его Лобачевский. - Если вы блестяще справляетесь с математикой, преуспеете и в химии. У нас большая потребность в химиках.

Железная логика Лобачевского поколебала сомнения Зинина. Николай Николаевич восхищался великим математиком. Зинин согласился и поехал учиться за границу.

Когда весной 1837 года Николай Зинин приехал в Берлин, он уже свободно владел тремя европейскими языками. Здесь он слушал специальный курс физиологической химии, читаемый профессором Мюллером, посещал лекции по математике и лекции по медицине.

Затем Николай перебрался в Гессен к известному немецкому химику Юстусу Либиху. В лаборатории Либиха царила атмосфера творчества и неустанного поиска. Все работали самоотверженно и увлеченно. Новое открытие радовало всех. Каждое утро Либих выслушивал отчеты сотрудников о работе за прошедший день, давал оценку результатам, но путь решения проблем стажеры должны были искать самостоятельно. Работа с бензойной кислотой увлекла Зинина. Хотя научные исследования занимали его целиком, Зинин выкраивал время на посещение лекций Либиха по экспериментальной химии, а также занятий по аналитической химии. Через несколько месяцев Н. Зинин познал радость первого успеха.

Изучая влияние различных реагентов на масло горького миндаля (бензальдегида), он открыл легкий и простой способ превращения этого вещества в бензоин. Описание этого исследования и явилось первой научной публикацией Зинина, которая была напечатана в издаваемых Либихом «Анналах» в 1839 году. В следующем году Николай Зинин опубликовал статью «О продуктах, полученных разложением масла горьких миндалей». Химия увлекала ученого все больше и больше.

В сентябре 1840 года Зинин вернулся в Россию, а 30 января 1841 года в Петербурге Зинин защитил докторскую диссертацию и получил степень доктора естественных наук.

После защиты молодой ученый вернулся в Казань. В работе, в общении с друзьями текли дни, но, оставаясь наедине с собой, он остро ощущал одиночество. Квартирная хозяйка окружала его заботами, и часто по вечерам Зинин заходил в ее комнату выпить чаю и поговорить. Постепенно привязанность росла, и мысль о женитьбе стала сама собой разумеющейся. С женитьбой жизнь Зинина упорядочилась, и заботы о быте уже не отвлекали его. Теперь все свое время и силы ученый отдавал науке.

По утрам он работал в библиотеке, читал лекции, заканчивал неотложные дела. После обеда вел занятия со студентами в лаборатории. В это время и производили «сжигания» - так называли анализ органических веществ, разработанный Либихом. В дни, отведенные для «сжиганий», слуга Федор с раннего утра закладывал в печи древесный уголь. Зинин появлялся в лаборатории около двух часов, студенты и помощники уже ждали его.

В то время Николая Зинина занимала одна проблема: какое вещество получается при обработке нитробензола сероводородом. Идея этих исследований родилась еще в Гессене. Масло горького миндаля, нитробензол и ряд других производных бензола, как и сам бензол, - сильно реакционноспособные вещества. Зинин задался целью изучить возможности их взаимодействия с другими веществами. Подвергая их обработке сероводородом или раствором сульфида натрия, Зинин предполагал получить продукт, содержащий серу. Однако, к его удивлению, бесцветная жидкость, образовавшаяся после взаимодействия нитробензола с сероводородом, не содержала даже следов серы.

Зинин подошел к шкафу, открыл склянку с желтой маслянистой жидкостью и осторожно понюхал. Странно… Запах напоминал ему жидкость, которую он уже видел в лаборатории Фрицше. Неужели это анилин? Но анилин, полученный Фрицше, был окрашен в темно-коричневый цвет…

Зинин поставил склянку в шкаф и отправился домой, но мысль о полученном веществе не покидала его. В статье, опубликованной в 1842 году в «Бюллетене Академии наук» в Петербурге, он изложил метод получения нового вещества, названного им «бензидам». Зинин послал Фрицше ампулу с полученной жидкостью для сравнения с веществом, которое выделил Фрицше. Через несколько недель пришел ответ. Оба вещества идентичны. Зинин сделал большое открытие. До сих пор анилин получали как продукт разложения разнообразных природных веществ. Отныне доказано, что анилин можно получать простым способом - восстановлением нитробензола сероводородом.

Открытие Николая Зинина вызвало большой интерес у ученых Европы, статью с изложением метода получения «бензидама» опубликовали многие европейские химические журналы. Ранее анилин не имел практического применения, но реакция, открытая Зининым, давала возможность широко использовать это вещество. Метод получения ароматических аминов восстановлением нитросоединений сероводородом сейчас называется «реакцией Зинина». Спустя несколько лет оба вещества, анилин и нафталидам (так Зинин назвал нафтиламин), описанные в этой статье, стали основой промышленного производства анилиновых красителей.

Николай Зинин продолжал изучать возможности открытой им реакции, применив ее к моно- и динитропроизводным бензола, к нитрокислотам. Во всех случаях исходное нитросоединение превращалось в аминопроизводное. Позже Зинин пытался распространить реакцию и на некоторые нитрированные ациклические углеводороды. В 1845 году Зинин синтезировал азоксибензол, затем гидразобензол, который в кислой среде превращается в бензидин.

За все годы, проведенные в Казани, Николая Зинина не покидала мысль о переезде в Петербург. Он считал дни до истечения указанного в обязательстве срока его работы в Казанском университете. После неожиданного несчастья, постигшего Зинина, решение созрело окончательно. С некоторых пор жена его начала худеть, бледнеть и задыхаться в приступах сухого кашля. Диагноз не оставлял сомнений - чахотка. У тихой и слабой женщины не было воли бороться со страшным недугом, она сразу признала себя обреченной и угасла в течение нескольких недель. Петербургские друзья пришли на помощь Николаю Николаевичу. Известный хирург П.А. Дубовицкий сообщил Зинину, что кафедра химии в Медико-хирургической академии в Петербурге вакантна. Подготовив необходимые документы, Зинин отправился в столицу. В конце января 1848 года он был назначен ординарным профессором химии. Приступив к работе, Николай Зинин сразу внес большие изменения в учебные программы Медико-хирургической академии. По мнению ученого, физиологические процессы в организме - это процессы химические и физические и потому настоящий врач должен хорошо знать химию и физику. Этим предметам уделялось теперь столь значительное место в программе, что петербургские остряки стали называть Медико-хирургическую академию медико-химической. Однажды в ложе петербургского оперного театра Зинин оказался рядом с молодой красивой дамой. Фрицше представил даме Николая Николаевича. Зинин учтиво поклонился, но улыбка соседки его несколько смутила. Встреча эта не прошла бесследно. Не решаясь признаться самому себе, что эта женщина произвела на него впечатление, Николай Зинин постоянно возвращался мыслями к Елизавете Александровне… Через несколько месяцев она стала его женой. С женитьбой жизнь в Петербурге стала для Зинина еще более интересной и наполненной. Он продолжал исследования нитропроизводных. В этой работе ему помогал В.Ф. Петрушевский, преподававший химию в военных училищах Петербурга. В 1853-1854 годах они разработали способ пропитки черного пороха нитроглицерином. Позднее Петрушевский открыл динамит с углекислой магнезией, названный «русским динамитом Петрушевского». Как член-корреспондент Академии наук (Зинин был избран 2 мая 1858 года) он употребил все свое влияние на то, чтобы добиться выделения средств на строительство помещения и лаборатории для химического отделения в академии. Средства, в конце концов, были отпущены, и строительство пошло быстрыми темпами. После тридцатилетия государственной службы Николай Николаевич Зинин по закону должен был выйти на пенсию. Вместо него с 1862 года начал читать лекции по органической химии Бородин, а Николай Николаевич еще в течение двух лет продолжал выполнять обязанности секретаря Ученого совета. Затем Ученый совет освободил его от этой обязанности, но, для того чтобы Зинин мог остаться в Академии, утвердил специальную должность директора химических работ. Спустя год Зинина избрали действительным членом Академии наук. Большой вклад Зинина в развитие органической химии получил заслуженную оценку. Он был избран членом жюри международной выставки в Париже, куда ездил вместе с Фрицше и Якоби. Научная общественность Парижа тепло встретила русского ученого. Ученые многих стран искали с ним встречи, приходили познакомиться, пожать ему руку, поздравить. Знаменитая реакция, впервые осуществленная Зининым, через два десятилетия дала невиданный толчок развитию анилинокрасочной промышленности. В 1868 году по инициативе Николая Николаевича Зинина в Петербурге было основано Русское химическое общество, и Зинин был избран его председателем. Зинин всячески стремился поддерживать и выдвигать способных учеников. Среди них были А.П. Бородин, Н.Н. Бекетов, А.Н. Энгельгардт, Л.Н. Шишков. Еще работая в Казани, он заметил исключительные способности молодого ученого Александра Бутлерова и в дальнейшем сделал все, чтобы его ученик был переведен в Петербург и получил место профессора. После смерти академика Фрицше, опять-таки по настоянию Зинина, на его место был назначен Бутлеров. По уставу академии Александр Михайлович даже занял квартиру Фрицше. Тесная дружеская связь между учителем и учеником помогала в работе обоим. Часто Зинин заходил в лабораторию Бутлерова посоветоваться, обменяться мнением. Несмотря на преклонный возраст, Николай Зинин продолжал работать с юношеским энтузиазмом. Теперь предметом его исследований были бензоин, бензамарон и амаровая кислота. Он подробно изучил свойства этих веществ, их производных, способы получения и реакции их превращения в другие вещества. Отдыхал Зинин необычно - он с наслаждением читал математические работы. Любовь к математике осталась на всю жизнь. Как-то весной 1879 года, находясь в лаборатории Бутлерова, ученый почувствовал страшную боль в пояснице. Перехватило дыхание, закружилась голова, и Николай Николаевич рухнул на ступеньки. Блуждающая почка, которая мучила его еще со времени школьной травмы, теперь стала причинять невыразимые страдания. Лечил его Сергей Петрович Боткин и ассистент Боткина Александр Александрович Загумени, муж старшей дочери Зинина. Они рекомендовали полный покой, поскольку сильные боли могли оказаться роковыми.

Печальные прогнозы оправдались: во время одного из таких приступов сердце не выдержало и Николай Зинин скончался 6 февраля 1880 года.