Химия - Щукарев, Сергей Александрович - Научная деятельность
28 февраля 2011Оглавление:
1. Щукарев, Сергей Александрович
2. Научная деятельность
3. Краткая бибилиография С. А. Щукарева
Круг научных интересов проф. С. А. Щукарева необычайно широк. Он показал большое значение распространения явлений вторичной периодичности как в области изолированных атомов и ионов, так и в области химических соединений. Учёный обращается к проблемам ядерной химии, где им впервые выявлены закономерности, управляющие устойчивостью некоторых изотопов и нашедшие подтверждение в работах многих отечественных и зарубежных ученых. Развил учение о ритмике и стратиграфии, им открыто и обосновано явление кайносимметрии.
В середине-конце 1920-х годов сложилось представление о том, что предсказание Д. И. Менделеевым некоторых элементовов — заблуждение, и якобы элемент 43 вовсе не существуют в природе. В числе тех, кто пришёл к таким умозаключениям, был и крупный немецкий химик Людвиг Прандтль, который обозначил «запрет», действовавший в отношении «открытого» В. Ноддаком и И. Таке «мазурия». Благодаря развитию ядерной физики появилась возможность снять это противоречие. Ещё в 1920-е годы С. А. Щукарев сформулировал правило изобарной статистики, которое гласит, что в природе не может быть двух стабильных изотопов с одинаковыми массовым числом и зарядом атомного ядра, отличающихся на единицу — один из них обязательно радиоактивен. Законченную форму эта закономерность приобрела в 1934 году благодаря австрийскому физику И Маттауху, и получила имя правила запрета Маттауха- Щукарева.
Ещё в конце 1940-х годов С. А. Щукаревым начал большие экспериментальные и теоретические исследования, давшие строгое обоснование феномена вторичной периодичности, и подтвердившие, что в его основе, действительно, лежат глубокие закономерности, связанные со строением атомов и особенностями реальной схемы формирования их электронных конфигураций. А к 1970-м годам было известно уже более 50 работ отечественных и зарубежных ученых, подтверждавших эти закономерности, сама идея которых была высказана в 1915 году Е. В. Бироном.
Большое место на раннем этапе научного творчестве С. А. Щукарева, в его исследованиях занимают также проблемы гидрохимии. В 1925—1935 годы С. А. Щукарев широко поставил теоретическую и экспериментальную разработку проблемы метаморфизации природных вод, источников и озёр. Им организовано и проведено несколько экспедиций в разных районах страны, в результате чего была разработана новая коллоидно-химическая теория метаморфизации природных вод источников и озёр, дающая объяснение генезису природных процессов содообразования и сульфатообразования. Кроме большой научной ценности, эти работы имели важное значение для практики курортного строительства и основания минеральных источников.
Возвращаясь в 1950-е годы к тематике гидрохимии, С. А. Щукарев активно способствовал развитию исследований этого профиля. Одним из таковых был проведённый его учеником П. А. Крюковым и М. М. Шульцем совместно с В. Э. Горемыкиным — анализ трехкомпонентных систем из двух электролитов и воды с применением стеклянного электрода
С. А. Щукарев, никогда не исключая из поля своего научного мировоззрения насущные вопросы практики, активно поддерживал развитие материаловедения, в том числе изучения структуры, состава и свойств стёкол, инициированного М. М. Шульцем в начале-середине 1950-х годов. В немалой степени эта поддержка, определявшаяся и большим авторитетом Сергея Александровича, способствовала созданию на химическом факультете лаборатории электрохимии стекла. Это направление, и связанные с ним — химия и термодинамика оксидов, галогенидов и халькогенидов, — технологии покрытий и синтез высокоустойчивых материалов, впоследствии вылилось в регулярные взаимодействия учёных. Они также участвовали в философских семинарах, проходивших в ЛГУ, сотрудничали в проектах, связанных с изучением наследия Д. И. Менделеева.
Учёный, сосредоточившись на изучении Периодического закона и, добившись здесь выдающихся результатов, кроме того, выполнил очень важную для развития термодинамики миссию — перевод и издание в 1941 году книги Э. А. Гуггенгейма «Современная термодинамика, изложенная по методу Уилларда Гиббса». На кафедре неорганической химии, которую С. А. Щукарев возглавлял с 1934 по 1977 год, под его ркуоводством проводились термохимические исследования газофазных реакций, растворов электролитов и твердых фаз.
С. А. Щукарев, развивая изучение растворов, внедрял методы классической термодинамики, которые сочетались со спектроскопическими, а результаты рассматривались в свете Периодического закона. Это направление, возглавлявшееся с 1950 по 1991 год Л. С. Лиличем, успешно продолжено В. А. Латышевой, К. А. Бурковым, М. К. Хрипун, Л. В. Черных и др. Долгие годы проводились также исследования диаграмм плавкости бинарных и тройных солевых и оксидных систем. А. В. Сторонкин и И. В. Василькова разработали методы расчета поверхности ликвидуса тройных систем, эвтектических и перитектических линий, составов и температур кристаллизации тройных эвтектик и перитектик по данным о компонентах и соответствующих бинарных системах. В экспериментальных работах, проводившихся в тесном сотрудничестве с исследователями кафедры химической термодинамики и кинетики, изучено более 100 тройных систем.
До полноценного освоения всей предложенной С. А. Щукаревом темы основанной им в 1952 году лаборатории высокотемпературной химии прошло много времени, однако методика исследования термодинамических свойств неорганических галогенидов в трех агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном — была в лаборатории организована на очень высоком уровне.
Ввелись в лаборатории и прикладные работы. Для Запорожского титано-магниевого комбината разработана методика глубокой очистки тетрахлорида титана. Активное сотрудничество связывало это научное подразделение, возглавлявшееся С. А. Щукаревым, с институтом Гиредмет, внедрявшим в промышленность методы хлорной металлургии редких металлов. Совместно решали проблему создания эффективной технологии разделения хлоридов редкоземельных элементов — в начале 1960-х годов были впервые получены и детально исследованы газообразные комплексные соединения трихлоридов РЗЭ, многие низшие галогениды этих элементов.
Тогда же в лабораторию пришёл Роман Борисович Добротин, человек неординарного, философского склада мышления, большой эрудиции, привнёсший в деятельность лаборатории интерес к проблемам химической связи в широком её понимании, в числе прочих задач, он инициировал исследования газообразных гидроксидов. Под его руководством было выполнено интересное исследование кислот селена и теллура в газовой фазе. С С. А. Щукаревым и А. В. Сторонкиным Р. Б. Добротина связывали также аналитические исследования научной деятельности Д. И. Менделеева. Это сотрудничество касалось и содержания экспозиции, — просветительских функций музея-архива Д. И. Менделеева. По данной тематике ими осуществлён ряд совместных публикаций. Ранняя смерть Р. Б. Добротина в 1980 году стала большой потерей для науки.
Исследуя вопрос о зависимости термодинамических свойств соединений от положения элементов в Периодической системе, С. А. Щукарев установил общность форм зависимости энтальпии образования от состава для бинарных соединений. Этому посвящён ряд трудов самого С. А. Щукарева и в соавторстве с М. П. Морозовой, М. М. Бортниковой, Т. А. Столяровой и другити учёными
Всего С. А. Щукаревым опубликовано свыше 300 научных работ — экспериментальные и теоретические исследования по периодическому закону, гидрохимии, теории растворов, а также по истории и философским проблемам химии. Результаты этих работ С. А. Щукарев обобщил в фундаментальном многотомном научном труде «Лекции по общему курсу химии».
Идеи С. А. Щукарева позволили не только по-новому рассматривать огромный фактический материал неорганической химии, но и предсказывать некоторые термодинамические свойства, устойчивость и взаимные превращения ряда ещё не открытых или мало исследованных веществ. Разработанные С. А. Щукаревым теоретические положения стали основой экспериментальных и теоретических исследований большой научной школы, занимающей одно из ведущих мест в неорганической химии. А накопленные в результате многолетних исследований новые термодинамические данные и теоретические обобщения, в том числе в области химии редких и рассеянных элементов, не только вошли в справочные и учебные пособия, но и широко используются в практике для усовершенствования технологических процессов выделения и очистки редких элементов и получения огнеупорных и других специальных материалов.
Педагогика
Педагогическая деятельность С. А. Щукарева в высшей школе началась в 1920 году и протекала главным образом в Ленинградском университете и в Политехническом институте. С 1939 года С. А. Щукарев становится заведующим кафедрой неорганической химии Ленинградского университета. Являясь блестящим лектором и педагогом, он обладает замечательным даром заинтересовать учеников и слушателей своим предметом, пробуждать в слушателях стремление к самостоятельному решению вопросов. Именно поэтому лекции проф. С. А. Щукарева посещаются не только студентами всех курсов, но и научными работниками разных специальностей, инженерами, учителями.
На инженерно-физическом факультете Ленинградского института точной механики и оптики в период с 1946-го вплоть до 1952-го года, когда этот факультет был расформирован , С. А. Щукарев вёл курс химии, в основу которого было положено требование к инженеру данной специальности обязательного знания и понимания периодической системы элементов на основании представления о строении электронных оболочек атомов. Слушавшие этот курс, отмечают, что лектор обладал талантом не только доступно изложить основной материал, но и затронуть множество вопросов, относящихся к совершенно иным областям знаний. Он мог без труда перейти, например, к оценке творчества Дж. Кваренги, а затем вернуться к теме лекции. В то время курс химии ограничивался первым семестром, однако на его лекции приходили добровольно и студенты третьего курса — настолько интересным, знающим и обаятельным был этот незаурядный человек и учёный.
Человек высокой культуры, С. А. Щукарев не замыкался в рамках своей профессии. Он живо интересовался искусством, литературой, принимал активное участие в общественной жизни. С. А. Щукарев избирался депутатом Василеостровского района. В 1939—1940 годы он был проректором Ленинградского университета по научной работе, — являлся деканом химического факультета Университета научных знаний для учителей.
Особенности интеллектуального строя Сергея Александровича, универсальность его знаний, живость воображения, — всё это сказалось и на его понимании творческого процесса, — на способности достаточно тонко воспринимать свойства характера и личные качества учёных, с которыми ему приходилось соприкасаться, это свойственно образности его повествования и в таком жанре как научная биография. Вот небольшой фрагмент из его воспоминаний о Л. А. Чугаеве; в данном случае, пусть несколько наивно относительно представлений о художественности, однако искренне, Сергей Александрович представляет в большей степени не портреты исследователей, а собственные юношеские переживания. Но не все удостоены, и не всем дано видеть… :
| « | Я любил иногда по вечерам, стоя у решётки Ботанического сада и скрытый ночной темнотой, смотреть на освещённые окна... Однажды я был свидетелем особой сцены, которую хороший, по-настоящему вдохновенный, художник мог бы, мне представляется, изобразить в виде интересной картины. Я увидел в освещённом окне не одну, а две фигуры: рядом с Л. А. Чугаевым стоял его друг, знаменитый открытием преддиссоциации В. Анри, красивый, высокий и стройный француз с проседью в шевелюре и подстриженной острой бородке. Оба они внимательно и сосредоточено рассматривали что-то в пробирке, которую Л. А. Чугаев держал в высоко поднятой руке. Пытливо, как на какое-то чудо, смотрели они, молчали и были неподвижны. Прекрасно было выражение их лиц в миг творчества, и я, одиноко стоявший в ночном сумраке, чуть не заплакал от волнения. |
» |
История и методология науки
Значителен вклад учёного в исследование и сохранение наследия Д. И. Менделеева. Сергей Александрович был в числе создателей полноценного музея-архива Д. И. Менделеева в его мемориальной квартире в Ленинградском университете в начале-середине 1950-х годов; С. А. Щукарев вместе с другими учёными принимал участие в формировании ёмкой и содержательной экспозиции этого некогда весьма активного научного центра; он был одним из инициаторов создания на химическом факультете ЛГУ кафедры методологии химии, которую по его предложению возглавлял Роман Борисович Добротин.
В январе 1949 года на общем собрании АН СССР С. А. Щукарев высказал мысль о том, что для издания сводного труда, всесторонне освещающего историю развития Периодического закона, необходимо собрать все работы последователей Д. И. Менделеева, систематизировать их по отдельным направлениям изысканий. Этим на протяжении многих лет был занят сам С. А. Щукарев, он провёл ряд исследований в соавторстве со многими учёными: В. А. Киреевым, Л. С. Лиличем, Е. И. Ахумовым и В. И. Семишиным, А. А. Макареней.
Участник IV—X Менделеевских съездов. Входил в редколлегию журнала РФХО. На протяжении многих лет состоял членом президиума Ленинградского отделения Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева.
Сергей Александрович Щукарев провёл VIII Менделеевские чтения; он был одним из инициаторов этой традиции.
Просмотров: 4179
|
|