Химия - Сторонкин, Алексей Васильевич - Школа А. В. Сторонкина

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Сторонкин, Алексей Васильевич
2. Научная и педагогическая деятельность
3. Школа А. В. Сторонкина
4. Награды и научное признание
5. Основные труды

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 работниками кафедры химической термодинамики и кинетики, изучено более 100 тройных систем.

Плодотворным было сотрудничество А. В. Сторонкина с М. М. Шульцем, который, с одной стороны, проводя широкие исследования электрохимии стекла, внес термодинамику необратимых процессов в теорию ионоселективных электродов, а с другой — решил ряд общих вопросов термодинамики гетерогенных систем: 1) распространение условий устойчивости, выведенных Гиббсом для гомогенных систем, на гетерогенные системы; 2) разработка «метода третьего компонента», позволяющего исследовать термодинамические свойства двух- и трехкомпонентных твердых растворов по данным об их равновесных составах и химическом потенциале только одного из компонентов; 3) формулировка закона, аналогичного закону Гиббса-Коновалова, для экстремумов химического потенциала, когда составы двух сосуществующих фаз и фигуративная точка компонента, чей химический потенциал проходит через экстремум, должны отображаться линейной комбинацией на диаграмме состояния. Активно поддерживал А. В. Сторонкин развитие pH-метрии. Об этом говорят многие документы в архиве М. М. Шульца, относящиеся к периоду деятельности А. В. Сторонкина в качестве директора НИХИ ЛГУ.

М. П. Сусарев и его аспиранты и сотрудники сформулировали правила, позволяющие выявлять концентрационные области тройных и четверных азеотропов и их температурные смещения по данным об азеотропах в системах с меньшим числом компонентов, разработали ряд новых и практически важных термодинамических методов, например, таких, как метод термодинамической проверки данных о фазовых равновесиях с участием идеального пара и метод расчета изотермического равновесия жидкость—пар в тройных системах по данным о бинарных системах. М. П. Сусарев разработал известный экспериментальный метод определения свойств равновесного пара — метод струи инертного газа.

А. Г. Морачевский совместно с А. В. Сторонкиным обобщил законы Вревского на многокомпонентные и трехфазные системы, рассмотрел проявления первого закона Коновалова в многокомпонентных системах, разработал методы прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных системах. Вместе с В. П. Белоусовым и М. Ю. Пановым он провел широкие калориметрические исследования и обобщил данные о тепловых свойствах растворов незлектролитов. В лаборатории А. Г. Морачевского изучены термодинамические свойства систем спирты-вода, кетоны-вода, углеводороды-спирты и разбавленных водных растворов неэлектролитов, а также равновесия жидкость—пар.

Н. А. Смирнова основала в лаборатории А. Г. Морачевского молекулярно-статистическое направление исследования флюидных систем. Ей принадлежат новые варианты решеточных квазихимических моделей молекулярных растворов, численное моделирование объемных и поверхностных свойств жидкости методом Монте-Карло, разработка методов расчета фазовых равновесий в многокомпонентных системах, включая нефтегазовые смеси, в широком интервале температур и давлений.

Интересные работы ведутся в области жидкокристаллических систем: калориметрическое изучение фазовых переходов и энтальпии смешения, разработка молекулярно-статистических моделей нематических термотропных жидких кристаллов, систем жидкий кристалл-изотропный растворитель. В. Т. Жаровым было развито одно из важнейших направлений термодинамики А. В. Сторонкина — теория открытых фазовых процессов. Сначала Ю. В. Гуриковым, а потом В. Т. Жаровым решалась задача отыскания нелокальных закономерностей диаграмм открытых фазовых процессов, но только последнему удалось это сделать в общем виде, — он использовал качественную теорию дифференциальных уравнений и топологию Пуанкаре. Тем самым В. Т. Жаров установил все возможные типы диаграмм открытых фазовых процессов, дал их классификацию и простые методы идентификации, что имеет исключительное значение для теории дистилляции и ректификации. В эту важную область, развитую ранее И. II. Бушмакиным, Н. П. Лутугиной, В. В. Коганом и др., В. Т. Жаровым внесен фундаментальный вклад.

В 1988 г. преемником А. В. Сторонкина в руководстве университетской кафедрой стал В. К. Филиппов — человек, удивительно преданный термодинамике. Про него, как и про В. Т. Жарова, можно сказать, что, будучи химиком, он совершил «математический подвиг», переформулировав термодинамику А. В. Сторонкина в метрике энергии Гиббса. Благодаря чему вид термодинамических уравнений для многокомпонентных систем резко упрощается. В дальнейшем В. К. Филиппов решил целый ряд задач термодинамики тройных систем, относящихся к взаимному расположению изопотенциалы и обобщенной ноды, изопотенциал двух и трех соединений, установил связь между химическими потенциалами компонентов при различных способах изменения состава раствора, развил методы расчета изменения энергии Гиббса при образовании соединения в водно-солевых системах по данным о фазовых равновесиях. В каждом выпуске основанного А. В. Сторонкиным в 1971 г. регулярного издания «Вопросы термодинамики гетерогенных систем и теории поверхностных явлений» обстоятельные статьи В. К. Филиппова занимали видное место, а в девятом томе он был уже и ответственным редактором.

С 1991 по 1994 год кафедру А. В. Сторонкина возглавлял Н. П. Маркузин. Им решен ряд вопросов, связанных с неидеальностью пара в гетерогенных равновесиях для случая, когда в паре протекают обратимые реакции, даны схемы расчета констант равновесия реакций и вириальных коэффициентов по данным о равновесии фаз. Другое направление — изучение равновесий в многокомпонентных расслаивающихся системах; анализ расположения нод и формы бинодалей тройных растворов при их контакте двумя некритическими, критической и некритической или двумя критическими точками правила взаимного расположения кривых равновесий жидкость—пар и жидкость—жидкость—пар в их общих точках; исследование локальной структуры фазовых диаграмм в окрестности критических точек в случае однократного и полного вырождения матрицы устойчивости.

На кафедре возникло кинетическое направление, возглавленное В. Т. Жаровым. Работы в этом направлении совмещают две стороны учения о химическом процессе — термодинамику и кинетику. О. К. Первухиным разработана термодинамика гетерогенного равновесия в N-компонентной двухфазной системе с необратимой химической реакцией, причем переменными состава являются количества N-1 веществ в момент смешения и химическая переменная, то есть величины, в явном виде учитывающие специфику открытой реагирующей фазы; им же разработан кинетический метод парциальных молярных скоростей.

Характерная сторона научного творчества А. В. Сторонкина и его школы — широкое применение условий устойчивости, которые, наряду с условиями равновесия, образуют основу химической термодинамики. Ряд новых результатов в этом направлении получен А. М. Тойкка, разработавшим на основе условий устойчивости термодинамические методы расчета ограничений на свойства многокомпонентных систем по данным о подсистемах; кроме того, им установлены некоторые новые формы термодинамических неравенств для систем, подчиненных различным условиям.

Работы в области термодинамики водно-солевых систем, начатые В. К. Филипповым, продолжены его учениками. Н. А. Чарыков развивает расчетные и теоретические методы исследования природных водно-солевых систем, а также других классов систем, в частности полупроводниковых и включающих фуллерены.

А. И. Русанов, также принадлежа к школе А. В. Сторонкина, дал ответвление в сторону термодинамики поверхностных явлений. Термодинамические соотношения поверхностных характеристик проистекают из уравнения адсорбции Гиббса, или, следуя идее Ван-дер-Ваальса, из уравнения поверхностного слоя конечной толщины, куда может быть введен весь формализм термодинамики Ван-дер-Ваальса—Сторонкина. Из наиболее заметных результатов можно отметить обобщенное правило фаз, обобщенное уравнение адсорбции Гиббса, обобщенное уравнение Юнга для краевого угла смачивания, обобщенный принцип Гиббса–Кюри, аналоги законов Коновалова для поверхностных явлений. Многолетний цикл работ по термодинамике гетерогенной нуклеации на заряженных и нейтральных частицах проводился совместно с Ф. М. Куни, видный представитель петербургской термодинамической школы. Общие ученики А. И. Русанова и Ф. М. Куни также участвовали в этих работах. Подо6но тому как дистилляция основана на разнице составов жидкости и пара, методы поверхностного разделения основаны на разнице составов раствора и поверхностного слоя. Если поверхностный слой непрерывно отделяется от системы, то такой процесс подобен открытому фазовому процессу и его теория может быть построена сходным образом. В основе теории лежат анализ линий поверхностного разделения на диаграмме состояния, соотношение диаграмм поверхностного разделения и поверхностного натяжения, классификация тех и других. Особое значение методы поверхностного разделения имеют для выделения и очистки поверхностно-активных веществ, которые, как известно, резко понижают поверхностное натяжение растворов. Другое их свойство — мицеллообразование, стало предметом термодинамического изучения в последние годы.

Термодинамическая школа Санкт-Петербургского университета, одна из виднейших в России и мире, отмечена признанием научной общественности. Достойно упоминания, что столетие правила фаз отмечалось в Ленинградском университете, а в юбилей гиббсовской теории капиллярности в Ленинграде была организована Всесоюзная конференция, труды которой вошли в международное издание, посвященное этому событию. Менделеевские дискуссии также проводятся в основном в Санкт-Петербургском университете. Продолжается выпуск «Вопросов термодинамики гетерогенных систем и теории поверхностных явлений». До последних дней руководства М. М. Шульца Институт химии силикатов РАН развивал плодотворное сотрудничество с кафедрой химической термодинамики и кинетики СПбГУ.

В 1967—1969 гг. А. В. Сторонкин издал двухтомную монографию «Термодинамика гетерогенных систем», во многом предначертавшую пути современного развития термодинамического метода, которое стало возможным благодаря и его деятельности. В 1969 г. профессор А. В. Сторонкин за этот фундаментальный труд был удостоен Университетской премии в области физики.

Много сделал Алексей Васильевич для изучения и сохранения наследия Д. И. Менделеева. В пору, когда он был директором музея-архива Д. И. Менделеева, при его непосредственном участии была сформирована хорошо осмысленная и содержательная экспозиция этого уникального центра истории естествознания. Единственный, кто сумел полноценно, идейно и практически продолжить начатое А. В. Сторонкиным на этом поприще был, конечно, профессор Роман Борисович Добротин. Перу А. В. Сторонкина принадлежат аналитические статьи о научном творчестве Д. И. Менделеева, Д. П. Коновалова и М. С. Вревского.

Учениками Алексея Васильевича Сторонкина ещё пишется его научная биография, пока не издана полная библиография учёного, на этом фоне очень ценной явилась публикация военных дневников А. В. Сторонкина, осуществлённая О. К. Первухиным в журнале Санкт-Петербургского университета в 2000 году .

Просмотров: 5141

<<< Стейц, Томас