книги / Развитие химической промышленности в СССР (1917-1980) Академия наук СССР, Секция химико-технологических и биологических наук; Научно-исследовательский институт технико-экономическ

будет и дальше развертываться взаимовыгодный обмен товарами на дол­ госрочной и равноправной основе, будут расширяться всесторонние эко­ номические и научно-технические связи.

Съезд также рекомендовал «осуществлять стабильные взаимовыгодные торгово-экономические и научно-технические связи с капиталистически­ ми странами, проявляющими заинтересованность в сотрудничестве с Со­ ветским Союзом» [27, с. 196].

О НЕКОТОРЫХ ПЕРСПЕКТИВАХ

Задолго до завершения девятой пятилетки, выполняя решения партии и правительства, ученые и специалисты отрасли начали разрабатывать предложения по основным направлениям дальнейшего развития химиче­ ской науки п промышленности на 1976—1990 гг. Эти предложения ле т/ в основу планов развития химической промышленности и химизации родного хозяйства в десятой пятилетке и последующее за ней деся летне.

В одиннадцатой пятилетке химическая промышленность развивается высокими темпами. Объем производства ее продукции к концу пятилет­ ки увеличится па 30—35%. В 1985 г. выпуск минеральных удобрений должен быть доведен до 36—37 млн. т (в пересчете на 100%-ное содержа­

Динамично развивается сырьевая база для более полного использова­ ния мощностей по производству минеральных удобрений и химических кормовых добавок. Одна из важных задач в химии — сбалансированное развитие производства минеральных удобрений и химических средств за­ щиты растений, расширение выпуска концентрированных и сложных удоб­ рений, обеспечение к 1985 г. поставки их сельскому хозяйству только в гранулированном и крупнокристаллическом виде. В одиннадцатой пяти­ летке расширяется производство высококачественных полимеров с задан­ ными техническими характеристиками, включая армированные и напол­ ненные пластмассы, а также выпуск труб из пластмасс.

В соответствии с Продовольственной программой СССР поставка ми­ неральных удобрений сельскому хозяйству составит в 1985 г. 26,5 млн. т и в 1990 г. 30—32 млн. т (в пересчете на 100%-иое содержание питатель­ ных веществ), химических кормовых добавок — соответственно 950 тыс. т и 1,2 млн. т. Намечается увеличить поставки сельскому хозяйству хими­ ческих средств защиты растений: в 1985 г. до 680 тыс. т и в 1990 г. до 750—790 тыс. т. Производство высококопцептрированпых и сложных удобрений к 1990 г. составит пе менее 90% общего их объема. Удобре­ ния для сельского хозяйства будут выпускаться только в гранулирован­ ном или крупнокристаллическом виде (за исключением фосфоритной муки). Расширяется производство жидких комплексных удобрений.

Важное значение придается наращиванию выпуска малотоннажной химической продукции, более полному удовлетворению потребностей на­ родного хозяйства в химических добавках для полимерных материалов, текстильно-вспомогательных веществах, консервантах, катализаторах, синтетических красителях, лакокрасочных материалах, моющих сред­ ствах, особо чистых химических материалах и реактивах, а также в спе­ циальных особо тонких полимерных пленках.

В одиннадцатой пятилетке увеличивается производство синтетических каучуков, заменяющих натуральный, что позволяет повысить ходимость шип. Немаловажпой задачей является увеличение объема выпуска, улуч­ шение ассортимента п качества изделий бытовой химии.

Для успешного решения грандиозных задач, поставленных перед хи­ мической промышленностью СССР в «Основных направлениях экономи­ ческого и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года», потребуется мобилизовать весь научно-технический, эконоиомический потенциал отрасли, повысить производительность труда на 28-30% .

Большие задачи стоят перед отраслью по совершенствованию меха­ низма управления, повышению уровня хозяйствования во всех звеньях, улучшению организационной структуры управления, стиля и методов ру­ ководства хозяйством па основе ленинских принципов управления.

В одиннадцатой пятилетке осуществляются меры по улучшению пла- н)вания в отрасли, шире используются целевые комплексные програмкак органичные составные части государственных перспективных

аланов экономического и социального развития народного хозяйства. Важнейшими направлениями научно-технического прогресса в отрас­

ли в одиннадцатой пятилетке являются:

разработка высокоэффективных технологических процессов, обеспечи­ вающих комплексное и более полное использование сырья п энергетиче­ ских ресурсов;

дальнейшее внедрение крупных агрегатов и технологических линий на основе принципиально новой технологии, а также расширение масшта­ бов применения прогрессивных технологических процессов, средств ме­ ханизации и автоматизации, внедрение которых началось в предыдущих пятилетках;

разработка и широкое внедрение в промышленность автоматизирован­ ных систем управления технологическими процессами, производствами и отдельными предприятиями;

расширение ассортимента продукции как за счет новых видов, так и за счет модификации, осуществляемой в настоящее время;

повышение качества химической продукции, выполнение требований сельского хозяйства, предъявляемых к качеству миперальных удобре­ ний,—увеличение содержания питательных веществ с 40% в 1980 г. до 43% в 1985 г.

Важной проблемой, связанной с научно-техническим прогрессом в химической промышленности, является охрана окружающей среды. В одиннадцатой пятилетке разрабатываются и внедряются экономичные методы очистки сточных вод и выбросов в атмосферу, новые и усовершен­ ствованные технологические процессы с минимальным количеством водопотребления, выброса сточных вод и газов, максимально развиваются водооборотпые системы, в производствах создаются локальные рециклы оборотной воды с очисткой ее на определенной стадии процесса, с одно­ временным извлечением ценных веществ и возвратом очищенной воды в производство с целью создания предприятий, не имеющих сбросо-сточ- пых вод, заменяется водяное охлаждение воздушным, разрабатываются си­ стемы пыле- и газоочистки.

Намеченный комплекс мероприятий позволит в ближайшие годы, не­ смотря на значительное увеличение масштабов производства, сохранить

объем водопотреблеппя па уровне 1980 г., несколько снизить сброс сточ­ ных вод, а количество загрязненных сточных вод уменьшить наполовину.

Достигнутый за последние 10—15 лет технический и организацион­ ный уровень химической промышленности, созданный научный и инже­ нерный потенциал отрасли позволяют ставить задачи дальнейшего повы­ шения эффективности общественного производства и обеспечения первоочередных потребностей народного хозяйства.

Решения майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС привлекли глубокое внимание многотысячного отряда работников химической индустрии.

Пленум наметил перспективы развития экономики сельского хозяйства на ближайшее десятилетие и утвердил Продовольственную программу, предусматривающую обеспечение крутого поворота к интенсивным мето­ дам ведения сельского хозяйства. Намечены пути достижения высоких темпов сельскохозяйственного производства на основе последователе :й его интенсификации, высокоэффективного использования земли, техно материальных ресурсов и ускоренного внедрения достижений науки и пе­ редового опыта.

В реализации постановлений майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС и Продовольственной программы СССР большая роль отводится химиче­ ским отраслям промышленности. Без всесторонней химизации сельского хозяйства на научной основе невозможно решить проблему интенсифи­ кации сельскохозяйственного производства, ибо «главное сегодня, а тем более завтра —это повышение урожайности» [28].

Продовольственной программой намечается увеличить в 1985 г. по срав­ нению с 1980 г. поставку минеральных удобрений под зерновые культуры не менее чем в 1,7 раза и в 1990 г.—в 2 раза. Намечено также расши­ рить производство химических средств защиты растений, консервантов кормов, полимерных пленок для теплиц, тароупаковочиых материалов.

На одиннадцатую пятилетку Госплан СССР, Государственный комитет по науке и технике и Академия наук СССР утвердили около 20 целевых и важнейших научпо-техппческпх программ в области химии и хими­ ческой технологии, предусматривающих, в частности, получение искус­ ственных жидких топлив, суперпрочных волокон, наполненных полимеров и композиционных материалов, малотоннажных химических продуктов, химических и биологических средств защиты растений и животных; разработку методов защиты металлов от коррозии и т. д.

Были приняты более долгосрочные программы, предусматривающие: обеспечение растущих и вновь возникающих потребностей народного

хозяйства в химической продукции; экономию материальных, энергетических и трудовых ресурсов;

увеличение производства и расширение ассортимента товаров народ­ ного потребления, улучшение медицинского и бытового обслуживания за счет широкого применения химических материалов (пластмасс, химиче­ ских волокон, синтетической кожи и т. д.) ;

повышение продуктивности сельскохозяйственного производства в ре­ зультате применения высокоэффективных комплексных удобрений, хими­ ческих средств защиты растений и животных, химических кормовых до­ бавок, полимерных материалов, консерваптов;

повышение доли пластических масс в балансе конструкционных ма­ териалов, химических волокон —в балансе текстильного сырья (прежде всего расходуемого на технические нужды) и др.

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

ГЛАВА ПЕРВАЯ

РАЗВИТИЕ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

История отечественной химии открывается именем М. В. Ломоносова, который положил начало химическим исследованиям в России, внес не­ оценимый вклад в развитие химии и химической технологии.

Вторая половина XIX столетия — пора расцвета русской химии. Она связана прежде всего с деятельностью H. Н. Зинина — основателя отече­ ственной школы химиков-органиков, А. М. Бутлерова — творца теории химического строения вещества, Д. И. Менделеева, открывшего периоди­ ческий закон химических элементов — один из фундаментальных законов природы.

Начало XX в. отмечено значительными успехами русских химиков. Достаточно упомянуть создание H. С. Куриаковым физико-химического метода анализа, исследования Л. А. Чугаева по химии комплексных со­ единений, нефтехимические исследования В. В. Марковнпкова, создание М. С. Цветом метода хроматографии, работы Г. С. Петрова по синтезу карболита.

Однако все эти блестящие достижения можно расценивать лишь как успехи талантливых одиночек. В дореволюционной России почти не было химической промышленности, которая своими запросами стимулировала бы развитие химической науки. В Российской Академии наук имелось только одно научно-исследовательское учреждение — химическая лабора­ тория, созданная еще М. В. Ломоносовым в 1748 г., в которой могли ра­ ботать три-четыре человека. Химическая наука до Октябрьской револю­ ции развивалась в основном в университетских лабораториях. Русское фи­ зико-химическое общество в то время насчитывало около четырехсот членов, пз которых химиков было не более трехсот. В 1913 г. общее чис­ ло химиков с высшим образованием в России составляло около 500 чело­ век; таким образом, на 340 тыс. жителей приходился один химик. По образному выражению академика П. И. Вальдена, «каждый химик в Рос­ сии был нечто более редкое, чем редкий элемент неон».

О масштабах изменений, происшедших за годы Советской власти в области химии, говорит тот факт, что ныне Всесоюзное химическое об­ щество им. Д. И. Менделеева насчитывает в своих рядах более 450 тыс. человек [1—3].

Великая Октябрьская социалистическая революция открыла новые, небывалые возможности в развитии науки. Наука стала делом большой го­

сударственной важности, предметом постоянной заботы Коммунистиче­ ской партии и народа.

Академия наук возглавила советскую науку и стала ее главным шта­ бом. В «Наброске плана научно-технических работ» (апрель 1918 г.) и других документах и выступлениях В. И. Ленин поставил перед учеными ряд конкретных важных проблем, в том числе и химических, таких, на­ пример, как комплексное изучение Курской магнитной аномалии, освоение солевых богатств залива Кара-Богаз-Гол, производство искусственной пищи.

Большие научные задачи, возникавшие в связи с восстановлением и развитием народного хозяйства Советской республики, могли быть реше­ ны только силами крупных исследовательских коллективов. Неотложным делом стала организация академических институтов, которые своими фун­ даментальными исследованиями обеспечивали бы научно-технический прогресс страны.

Первыми институтами, созданными в системе Академии наук вскоре после Октябрьской революции, были Институт физико-химического ана­ лиза и Институт по изучению платины и других благородных металлов. Они начали работать уже в мае 1918 г. Их возглавили академик Ы. С. Куриаков н профессор Л. А. Чугаев. После безвременной кончины Л. А. Чу­ гаева в 1922 г. H. С. Курнаков стал директором обоих институтов. Од­ новременно он был руководителем Лаборатории общей химии Академии наук. В 1934 г. эти три учреждения были объединены в Институт общей

Работы H. С. Курнакова открыли новый раздел химии, в котором при помощи физико-химических методов изучаются превращения в химиче­ ских системах и способы их геометрического изображения — так назы­ ваемые диаграммы «состав — свойство». Эти диаграммы позволяют пред­ сказать характер химических реакций, происходящих в сложных много­ компонентных системах, установить природу и условия существования образующихся фаз. В дальнейшем этот подход получил широкое разви­ тие, позволив учитывать не только состав химической системы, но также ее строение, кристаллическую структуру. Современный физико-химический анализ служит мощным средством для создания новых материалов с за­ данными свойствами.

Работы H. С. Курнакова и его многочисленных учеников сыграли важную роль в получении многих ценных сплавов, в разработке новых металлургических процессов, в освоении минеральных и в особенности солевых богатств пашей страны (в частности, Соликамских калийных месторождений и залива Кара-Богаз-Гол), в производстве химических удобрений.

В институте, созданном Л. А. Чугаевым, большой размах получили работы по химии комплексных соединений платиновых металлов. Резуль­ таты этих исследований явились базой для создания советской про­ мышленности драгоценных металлов.

Наряду с фундаментальными исследованиями по химии, которые ве­ лись в институтах академического профиля, в первые же годы Советской власти стала развиваться и отраслевая наука —работы прикладного ха­ рактера.

Важной проблемой химии твердого тела является образование и по­ ведение дефектов кристаллической решетки. Термодинамические исследо­ вании соединений переменного состава, выполненные советскими учены­ ми, внесли существенный вклад в решение проблемы, в частности, было показано, что необходим полный пересмотр техники и теоретических ос­ нов эксперимента по определению теплот образования соединений пере­ менного состава.

Одним из наиболее значительных приложений термодипампки к проб­ лемам химии твердого тела явились работы, выполненные коллективами МГУ, ИОНХа и других институтов под руководством академика А. В. Но­ воселовой, члена-корреспондента АН СССР Я. И. Герасимова и других ученых в области термодинамики полупроводниковых веществ. Изучение Р—Т—Х-диаграмм ряда систем заложило основы технологии полупровод­ никовых соединений, получаемых из газовой фазы [9]. Большой вклад

вразвитие химической термодинамики внес М. X. Карапетьянц. Физико-химический анализ, тесно примыкающий к химической термо­

динамике, возник на рубеже XIX и XX вв. Основоположник физико-хи­ мического анализа академик H. С. Куриаков продолжил плодотворную линию развития русской химической науки— линию Д. И. Менделеева. Физико-химический анализ имеет бесчисленные приложения в погранич­ ных пауках и технике.

На основании прогноза H. С. Курнакова геологами были открыты за­ лежи калийных солей Соликамска и Березников и созданы мощные хи­ мические комбинаты по производству калийных удобрений, металличе­ ского магния, хлора и щелочей.

На базе открытых экспедициями Академии наук СССР и Научно-ис­ следовательского института по удобрениям и инсектофунгицидам (НИУИФ) хибинских апатитов, а затем залежей фосфоритов Каратау (Казахстан) была создана мощная промышленность по производству фос­ форных удобрений.

Физикохимикп школы H. С. Курнакова в содружестве с сотрудни­ ками Государственного института прикладной химии (ГИПХ) выполни­ ли крупный цикл работ по исследованию и промышленному использо­ ванию тихвинских бокситов, созданию на их базе производства алюми­ ния и различных алюминиево-магниевых сплавов, имеющих важное значение для авиационной промышленности.

Физико-химический анализ представляет собой интенсивно развиваю­ щуюся область, для которой характерно исследование равновесий и превращений веществ во все расширяющемся диапазоне внешних факто­ ров равповесия — давления и температуры. Он является мощным ору­ дием создания новых материалов с заданными свойствами и широко ис­ пользуется при разработке разнообразных новых сплавов с требуемыми механическими и электрофизическими свойствами, энергоемких систем, полупроводников, сверхпроводящих материалов, лазеров, стекол, керами­ ки, минеральных удобрений и т. д.

Следует отметить большой цикл работ, выполненных академиком И. В. Танапаевым и его сотрудниками, по применению физико-химиче­ ского анализа в аналитической химии. Разработапиый ими так называе­ мый метод остаточных концентраций теперь весьма широко применяется в аналитических исследованиях. Сам подход к современному этапу раз-

вития физико-химического анализа, предполагающий исследование реак­ ционной способности в единстве познания состав—строение—дисперс­ ность—свойство, завоевывает всеобщее признание [9].

Многочисленные примеры плодотворного использования физико-хими­ ческого анализа представлены ниже, в разделах, посвященных различ­ ным областям неорганической химии [10, 11].

Координационная хпмия. В развитие советской школы координацион­ ной химии, созданной JJ. А. Чугаевым, решающий вклад внесли И. И. Чер­ няев, А. А. Гринберг, В. В. Лебединский, И. К. Ишепнцыи, О. Е. Звя­ гинцев и др. [12—16].

В 1926 г. И. И. Черняевым была открыта закономерность трансвлия­ ния в координационных соединениях, которая позволила управлять реак­ циями замещения во внутренней сфере комплексов и целенаправленно синтезировать большое число новых координационных соединений. Уче­ ние о взаимном влиянии лигандов было развито в трудах Я. К. Сырки на,

Б.В. Некрасова, К. Б. Яцимирского, 10. А. Буслаева, В. И. Нефедова,

10.Н. Кукушкина, М. А. Порай-Кошпца, И. Б. Берсукера, О. П. Чарки­ на и др. [17—22].

В40-х годах советская школа во главе с В. Г. Хлопииым, И. И. Чер­

няевым, А. А. Гринбергом, Б. П. Никольским, В. И. Спицыным и В. М. Вдовенко добилась больших успехов в развитии координационной химии актиноидов. Работы по синтезу и исследованиям комплексов Th (IV), U (IV) и U (VI) привели к накоплению обширного материала, ко­ торый лег в основу повых теоретических обобщений (М. Е. Дяткина, В. А. Головня, А. К. Молодкип, P. Н. Щелоков, Г. В. Эллерт) [23]. В. И. Спицыным и его сотрудниками впервые получены соединения, со­ держащие плутоний и нептуний в высшей степени окисления 7 + . По­ следние 25 лет ознаменовались крупными успехами координационной хи­ мии переходных металлов с углеводородными лигандами, особенно с аро­ матическими. В работах, выполненных школами Э. Фишера в ФРГ и А. Н. Несмеянова в СССР, подробно исследована реакционная способность ароматических комплексов почти всех переходпых элементов периодиче­ ской системы.

Координационная химия широко используется науками о Земле и ока­ зала решающее влияние на развитие ряда разделов геохимии, минерало­ гии и петрографии. В нашей стране пионерами в разработке механизмов рудообразоваиня некоторых цветных и редких металлов на основе коор­ динационно-химических представлений были Ф. 10. Левинсон-Лессинг и В. Щербина. Теоретические исследования влияния комплексообразования с карбонат- и фосфат-ионами на формирование минералов меди вскрыли общую связь между состоянием ионов металла в растворе и со­ ставом кристаллизующегося из него минерала, заставив геохимиков поновому оценить многие природные наблюдения. Поведение рудных компо­ нентов удалось связать с гидрохимическим типом поверхностных и глу­ бинных природных вод и с активностью присутствующих в них лигандов.

H. М. Дятловой, В. Я. Темкиной и др. синтезировано большое число полициклических координационных соединений двух- и трехзарядиых катионов с полидентантными комплексонами, которые широко использу­ ются в строительной технике и медицине, нефтяной промышленности и энергетике, в охране окружающей среды и т. д. Особенно широки пер­ спективы их применения в сельском хозяйстве для питания растений

микроэлементами, которые необходимы для их жизнедеятельности, но содержатся в почве в трудноусвояемом состоянии [24].

Методы экстракции ионов в виде их координационных соединений, найденные 10. А. Золотовым и др., позволили решить одну из централь­ ных аналитических задач количественного разделения и концентрации ионов. Координационно-химические представления способствовали созда­ нию реагентов-индикаторов многоцелевого назначения типа арсеназо и других, получивших широкое распространение в аналитической химии (И. П. Алимарин, С. Б. Савин и др.).

Исследования окислов платиновых .металлов (H. М. Жаворонков, В. Б. Лазарев и др.) выявили связь между характером их электрической проводимости и электронной конфигурацией попа металла. Найдепная закономерность открыла новые возможности направленного синтеза сое­ динений с заданными электрическими свойствами [25].

Советская школа координационной химии внесла важный вклад в ста­ новление отечественной химической промышленности. В 30-х годах в МХТИ им. Д. И. Менделеева (H. М. Жаворонков и др.) были проведены фундаментальные исследования абсорбции окиси углерода растворами аммиакатов одновалентной меди и найдены оптимальные условия погло­ щения окиси углерода в процессах промышленного получения аммиака. Эти работы сохранили свое значение до наших дней [26—28].

В 1957—1960 гг. Я. К. Сыркпп, И. И. Моисеев и др. открыли группу реакций окисления олефинов, катализируемых комплексами палладия. Реакции этого типа легли в основу современных промышленных методов получения винил- и аллилацетата, ацетальдегида из этилена, ацеталей, кеталей и многих других продуктов, производство которых в мире исчис­ ляется многими миллионами тони. Работы Б. А. Долгоплоска и А. А. Ко­ роткова по использованию л-еиильиых комплексов переходных металлов как катализаторов полимеризации дненов открыли новые возможности синтеза эластомеров, привели к созданию промышленности полпизопреиового и полибутадиенового каучуков и т. д. Мягкие условия осуществле­ ния реакций металлокомплексиого катализа и высокая селективность при глубокой конверсии обеспечивают большую экономию углеводородного сырья и энергосредств. Поэтому металлокомплексиый катализ принадле­ жит к числу наиболее перспективных направлений современной коорди­ национной химии. Химическая промышленность сейчас использует более 40 процессов производства многотоннажных продуктов, катализируемых комплексами металлов. Новых успехов здесь можно ожидать от комплек­ сов со связями металл—металл, которые катализируют восстановлепие ароматических альдегидов, перекисей, нитро- и интрозосоедииенпй, откры­ вают новые пути промышленного получения дефицитных высших жир­ ных спиртов [29—31].

Быстрое развитие биооргаиической химии (одним из первых в этой области начал заниматься А. А. Гринберг, выполнивший в 30-х годах систематические исследования биоактивных координационных соединений кобальта) также обусловлено важной ролью, которую координационные соединения играют в таких жизненно важных процессах, как фотосин­ тез, дыхание, прохождение ионов металлов через биологические и искус­ ственные мембраны и др. Большой вклад в изучение мембраноактпвпых соединений и механизмов мембранного транспорта в клетке принадлежит школе 10. А. Овчинникова [32].