36) Курт альдер. Нобелевская премия по химии, 1950 г.

Курт Альдер удостоен премии за открытие и развитие диенового синтеза. В результате открытия селективного стерического свойства диенового синтеза стало возможным получать вещества из смеси и разделять их в смеси. Диеновый синтез прояснил химический состав сложных продуктов природного происхождения, таких как: терпены, эргостерин и витамин D.

Кристиан АНФИНСЕН. Нобелевская премия по химии, 1972 г.

Кристиан Анфинсен награжден премией за работу по исследованию рибонуклеазы, особенно взаимосвязи между аминокислотной последовательностью и ее биологически активными конферментами. В серии изящных экспериментов он показал, что необходимая информация заключена в линейной последовательности аминокислот пептидной цепочки, что никакой дополнительной генетической информации, большей, чем та, которая заключена в ДНК, не требуется.

Сванте АРРЕНИУС. Нобелевская премия по химии, 1903 г.

Сванте Аррениусу присуждена премия как факт признания особого значения его теории электролитической диссоциации для развития химии. Теория ионов Аррениуса заложила качественную основу электрохимии, позволив применять к ней математический подход. Аррениус завершил колоссальное обобщение, за которое первая Нобелевская премия по химии была присуждена Вант-Гоффу.

Фрэнсис АСТОН. Нобелевская премия по химии, 1922 г.

Премия была присуждена Фрэнсису Уильяму Астону за сделанное им с помощью им же изобретенного масс-спектрографа открытие изотопов большого числа нерадиоактивных элементов и за формулирование правила целых чисел. Благодаря сделанному Астоном открытию загадка, свыше ста лет занимавшая умы химиков, наконец разгадана и тысячелетиями волновавшее человечество предположение подтвердилось.

Адольф фон БАЙЕР. Нобелевская премия по химии, 1905 г.

Адольф фон Байер награждён премией за заслуги в развитии органической химии и химической промышленности благодаря работам по органическим красителям и гидроароматическим соединениям. Байер синтезировал синий краситель индиго, сделав, таким образом, возможным его промышленное производство.

Дерек БАРТОН. Нобелевская премия по химии, 1969 г.

За вклад в развитие конформационной концепции и ее применение в химии Дерек Бартон получил премию. Разработал метод инициирования химических реакций с помощью света, который получил известность как процесс Бартона. Этот процесс привел к синтезу альдостерона – гормона, который способствует регулированию содержания натрия и калия в почках.

37) Квантовая химия — это направление химии, рассматривающее строение и свойства химических соединений, реакционную способность, кинетику и механизм химических реакций на основе квантовой механики. Предметом квантовой химии являются: квантовая теория строения молекул, квантовая теория химических связей и межмолекулярных взаимодействий, квантовая теория химических реакций и реакционной способности и др.[1]. Квантовая химия находится на стыке химии и квантовой физики (квантовой механики). Она занимается рассмотрением химических и физических свойств веществ на атомарном уровне (моделях электронно-ядерного взаимодействия, представленных с точки зрения квантовой механики). Вследствие того, что сложность изучаемых объектов не позволяет находить явные решения уравнений, описывающих процессы в химических системах, применяют приближенные методы расчета. С квантовой химией неразрывно связана вычислительная химия — дисциплина использующая математические методы квантовой химии, адаптированные для составления специальных компьютерных программ, используемых для расчета молекулярных свойств, амплитуды вероятности нахождения электронов в атомах, симуляции молекулярного поведения.

38) Нанохи́мия (от «нано-» и «химия») — раздел химии, исследующий свойства, строение и особенности химических превращений наночастиц. Отличительной особенностью нанохимии является наличие размерного эффекта — качественного изменения физико-химических свойств и реакционной способности при изменении числа атомов или молекул в частице. Обычно данный эффект наблюдается для частиц размером меньше 10 нм, хотя данная величина имеет условное значение. Направления исследований в нанохимии

Разработка методов сборки крупных молекул из атомов с помощью наноманипуляторов; изучение внутримолекулярных перегруппировок атомов при механических, электрических и магнитных воздействиях.

Синтез наноструктур в потоках сверхкритической жидкости; разработка способов направленной сборки нанокристаллов с образованием фрактальных, каркасных, трубчатых и столбчатых наноструктур.

Разработка теории физико-химической эволюции ультрадисперсных веществ и наноструктур; создание способов предотвращения химической деградации наноструктур.

Получение новых катализаторов для химической и нефтехимической промышленности; изучение механизма каталитических реакций на нанокристаллах.

Изучение механизмов нанокристаллизации в пористых средах в акустических полях; синтез наноструктур в биологических тканях; разработка способов лечения болезней путем формирования наноструктур в тканях с патологией.

Исследование явления самоорганизации в коллективах нанокристаллов; поиск новых способов пролонгирования стабилизации наноструктур химическими модификаторами.

Целью исследований явлется разработка функционального ряда машин, обеспечивающих:

Новые катализаторы для химической промышленности и лабораторной практики; оксидно-редкоземельные и ванадиевые нанокатализаторы с широким спектром действия.

Методологию предотвращения химической деградации технических наноструктур; методики прогноза химической деградации.

Нанолекарства для терапии и хирургии; препараты на основе гидроксиапатита для стоматологии.

Способ лечения онкологических заболеваний путем проведения внутриопухолевой нанокристаллизации и наложения акустического поля.

Новые химические сенсоры с ультрадисперсной активной фазой; методы увеличения чувствительности сенсоров химическим модифицированием.

40) Биохи́мия (биологи́ческая, или физиологи́ческая хи́мия) — наука о химическом составе живых клеток и организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности. Термин «биохимия» эпизодически употреблялся с середины XIX века, но в классическом смысле он был предложен и введён в научную среду в 1903 году немецким химиком Карлом Нойбергом (Carl Neuberg).

Биохимия находится на стыке нескольких наук, прежде всего — биологии и химии. Возникнув как наука о химии жизни в конце XIX века, чему предшествовало бурное развитие органической химии, биохимия отличается от органической химии тем, что исследует только те вещества и химические реакции, которые имеют место в живых организмах, прежде всего в живой клетке. Согласно этому определению, биохимия охватывает также многие области клеточной биологии и включает в себя молекулярную биологию [1]. После выделения последней в особую дисциплину, размежевание между биохимией и молекулярной биологией в основном сформировалось как методологическое и по предмету исследования. Молекулярные биологи преимущественно работают с нуклеиновыми кислотами, изучая их структуру и функции, в то время как биохимики сосредоточились на белках, в особенности на ферментах, катализирующих биохимические реакции

41) Фотосинтез (от греч. φωτο- — свет и σύνθεσις — синтез, совмещение, помещение вместе) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические веществаИстория изучения фотосинтеза

Первые опыты по фотосинтезу были проведены Джозефом Пристли в 1770—1780-х годах, когда он обратил внимание на «порчу» воздуха в герметичном сосуде горящей свечой (воздух переставал быть способен поддерживать горение, помещённые в него животные задыхались) и «исправление» его растениями. Пристли сделал вывод что растения выделяют кислород, который необходим для дыхания и горения, однако не заметил что для этого растениям нужен свет. Это показал вскоре Ян Ингенхауз.

Позже было установлено что помимо выделения кислорода растения поглощают углекислый газ и при участии воды синтезируют на свету органическое вещество. В 1842 Роберт Майер на основании закона сохранения энергии постулировал что растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей. В 1877 В. Пфеффер назвал этот процесс фотосинтезом.

Хлорофиллы были впервые выделены в 1818 П. Ж. Пельтье и Ж. Кавенту. Разделить пигменты и изучить их по отдельности удалось М. С. Цвету с помощью созданного им метода хроматографии. Спектры поглощения хлорофилла были изучены К. А. Тимирязевым, он же, развивая положения Майера, показал что именно поглощенные позволяют повысить энергию системы, создав вместо слабых связей С-О и О-Н высокоэнергетические С-С (до этого считалось что в фотосинтезе используются жёлтые лучи, не поглощаемые пигментами листа). Сделано это было благодаря созданному им методу учёта фотосинтеза по поглощённому CO2, в ходе экспериментов по освещению растения светом разных длин волн (разного цвета) оказалось что интенсивность фотосинтеза совпадает со спектром поглощения хлорофилла.

Окислительно-восстановительную сущность фотосинтеза (как оксигенного, так и аноксигенного) постулировал Корнелис ван Ниль. Это означало что кислород в фотосинтезе образуется полностью из воды, что экспериментально подтвердил в 1941 А. П. Виноградов в опытах с изотопной меткой. В 1937 г. Роберт Хилл установил что процесс окисления воды (и выделения кислорода), а также ассимиляции CO2 можно разобщить. В 1954—1958 Д. Арнон установил механизм световых стадий фотосинтеза, а сущность процесса ассимиляции CO2 была раскрыта Мельвином Кальвином с использованием изотопов углерода в конце 1940-х, за эту работу в 1961 ему была присуждена Нобелевская премия.

В 1955 году был выделен и очищен фермент рибулозобисфосфат-карбоксилаза/оксигеназа. С4 фотосинтез был описан Ю. С. Карпиловым в 1960 и М. Д. Хэтчем и К. Р. Слэком в 1966.

44) Во-первых, достаточно широко была представлена "география" химических исследований. Они интенсивно проводились в лабораториях университетов и других учебных заведений Петербурга, Москвы, Казани, Харькова, Дерпта, Риги, Киева, Одессы, Варшавы и ряда других городов. В составе учебных заведений еще не было специализированных химических факультетов, но существовали кафедры по различным областям химии (общей, неорганической, органической, физической, аналитической) и химической технологии. Их, как правило, возглавляли видные ученые.

Во-вторых, на удовлетворительном уровне находилось преподавание химии. Лекционные курсы читали, в основном, высококвалифицированные исследователи. Россия фактически избавилась от дефицита оригинальных учебников и учебных пособий по химии.

В-третьих, в России начала ХХ в. происходил неуклонный рост производства, в том числе и в химической отрасли промышленности. Поэтому рос интерес и государства к достижениям науки и подготовке молодых кадров научно-технических работников. Конечно, нельзя сказать, что в материальном отношении этот интерес выражался достаточно удовлетворительно. Химические лаборатории продолжали испытывать недостаток средств. Однако получили распространение частные пожертвования, организация именных фондов, субсидировавших научные исследования. Стоит, например, упомянуть фонд известного предпринимателя Х.С.Леденцова.

В-четвертых, более четко стала выявляться преемственность проведения исследований в различных направлениях химии. Иначе говоря, укрепилась тенденция к формированию научных школ. Правда, само определение "научная школа" не является однозначным. Под ней можно, например, понимать неформальный коллектив исследователей, работающих в конкретной дисциплине, у истоков которой стоял основатель, чье имя исторически закреплялось в названии школы: например, школа Бутлерова, школа Марковникова. Если остановиться на таком понимании, то для России второй половины XIX в. были, в основном, характерны лишь школы по органической химии. На рубеже столетий в отечественной химии появляются крупные творческие личности, которым суждено было впоследствии возглавить представительные школы в различных направлениях химии.

Хотя достижения науки все более становились плодами, так сказать, коллективного разума (когда авторство того или иного выдающегося открытия уже нельзя целиком связывать с именем одного ученого), подобная ситуация к тому времени еще не обрела признаков закономерности. В России существенную роль продолжали играть отдельные выдающиеся ученые.

Поэтому нам кажется целесообразным осветить особенности развития отечественной химии в указанный период через краткую характеристику достижений крупнейших исследователей. Разумеется, сделанный нами выбор в известной степени субъективен, поскольку, безусловно, заслуживают упоминания и имена многих других русских химиков, не вошедших в число "избранников".

В начале столетия работали ученые, активный период деятельности которых уже стал достоянием истории. Занимались исследованиями те, кто находился в расцвете сил и лет; они представляли наиболее пассионарную часть русского химического сообщества. Наконец, выходили на авансцену молодые химики, только-только завершившие образование; их потенциалу предстояло реализоваться, в основном, уже после 1917 г.

Таким образом, творцов отечественной химии, вступивших в ХХ в., можно условно разделить на три возрастные категории. Из тех, кто родился еще в первой половине XIX в., рубеж столетий перешагнули Н.Н.Бекетов (1828–1911), Д.И.Менделеев(1834–1907), В.Ф.Лугинин (1834–1911), В.В.Марковников (1837–1904), Ф.Ф.Бейльштейн (1838–1906), А.М.Зайцев (1841–1910), Н.А.Меншуткин (1842–1907), Ф.М.Флавицкий (1848–1917), М.Г.Кучеров (1850–1911). Именно они сыграли громадную историческую роль, поскольку существенно способствовали подлинному становлению отечественной химии и упрочению ее места в мировом познавательном процессе. Но из них, пожалуй, лишь Менделеев в 1900-е гг. сохранял яркую творческую активность, хотя в значительной степени не связанную прямо с химией.

Ко второй возрастной группе принадлежат исследователи, родившиеся в 1850–1870 гг. О Д.П.Коновалове (1856–1929) уже шла речь в предыдущем очерке. "Он ближе, чем кто-либо из русских химиков, стоял к Менделееву и как ученый, и как деятель практики, и как человек", - писали его биографы. Правда, важнейшие достижения Коновалова относятся к концу прошлого века, поскольку впоследствии ученого отвлекали административные обязанности (он был директором Горного института, заместителем министра торговли и промышленности). Именно он создал в России крупную физико-химическую школу, был великолепным педагогом.

А.Н. Баха (1857–1946) по праву можно считать первым отечественным биохимиком. Сосланный за принадлежность к народовольцам за границу, он создал в Женеве собственную лабораторию, в которой проработал с 1894 по 1917г.г. Здесь он выполнил ряд фундаментальных исследований, в частности, объяснил механизм ассимиляции углекислого газа хлорофиллом растений; показал роль перекисей в процессе дыхания и разработал перекисную теорию медленного окисления. Вернувшись на родину, он основал отечественную биохимическую школу.

И.А. Каблуков (1860–1945), выдающийся исследователь в области учения о растворах, заслужил всеобщее признание как один из пионеров изучения электропроводности растворов электролитов в неводных растворителях. Именно он доказал, что противопоставление менделеевской гидратной теории и теории электролитической диссоциации неправомерно. "В будущей, более полной, теории растворов, обе теории сольются",- считал Каблуков, и его точка зрения нашла подтверждение. Он первым в России проводил изучение фазовых превращений расплавленных солей.

А.Е. Фаворский (1860–1945) вошел в историю органической химии как один из основателей химии ацетиленовых соединений. В 1905 г. он открыл классическую реакцию (теперь она носит его имя) получения третичных ацетиленовых спиртов конденсацией ацетиленовых углеводородов с карбонильными соединениями (в присутствии порошкообразного КОН), в 1906 г. разработал метод синтеза диоксана (одного из важнейших органических растворителей) и впервые правильно установил его строение. Начиная с 1900 г. Фаворский был бессменным редактором "Журнала Русского физико-химического общества".

Фундаментальным вкладом Н.С. Курнакова (1860–1941) в химию явилось создание новой научной дисциплины (физико-химического анализа), изучающей различные равновесные системы, образованные двумя или большим числом компонентов, с помощью физических и геометрических методов. Ее основные положения ученый сформулировал в 1910–1914 гг. Он доказал "существования твердых фаз переменного состава, которые проявляют резкие изменения физико-химических свойств, но не могут быть отнесены к определенным химическим соединениям". Курнаков назвал их бертоллидами (в честь французского ученого К. Бертолле, предвидевшего подобного рода соединения еще в конце XVIII в.). Они противопоставлялись дальтонидам - соединениям, подчиняющимся закону постоянства состава Пруста и закону кратных отношений Дальтона. Учение Курнакова о бертоллидах легло в основу современной химии твердых состояний. Он развил также понятие "сингулярных точек", дающих точную геометрическую характеристику определенного химического соединения: "состав, отвечающий этим точкам, остается постоянным при изменении факторов равновесия системы". Метод физико-химического анализа широко применятся при изучении природных соединений и искусственно полученных веществ.

Н.Д. Зелинский (1861–1953) - один из крупнейших химиков-органиков мира в первой половине ХХ в. Он с успехом разрабатывал различные области органической химии: алициклические и гетероциклические соединения; аминокислоты и белки; проблемы органического катализа. Период с 1901 по 1917 гг. был весьма плодотворным в его деятельности. Зелинский синтезировал много новых углеводородов, содержащих в циклах от трех до девяти атомов углерода; эти работы стали основой искусственного моделирования состава различных нефтей и нефтяных фракций. В 1910 г. ученый открыл очень важный каталитический процесс - дегидрогенизационный катализ. Его суть заключается в исключительно селективном действии платины и палладия на циклогексановые и ароматические углеводороды. Крупный вклад Зелинский внес в изучение химии нефтей.

Учение о растворах, электрохимия, методы защиты металлов от коррозии были сферой исследований В.А. Кистяковского (1865–1952). Вместе с Каблуковым он выступал в защиту теории растворов Менделеева и необходимости ее "синтеза" с теорией электролитической диссоциации. Однако приоритет в его работах принадлежал электрохимии. В своей докторской диссертации "Электрохимические реакции и электродные потенциалы некоторых металлов" (1910) он детально исследовал явление пассивации металлов и заложил основы пленочной теории коррозии металлов. Написанный им учебник "Электрохимия" (1916) стал первым оригинальным отечественным учебным пособием по этому разделу химии.

В.Н. Ипатьев (1867–1952) принадлежит к числу весьма ярких творческих личностей в истории химии. Его зарубежный биограф считал: "Россия за три столетия выдвинула трех замечательных химиков: в XVIII в. - Ломоносова, в XIX в. - Менделеева, а в ХХ в. - Ипатьева". Хотя такая оценка, пожалуй, несколько преувеличена, она отражает подлинное мировое признание деятельности ученого. Область химии, в которую он внес поистине революционный вклад, называлась так: катализ при высоких температурах и давлениях. Ипатьев был пионером гетерогенно-каталитического органического синтеза, который позволяет проводить вместо многостадийных процессов прямые, одноступенчатые. При этом стало возможным применять в качестве исходных веществ предельные углеводороды (за химическую "инертность" их не без остроумия окрестили "химическими мертвецами"), а выход конечных продуктов резко повышался. В 1904 г. Ипатьев сконструировал специальный прибор ("бомба Ипатьева") - прообраз современных лабораторных автоклавов. В 1901–1905 гг. осуществил превращение спиртов в альдегиды, эфиров в олефины. В 1913 г. впервые провел процесс полимеризации этилена. В 1920-е гг. Ипатьев сыграл огромную роль в организации химической промышленности СССР.

А.А. Байков (1870–1946) в первые годы ХХ в. активно изучал сплавы и интерметаллические соединения физико-химическими методами. Он впервые использовал периодическую систему элементов применительно к этим объектам, установив, что "металлические соединения, отвечающие формам соединений по периодической системе, должны быть признаны наиболее характерными". В 8-ом издании "Основ химии" (1906) Менделеев дал подробное изложение работ Байкова. Изучая процессы травления железа хлоридом водорода при высоких температурах, Байков в 1910 г. доказал существование аустенита.