Як народжуються відкриття
Науку хімію створювали люди наснажені, одержимі – спочатку алхіміки, згодом — лікарі та аптекарі, нарешті, власне хіміки. Вони щиро вірили у своє покликання і не шкодували сил, здоров’я, а часом — і життя в ім’я істини, прагнули від крити двері в незвідане, щоб одержати нові хімічні речовини і ма т...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/317 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Як народжуються відкриття // Вісн. НАН України. — 2007. — N 1. — С. 61-64. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859662291962691584 |
|---|---|
| author | Ковтун, Г.О. |
| author_facet | Ковтун, Г.О. |
| citation_txt | Як народжуються відкриття // Вісн. НАН України. — 2007. — N 1. — С. 61-64. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| description | Науку хімію створювали люди наснажені, одержимі – спочатку алхіміки, згодом — лікарі та аптекарі, нарешті, власне хіміки. Вони щиро вірили у своє покликання і не шкодували сил, здоров’я, а часом — і життя в ім’я істини, прагнули
від крити двері в незвідане, щоб одержати нові хімічні речовини і ма теріали, конче
потрібні людям. Простежити шлях їхніх пошуків, дізнатися про незвичайні подробиці їх життя — не тільки цікаво, а й повчально. Коротенькі розповіді, що розкривають деякі секрети з лабораторії творчості всесвітньо відомих хіміків, — у добірці члена-кореспондента НАН України, заступника ди ректора Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України Г.О. КОВТУНА.
|
| first_indexed | 2025-11-30T10:24:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 1 61
ЛАБОРАТОРIЯ ТВОРЧОСТI
ЯК НАРОДЖУЮТЬСЯ ВІДКРИТТЯ
Науку хімію створювали люди наснажені, одержимі – спочатку алхіміки, зго-
дом — лікарі та аптекарі, нарешті, власне хіміки. Вони щиро вірили у своє по-
кликання і не шкодували сил, здоров’я, а часом — і життя в ім’я істини, прагнули
від крити двері в незвідане, щоб одержати нові хімічні речовини і ма теріали, конче
потрібні людям. Простежити шлях їхніх пошуків, дізнатися про незвичайні под-
робиці їх життя — не тільки цікаво, а й повчально. Коротенькі розповіді, що роз-
кривають деякі секрети з лабораторії творчості всесвітньо відомих хіміків, — у
добірці члена-кореспондента НАН України, заступника ди ректора Інституту
біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України Г.О. КОВТУНА.
РОЛЬ ЩАСЛИВОЇ ВИПАДКОВОСТІ
Світовій науці відомо чимало
випадків, коли наукові від-
криття були зроблені в резуль-
таті щасливого збігу обставин.
Наведемо три приклади з історії
створення органічних барвників,
хоча таких епізодів набагато біль-
ше, вони дбайливо описані біо-
графами вчених-хіміків зі світо-
вою славою.
1856 року англійський хімік-
органік Вільям Генрі Перкін-стар-
ший (1838—1907) намагався, за
ідеєю свого авторитетного вчи-
теля Августа Вільгельма Гофмана
(1818—1892), синтезувати із ка-
м’я новугільної смоли проти ма ля-
рійний препарат — хінін (майбут-
ньому великому хімікові тоді бу-
ло тільки 18!). Ліки не одержав,
зате при окисненні неочище ного
аніліну біхроматом калію утвори-
лася червонясто-фіолетова речо-
вина — барвник мовеїн. Перкіну
поталанило двічі: по-перше, він
зробив відкриття, скориставшись
хибною ідеєю свого вчителя щодо
методики одержан ня хініну, а по-
друге, у його розпорядженні був
анілін із домішкою толуїдинів
(ме тилзаміщених анілінів), необ-
хідних для утворен ня барвника.
Цікавий випадок трапився з ні-
мецьким хіміком-органіком Ген рі-
хом Каро (1834—1910), коли він
займався утилізацією побічного
продукту — антрахінону, накопи-
ченого на складах відомої і сьо-
годні фірми BASF (Badіsche Anі-
lіn und Soda Fabrіk). У пошуках
розв’язання цієї проблеми Ка ро
змішав антрахінон із щавлевою і
сірчаною кислотами, відтак на-
грів цю суміш. Однак щавлева
кис лота розклалася, так і не всти-
гнувши вступити в реакцію. З яко-
їсь причини Каро вийшов з хіміч-
ної лабораторії, забувши ви м к ну-
ти пальник. Коли він повернувся,
то побачив серед вуглепо дібних
залишків реакційної су мі ші роже-
вий сплав, який і ви я вив ся аліза-
рином. Так було від крито один із
способів одержання цього важли-
вого для тих часів барвника.
Тривалий час не вдавалося на-
лагодити синтетичне виробництво
ще одного барвника — індиго. Над
цим питанням мудрувало багато
фахівців, але найзначнішим був
внесок німецького хіміка-органіка,
нобелівського лауре а та Адольфа
Йоганна фон Байєра (1835—1917).
Майже два де ся ти ліття він присвя-
тив з’я су ванню структури і пошуку
шля хів синтезу індиго, а ще 15 ро-
ків знадобилося для розробки тех-
нології промислового ви роб ницт-
ва барвника. Його колега Карл
Хей н ман запропонував семиста -
дій ний спосіб одержання індиго.
Однак перебіг першої стадії —
окис нення нафталіну — був по-
вільним і з низьким виходом про-
дукту. І тут знову допоміг щасли-
62 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 1
вий випадок. Якось під час експе-
рименту розбився лабораторний
термометр, ртуть потрапила до
реакцій ної суміші. І нафталін май-
же мит тєво і з високим виходом
окиснився до цільового продук-
ту — фталевої кислоти. Причиною
бу ла каталітична дія сульфату рту-
ті, що утворився при взаємодії рту-
ті з гарячою сірчаною кислотою.
Хімія — наука, яка заснована
на експериментальному досвіді.
Тож і щасливі випадковості ві ді-
гра ють істотну роль у творенні
но вих хімічних речовин.
ВИМУШЕНИЙ ПОШУК
Iсторія хімії знає чимало при-
кладів, коли гостра практична
потреба народжувала відкриття,
но ві оригінальні підходи до роз-
в’я зання життєво важливих проб-
лем. Так, у передвоєнній Німеч-
чині, позбавленій доступу до наф-
тових джерел, назрівав тоталь ний
дефіцит палива, необхідного для
функціонування потужної вій -
сько вої техніки. Маючи у своєму
роз по рядженні значні запаси ка-
м’я но го вугілля, Німеччина була
зму шена шукати шляхи його пе-
ретво рення на рідке пальне. Цю
проб лему успішно розв’язала гру-
па та лановитих хіміків, з яких на-
сам перед слід згадати Франца Фі -
ше ра, директора Інституту кай зе ра
Вільгельма з вивчення вугілля.
У 1926 році була опублікова-
на праця Ф. Фішера і Г. Тропша
«Про прямий синтез нафтових
ву г леводнів за звичайного тис-
ку». У ній повідомлялося, що за
умов відновлення воднем моно-
оксиду ву г лецю при атмосферно-
му тиску і температурі 270°С у
присутності різних каталізато рів
(залізо — оксид цинку або ко-
бальт — оксид хрому) виходять рід-
кі й навіть тверді гомологи метану.
Так виник знаменитий синтез
вуглеводнів з монооксиду вуг-
лецю та водню, названий відтоді
синтезом Фішера—Тропша. Су-
міш CO і H2 у різних співвідно-
шеннях, так званий синтез-газ,
легко можна одержати як з вугіл-
ля, так і з будь-якої іншої вуг-
лецьвмісної сировини.
Слід зазначити, що до роз роб-
ки синтезу Фішера—Тропша іс-
нував інший спосіб отримання
рідкого палива — не із синтез-
газу, а безпосередньо з вугілля
прямою гідрогенізацією. У цій ца-
рині значних успіхів досяг також
німецький хімік Ф. Бергіус, який
у 1911 р. одержав з вугілля бен-
зин. Задля справедливості під-
креслимо, що синтез Фішера—
Тропша виник не на порожньому
місці — на той час існували нау-
кові передумови, які базувалися
на досягненнях органічної хімії та
гетерогенного каталізу. Ще 1902
року французькі хіміки П. Саба-
тьє та Ж. Сандеран уперше одер-
жали метан із СО і H2. У 1908 р.
наш славетний земляк — про-
фесор Харківського універси тету
Єгор Іванович Орлов — відкрив,
що, пропускаючи монооксид вуг-
лецю і водню над ка талізатором,
який складається з нікелю і па-
ладію, нанесених на вугілля, мож-
на отримати етилен.
Виробництво штучного рідко-
го пального особливо інтенсифі-
кувалося в роки Другої світової
війни. Досить сказати, що синте-
тичне паливо майже повністю за-
безпечувало потреби Німеччини
в аві а ційному бензині. Після 1945
ро ку, у зв’язку з бурхливим роз-
витком нафтовидобутку і падін-
ням цін на нафту, відпала потреба
у синтезі рідких палив із СО і Н2.
Світ охопив нафтохімічний бум.
Однак у 1973 р. вибухнула наф-
това криза: нафтодобувні країни
ОПЕК (Організація країн — екс-
портерів нафти — Organіzatіon of
Pe t roleum Exportіng Countrіes) різ-
ко підвищили ціни на сиру нафту.
Світова спільнота змушена була
усвідомити реальну загрозу вис-
наження дешевих і доступних
наф тових ресурсів.
Енергетичний шок 70-х років
відродив інтерес учених і промис-
ловців до впровадження техноло-
гій використання сировини, яка
була б альтернативною нафті. Тут
перше місце, безперечно, належить
вугіллю. Світові запаси ву гілля
величезні, вони, за різними оцін-
ками, більш як у 50 разів перевер-
шують нафтові ресурси, і їх може
вистачити на сотні років. Немає
жодних сумнівів, що в недалеко-
му майбутньому використання
синтез-газу відіграватиме клю-
чову роль не тільки і не стільки у
виробництві «вугільних» палив
(тут важко поки що конкурувати з
нафтовим пальним), а насамперед
в органічному синтезі.
Нині у промислових масшта-
бах за методом Фішера—Тропша
одержують бензин, газойль і па-
рафіни тільки у Південній Афри-
ці. На установках фірми «Sasol»
виробляють на рік близько 5 млн
тонн рідких вуглеводнів.
Про інтенсифікацію досліджень
щодо хімічних синтезів на основі
СО і Н2 свідчить, окрім іншого, різ-
ке зростання наукових публікацій,
присвячених хімії од но вуглецевих
молекул (так звана С1-хімія). Отже,
ми стаємо свідками прийдешнього
ренесансу в історії вуглехімії.
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 1 63
«МЕТОД НАУКОВОГО ТИКУ»
Пошук шляхів розв’язання
будь-якої хімічної пробле-
ми, коли ще немає потрібної нау-
кової тео рії і доводиться переби-
рати всі варіанти, хіміки жартома
називають «ме тодом науко-
вого тику». Є у цього методу і
солідніша назва — «с к р и н і н г» (від
англ. screen — «просіювання»).
Історія хімії знає чимало кумед-
них випадків використання «ме-
тоду тику». Ось що, наприклад,
трапилося у Великій Британії за
часів знаменитої королеви Вік-
торії (1837—1901). Тоді багато ір-
ландців, за національною тради-
цією, носили (носять і нині) фла-
нелеві нічні сорочки. Оскільки
жит ла у ті часи опалювали від кри-
тими камінами, то це часто при-
зводило до нещасних випадків:
якщо хтось раптом задрімав дуже
близько біля каміна, ворсиста тка-
нина спалахувала. Ситуація була
настільки серйозною, що влада
по грожувала заборонити про даж
фла нелі, якщо не вдасться зро-
бити її вогнетривкою.
Зацікавлені виробники ткани-
ни звернулися по допомогу до хі-
міків. Цю проблему розв’язав ві-
домий англійський хімік-органік
Вільям Генрі Перкін-старший
(1838—1907), який здобув виз-
нання ще у молодому віці, коли
одержав один із перших синте-
тичних барвників — мовеїн. Він
запропонував обробляти фланель
нетоксичним водним розчином
хлориду олова SnCl2. Коли всю-
дисущі кореспонденти газет запи-
тали Перкіна, як йому вдалося
знайти таке неординарне рі шен-
ня, він посміхнувся і відпо вів: «Це
навіть дуже просто. Ви знаєте, що
в мене велика і добре обладнана ла-
бораторія з безліччю хі мічних ре-
активів на полицях, які розстав-
лені за алфавітом. Я ж розпочав
пошуки з «А» і знайшов те, що й
шукав, коли вже дійшов до «S»
(SnCl2 з англ. – stannous chlo rі de).
Ось ще один приклад. На по-
чатку ХХ ст. відомий німецький
хімік-органік, лікар-бактеріолог
Па уль Ерліх (1854—1915) запро-
понував шукати шляхи створення
нових лікарських препаратів цим
же методом скринінгу. Суть його
в тому, що широке коло різ них
хімічних сполук, зокрема впер ше
синтезованих, переві ря ється за
допомогою стандартних методик
на біологічну активність: вважа-
ли, що рано чи пізно на «ситі»
блисне самородок – речовина з
необхідними медичними власти-
востями. П. Ерліх у по шуку ефек-
тивних ліків від си фі лісу особис-
то синтезував 605 хі мічних речо-
вин, однак усі безрезультатно. І
лише наступний — «препарат 606»
(це був миш’якорганічний саль-
варсан) — мав потрібні властиво-
сті. П. Ер ліх публічно перекону-
вав, що йому поталанило: «Я ціл-
ком міг знайти те, що шукав, і
після синтезу «препарату 6666».
Нині кількість синтетичних
лі ків обчислюється багатьма ти-
сячами. Якщо перше видання по-
пулярного довідника М.Д. Маш-
ков ського «Лікарські засоби»
(1954) містило відомості про 556
пре паратів, то вже чотирнадцяте
(2000) — більш як про дві тисячі.
Пошук нових лікарських засо-
бів сьогодні ведуть найбільші нау-
кові центри світу. А метод скри-
нінгу й дотепер не втратив свого
значення, хоча він потребує дуже
великих затрат праці і часу. За
статистикою, новий фармацев-
тичний препарат одержують ли-
ше в одному випадку з десятків
тисяч, якщо діяти методом проб і
помилок. Але є й інший принцип,
який веде до мети набагато швид-
ше, — цілеспрямований синтез,
що включає і накопичені за бага-
то десятиліть знання, і власний
досвід та інтуїцію дослідника. До-
свід че ний фахівець, глянувши на
стру к турну формулу, з високою
вірогід ністю скаже, якого ефекту
вар то очі кувати від цієї хімічної
спо луки — судиннорозширюваль-
ного чи знеболюючого. Відомо
також, які хімічні групи і радика-
ли-замісники підсилюють ефект,
які — послаблюють. Отож введен-
ня у практику кожного нового
фармакологічного препарату пот-
ребує величезних зусиль бага-
тьох дослідників — хіміків, біо-
хіміків, біофізиків, біологів, ліка-
рів, фармакологів…
КОЛИ ПРИХОДИТЬ ОСЯЯННЯ
Хвилини рідкісного натхнен-
ня, коли зненацька з’яв ля-
ється оптимальне рішення (ося-
яння), детально описують біогра-
фи великих хіміків. Так, з істо рії
від криттів відомо, що Дмитро
Іва нович Менделєєв (1834—1907)
остаточний вигляд своєї Періо-
дичної таблиці хімічних елемен-
тів побачив уві сні. Фрід ріх Ав-
густ Кекуле (1829—1896), німе-
цький хімік-органік, запевняв
сво їх допитливих колег, що
структура бензольного кільця
постала перед ним саме тоді,
64 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 1
коли він задрімав у кріслі біля
каміна. Рівно через 25 років піс-
ля відкриття вчений так опису-
вав народження знаменитої фор-
мули: «...Моя хімічна лаборато-
рія містилася у провулку. І навіть
удень у ній панував напівморок.
Однак для хіміка, котрий прово-
дить цілі дні в лабораторії, це не
було перешкодою. Я тривалий час
працював над своїм «Підручником
з органічної хімії», але щось мені
завадило сконцентруватися. Мої
думки десь витали. Я повернув
кріс ло до каміна і задрімав. Рап-
том атоми затанцювали перед
моїми очима. Цього разу маленькі
групи атомів вуглецю та водню
трималися скромно на другому
плані. Мій погляд, загострений від
миготіння одних і тих самих об-
разів, зосередився на більших фі-
гурах різної форми. Довгі лан-
цюжки дуже часто зближалися і
перетворювалися на трубку, на-
гадуючи двох змій. Але що це?
Одна з них учепилася зубами у
влас ний хвіст, продовжуючи глум-
ливо кружляти перед моїми очи-
ма. Я раптово прокинувся, а за-
лишки ночі обмізковував висновки,
що випливали із моєї гіпотези про
будову молекули бензолу». Начеб-
то все і просто. Однак це лише по-
зірна простота. Кому ще можуть
наснитися атоми, які круж ляють
у танці, як не людині, кот ра три-
валий час затято і болісно роз-
мірковує над пов’язаною з ни ми
проблемою. Відкриттю Кекуле пе-
редував виснажливий науковий
пошук. Упродовж багатьох років
він спав по дві години на добу.
Вчений згадував: «Одна ніч, про-
ведена без сну, не береться до ува-
ги. Тільки дві або три ночі поспіль
без сну я вважав своєю заслугою».
Швейцарський хімік Альфред
Вернер (1866—1919), нобелів-
ський лауреат, творець знамени-
тої координаційної теорії, про-
кинувся вночі від того, що вся
теорія зненацька вишикувалася
в його мозку.
Тож, як бачимо, найчастіше
геніальні рішення осявають до-
слідників під час сну, але відомі
й інші випадки.
Фізикові М. Планку квантова
гіпотеза з’явилася посеред дня,
як спалах блискавки. Широко
відома легенда про те, що І. Нью-
тон відкрив закон всесвітнього
тяжіння, коли йому на голову
впало стигле яблуко.
Можна припустити, що біо-
графи великих учених, бажаючи
ефектніше подати сам факт того
чи іншого наукового відкриття,
підвищену увагу приділяють опи-
су щасливого осяяння. Однак
спокійні розмірковування спону-
кають до дещо інших висновків.
Справді, всі люди лягають уночі
спати. Чому ж Періодична систе-
ма хімічних елементів наснилася
саме Д. Менделєєву, а не комусь
іншому? Вирішальну роль хви-
линних осяянь спростовують і
самі автори відкриттів, скром-
но і стримано пояснюючи, що ж
насправді було потужним дже-
релом: «Увесь час думав про це,
тому й відкрив» (Ньютон); «Тру-
д ився, трудився, все життя тру-
дився. Шукав, отож і знайшов»
(Менделєєв); «Навіщо стільки
слів? Я просто не відступав у сво-
їй роботі. Ось і все» (Ейнштейн);
«У кожному генії лише 1 % генія і
99 % — потіння» (Едісон).
Тут мимоволі хочеться про ве-
сти аналогію із тим, як знаходять
потрібне рішення письменники,
художники чи музиканти. Для
порівняння візьмемо випадки,
коли митець не сам ставить собі
завдання, а воно пропонується
йому у сформульованому ви гля-
ді. В одному з радіоінтерв’ю ком-
позитор Р.К. Щедрін розпо ві дав,
як 1999 року йому зателефону-
вали із Нюрнберга (Німеччина)
і запропонували написати вступ
до знаменитої дев’ятої сим фонії
Бетховена. Музиканти оркестру
мали виконувати твір — вступ
і саму симфонію — без перерви.
Безумовно, завдання надзвичай-
но складне і вельми відповіда-
льне. Осяяння прийшло до ком-
позитора у той момент, коли під
час руху по шосе його машина
забуксувала і з’їхала у кювет.
Разом із почуттями крайнього
роздратування і прикрості рап-
том висвітилася шукана ідея.
Її втілення, на думку автора, є
кращим із усього того, що він на-
писав у 1999 р. Рекламна подача
цієї події наголошує на хвилин-
ній втраті кермування автомо-
білем, але розважливі роздуми
спонукають до іншого висновку.
Головне те, що композитор надто
довго розмірковував у пошуку
не обхідного рішення, а дорожня
пригода відіграла роль спусково-
го гачка.
Шлях, який веде до осяяння,
очевидно, у більшості творчих
особистостей напрочуд схожий.
Вислови талановитих людей, да-
леких від природничих наук,
під тверджують це. Відомі рядки
В.В. Маяковського: «По езія — той
же видобуток радію...», визначен-
ня А.П. Чехова: «Талант — це
праця, важка, завзята і повсяк-
денна». За цими афористичними
фразами при хована одна суттєва
деталь: напружена праця творчої
думки — це процес не за приму-
сом «від» і «до», а органічна пот-
реба допитливого розуму, при-
родне прагнення творця знайти
давно шукане рішення.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-317 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0372-6436 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-30T10:24:37Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ковтун, Г.О. 2008-02-28T18:22:36Z 2008-02-28T18:22:36Z 2007 Як народжуються відкриття // Вісн. НАН України. — 2007. — N 1. — С. 61-64. — укp. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/317 Науку хімію створювали люди наснажені, одержимі – спочатку алхіміки, згодом — лікарі та аптекарі, нарешті, власне хіміки. Вони щиро вірили у своє покликання і не шкодували сил, здоров’я, а часом — і життя в ім’я істини, прагнули від крити двері в незвідане, щоб одержати нові хімічні речовини і ма теріали, конче потрібні людям. Простежити шлях їхніх пошуків, дізнатися про незвичайні подробиці їх життя — не тільки цікаво, а й повчально. Коротенькі розповіді, що розкривають деякі секрети з лабораторії творчості всесвітньо відомих хіміків, — у добірці члена-кореспондента НАН України, заступника ди ректора Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України Г.О. КОВТУНА. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Лабораторія творчості Як народжуються відкриття Роль щасливої випадковості Вимушений пошук «Метод наукового тику» Коли приходить осяяння Article published earlier |
| spellingShingle | Як народжуються відкриття Ковтун, Г.О. Лабораторія творчості |
| title | Як народжуються відкриття |
| title_alt | Роль щасливої випадковості Вимушений пошук «Метод наукового тику» Коли приходить осяяння |
| title_full | Як народжуються відкриття |
| title_fullStr | Як народжуються відкриття |
| title_full_unstemmed | Як народжуються відкриття |
| title_short | Як народжуються відкриття |
| title_sort | як народжуються відкриття |
| topic | Лабораторія творчості |
| topic_facet | Лабораторія творчості |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/317 |
| work_keys_str_mv | AT kovtungo âknarodžuûtʹsâvídkrittâ AT kovtungo rolʹŝaslivoívipadkovostí AT kovtungo vimušeniipošuk AT kovtungo metodnaukovogotiku AT kovtungo koliprihoditʹosâânnâ |