Dedov_A.G._i_dr._Akademik_Chernyaev_I.I
..pdfИлья Ильич использовал свои знания и опыт для создания
научных основ использования реакций комплексаобразования с
целью сознательного управления происходящими при выделе
нии и очистке металлов процессами. Исследования, проведеи ные под руководством Ильи Ильича, стали основой технологий не только в платиновой промышленности, но и в других отрас лях, использующих разнообразные реакции комплексообразова ния, например, в области отделения редкоземельных элементов друг от друга, разделения актинидов и очистка их от примесей,
электролиз и других.
Много раз он выезжал на платиновые прииски и заводы Ура ла, Заполярья и других регионов, предлагал эффективные хими
ческие технологии аффинажа, способствовал промытленному производству платины в России. Уже в 1930 г. Уральский аффи
нажный завод освоил получение всех шести платиновых метал
лов в чистом состоянии. В 1938 г. Илья Ильич Черняев разрабо~ тал и внедрил новый эффективный метод аффинажа платины с
высоким выходом, который лег в основу отечественной плати новой промышленности.
В 1941 г. Черняев предложил способ получения спектраль но-чистой платины, а затем и палладия высокой чистоты. Боль шое внимание Илья Ильич уделял разработке методов анализа самородной (шлиховой) платины.
Еще при Л. А. Чугаеве И.И. Черняев открыл новую тиомо чевинную реакцию на осмий, а позднее предложил новые мето
ды получения осмия из осмиевой кислоты и выделение чистого
осмия и чистого рутения.
Илья Ильич до последних дней своей жизни был тесно связан с отечественной платиновой промышленностью. Он возглавлял коллектив химиков, разрабатывавших методы из
влечения и аффинажа платиновых металлов из Норильского
месторождения руд. Илья Ильич считал для себя очень важ ными поездки на аффинажные заводы, где на месте изучал трудности в применении методов аффинажа и давал полез ные рекомендации. Им был внедрен в производство метод дополнительного получения благородных металлов из отхо дов аффинажного завода. Этот оригинальный метод был раз работан в очень короткий срок. И.И. Черняев лично руково-
10
дил заводскими операциями, добиваясь полного извлечения
металлов.
Когда были открыты новые месторождения платиновых ме таллов, И.И. Черняев отправился в далекий и нелегкий в то вре мя путь в Заполярье, на разработки. По возвращении он поста вил работы по изысканию наиболее рациональных методов извлечения платиновых металлов из сульфидных медно-никеле вых руд. Вскоре платиновой промышленности был передан но вый метод получения благородных металлов. 4 декабря 1946 года
академик И.И. Черняев удостоен Сталинской премии за разработ
ку и внедрение в производство технологии получения платино
вой группы из сульфидных медно-платиновых руд.
Незадолго до кончины, не считаясь ни с какими трудностя ми дороги и климата, Илья Ильич предпринял поездку далеко
на Север, в тундру, на новые месторождения руд, включающих платиновые металлы. Работу с платиновыми металлами он счи
тал делом всей своей жизни.
11
Работа И.И. Черняева по становлению отечественной
ядерной промышленности
В 40-х годах Илья Ильич начал уделять огромное внимание
химии урана, тория, плутония и их естественных и промышлен
ных спутников. Это направление возникло из практических по
требностей атомной промышленности. Таким образом, его на
учные интересы стали охватывать уже два крупных направления:
химию платиноидав и химию актинидов.
Когда И.И. Черняев возглавил исследования по химии комп лексных соединений урана, тория и других тяжелых элементов,
чтобы в короткий срок успешно решить ряд вопросов, связанных
с химическим аспектом атомной промышленности, многое было
не ясно. Однако огромный опыт, накопленный при изучении пла
тиновых металлов, позволил Черняеву и другим исследователям быстро освоить область координационных соединений актинид
ных металлов и вселял уверенность в результатах начатого дела.
Для решения поставленных перед учеными технологичес ких задач ядерного проекта невозможно было обойтись без со ответствующих исследовательских работ, которые позволяли бы создать требуемые промышленные технологии.
Следует иметь в виду, что в то время понятие «комплексные соединения» укоренилось за такими безупречными элементами - комплексообразователями, как платина, ее спутники и вообще эле менты VIII группы. В то же время для соединений таких элемен тов, как уран, торий, плутоний, цирконий, бериллий, таким поияти ем практически не пользовались. Для объяснения усложнения состава обычно применяли термины «двойных» и «тройных>> со
лей. Подтверждало это мнение и то, что почти ни одно из извест
ных правил, приложимых к платиноидным комплексным соедине
ниям, не могло быть использовано в синтезах новых объектов, исходя, например, из соединений урана, тория, плутония и других
элементов.
Для решения поставленных задач были организованы соот ветствующие исследования и проведены необходимые техноло гические проработки. Как вспоминает В.А. Головня:
<<Работа сразу же стала напряженной. Илья Ильич неиз
Jvtеюю проявлял максимум заинтересоваююсти и внимания к со-
12
п;р_нJнш;:ан, заняmЬL\t этой тенапшкой. Бо.1ьше того. в те гооы
он был тесно связан с несколькшни институтами, где у него
были сотрудники или аспиранты, выполнявшие работы по его
заданиям и под его руководством.
Справедливость требует отметить, что в описываемое вре АtЯ внешний облик ИИ Черняева был совершеюю обычен, его не «Лttхорадило», в отличие от многuх другuх сотрудников, вовле ченных в срочные и напряженные исследования. А ведь Илье Иль ичу надо было со всей ответствеююстыо продуАють и ншwе тить главнейшие вехи первоочередных исследований, проявить
исключительную научную интуицию, чтобы отобрать самоеглав
ное и ценное. Тут пригодилась ИИ Черняеву его природная ис ключительная наблюдательность и острота восприятия, с ко торыми он оценивал те или иные текущие работы, намечал дальнейшие пути исследований, снимал то, что не оправдало о:жи даний. Илье Ильичу пришлось одновременно с разработкой тех нологии очистки тяжелых элементов друг от друга и от про _мышленных спутников организовать группы для теоретического обоснования рекомендуеАtых cxel\4. В лабораториях ИОНХАН
СССР, так же как и в ряде другuх лабораторий, паршителыю с технологическими были поставлены и научные исследования. Для
нас главный план состоял в изученииреакций комплексаобразова ния актинидных и некоторыхредкuх элементов.
В этот период всем нам вновь пришлось оценить редкие
качества нашего научногоруководителя. ИИ Черняев был ака
демиком, директором крупнейшего научного института, науч ным руководителеi\4 и консультантом, но просто удивительно
сейчас вспомнить, как мало он умел администрировать в соб стветюм смысле этого слова. Мне приходилось работать по
его заданиям месяцами в других лабораториях, не в ИОН}{, и я
UА1ела полную возможность наблюдать за впечатлениями всех
сотрудников, работающих вместе со мною.
... Утро. Влаборатории все налицо. Дверь открывается и вхо дит не всемирно известный химик-неорганик, не авторитетней tuий судья пореакциям комплексообразования, не академик, не ди
ректор, наконец, а обаятельный, очень внимательный, очень мягкий, любопытный ко все~Wу, :живой и, главное, очень проница
тельиый человек. Его острота восприятия и уменье понимать
13
с полуслова Мlюгих из нас изумляла. Ииой раз кто-нибудь начнет
говорить Илье Ильичу о своих опытах, наблюдениях, а он улыб нется и ска:ж:ет: «Это у.ж:е ясно. Отсюда выводы такие-то, а вот, что Вы ска:ж:ете, если бы Ваши опыты протекали в таких
тоусловиях?» Итак, как будто всю предварительнуюработу вы
полнwz он сам, он начиналразвиватьмысль дальше, глубже, разно
стороннее. Подобные консультации протекали тем живее, чем детальнее бьUl подготовлен к ни.м сотрудник-экспериментатор)).
Работами Ильи Ильича и его учеников было показано, что актинидные элементы являются прекрасными комплексообра зователями и к ним применимо координационное учение Верне ра. Однако, в отличие от комплексов платины и многих других переходных металлов, образующих прочные связи центральных
атомов с атомами азота и серы, входящих в состав соответству
ющих лигандов, трансурановые элементы прочно связываются
с лигандами через атомы кислорода. Это приводит к значитель ному возрастанию роли воды при комплексообразовании, в ре зультате чего образуются не только акво- и гидроксо-, но и оксо
комплексы, что требует учета кислотно-основных равновесий.
Под руководством Ильи Ильича было синтезировано боль шое количество новых соединений урана, уранила, тория и дру гих актинидных элементов с нитрато-, оксалато-, сульфато-, кар боната-, пероксо-, ацетатогруппами, а также роданидные, галогенидные, карбамидные комплексы. Экспериментально была
выяснена последовательность замещения лигандов друг другом.
Лиганды располагаются в следующий ряд: 002- ~ СО/· > р- > >
С2О/- > СН3СОО· > SO/ > CI· > Вг->J·. Этот ряд лигандов позво
лил построить стройную систематику комплексных соединений
актинидных элементов.
Хотя известное правило циклов Л.А. Чугаева гласило, что для квадратных и октаэдрических комплексов наиболее устой чивыми являются пяти- и шестичленные циклы, образуемые ли
гандами с центральными атомами, для актинидных комплексов
И.И. Черняевым и его учениками была установлена повышен
ная устойчивость четырех- и трехчленных циклов.
Новые данные о комплексных соединениях актинидных эле
ментов позволили создать эффективные технологии получения
и очистки требуемых продуктов для разрабатываемых ядерных
14
устройств. Поставленная перед коллективом ученых важная за дача была блестяще решена.
Работа Ильи Ильича Черняева была по достоинству оцене на. Действительный член Академии наук СССР И.И. Черняев был четырежды удостоен звания лауреата Государственной пре
мии СССР (1946, 1949,1951, 1952).
Педагогическая деятельность
Важным направлением своей работы И.И. Черняев считал
педагогическую деятельность.
Занятия со студенческой молодежью начались еще в 1918 г.,
когда Чугаев пригласил Илью Ильича на должность ассистента по кафедре неорганической химии Петроградекого университе та. После смерти Чугаева Илья Ильич стал читать в этом уни верситете общий курс химии. Активная научная работа в выб ранной им области требовала глубоких фундаментальных знаний
в самых разнообразных областях химической науки. В 1932 г. Черняев был утвержден в звании профессора неорганической
химии Ленинградского университета, а в 1933 г. он был избран заведующим кафедрой неорганической химии. В феврале 1933 г. Илья Ильич избирается членом-корреспондентом АН СССР
по Отделению математических и естественных наук (общая и неорганическая химия).
В 1935 г. ему без защиты диссертации была присуждена сте
пень доктора наук.
С 1934 г., со времени переезда Академии наук в Москву и до его назначения в 1941 г. директором Института общей и неорга нической химии Илья Ильич заведовал кафедрой общей химии Московского нефтяного института им. И.М. Губкина.
Несмотря на свою большую занятость, Илья Ильич уделял много времени организации учебного процесса на возглавляе
мой им кафедре. Под его непосредственным руководством со
вершенствовалась материальная база кафедры, развивалея ла бораторный практикум. Профессорско-преподавательский состав кафедры привлекалея к активной научной работе. Лекции по курсу химии, которые читал И.И. Черняе~, были интересны сту дентам нефтяного института и содержали примеры из его соб-
15
ственной научной практики, иллюстрировавшие изучаемые раз
делы курса.
Существенную помощь в работе по организации и проведе нию учебного процесса И.И. Черняеву оказывал заведовавший
кафедрой до 1933 года доцент Михаил Петрович Корсаков.
С 27 сентября 1943 г. И.И. Черняев избирается действитель ным членом АН СССР по Отделению химических наук (неорга ническая химия).
В 1945 г. Черняев избран на должность профессора хими ческого факультета Московского государственного университе
та, где до конца своих дней заведует лабораторией химии комп
лексных соединений кафедры неорганической химии.
В своих воспоминаниях о Черняеве И.А. Федоров отмечает:
<<Кро.ме огромной эрудиции в химии Илья Ильич был широко образованным человеком. Беседы с ним по разны.м областям
науки, литературы и искусства доставляли всегда большоеудо вольствие. Шутил он отменно тонко и умно и смеялся сам ка ким-то особенным, заразительным смехол-t. Он мог цитировать
целыми страницами своих любимых поэтов, особенно Пушкина или Блока. Научные познания его были обширны и разнообраз
ны. Как-то, на прогулке в лесу, он нео:ж:иданно поразил меня сво ими знаниями в области ботаники, называя почти все встреча
ющиеся растения не хуже специалиста-систе.Jiютика)).
Умение Ильи Ильича передавать свои знания, заинтересо вывать своими идеями других исследователей и никогда не за мыкаться только в своей научной работе привлекало к нему боль шое число учеников. Представители школы Ильи Ильича Черняева и его последователи и в настоящее время продолжают работу по выполнению им намеченной обширной программы,
которая так богата и многообещающа. Многие из тех, кто не посредственно общался с Ильей Ильичем, утверждали, что сила
авторитета И.И. Черняева как химика настолько велика, что с
годами, перечитывая его труды, вспоминая его высказывания,
лишний раз убеждаешься в том, что учиться у него, работать с
ним, знать его как человека было редким и большим счастьем. Плодотворная деятельность Ильи Ильича Черняева в науч ной и педагогической областях была неоднократно отмечена
правительственными наградами.
\б
Эффект трансвлияния - выдающееся открытие в химии
комплексных соединений
Установленная Черняевым закономерность трансвлияния
является выдающимся открытием в химии комплексных соеди
нений. Она четко обозначила дальнейшие пути исследований в этой области, открыла прямую дорогу для проведения направлен
ных синтезов большого числа разнообразных координационных соединений и обоснования их реакционной способности. Эффект
трансвлияния широко используется и в настоящее время как оте
чественными, так и зарубежными исследователями.
Следует заметить, что закономерность трансвлияния была установлена не при рассмотрении Черняевым уже установлен ных до него закономерностей в химии комплексных соединений платины, таких, как закономерности Пейроне, Иёргенсена, Кур иакова, а была выведена независимо, и уже с ее позиций были обоснованы эти известные закономерности.
В тезисах Совещания по трансвлиянию в 1952 г. закономер ность трансвлияния была сформулирована следующим образом:
«...у.молекул, имеющих форму квадрата или октаэдра, в центре которых находится атом металла, скорость реакции замеще
ния всякого атома (или молекулы), сеязаююга с этим атомом металла, определяется прирадой заместителя, занимающего
противоположный конец диагонали. Таки.м образом, на проч
ность связи .fl<tеталла с любым за_л,tестителе.м очень мало влия ет природа соседних (в цис-положении) с этой связью атомов или молекул, в то время как атомы или молекулы, находящиеся в
наиболееудаленной области _л,юлекулы комплексного соединения
(в транс-положении), на диагонали, сильно влияют на химичес кое поведение комплексной молекулы».
Илья Ильич Черняев рассматривал эффект трансвлияния как частный случай проявления более широкой закономерности, от крытой А.М. Бутлеровым и развитой В.В. Марковниковым, зак
лючающейся во взаимном влиянии связанных в молекулу атомов.
Он считал, что этой способностью должны обладать все без ис
ключения атомы и молекулы и даже электроны, однако количе
ственно их влияние будет существенно различным. Возможно, что разница между внешней и внутренней сферой комплекса сводит-
18
сяк трансвлиянию центрального атома и именно этим объясня
ются амидо- и гидроксореакции комплексов четырехвалентной платины. Илья Ильич высказал мысль о возможности того, что одна и та же причина вызывает направленность реакций во внут ренней сфере и определяет координационные числа.
Использование ряда трансвлияния как руководящего начала
в направленном синтезе дало возможность получить большое количество разнообразных соединений платины с различными кислотными и нейтральными лигандами.
Черняев впервые осуществил реакцию между двумя неэлект
ролитами:
NНз |
|
NOz] |
|
[NНэ |
|
Cl |
] |
|
[NHa |
|
Cl |
] |
|
[N02 |
Pt |
NНэ |
+ |
Cl |
Pt |
NНэ |
|
-.2 |
NOz |
Pt |
NНз |
|
, |
которая, по теории Вернера, не должна была бы идти, так как координационная зона считалась, согласно этой теории, зоной пониженной реакционной способности. Образование транс-нит
рохлородиаммина [Pt(NH3) 2N02Cl] возможно только в силу на
личия транс-взаимодействия лигандов.
В дальнейшем Илья Ильич и его ученики показали, что этот обмен лигандами, идущий легко и полностью, не зависит от при роды аминов в комплексном соединении и реакция носит более
общий характер и касается не только соединений с координатой
N02-Pt-N02, и не только двухвалентной платины.
Открытую закономерность трансвлияния Илья Ильич обо
сновал синтезом большого ряда соединений, существование ко торых предсказывала координационная теория Вернера. Интуи
тивные поиски путей синтеза не приводили к цели. Так, из
изомерных соединений четырехвалентной платины были извес тны только диаммины [Pt(NH3) 2Cl4]. Вопрос об изомерии в ряду триамминов четырехвалентной платины оставался открытым еще со времен полемики Вернера и Иёргенсена.
Руководствуясь закономерностью трансвлияния, Илья Ильич
получил три изомера из четырех, теоретически возможных для
соединения [PtEnNH3N02Cl2]Cl, и осуществил синтез изомерных тетрамминов четырехвалентной rшатины [Pt(NH3) 4N02Cl]X2, под твердив этими работами предсказания координационной теории.
19