Несмотря на то, что химию начинают изучать еще в восьмом классе, и она незаменима в десятках важнейших для экономики отраслей, если обычного россиянина попросить назвать имена великих русских химиков, то абсолютное большинство ограничится Ломоносовым и Менделеевым. Лишь малая часть добавит третью фамилию - академика Николая Курнакова.
Одним из сильнейших профильных НИИ в России является Институт общей и неорганической химии РАН. Образованный в 1934 году, в настоящее время он входит в международные рейтинги ведущих научных организаций и занимается стратегическими для страны направлениями. Только за прошедшие полгода сотрудники учреждения синтезировали гибридные галовисмутаты, перспективные для использования в солнечных батареях, а на основе широко известных красителей (фталоцианинов) получили новый класс молекулярных переключателей, который может помочь в борьбе с онкологическими заболеваниями. Плодотворное подразделение Академии наук носит имя своего первого директора – Николая Курнакова.
Вряд ли юный воспитанник закрытой военной гимназии в Нижнем Новгороде догадывался о предстоящем признании, когда с помощью популярного в то время учебника «Первоначальное изучение химии при помощи самых простых опытов, без пособия наставника» Юлиуса Штекгардта проводил свои первые эксперименты в мезонине родительского дома. Изначально сыну героя обороны Малахова кургана прочили совершенно иную карьеру. Однако небольшая домашняя лаборатория определила выбор профессии юноши.
В 1877 году Николай Семёнович получил аттестат, который позволял поступить в любое высшее учебное заведение, и направился в Горный институт в Санкт-Петербурге.
Почему Курнаков в принципе пошел в горнотехнический вуз? Химико-металлургическое направление всегда было одним из основных в учебно-научной деятельности института. Еще к открытию Горного училища химические классы были оснащены рудопромывальными верстаками, различными плавильными и обжигательными печами, литейными устройствами. Для практических работ было завезено несколько тысяч пудов разнообразных руд. Именно из этих классов выросли пять кафедр современного факультета переработки минерального сырья: химических технологий и переработки энергоносителей, металлургии, обогащения, физической и общей химии.
После окончания обучения выпускник отправился в командировку на Алтай, исследовать, как происходит выплавка меди, серебра и свинца. После возвращения Николай Семенович был оставлен в альма-матер – ему предложили чтение специальных курсов и ведение практических занятий в Химической лаборатории Екатерины II. Буквально через несколько месяцев за отличную службу он получил первый орден Святого Станислава.
Правда, насколько молодой человек обрадовался, судить сложно. Награды изготавливались из благородного металла с драгоценными камнями, и их приходилось выкупать. Племянница Дмитрия Менделеева вспоминала, что ее дядя, получая очередной орден, сильно расстраивался вынужденному расточительству.
В конце XIX века в вузах Российской империи было принято отправлять кандидатов на преподавательские должности на стажировку в Западную Европу. Поэтому весь 1883 год молодой ученый провел заграницей. Работал в лабораториях Фрайбергской академии, знакомился с заводами, соляными копями и варницами Саксонии и Богемии, а после - направился во Францию и Австрию постигать актуальные методы работы по пробирному искусству.
Результатом стала диссертация «Испарительные системы соляных варниц», защита которой в 1885 году позволила Курнакову получить звание адъюнкта. В 1893 году Николай Семенович стал профессором неорганической химии, а в 1899 году – заведующим Химической лаборатории и кафедры аналитической химии, которая считалась наиболее престижной. В последующие несколько лет ученый, продолжая работать в Горном, организовал преподавание физической химии в Электротехническом институте и общей химии – в Петербургском политехническом институте.
Профессор убедил коллективы трех институтов трудиться в едином направлении. Он постоянно заботился об увеличении объема исследований путем привлечения новых сил. Его ассистентами были известные впоследствии изобретатель взрывчатого вещества «Синал» Александр Кузнецов, будущий проректор Горного института Петр Сальдау, член-корреспондент АН СССР Николай Степанов и многие другие.
С новым веком начался наиболее плодотворный период в научно-исследовательской деятельности Николая Семеновича.
Получение аффинажа металлов платиновой группы
Хотя в России добывалась львиная доля платины, страна находилась в полной зависимости от заграничного рынка. Для очистки руды вывозили за рубеж, где в итоге оставалась основная часть драгоценных металлов. Развитие способов обработки платиновых руд стало стратегической задачей.
В 1922 году Курнаков возглавил Институт для изучения платины и других благородных металлов, где основное внимание уделялось разработке методов аффинажа, а также разделения чистых металлов друг от друга. Результаты не заставили себя долго ждать. Завод в Екатеринбурге начал выпускать платину, в 1923 году — палладий и иридий, в 1925 — родий, в 1926 — осмий, в 1930 — рутений. Со временем к делу присоединились и другие предприятия. В тот же период была получена технология извлечения платины и всех ее спутников, которая по-прежнему является основой современного аффинажа. По итогу работ Николаю Курнакову присудили премию имени Ленина за научные труды в области физико-химии металлов платиновой группы.
Солевые озера и месторождения
Это тема со студенческой скамьи интересовала ученого, и он не переставал ею заниматься на протяжении всей карьеры: исследовал рассолы, грязи и соляные отложения многих бассейнов СССР, установил причины образования соляных озер и пути их промышленного использования. При его активном участии были освоены Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей, запасы магния, брома и йода Крымских соляных озёр и лиманов, соляных залежей Западно-Сибирского края. Он же способствовал запуску Соликамского и Днепропетровского магниевых заводов.
Когда-то Менделеев сокрушался: «Весь мир может снабжаться с одного месторождения Кара-Богаз дешевейшим сульфатом, а он - служить основанием для громаднейшего развития стеклянного производства».
Николай Семенович организовал серию экспедиций в Туркмению и исследовать водную систему сульфат магния - хлорид натрия, что способствовало разработке способа выделения глауберовой соли из вод залива Кара-Богаз-Гол. Мечта Дмитрия Ивановича по промышленной эксплуатации местной соли осуществилась в 1924 году, и импорт сырья в Россию был прекращен.
Создание метода физико-химического анализа
Самым значимым вкладом стало создание нового научного направления.
Сплавы металлов, несмотря на значительное количество проведенных исследований, до начала XX века оставались малопонятной terra incognita. Вместе с тем развитие техники способствовало изобретению новых металлических комбинаций и требовало точного определения их свойств.
В позапрошлом столетии химия базировалась на законе постоянных и кратных отношений и оказывалась бессильной при изучении шлаков, жидких и твердых растворов, сплавов. В европейской науке пробовали применить модель растворов солей для построения теории сплавов. Однако если превращение солевых растворов и образование в них фаз можно было наблюдать визуально в силу их прозрачности и разнообразия окраски, физико-химическое исследование металлических систем требовало иного подхода. Курнаков сделал возможным изучение неопределенных соединений, характерных для силикатов и сплавов.
Первоначально изыскания были сосредоточены на определении зависимостей температур фазовых переходов от состава. Изучение температуры плавкости (или же растворимости) «позволило приложить к металлическим сплавам основные физико-химические приемы из обширной области растворов вообще».
Расширение исследований требовало очень точной регистрирующей системы. Ученый изобрел регистрирующий прибор с автоматической записью кривых плавления и затвердения сплавов. Пирометр Курнакова улавливал и фиксировал мгновенные перемены, ускользающие при непосредственном наблюдении.
Но вскоре эти методы признали недостаточными для полного раскрытия сложных процессов, происходящих в металлических растворах. Было доказано, что об истинной природе сплава можно судить только при одновременном и сравнительном изучении различных физико-химических свойств. Впоследствии Курнаков показал, что любое физическое свойство является функцией состава, а для определения фазового состояния можно использовать электропроводность, вязкость, поверхностное натяжение, теплоемкость, коэффициент рефракции, упругость.
«Изучение взаимосвязи состава и многообразных свойств простых и многокомпонентных сплавов металлов, геометризация результатов в форме плоских и пространственных диаграмм, последующее распространение приемов исследования на различные соединения металлов – сульфидные, окисные, силикатные, карбонатные, фосфатные, солевые и другие, а также на область органических соединений, повлекли формирование, а затем мощное развитие новой высокоплодотворной научной дисциплины «физико-химического анализа», - писал ученик Курнакова, известный металлург Наум Грейвер.
Это произвело переворот не только в химии, но и в развитии многих технических дисциплин. Новый метод стал широко использоваться в металлургии, нефтехимии, петрографии, минералогии и других областях.
В 1918 году Николай Курнаков создал и возглавил Государственный институт прикладной химии и Институт физико-химического анализа. В 1934 году последний из них стал частью нового Института общей и неорганической химии АН СССР, куда также вошли Лаборатория общей химии Академии наук и Институт платины. Главой этой крупной структуры стал Курнаков.
Николай Семенович получил множество наград - от первой Менделеевской премии до звания заслуженного деятеля науки СССР. В последний год жизни (1941) ему присудили Сталинскую премию за работы по физической химии и труд «Введение в физико-химический анализ», опубликованный накануне.
Прогноз великого химика
Однажды на заседании Всероссийской конференции по изучению производительных сил страны Николай Семенович отметил:
«Химическому методу принадлежит великое будущее в деле умножения богатств России. Мы вступим в пору использования своих полезных ископаемых посредством переработки сырья при содействии химических и металлургических процессов, связанных с глубокими изменениями во внутренней природе вещества. Чем сложнее и деликатнее эти процессы, тем более уточненными должны быть средства химических испытаний».
Эти слова стали пророческими.
Сегодня в стенах альма-матер и основного места работы Курнакова – Горном университете – активно ведутся исследования в области глубокой переработки минеральных и техногенных ресурсов. В числе партнеров вуза – флагманские отечественные компании, заинтересованные в результатах этих изысканий. Это «Газпром», СИБУР, омский «Титан», «ФосАгро» и многие другие. В профильном научном центре идут работы по востребованным отечественной экономикой направлениям. Среди них - изыскания в области получения игольчатого кокса, производство компонентов для биодизеля, создание прорывных технологий в сфере разработки присадок для топлива, позволяющих минимизировать ущерб окружающей среде и многие другие.
