Валерий Чолаков
Нобеловите награди (37) (Учени и открития (1901–1982))

Анализ на веществата

От самото начало един от основните проблеми в химията бе анализът и идентификацията на веществата. Още в древността са били известни различни способи за качествен анализ на руди и особено на благородни метали. Развитието на аналитичните методи е тясно свързано е развитието на самата химия, защото съединенията се определят по различни специфични реакции, открити в повечето случаи неволно.

Един голям етап в анализа на веществата е откриването и изолирането на химичните елементи. Някои от тях са известни от дълбока древност, но други бяха изолирани и изследвани едва с развитието на експерименталната техника. Тази област от химията претърпя експлозивно развитие в края на 18 и началото на 19 век. За по-малко от столетие бяха открити и изолирани практически всички стабилни химически елементи. Единствено изключение направиха благородните газове, които са химически инертни и бяха открити с методите на физиката, и елемента флуор, който макар и известен отдавна, не беше изолиран в чист вид.

Още в началото на 16 век Георг Агрикола описа един минерал, който лесно се топи, и го нарече флуор — течащ. В този минерал, който днес се нарича флуорит, немският химик Маркграф и шведът Шееле откриха неизвестно вещество с изключителна способност за реагиране. В 1810 г. Анри Ампер нарече новия елемент флуор, следвайки названието на Агрикола, но в 1816 г. го преименува на фторос — на гръцки това значи разрушителен.

Дълго време не се удаваше да бъде изолиран флуорът в чист вид. Едва в 1886 г. френският химик Анри Моасан създаде специален платинен апарат, в който проведе електролиза на безводна смес от калиев флуорид и флуороводород. Той успя да получи голямо количество чист флуор и така бе положено началото за системното изучаване на този елемент и неговите съединения.

След големия успех с флуора Моасан създаде още един апарат, с който проведе интересни изследвания върху свойствата на веществата. В 1892 г. той конструира своята известна електродъгова пещ, в която получи извънредно високи температури. Това устройство се състоеше от два варовикови блока, издълбани отвътре, за да има място за тигел. През два отвора се вкарваха графитни електроди и при пускане на ток електричната дъга развиваше температура 3500 градуса. С тази пещ бяха получени и изследвани голям брой съединения.

В 1906 г. един от членовете на Нобеловия комитет по химия, след като се бе запознал с работата на Моасан в Парижкия университет, сподели своите впечатления с колегите си. Точно тогава Нобеловият комитет по химия обсъждаше кандидатурата на Дмитрий Менделеев, един от най-големите химици на 19 в. Разказът за Моасан предизвика голямо раздвоение сред уважаваните шведски професори и академици. Всички бяха на мнение, че Менделеев стои много по-високо като учен. Неговата работа обаче бе извършена преди десетилетия, а според устава на Нобеловата фондация трябваше да се награждават млади перспективни изследователи. От десетте члена на химичната секция на Академията четирима гласуваха за Менделеев, петима за Моасан и един се въздържа. Така бе определен Нобеловият лауреат по химия за 1906 г. — проф. Анри Моасан от Париж.

Аналитичната химия, която винаги е била особено важна за практиката, получи през нашия век голямо развитие с разрастването на химическата индустрия. Като основна тенденция се очерта създаването на специализирани апарати за изследване и откриване на различни съединения. Днес процесите на анализ дори се автоматизират и това изключва намесата на човека в трудоемките експерименти и сложните технологични процеси. Един такъв апарат, намерил приложение както в научните лаборатории, така и в промишлеността, е полярографът на чехословашкия учен Ярослав Хейровски, създаден през 1922 г.

Това устройство определя веществата по преминаването на електричен ток през техните разтвори. Съединенията имат различни химични свойства, което се отразява и на тяхната електрохимия. Техните йони, електрично заредени, според строежа си, се привличат различно от електродите. В зависимост от приложеното напрежение през разтвора протича ток с различна сила. Записано в графична форма, това дава определена линия, наречена полярограма. В редица случаи е възможно да се идентифицират по няколко съединения едновременно, както и да се определя тяхната концентрация.

Първоначално полярографията не беше обект на голямо внимание и от нея се заинтересуваха само неколцина специалисти. В края на 20-те и началото на 30-те години проф. Хейровски упорито пропагандираше своя метод, четейки лекции в Сорбоната, редица университети на САЩ и Съветския съюз. Постепенно химиците, а след тях и технолозите откриха предимствата на полярографията, която автоматизира процесите на анализ и този метод получи широко разпространение. В 1950 г. в Прага бе основан цял институт по полярография, на който, разбира се, директор стана проф. Хейровски. В 1959 г., 37 години след създаването на метода, най-после неговото значение за химията стана неоспоримо и Нобеловият комитет реши да награди чехословашкия учен за неговите големи заслуги към химичния анализ, свързани с откриването и развитието на полярографията.

През първата половина на 19 век възникна и се обособи като самостоятелна наука органичната химия. Още от самото начало тя се занимаваше с изолирането и изследването на веществата от живите организми. С натрупването на знания и опит постепенно се развиваха и методите за анализ на природните органични съединения. Тези вещества обикновено се срещат в незначителни количества и за да могат да бъдат изследвани, трябваше да се разработи метод за микроанализ. В тази област големи успехи постигна австрийският химик Фриц Прегл. Впоследствие неговият метод бе развит и за неорганични вещества.

Аналитичните изследвания в началото на века изискваха материали поне няколко десети от грама. Фриц Прегл успя да създаде специална апаратура, за която бяха достатъчни само хилядни от грама. Чувствителността на експеримента бе повишена повече от 50 пъти. С метода на Прегл може да се прави количествен анализ на съдържанието на въглерод, водород, азот, сяра и други елементи, влизащи в състава на органичните съединения. Освен това се определят и функционалните групи на молекулите, които участвуват в специфични реакции.

Апаратът за микроанализ на органични съединения, създаден от австрийския учен, даде възможност за бързо развитие на изследванията върху хормоните, витамините и други важни биологичноактивни вещества. На базата на получените резултати бе осъществен синтез на голям брой от тези молекули. През 20-те години такъв род изследвания се правеха широко и това доведе Нобеловия комитет по химия до решението да даде наградата за 1923 г. на Фриц Прегл за създадения от него метод за микроанализ на органични молекули.