0
6093

ВАЛЬТЕР НЕРНСТ, НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ 1920г. (часть 1)

Здесь рассказывается в о двух областях деятельности, где пересекались пути Нернста и Габера: синтез аммиака (за это Габер получил Нобелевскую премию) и разработка химического оружия (за что обоих преследовали после первой мировой войны). Часть 1 - СИНТЕЗ АММИАКА

на сайте с 17 января 2009

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вальтер Герман Фридрих Нернст (1941 - 1864) [1]
========================================


О Нернсте знают и физики и химики, но в журнальных биографических очерках для подробностей места не остается. Мы ограничимся  в основном двумя историями из жизни Вальтера Нернста и их последствиями. Одна связана с аммиаком, другая менее известная - с химическим оружием.  
              В них обеих присутствует еще второй Нобелевский лауреат, Фриц Габер. При изложении истории аммиака или химоружия обычно основное внимание отводится именно ему. Мы поступим наоборот.


 

ДЕТСТВО


Вальтер Нернст (1) жена Эмма (5), дети Густав (6), Хильда (7) и Рудольф (8), кузены Эдит (2) и Фрида (3) и его тетя Анна  Нергер (4) в  поместье  Энгельсбург  (1904г.) [2]
============================================================================= 
Вальтер Нернст родился в семье судьи на северо-востоке Пруссии в маленьком городке Вомбжезьно. Приводится только польское название, так как в 1920г. этот район отошел к Польше  по Версальскому договору. В десять лет Вальтер осиротел – умерла его мать Оттилия. Семья дяди по материнский линии Рудольфа Нергера стала для него второй и близкой. Нергеры арендовали поместье в Энгельсбурге. Это недалеко от  Вомбжезьно и  г. Грудзёндз, в котором Вальтер учился в Королевской протестантской гимназии.  У них он проводил каникулы, бывал здесь и потом, уже взрослым.
     Полученное от отца наследство Нернст после смерти Рудольфа Нергера передал его вдове для поддержания поместья. Своих сыновей он назовет в честь отца и дяди: Густавом и Рудольфом, а имя одной из трех дочерей - Анжела будет выбрано созвучным с Энгельсбургом  (Engel, нем. ангел). Можно встретить суждение о том, что Нергеры, а Нернст наполовину, были поляками, но определенность в этом  вопросе отсутствует *. К нему мы еще вернемся.
        Гимназию Нернст закончил с отличием, в его документах была пометка, что он специализировался по медицине. Вероятно, поэтому он очень хорошо знал латынь и, кажется, с удовольсвием пользовался ею для написания Curriculum vitae (анкет). Он увлекался поэзией, т.е. больше лирикой, чем физикой. Однако продолжил образование по математике и физики. Вообще в те времена научная карьера не была распространенным выбором.
==================
 Поляки, очевидно, претендуют на половину Нобелевской премии Нернста, см. статьи о Нернсте в Википедии на английском и польском языках.

ЕГО УНИВЕРСИТЕТЫ И НАЧАЛО КАРЬЕРЫ


Открытка с видом Физико-химического института, созданного в Геттингене Нернстом[3]
=======================================================

Отметим некоторые моменты в биографии Нернста, которые будут упоминаться в дальнейшем. Учебные курсы по физике и математике он прошел в университетах Швейцарии, Австрии и Германии. Диссертацию на тему «Об электродвижцщих силах, генерируемых магнетизмом в металлических пластинах с потоком тепла"  завершил в 1887г. в Вюрцбурге. После этого пошел стаж его научно-педагогической деятельности. Под влиянием Вильгельма Оствальда он стал заниматься новым направлением – физической химией. В 1890г. Нернст переезжает в Геттинген и через 5 лет становится директором созданного при его участии Физико-химического института.

ИЗ ГЕТТИНГЕНА В СТОЛИЦУ


Семья Нернстов отъезжает в Берлин. За рулем собственного «Опеля» сам Нернст. [3]

=========================================================== =============

Вальтер Нернст, оставив должность директора Института физической химии в Геттингене, принял в 1905г. приглашение возглавить Вторую химическую лабораторию Берлинского университета. Ее тут же  переименовали в Физико-химический институт. Незадолго до этого ему был присвоен почетный титул «Geheimer Regierungsrat» – тайный советник, и теперь официально к нему надо было обращаться как Гер Профессор. К тому же он стал членом Прусской академии.

ПАМЯТНЫЙ ГОД

 

Мемориальная доска: “В году 1905 в течение  лекции, прочитанной в этом лекционном зале, Вальтер Нернст открыл 3-ий закон термодинамики [2]
====================================
Берлинский университета, осень. В начале семестра в торжественной обстановке Нернст, очевидно, с подъемом и воодушевлением прочитал вступительную лекцию. И вдруг осознал, в ней прозвучало то, что при обдумывании  результатов собственных исследований все время выскальзывало из ума. Чтобы по термохимическим данным вычислять химическое равновесие, нужно дополнить классическую термодинамику положением: в близости абсолютного нуля, изменение свободной энергии с температурой исчезает! Так на глазах почтенной публики было совершено открытие третьего закона термодинамики, в память об этом была установлена бронзовая доска. 
            В этом же году вышла в свет Кинга Фрица Габера «Термодинамика реакций технических газов», вскоре ее переведут на английский язык. О ней Нернст отзывался очень хорошо, но Габер полагал, что он сам был очень близок к открытию третьего закона термодинамики, и говорил, что Нернст увел идею буквально у него из под носа. Отношения между ними вскоре испортились.


 

СПРОВОЦИРОВАННАЯ НОБЕЛЕВКА

Фриц Габер [4]
=============================
 
Габер состоял приват-доцентом в Высшей технической школе в Карлсруэ. Раньше высшими школами назывались учебные институты, а исследовательские – просто лабораториями. Кроме монографии он в 1904г. опубликовал экспериментальную работу, выполненную по заказу фирмы, основанной братьями Маргулис в Вене. Исследование четкой постановки задачи не имело, и Габер вместе с ассистентом Габриелем Ван Оордом решил оценить положение равновесия реакции синтеза аммиака. Выяснилось, при атмосферном давлении реакция с приемлемой скоростью шла на железном катализаторе лишь при 1000о С, равновесие было сдвинуто в сторону разложения аммиака. Таким образом, его равновесное содержание оставалось очень низким, порядка 0.005 - 0.0125%. Работать со столь низкими концентрациями, понятно, тяжело. Габер провел измерения и на других катализаторах и решил, что верхняя граница более правильная.  Братьям же последовал ответ, что синтез возможен, но технически невыгоден, для таких целей лучше поискать другие источники, например, углехимию.   
       Сформулированный новый закон термодинамики  Нернст тут же принялся сопоставлять с имеющимися экспериментальными данными. Согласие было хорошим за исключением синтеза аммиака. Верхняя граница, указанная в статье Габера, сильно отличалась от расчетного значения. Об этом он написал Габеру, а сам ввиду важности объекта взялся вместе с Фрицем Йостом получить собственные измерения. Он обладал великолепным оборудование - иридиевая «колба» и печка позволяли  работать при высоком давлении (до 75 атм) и высокой температуре (до 2000оС). Измерения были получены при повышенном давлении. С дискуссией по этому поводу Нернст выступил в мае 1907г. на заседании Бунзеновского общества.
            Получив письмо от Нернста, Габер уже с другим помощником повторил эксперимент и подтвердил достоверность нижней границы. Вторая работа появилась в печати буквально накануне  указанного заседания, за день-два. Таким образом, Габер был готов к защите, но переговорить метра ему не удалось – Нернст был в другой категории, считай, тяжеловес. Его позиция   сводилась к тому, что измерения по равновесию синтеза аммиака при атмосферном давлении вообще неточны,  они, скорее всего, неправильны. Нернст к тому же исказил суть дела, приписав Габеру практический вывод, противоположный  им сделанному. Он обвинил Габера в том, что по завышенным и очень неправильным цифрам  (stark unrichtigen Zahlen) тот  предлагает техническую реализацию этого метода получения аммиака. Получилось, что вообще реализацию метода Нернст и под давлением расценил, как неинтересную для промышленности.

     Габер только что стал полным профессором. Оскорбление его так задело, что, по словам жены Клары, он покрылся сыпью, его стали мучить колики в животе. Честолюбивый Габер чувствовал, что достоинство и репутацию можно спасти, только добившись успеха  в синтезе аммиака.  Он горько осознал свое упущение –  была же возможность получить результаты при повышенном давлении, не надо было спешить. Габер приложит все усилия, чтобы вернуться к исследованию синтеза аммиака и получить положительный результат. В конечном счете, это принесет ему Нобелевскую медаль.

ПРИМИРЕНИЕ


                                                      Вальтер Нернст [5]
                                                    ===================                                                      

Габер сумел в начале 1908г. заключить контракт на исследование синтеза аммиака с БАСФ (Баденская анилиновая и содовая фабрика). Полученные средства пригодились для оснащения оборудованием. В руках у него оказался редкий металл - осмий, на котором он сразу получил показатели, приемлемые для промышленности: при температуре 500оС и давлении до 200 атм образовывалось около 6% аммиака с приличной производительностью единицы объема катализатора. Ему также крупно повезло, что за техническую реализацию запатентованного способа взялся энергичный и талантливый Карл Бош (См. Карл Бош - Нобелевский лауреат). В 1912г. началось строительство промышленной установки в Оппау, работа двигалась в ударном темпе. И тут вдруг все замерло до решения суда.
              Фирма «Хёхст» решила осадить конкурента и обратилась с иском на аннулирование патентов  Габера, принадлежавших по контракту БАСФ. Иск был очень хорош и с юридической и с технической точки зрения. Среди аргументов отвода патентов Габера фигурировал также факт его дискуссии с Нернстом на заседании  Бунзеновского общества. «Хёхст» консультировалась с Остсвальдом, к тому моменту он уже получил Нобелевскую премию «в знак признания его работ по катализу». В этом иске он и сам имел свой собственный интерес - утвердиться в положении «интеллектуального отца аммиачной промышленности», «оставленное дитя» которого попало в чужие руки. В его заявке (1900г.) было уже все: повышенные давление и температура, схема с рециркуляцией газа, катализаторы. БАСФ ее забраковала, так как Бош  нашел методическую ошибку и доказал, что на самом деле используемая Оствальдом проволока из чистого железа катализатором из-за низкой активности не являлась. В костюме не хватало пуговицы, на котором он держался. 
            После речи адвоката истца в суде воцарилась похоронная тишина. Неожиданно в зал чуть ли не в обнимку вошли  Нернст и Габер. С трибуны Нернст засвидетельствовал, что на заседании Общества он сравнивал свои и старые данные Габера. То, что представлено в патентах БАСФ - это поистине великолепно, это прорыв, это и т.п.! Нернст знал отлично патентное право, у него была богатая практика с собственными изобретениями электрической лампы и механического пианино. Адвокат «Хёхст» сразу оценил обстановку -  иск проигран, надо готовить деньги на возмещение судебных издержек. Остальные просто изумились. Все знали о  размолвке между ним и Габером, к тому же Нернст был наиболее успешным учеником Оствальда. Однако из присутствующих мало кто знал, что незадолго до этого Нернст побывал на БАСФ, где он оформил контракт сроком на пять лет, став консультантом с очень неплохим жалованием - 10 000 марок ежегодно.
            Нобелевской награды Нернст и Габер были удостоены почти одновременно. Нернсту ее присудили  за 1920г. «в признание его работ по термодинамике», а в том же году вручили  премию Габеру «за синтез аммиака из составляющих его элементов». Вручение премии, зарезервированной на 1918г.,  задержалось из-за траура в шведской королевской семье. Присуждение Габеру награды не было гладким, научная общественность стран Антанты бурно не одобряло такое  решение в связи с его участием в разработке и применении химического оружия. За это ему грозил суд, и он даже подготовил оправдательную речь. Однако пальма первенства в этом маргинальном деле принадлежала Нернсту, о чем и теперь, ели вспоминают, то вскользь.

В сокращении текст напечатан в Журнале "Химия и Жизнь", 2010, №2,.40

http://www.hij.ru/

А.С.Садовский

Вальтер Нернст и Фриц Габер: пересечение параллелей.

Продолжение,
см. часть 2

ИСТОЧНИКИ

Комментарии

28 февраля 2010 в 19:42
 
Очень интересная статья, в ней много неизвестных мне фактов из биографий Нернста и Габера. Буду использовать их в своих лекциях по физической химии в РХТУ
автор
28 февраля 2010 в 23:20
 
Очень интересная статья, в ней много неизвестных мне фактов из биографий Нернста и Габера. Буду использовать их в своих лекциях по физической химии в РХТУ
Спасибо! Очень приятно. Теперь надо самому написать компас.
Это очень удобный формат, куда можно выставить всё с интересными деталями
и картинками, место которым не находится в бумажной публикации.

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter