Летопись важнейших открытий в химии. Карбин – третья аллотропная модификация углерода: Предыстория открытия.

Зябкина О.А., учитель химии МБОУ Митрофановской СОШ Летопись важнейших открытий в химии. Карбин – третья аллотропная модификация углерода: Предыстория открытия. Институт элементоорганических соединений (ИНЭОС) РАН. Перед входом в него – бронзовый бюст работавшего здесь академика А.Н.Несмеянова, чье имя теперь носит институт. В институтском вестибюле – мемориальные доски с именами академиков, когда­то трудившихся в ИНЭОС, у дверей лабораторий – фотографии ученых, в разные годы работавших здесь заведующими. Одна из них – возле лаборатории на четвертом этаже – профессора А.М.Сладкова. Там,   в   стенах   этой   лаборатории,   состоялось   открытие,   во   многом определившее развитие науки об углероде и углеродных соединениях. Вот только широкой публике до сих пор мало что известно об этом открытии. В   ИНЭОС   постоянно   организуется   Общемосковский   коллоквиум «Сладковские   чтения»   (коллоквиум   по   физическим   и   физико­химическим свойствам карбина и других форм углерода), на одном из заседаний которого директор   института   академик   Ю.Н.Бубнов   сказал:   «Открытие   третьей аллотропной формы углерода – карбина – является одним из ярких научных достижений, и мы гордимся тем, что сделано это в стенах нашего института». Ни   один   химический   элемент   периодической   системы   Д.И.Менделеева   не обладает   таким   разнообразием   уникальных   свойств,   иногда   прямо противоположных, которое присуще углероду. Именно это является причиной того, что и сам углерод, и его соединения, и материалы на его основе служат объектами фундаментальных исследований и применяются в самых различных областях.   Значение   углерода   в   современной   науке   и   технике   трудно переоценить.  Еще 30  лет   назад  П.Уокер   писал,  что  прогресс   в  разработке новых   углеродных   материалов   будет   продолжаться   как   глава   всеобщей истории   материаловедения,   и   называл   углерод   «старым,   но   всегда   новым материалом». До начала 60­х гг. ХХ в. общепринятым было считать, что существует лишь две   формы   кристаллического   углерода   –   алмаз   и   графит,   широко распространенные в природе и известные человечеству с древнейших времен. Многие   исследователи   выражали   недоумение   и   считали   несколько нелогичным,   что   существование   элемента   с   самой   богатой   химией ограничивается лишь двумя аллотропными модификациями.Алмаз – трехмерная (пространственная) форма углерода – образован атомами углерода   в   состоянии sp3­гибридизации  (рис. 1, а).  В  графите  –  двумерной (плоскостной)   форме   –   все   атомы   углерода   находятся   в   состоянии sp2­ гибридизации   (рис.   1, б).   Естественно   было   предположить,   что   должна существовать еще одна аллотропная форма углерода – цепочечная (линейная) – с sp­гибридизованным атомом углерода (рис. 1, в). Эта проблема долгое время привлекала внимание ученых – как теоретиков, так и практиков.   Рис.   1.   Схематическое   изображение   трех   основных   форм углерода: а   –   пространственной   (алмаз);   б   –   плоскостной   (графит); в – цепочечной ( ­карбин) ­ и  Вопрос   о   возможности   существования   форм   углерода   с sp­гибридизацией атомов неоднократно рассматривался теоретически. Еще в 1885 г. немецкий химик А.Байер пытался синтезировать цепочечный углерод из производных ацетилена ступенчатым методом. Однако попытка Байера получить полиин оказалась неудачной, он получил углеводород, состоящий из четырех молекул ацетилена, соединенных в цепочку, и оказавшийся чрезвычайно неустойчивым. Неустойчивость   низших   полиинов   послужила   Байеру   основанием   для создания   теории   напряжения,   в   которой   он   постулировал   невозможность получения   цепочечного   углерода.   Авторитет   ученого   охладил   интерес исследователей к синтезу полиинов, и работы в этом направлении надолго прекратились. Одномерная   (линейная)   форма   углерода   долгое   время   оставалась недостающим   звеном   в   аллотропии   углерода.   Важным   стимулом   для возобновления   работ   в   этой   области   явилось   открытие   в   1930­е   гг. представителей полиацетиленового ряда в природе. В некоторых растениях инизших грибах были обнаружены соединения полиинового ряда, содержащие до пяти сопряженных ацетиленовых группировок. Одними из первых, кто решился бросить вызов авторитету предшественников, стали   заведующий   лабораторией   высокомолекулярных   соединений   ИНЭОС Василий   Владимирович   Коршак   и   талантливый   русский   ученый   Алексей Михайлович   Сладков.   Проведенная   ими   работа,   отличавшаяся,   по   словам сотрудников   лаборатории,   удивительной   тонкостью   и   ясностью   замысла, привела к открытию новой аллотропной формы углерода – линейной.