История химии – Часть 4

Майкл Фарадей (1791–1867) был воспитан очень скромно. В 14 лет он начал обучение по переплетному мастерству. Молодой Фарадей читал множество произведений, которые переплетал в ученичестве и, развил неплохие знания в науках, литературе и искусстве. Однажды клиент заметил любопытного ученика и рассказал о нем отцу, который взял с собой юного Фарадея на несколько лекций, проведенных открывателем электрохимии Хамфри Дэви. Вскоре после этого Фарадей начал работать у самого Дэви.

В качестве помощника Фарадей путешествовал с Дэви по всей Европе, они проводили вместе эксперименты и встретили множество влиятельных ученых. Вернувшись в Англию, Фарадей продолжил обучение в качестве химика и в 1833 году стал профессором. За это время он исследовал основные законы электролиза, которые заложили основу электрохимии. И во второй половине века позволили разработать электрохимическую промышленность, которая производила: хлор, водород, алюминий, магний, натрий и калий на гидроэлектростанциях.

Органическая химия вышла далеко за рамки синтеза искусственной мочевины и стала значительной, быстро растущей отраслью. Компании BASF, Bayer и Hoechst, все из которых были основаны в 1860-х годах, росли так быстро, что нанимали тысячи людей еще до начала века. С конца 19-го века индустрия красителей смолы также разработала синтетические органические лекарственные продукты. Например, Байер запатентовал синтез без побочных продуктов ацетилсалициловой кислоты в 1898 году и продавал продукт под названием «аспирин» с начала 20-го века.

В базовых исследованиях химики начали заниматься все более сложными органическими молекулами. Эмиль Фишер (1852–1919) исследовал биологически значимые молекулы, такие как сахара и аминокислоты. В 1890 году он использовал глицерин в качестве основы для синтеза трех сахаров: глюкозы, фруктозы и маннозы. Позже он исследовал белки. Так он обнаружил новые аминокислоты и пролил свет на амидную связь, которую он назвал «пептидная связь» [1].

Использование удобрений стало обычной практикой с тех пор, как Либих доказал, что это улучшит доходность. Азот, необходимый растениям для роста, добавлялся в удобрения в основном в форме гуано. Он состоит из выветрившихся экскрементов морских птиц, которые в течение многих лет образуют слои толщиной в метры, особенно на пляжах Южной Америки с низким уровнем осадков. Чтобы удовлетворить высокий спрос на еду и, следовательно, для удобрений – целые грузы гуано импортировались в Европу.

Тем не менее, импорт гуано не мог идти в ногу с быстрым ростом популяции. Немецкий химик Фриц Хабер (1868–1934) обнаружил в 1909 году синтез аммиака и предотвратил голод на западе. К сожалению, это открытие также позволило Германии производить боевые отравляющие вещества во время Первой мировой войны, поскольку аммиак можно было использовать для создания нитрата аммония, который затем использовался в боеприпасах.

В методе Хабер-Бош аммиак производится в результате реакции между водородом и азотом. Фриц Хабер достиг синтеза при высоких температуре и давлении, а также с помощью катализатора. Карл Бош (1874–1940) разработал промышленную реализацию процесса. Он разработал специальное оборудование из современных материалов, которое противостояло таких суровым условиям.

В 1914 году началась первая мировая война. Вовлеченные страны, а также нейтральные государства сталкивались с блокадами на торговых путях и должны были стать в значительной степени самодостаточными. Это привело к буму в промышленных исследованиях по всему миру. Многочисленные авторитетные ученые активно участвовали в войне или поддерживали ее, в том числе Фриц Хабер, Вальтер Нернст и Эмиль Фишер. В дополнение к методу Хабера-Боша, давление на создание инноваций во время войны, также привело к первому синтетическиму каучуку, а также горчичному газу и токсичному фосгену. Газообразный хлор, который производился при синтезе аммиака, также использовался в качестве боевого вещества во время Первой мировой войны.