Создано человеком

Сегодня комплексные соединения с успехом используются в строительной технике и медицине, в нефтяной промышленности и теплоэнергетике при очистке вод и реактивов, активно применяются в процессах очистки промышленных выбросов для охраны окружающей среды.

Особенно широки перспективы использования комплексных соединений в сельском хозяйстве. Дело в том, что многие микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности растений, содержатся в почве в трудноусвояемом состоянии, так что роль их комплексных соединении для перевода в растворимую форму трудно переоценить - они живительный "концентрат", эликсир здоровья для урожая.

Советская школа координационной химии внесла существенный вклад к в становление химической промышленности пашей страны. Взять хотя бы процесс очистки азотоводородной смеси от окиси углерода в производстве синтетического аммиака, представлявший прежде чрезвычайную сложность. Выполненные в начале 30-х годов в Московском химико-технологическом институте имени Д. И. Менделеева фундаментальные исследования по изучению абсорбции (поглощения) вредной для окружающей среды окиси углерода растворами аммиакатов меди выявили оптимальные условия, при которых окись углерода поглощается наиболее полно. Сегодня мощность заводов, использующих во всем мире этот метод, составляет до 9 миллионов тонн.

Или взять другую важнейшую область практического использования достижений координационной химии - металлокомплекспыи катализ с участием комплексных металлов, родоначальниками которого по праву считаются выдающийся русский химик-органик М. Г. Кучеров, французский химик и минералог Ш. Фридель и американский ученый Дж. Крафтс. Результаты внедрения катализа в производство были столь ошеломляющие, что достоверно оцепить экономическую его отдачу практически невозможно.

И здесь тоже нет никаких преувеличений. Ведь сейчас многие продукты основного органического синтеза (винилацетат, уксусный альдегид и почти вся уксусная кислота) получают с помощью комплексов металлов.

Только продукция промышленного синтеза, базирующегося на реакциях, где в качестве катализатора используют комплексы кобальта или родия, исчисляется миллионами тонн.

Вот она - поистине многотоннажная химия. Значительную часть полимерных материалов (полиэтилен, полидиены и т. д.) тоже получают с помощью таких катализаторов. А ведь совсем недавно, всего лишь в начале 70-х годов, предположения выдающегося английского химика Найхолма о том, что в 80-х годах большая часть основного органического синтеза будет производиться с помощью металлокомплексных катализаторов, считалось чуть ли не утопическим.

Но как ни важен для экономики всех стран столь результативный практический "выход" исследований пометаллокатализу, теоретическое значение таких работ непреходяще. Потому что именно этот метод невиданно укрепил позиции восходящей еще к Д. И. Менделееву химической теории гетерогенного (гетеро - от греческого "другой", "разный") катализа, при котором процесс протекает в жидкой или газовой фазах, а ускорение осуществляет твердый катализатор.

Но возможности координационной химии отнюдь не исчерпаны. И мы вправе ожидать еще и еще новых успехов от практического применения комплексов со связью "металл - металл". Советскими исследователями уже синтезированы содержащие связи "металл - металл"

комплексы рения, платины. Созданы и так называемые кластерные соединения (содержащие связь "металл - металл"), открывающие перед катализом самые широкие перспективы.

Недавно в Институте общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова были синтезированы совершенно необычные соединения. Представьте себе икосаэдр - любопытный и довольно редко встречающийся в повседневной практике тип многогранника. Понимаю, что нелегко вообразить эдакую ячеистую башню из двадцати треугольных граней, тридцати ребер и двенадцати вершин, в каждой из которой сходится пять ребер. Такое "сооружение" и синтезировано учеными ИОНХа. Разумеется, "возведение" его преследовало вполне конкретную научную цель: создать гигантский кластер.

Здесь необходимо сказать, что химия кластерных соединений - интенсивно развивающееся в последние годы научное направление. Находится оно, как принято сейчас говорить, на стыке неорганической, элементоорганической химии, катализа, биохимии, коллоидной химии, физики ультрадисперсных систем, физики поверхности и электронного материаловедения. Химия кластерных соединений - развитие и продолжение химии координационной. А ее становление связано с достижениями русской и советской науки.

Кластерами называют такие соединения металлов, молекулы которых содержат обрамленный лигандами (молекулы или ионы в комплексных соединениях, непосредственно связанные центральным атомом-комплексообразователем) остов из атомов металлов, находящихся на расстояниях, допускающих прямые взаимодействия "металл - металл".

Не так давно английские исследователи сообщили в прессе как о выдающемся достижении национальной химической науки о синтезировании кластера с 28 атомами металла. С 28! А в ИОНХе создан гигант из 561 атома.

Та самая ажурная "башня", с которой я начал рассказ о кластерах. 560 атомов палладия "роятся" в ней в пяти слоях вокруг одного центрального. А на поверхности икосаэдра располагаются 60 молекул азотистого основания.

Вся конструкция - металлический остов и связанные с ним азотистые основания - несет положительный заряд +180, Вокруг такой конструкции размещаются ионы ацетата (сложных производных уксусной кислоты), компенсирующие заряд кластера, в результате чего все соединение электрически нейтрально. Такие кластеры в отличие от обычного металла (его называют компактным) растворяются в полярных (вода, спирты, уксусная кислота и т. д.) растворителях и в них способны осуществлять ряд необычных реакций органических соединений.

Химия кластеров не только расширила наши представления о строении материи, но уже дала практике удивительные катализаторы. Чем больше атомов металла в основании кластера, тем уникальнее, разнообразнее его возможности. Гигант из 561 атома палладия - химическая сенсация. Ведь кластерные катализаторы работают при комнатной температуре. Аналогию с ними выдерживают только те системы, что заложены природой в живом организме.

А спрос международного рынка на продукцию координационной химии все растет и растет. И в первую очередь на платиновые металлы, без которых не может сегодня обойтись ни электроника, ни электротехника. И здесь вновь пришлось обратиться за помощью к фундаментальным исследованиям. Автору этой книги и его коллегам удалось установить, например, что простые и двойные окислы платиновых металлов обладают металлическим характером проводимости только в том случае, если атом платинового металла имеет строго определенную электронную конфигурацию. При других электронных конфигурациях те же окислы становятся уже... полупроводниками. То есть их электрические свойства меняются.

Что же дает практике выявленная закономерность?

Возможность направленного синтеза соединений с заданными электрическими свойствами. Перспективно и использование достижений координационной химии в области создания неорганических материалов. Достаточно напомнить, что основные гидрометаллургические процессы в производстве редких, цветных, благородных, радиоактивных металлов непременно включают образование их координационных соединений. Так что детальное изучение этих процессов непременно будет способствовать разработке новых электрохимических и гидрометаллургических методов производства металлов.

Уже сегодня самое широкое применение нашли координационные соединения при получении металлов высокой степени чистоты, материалов для квантовой электроники, микроэлектроники и других областей новой техники. Недаром, оценивая значение "заслуг" координационной химии вообще и советской ее школы в частности, известный английский химик Дж. Чатт сказал: "...создание таких аппаратов современной техники, как атомные реакторы и ракеты, потребовало исследовать заново химию металлических элементов для нахождения лучших способов их очистки и получения новых материалов, пригодных для продолжительного использования в напряженных физических условиях. Возможно, не случайным было и то, что единственная страна, которая посвятила значительную часть своих усилий в области химических исследований в 20-30-х годах разработке координационной химии, была и первой страной, пославшей ракету на Луну".