Бош и Габер – положительные и отрицательные моменты научной деятельности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харьковский национальный университет

имени В.Н. Карамзина

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

Курсовая работа по предмету «Методология химии»

«Бош и Габер - положительные и отрицательные моменты научной деятельности»

Харьков 2011г.

Содержание

Введение

1. Жизнь Карла Боша и Фрица Габера до первой мировой войны

2. Промышленная фиксация атмосферного азота - история вопроса

3. Первая мировая война

4. После войны

5. Короткий мир

6. Подготовка к новой мировой войне

7. Производства аммиака сейчас

8. Производство азотной кислоты методом окисления аммиака. Вклад отечественных химиков в азотнокислотную промышленность

Заключение

Литература

Введение

Высшая Мудрость -- различать Добро и Зло.

Сократ

Действительно, вред или пользу принесла миру деятельность этих ученых? Да, они получили нобелевские премии, но когда празднуются юбилей Габера, то люди выходят на улицы с плакатами, о том, что вы празднуете юбилей убийцы. К Бошу же такой ненависти нет, но и его деятельность являлась двойного назначения и способствовала мировым войнам. Так на чьей стороне были эти ученые: добра или зла. Ситуация не однозначная, они оба работали на военную машину Германии во время первой мировой, что зло. С другой же, они внесли значительный вклад в науку, технику и даже в сельское хозяйство, что добро. Они, несомненно, гении, но добрые или злые гении они?

Для начала стоит разделить вопросы. Первый вопрос: «Что есть добро и зло вообще?» Второй вопрос «Как различить доброго гения от злого?». На первый вопрос я уже ответил в своей работе «По ту сторону добра и зла» [10]. Если кратко, то я пришел к заключению, что добро - это термодинамика, а зло кинетика. Это годится для относительно простых феноменов, таких как финансовые кризисы, зависание компьютера, дорожная пробка.… Как же это применить к такому сложному феномену как гений?

Второй вопрос может иметь тривиальный ответ. Добрый человек это тот, кто творит добро, а злой наоборот. Применимо ли это к Бошу и Габеру? Ведь часто бывает, что изобретатель не знает, как используют или будут использовать его изобретение. Они знали. Полагаю, что надо переформулировать вопрос. Есть такое выражение «история рассудит». Предлагаю провести «суд времени» над Карлом Бошом и Фрицем Габером. Если посмотреть на проблему юридически, то суды бывают двух видов. Есть суды, которые руководствуются принципом справедливости, те стараются вынести справедливый вердикт, в современной России таковым является уголовный суд. Есть суды, которые руководствуются принципом взвешивания аргументов, чьи аргументы тяжелее - та сторона и победила, в современной России таковыми являются все суды кроме уголовного. Предлагаю воспользоваться обоими принципами и поставить вопросы так. «Справедливо ли называть Карла Боша и Фрица Габера добрыми или злыми гениями?» «Чего больше (добра или зла) принесли Карл Бош и Фриц Габер?»

Возникает еще один вопрос. «Имеется моральное право судить этих людей?» Полагаю, что оно есть. Дело в том, что если они работали и под Гитлером, то непосредственно способствовали становлению третьего рейха. Как известно после второй мировой войны состоялся суд: Нюрберский трибунал. Он и дает право. Карл Бош и Фриц Габер не дожили до этого процесса.

1. Жизнь Карла Боша и Фрица Габера до первой мировой войны

Фриц Габер родился 9 декабря 1868 г. в еврейской семье. Его отец, Зикфрид Габер, был состоятельным торговцем в Бреслау (сегодня - Вроцлав, Польша). [7]

Его мать, Пола Габер, умерла во время родов. В 1877 его отец женился во второй раз на Хедвиг Хамбургер, которая родила ему трёх дочерей. Фриц получил химическое образование в университетах Берлина, Бреслау и Гейдельберга.

Свое чисто научное образование он дополнил технологической подготовкой в Высшей технической школе, находившейся в предместье Берлина - Шарлоттенбурге. Докторскую диссертацию, выполненную под руководством К. Либермана, он защитил в 1891 г. в Берлинском университете.

Вначале Габер работал химиком на различных предприятиях. Выкроив время, он один семестр провел в Цюрихе у Лунге, расширяя свои знания по химической технологии. [2]

После недолгого участия в коммерческих делах отца Фриц Габер вновь направился на учебу для совершенствования знаний по экспериментальной химии - на этот раз в Йену, к Кнорру. Затем Гарбер подал на должность научного ассистента у физикa-химика профессора Вильгельма Оствальда, областью интересов которого была как химия, так и химическая технология. Несмотря на неоднократные попытки, молодой учёный так и не получил эту должность. Предполагая, что проблемы у него из-за его еврейского происхождения, Габер в 1892 году переходит в христианство. В 1894 г. Габер стал ассистентом в Высшей технической школе в Карлсруэ у Г. Бунте. Проводимые Бунте исследования газов определили впоследствии направления основных научных интересов Габера. Уже в 1898 г. была опубликована его книга «Очерк технической электрохимии», которая показала, что молодой естествоиспытатель удивительно хорошо овладел основными положениями этой важной научной области. В 1896 г. Габер стал приват-доцентом Высшей технической школы в Карлсруэ; спустя девять лет была опубликована его крупная работа «Термодинамика технических газовых реакций». Годы с 1895 по 1911 в Карлсруэ сам Габер считал наиболее плодотворными в его научной деятельности. В это время он разработал физико-химические основы многотоннажного производства аммиака[2].

В 1901 году молодой учёный женится на Кларе Иммервар - учёной-химике, которая закончила университет в Бреслау и была первой женщиной, защитившей докторскую диссертацию по химии в этом университете. Год спустя у них родился сын Герман. В том же 1902 году, за значительные достижения в электрохимии, Вюрцбургский съезд Германского Бунзенского Общества выбирает Габера экспертом по сбору материалов и подготовке отчета по техническому и образовательному прогрессу в области химии в Соединённых Штатах Америки.

Габер жил в Америке около 16 недель, посещает 11 университетов и несколько наиболее значительных химических предприятий. В 1906 г. Габер стал преемником Ле Блана в должности профессора физической химии Высшей школы в Карлсруэ. [2]

В 1911 г. ученый был приглашен в Берлин на должность директора Института физической химии и электрохимии при незадолго до этого основанном Обществе Кайзера Вильгельма., основной целью которого было углубление фундаментальных разработок. Направление этих исследований в значительной мере определялось интересами монополий, причем все работы, проводившиеся в Институте физической химии, были поставлены на службу империалистической военной политике Германии. Несмотря на то, что Гарбер не мог сойтись характерами со многими своими коллегами, в 1913 году он не только знакомится, но и становится близким другом Альберту Эйнштейну. Более того, он даже выполняет роль посредника между великим физиком и его женой Милевой, когда их семейные отношения разладились [2].

Детство Боша изобиловало изделиями из железа, поскольку его отец, тоже Карл, занимался в Кельне поставками слесарно-скобяных изделий и газа, а дядя, Роберт Бош, основал фирм «Мастерская точной механики», имеющую теперь фамильный бренд «Бош». [1]

Карл был старшим из шестерых детей, и отец, очевидно, надеялся, что он поддержит семейную традицию после школы направил наследника к своему компаньону на сталеплавильный завод. За год трудового воспитания Карл освоил навыки формовщика, механика, плотника и слесаря. Став после окончания Технического университета в Шарлоттенбрге (в то время пригород Берлина) инженером -- механиком-металлургом, Бош сразу же, в 1896 году, поступил в Лейпцигский университет на кафедру органической химии, а через три года определился на работу в БАСФ (Баденская анилиновая и содовая фабрика). Уже тогда БАСФ превратилась в солидную компанию, располагающую штатом научных сотрудников и экспертов. Молодой Карл Бош явно не вписывался в этот прослойку, держался особняком, любил работать сам, своими руками. Как- то руководитель застал его в лаборатории без галстука, с закатанными рукавами и вспотевшим лицом. Он размешивал что-то в чане. «Дорогой мой, -- сказал шеф, -- вы очень ошибаетесь, если думаете, что такие глупости помогут вам продвинуться в БАСФ». Но получилось как раз наоборот.

На рубеже XIX и XX столетий Вильгельм Оствальд выступил с инициативой начать исследования, с тем, чтобы разработать методы, позволяющие осуществлять фиксацию азота воздуха, и сам активно принялся за дело. Его подтолкнула к этому не только и не столько продовольственная проблема, сколько смыкающаяся с ней проблема производства пороха и боеприпасов. В то время основным и практически единственным освоенным источником связанного азота была чилийская селитра, NaNO₃. Эта селитра шла на получение дымного пороха и азотной кислоты, из которой, в свою очередь, готовили бездымный порох (нитроцеллюлозу) и взрывчатку (тринитроглицерин, тринитротолуол и другие). В случае войны, тем более затяжной, Германия оказалась бы отрезанной от источника заморского сырья для боеприпасов. Незадолго до того блокада портов восточного побережья США вызвала в ходе Гражданской войны у южан острый недостаток пороха. (В те времена порох делали из калийной селитры, вывозимой из Индии.) Южане даже были вынуждены прибегнуть к дедовскому способу ее получения в «селитряницах» -- специальных помойках, где моча и нечистоты сбраживались и перегнивали, освобождая аммиак. Аммиак тут же нитрифицировался другими бактериями, а образующаяся при этом азотная кислота и добавляемая древесная зола, богатая поташом (K2CO3), давали столь необходимый армии продукт. Кстати, аналогичным способом выполняло свой гражданский долг и население Российской империи при Петре I, которому для реализации могучих помыслов требовалось много пороха. За год одна крестьянская семья получала примерно стакан селитры.

Свои заявки на изобретения Оствальд предложил приобрести руководству БАСФ -- компании, занявшей ведущее положение в стране после создания промышленного синтеза индиго. Но сотрудничества не вышло. В 1901 году патент на способ окисления аммиака на платине для получения азотной кислоты руководство БАСФ отклонило на том основании, что он был запатентован еще в 1838 году французом Фредерихом Кульманом. Годом ранее заявку Оствальда на способ синтез аммиака из азота и водорода было поручено воспроизвести юному Бошу. Он с энтузиазмом взялся за работу и быстро собрал «машину», так принято у немцев называть всякие установки. Процесс, однако, не пошел. Узнав об этом, Оствальд передал компании катализатор собственного приготовления, который был в виде сетки из железной проволоки. С ним у Боша получалось немного аммиака, но на этом все и кончалось. Знаменитый профессор, один из первых теоретиков катализа, встал было в позу обиженного: его результаты поручают проверять молодому специалисту, а тот еще и порочит его славное имя. Вот тут и пригодились Бошу знания и опыт металлурга. Проштудировав литературу, он вскоре смог четко объяснить неудачу, а вывод подкрепил собственными экспериментами. Причина была в том, что этот аммиак получался не из азота воздуха, а из того, что был на проволоке в форме нитрида. Должно быть, у Оствальда на какой-то стадии проволока подвергалась прогреву в аммиаке, и поверхность азотировалась, иначе его сетка не содержала бы нитрид железа. При подаче же на нее синтез-Газа, то есть стехиометрической смеси N₂ и H₂, нитрид восстанавливался водородом до металла с выделением аммиака. Другими словами, Оствальд получал аммиак всего-навсего из аммиака, а не из азота. Когда нитрид кончался, никакого аммиака получать не удавалось. Отношение коллег и руководства к Бошу, понятно, изменилось, а он почувствовал уверенность в себе. Своей будущей жене Эльзе Шилбах он пообещал: «Я решу проблему азота!» На БАСФ ему и пришлось заняться окислением азота в электрической дуге, получением цианидов и нитридов. Но это была лишь прелюдия. В 1908 году БАСФ подписала контракт с Фрицем Габером на исследование синтеза аммиака. У Габера был задел, вскоре он подготовил к демонстрации новую «машину». Боша назначили экспертом. Он с помощником Алвином Митташем отправился к Габеру в Карлсруэ. И тут сработал «эффект присутствия» -- машина сразу не завелась, сломался болт. Бош не стал ждать и один вернулся в Людвиксхафен, где располагалась штаб-квартира БАСФ. Ему и тут было все ясно, директору Генриху фон Брунку он сказал: «Я знаю точно, что может делать сталелитейная промышленность. Надо рисковать». Риск был большим, появились лишь первые обнадеживающие результаты, да и то в лабораторных условиях. Директор поддержал Боша. Контракт с Габером переписали на более выгодных для него условиях, он стал в перспективе очень богатым человеком. А пока что они с Бошем за несколько недель заложили в Людвигсхафене основу исследовательского центра. Получив впоследствии место директора Института физической химии кайзера Вильгельма, Габер перебрался в Берлин и отошел от проблем аммиака.

Создание производства аммиака на БАСФ сравнивают с Манхэттенским проектом. Сходство есть, хотя много и отличий. Бомба нужна была любой ценой, о мирном атоме и не думали. Стоимость же продуктов из аммиака в мирное время не должна была, по крайней мере, превышать стоимость чилийской селитры. Это ограничивало круг приемлемых решений. С другой стороны, действительно, оба проекта были направлены на получение стратегических продуктов своего времени и повлияли на ход военных действий. За счет концентрации сил переход от лабораторных разработок к масштабным производствам в обоих случаях занимал два-три года, а многие найденные решения стали самостоятельным вкладом в развитие науки и техники. Оба проекта завершились грандиозными взрывами. Ядерный случился закономерно, в ходе испытаний первой бомбы. Первый аммиачный, сопоставимый по мощности с небольшим ядерным зарядом, случился неожиданно для его создателей. Но были и другие: на третий день взорвался первый реактор опытной установки по производству аммиака, к счастью располагавшийся в толстостенном бетонном бункере. Позднее взрывы повторялись. Толстые стенки опытных реакторов синтеза аммиака, сделанные из орудийной крупповской стали, разрушались обычно на третьи-четвертые сутки работы.

Наибольший творческий вклад Боша в проект БАСФ состоял именно в преодолении трудностей с реактором синтеза. В результате собственных исследований он быстро поставил правильный диагноз при высоких давлениях и температурах сталь насыщается водородом и теряет углерод с образованием метана, все это вызывает ее охрупчивание: ведь именно концентрация углерода, в конечном счете, определяет уровень прочности стали. Подбор стойкого металла занял бы много времени, к тому же он наверняка оказался бы слишком дорогим для изготовления массивных аппаратов. Однако у Боша были тесные контакты с металлургами и машиностроителями, и он нашел простое решение. Внутрь, например, корпуса колонны синтеза аммиака, выполненной из конструкционной стали, вставлялся вкладыш из мягкой, малоуглеродистой. При этом внешний слой обеспечивал прочность, а прижимаемый к нему давлением внутренний слой -- герметичность. Между слоями устраивались проточки для удаления диффундирующего водорода.

От пуска первого реактора на опытной установке в Людвигсхафене в мае 1910 года до начала проектирования производства прошло менее двух лет. За это время была создана новая техника высокого давления: арматура, соединения, узлы аппаратов и уплотнения, приборы и прочее. Для получения синтез-газа разработана конструкция крупных агатов разделения воздуха и конверсии угля водяным паром. Технологию очистки водорода успешно решил молодой инженер Карл Краух. Однако отсутствие катализатора, удовлетворяющего техническим требованиям, у многих вызывало пессимизм. Осмий, на котором Габеру удалось получить хорошие показатели, или уран были экзотикой, их хватало разве что на опытную установку. По счастливому случаю Митташ испытал железную руду одного из шведских месторождений. После восстановления в токе синтез-газа она превращалась в пористое железо, а присутствующие в ней примеси, которые Бош назвал промоторами, активировали и стабилизировали поверхность. Минерал из Галливара оказался прототипом технического катализатора. Так началась и продолжается до сих пор эпоха смешанных, сложных катализаторов. Всего же Митташ до 1922 года опробовал около двадцати тысяч разных образцов. В 1913 году, спустя 16 месяцев после начала проектирования, в трех километрах от Людвигсхафена на заводе в Оппау было пущено первое производство синтетического аммиака мощностью 7000 тонн в год[1].

Карл Бош проводил свои выдающиеся исследования, направленные на решение проблемы азота, в конкретных исторических условиях, находясь в зависимости от капиталистических производственных отношений.

Поэтому вскоре он поставил свои научные и коммерческие способности на службу германскому империализму. Жизнь Боша наглядно показывает противоречивый характер развития химии и деятельности многих химиков в капиталистическом обществе. С одной стороны, его работы противоречили элементарным жизненным интересам народа, но в то же время они помогали развитию производительных сил во имя прогресса человечества.

Создание промышленного способа синтеза аммиака, которое явилось выдающимся научным достижением химиков Фрица Габера и Карла Боша, проводилось в сложное время. Этот период характеризовался очевидным стремлением к монополизации и концентрации всей промышленности и банковского капитала, а также политической активностью империалистических кругов в борьбе за передел мира. Войну они представляли как необходимое средство решения политических вопросов, и империалистическая и шовинистическая пропаганда достигла небывалых масштабов. Монополизированная химическая промышленность была одной из ведущих областей, определяющих в значительной степени политику империалистической Германии. Эта обстановка в Германии оказывала немалое влияние и на естествоиспытателей, которые вынуждены были отдавать свои знания и талант на службу химических концернов. Они зачастую попадали в двусмысленное положение, если были не в силах преодолеть классовую ограниченность, присущую буржуазии.

Габер и Бош вместе с некоторыми другими химиками решили проблему связанного азота, ставшую в XIX в. весьма актуальной в связи с быстрым ростом населения Земли. Когда на рубеже нашего столетия капитализм вступил в стадию империализма, эта проблема в Германии потребовала быстрого решения. Введение азотных удобрений в сельское хозяйство позволяет удовлетворить потребность в продовольствии сильно возросшего населения Земли. Кроме того, соединения азота используются для изготовления боевых взрывчатых веществ. Это применение соединений азота интересовало главным образом представителей германского агрессивного империализма, стремившегося к переделу мира.

Развитие химии и химической промышленности в начале XX в достигло в Германии настолько высокого уровня, что химики и технологи смогли решить проблему связанного азота, используя в качестве исходного сырья азот воздуха. Разумеется, империалистические условия развития науки и промышленности несколько затушевали гуманистическую сторону решения этой проблемы[11].

2. Промышленная фиксация атмосферного азота - история вопроса

Стоит отметить, что к этому времени в Норвегии уже работали заводы по сжиганию воздуха в электрической дуге. Дело в том, что благодаря обилию гидроэлектростанций электричество в Норвегии дешево, и она могла позволить себе такое энергоемкое производство, а Германия не могла.

Способ фиксации азота воздуха в электрической дуге состоит в окислении азота при высоких температурах. Еще в 1780 г. английский ученый Д. Пристли, пропуская электрическую искру через объем воздуха, заключенный над водой, обнаружил, что объем воздуха уменьшился, а полученный раствор приобрел кислую реакцию. Этому явлению Пристли не дал правильного толкования.

Соотечественник Пристли физик и химик Г. Кавендиш повторил в 1784 г. его опыты и показал, что окислы азота при растворении в щелочном растворе образовывали соли азотной и азотистой кислот.

В течении последующих 100 лет многие ученые проявляли живой интерес к проблеме связывания атмосферного азота (Д. Дьюар, 1880 г.; В. Крукс, 1892 г.; Д. В. Рэлей, 1895 г. и др.). В 1897 г. Д. В. Рэлей на основании опытов, проведенных в построенном им аппарате для окисления азота в сильной электрической дуге, установил выход азотной кислоты, достигавший 50 г на 1 кВт-ч. Позже подобные исследования проводили другие исследователи.

К началу XX в. были достигнуты крупные успехи в области теоретического изучения и постановки экспериментально-практических работ, связанных с окислением атмосферного азота. Эти работы легли в основу промышленного способа фиксации азота воздуха в электрической дуге.

Не случайно, что в конце XIX -- начале XX в. на этот способ в разных странах были взяты патенты, ставившие конечной целью получение азотной кислоты или ее солей. Содержание и описание патентов свидетельствуют о том, что в это время уже созрели научно-технические предпосылки для постановки способа на промышленную основу.

В 1901 г. в США даже было учреждено промышленное общество «Atmo-spherie products Company» на Ниагарском водопаде. В 1902 г. здесь был построен по способу Ч. Брэдли и Д. Ловэ небольшой завод. Принцип действия аппаратов, применявшихся на предприятии этой компании, состоял в применении большого числа мелких дуговых разрядов. Установка работала при напряжении от 10 тыс. до 15 тыс. В и силой от 1 до 0,001 А Одновременно в установке горело 250--300 электрических дуг. Несмотря на различные технические усовершенствования этого способа, добиться экономичного выхода азотной кислоты не удалось. Общество, располагавшее капиталом в 1млн. долл., прекратило свое существование в 1904г.

Первую промышленную установку для получения азотной кислоты по способу фиксации азота воздуха в электрической дуге построили норвежские ученые -- профессор физики X. Биркеланд и инженер С. Эйде. Биркеланд предложил оригинальное решение, которое дало возможность придать электрической дуге растянутую по окружности форму, что чрезвычайно повысило эффективность окисления азота. Это решение он заимствовал из давно известного свойства вольтовой други отклоняться в магнитном поле от ее начального положения. В процессе работы установки дуга растягивается до тех пор, пока не «порвется» и не заменится новой. Такое прерывание и возникновение новой дуги в зависимости от условий может происходить с частотой от нескольких сот до 1000 раз в секунду. При соответствующей силе тока дуга, принимая форму сплошного и очень тонкого диска, достигала диаметра 1--2 м. Преимущество дискообразной дуги -- возможность получать более высокую температуру и быстро охлаждать получаемый продукт.

Работы по практической разработке способа Биркеланд и Эйде начали в 1903 г. в небольшой опытной лаборатории (в Христиании), оборудованной аппаратом мощностью всего в 3 л. с. После этого опыты были переведены в созданную норвежским электрохимическим обществом новую лабораторию, в которой применяли установку мощностью 10--20 л. с. В процессе расширения работы в Анкерлокене был построен опытный завод небольшой мощности (150 л. с.) и вслед за ним завод в Васмоэне на 1 тыс. л. с.

На основе успешных опытно-промышленных испытаний изобретений Биркеланда и Эйде в 1905 г. было построено большое предприятие для производства «воздушной селитры» в Ноттодене мощностью 2500 л.с. В 1907 г. промышленное общество по эксплуатации рассматриваемого способа построило завод в Свельгфосе на 40 тыс. и в 1910 г.-- в Руканфосе на 140 тыс, л. с. Электроэнергию для снабжения созданных заводов подавали с электростанций, построенных на водопадах Тин-Эльф, Свельгфос.

Ноттоденский завод состоял из четырех корпусов, в которых соответственно располагались отделения: электрических печей с находящимися при них башнями для окисления окиси азота; поглотительных башен для получения азотной кислоты; переработки азотной кислоты в кальциевую селит-РУ> укупорки и склада готовой продукции. Завод был обурудован 4 печами но 500--700 кВт каждая. Они были включены в цепь трехфазного генератора мощностью 2 тыс. кВт и напряжением 5 тыс. В.

Печь была снабжена двумя медными полыми электродами, охлаждаемыми во время работы циркулирующей в них водой. Снаружи печь имела вид огромного плоского цилиндра, в центре которого в горизонтальной плоскости расположен массивный электромагнит, опирающийся на две подставки. Корпус печи -- железный с шамотной набивкой, в которой были предусмотрены каналы. Через них проходил и подогревался воздух, подаваемый в печь вентилятором. Через печь прогонялось до 25 м3 воздуха в минуту. В процессе «сжигания» азота из печи выходила смесь воздуха с двумя объемными процентами окиси азота при температуре 1000° С. Для дальнейшей переработки окиси азота в двуокись воздушную смесь охлаждали, нагревая паровые котлы. Полученный пар использовали для выпаривания растворов конечного продукта -- кальциевой селитры. Для дальнейшего охлаждения воздушную смесь пропускали еще через несколько холодильников и с температурой около 50°С подавали в окислительную башню, где ее скорость значительно снижалась и большая часть окиси азота, соединяясь с кислородом, переходила в двуокись. Из окислительной башни газы направлялись в поглотительные гранитные башни, наполненные кусками кварца, орошаемые сверху водой. Здесь двуокись азота растворялась с образованием азотной и азотистой кислот, которая вследствие продолжающегося процесса окисления постепенно переходила в азотную кислоту. Стекающий вниз раствор вновь направляли в верхнюю часть поглотительной башни, где в процессе насыщения двуокисью азота повышалась его концентрация.

Установка Биркеланда и Эйде позволяла поглощать до 95% всех образующихся окислов азота и превращать их в 50%-ную азотную кислоту.

На конечной стадии газы промывались известковым молоком (гидрат окиси кальция), которое нейтрализовало последние остатки непоглощенной водою двуокиси азота.

Полученную азотную кислоту в Норвегии обрабатывали известняком (карбонат кальция) и превращали таким образом в кальциевую или «воздушную селитру». Упаренным до известной крепости раствором селитры наполняли железные бочки, где он застывал.

В результате усиленного развития в Норвегии способа Биркеланда и Эйде эта страна начала вывозить на внешний рынок «воздушную селитру». Ее экспорт составил, т: 1905 г.-- 115,14; 1906 г.-- 588,68; 1907 г.-- 1343,83. В 1912 г. в Норвегии суммарная мощность гидроэлектрических установок, обслуживающих предприятия, производящие азотную кислоту из воздуха, составляла 400 тыс. л. с.

Способ фиксации азота воздуха в вольтовой дуге был использован в Германии на Баденской анилиновой и содовой фабрике. Здесь применяли электрическую печь, разработанную в 1905 г. Шенхерром и Гессбергером. Отличие этой печи состояло в том, что в ней использовали обычную вольтову Дугу. Она была заключена в железную трубу, через которую продували воздух, предназначенный для окисления азота. Длина электрической дуги, обладавшей устойчивостью, доходила в такой печи до 7 м. Выход окиси азота был почти в 2 раза выше по сравнению с печами Биркеланда и Эйде.

К 1914 г. относится появление в южной Франции нескольких небольших заводов, реализовавших способ производства азотной кислоты из воздуха окислением азота в пламени вольтовой дуги.

Получением азотной кислоты фиксацией азота воздуха заинтересовались в России. В 1905 г. при Главном инженерном управлении военного министерства была создана межведомственная Комиссия по вопросу добывания азотной кислоты окислением азота воздуха. Инициатором организации комиссии был заведующий химической лабораторией Николаевской инженерной академии А.И. Горбов.

Разработкой конструкции электродуговой печи занимались А.И. Горбов и профессор Петербургского политехнического института В.Ф. Миткевич (впоследствии академик)[3].

3. Первая мировая война

В течение десятков лет шовинистическая пропаганда германских капиталистов, юнкеров и милитаристов вдалбливала в сознание большей части немецкого народа мысль о неизбежности империалистической войны. Под влиянием ревизионистов в рабочем движении националистический угар, к несчастью, начал заражать и часть рабочих. Твердо уверенный в правоте националистической идеологии крупной буржуазии, Габер считал основной задачей ученого в период первой мировой войны - отдать все силы и способности «на благо отечества».

Поскольку представление Габера об отечестве сложилось под воздействием пропаганды империалистических кругов Германии, он поставил свой талант ученого на службу прусско-германского генералитета, хорошо понимавшего значение химии для военных целей[11].

Фриц Габер самолично обучал бойцов газового подразделения, как пользоваться газовыми балонами; под его началом служили будущие нобелевские лауреаты Джеймс Франк, Густав Хертц и Отто Ган. 22 апреля 1915 г. Германия провела массированную хлорную атаку на Западном фронте в Бельгии у города Ипр, выпустив зa 17 часов со своих позиций между пунктами Биксшуте и Лангемарк хлор из 5,730 баллонов. Результатом сражения у Ипра, продолжавшегося до середины мая, стало последовательное очищение от англичан и французов значительной части территории Ипрского выступа. Союзники понесли значительные потери - 15 тысяч солдат получили поражения, из них 5 тысяч погибли. Газеты того времени так писали о действии хлора на человеческий организм: "заполнение легких водянистой слизистой жидкостью, которая постепенно заполняет все легкие, из-за этого происходит удушение, вследствие чего люди умирали в течение 1 или 2 дней". Те, кому "посчастливилось" выжить, из бравых солдат, которых с победой ждали дома, превратились в слепых калек с сожженными легкими[2]. За успешное осуществление газовой атаки против союзных войск Габеру было присвоено звание капитана немецких войск.

Среди тех, кто не разделял радость военных побед страны и успехов Габера, была его жена Клара. Хотя она и старалась всячески помогать своему мужу и даже перевела на английский все его работы, увлечение Гарбера разработкой химического оружия она считала"омерзительным и варварским". В ту ночь, когда Фриц Габер впервые надел свой капитанский мундир и праздновал первое применение оружия массового уничтожения собственного изобретения и своё повышение, Клара покончила жизнь самоубийством. 2 мая 1915 года она взяла армейский пистолет мужа и нажала на курок в саду собственного дома. Окровавленную и умирающую, её нашёл 13- летний сын Герман.

[2]

Габер не мог остаться даже на её похороны - по приказу немецкого командования, он срочно выехал на следующий день на восточный фронт, для подготовки новой газовой атаки под Болимовом (Польша) против русских войск.

1917 Фриц Габер со своей второй женой Шарлоте Натан и сыном от первого брака Германом.

Шарлота была управляющей делами социального клуба, где Гарбер был членом. [7]

В газовой атаке, проведённой против русских, Габер впервые применил добавку к хлору газа фосген, который в отличие от хлора, проникал сквозь существующие тогда средства защиты. В результате этой газовой атаки было отравлено 34 офицера и 7,140 солдат (по другим сведениям было отравлено около 9000 человек), из которых 4 офицера и 290 солдат умерли. Габер был уверен, что применение газового оружия в войне более гуманно, чем применение конвенционального, так это ведёт к более коротким срокам самой войны. Тем не менее, за период первой мировой войны от газов погибли 92,000 солдат и более 1,300,000 солдат остались инвалидами. По окончании Первой Мировой Войны союзники предъявляют Германии список из 900 военных преступников, в их числе - Фриц Габер[2].

Завод в Оппау был рассчитан на выпуск сульфата аммония в качестве удобрения. Однако с началом первой мировой войны ситуация изменилась. Селитра была объявлена стратегическим продуктом. По согласованию с военными БАСФ срочно стала переводить производство на выпуск: нитрата натрия. Необходимое для этого производство азотной кислоты было построено в стиле Боша -- без опытной установки, по одним лишь лабораторным данным и всего за год. Он решил отказаться от дорогой и дефицитной платины, а использовать смешанный катализатор из оксидов железа, висмута и марганца, забракованный ранее для синтеза аммиака. В мае 1915 года была получена азотная кислота, а из нее взаимодействием с содой стали производить «белую соль». Вскоре после начала военных действий французы совершили авианалет на завод. Больших разрушений он не причинил, но было принято решение: в дальнейшем расширять производство аммиака на государственные субсидии в центре Германии. В августе 1916 3ода БАСФ подписала с правительством договор, согласно которому через год, то есть к августу 1917 года, новая мощность должна была составить 7500 тонн нитратов не в год, а в месяц! Ударная стройка продемонстрировала темпы, немыслимые в мирное время. В конце апреля 1917 года из Лейна, где был построен новый завод, отправился железнодорожный состав с селитрой. На вагоне кто-то написал: «Смерть французам». Некоторые историки полагают, что, если бы у Германии не появилась синтетическая селитра, мировая война кончилась бы года на два раньше.[1]

4. После войны

В 1918 году военные действия затихли, но французские войска вошли в Рур, и Оппау оказался в зоне оккупации. Бош пытался спасти все, что можно: документацию, готовую продукцию, оборудование и прочее. Производство селитры осталось целым. Французы, конечно, принялись детально разбираться с технологией оборонного предприятия. Потом здесь побывали и английские специалисты. Немецкое ноу-хау превращалось в трофей. Бош придумывал все новые отговорки и не запускал завод[1].

Габер прячет военную униформу химических войск собственного изобретения, отращивает бороду и переезжает в Швецарию в Санкт Мориц, где принимает Швейцарское гражданство. Но очень скоро союзники, по необъяснимым причинам, отзывают обвинения против Габера, и он возвращается обратно в Германию[2]. Видимо повлияла несговорчивость Боша.

За короткий срок Бош стал влиятельной фигурой в немецкой химической промышленности. Его включили в состав немецкой делегации на Парижской мирной конференции, и там он попытался решить некоторые частные проблемы. По карнизу, через колючую проволоку, он покинул отель-тюрьму, в которую поместили немецкую делегацию, чтобы втайне встретиться с французскими промышленниками. Результатом ночной сепаратной встречи было соглашение, по которому Французской национальной корпорации дешево, за 10% от оценочной стоимости, передавалась лицензия на производство аммиака по способу Габера -- Боша, но БАСФ получала небольшую премию с каждой произведенной тонны продукта. За столь успешно проведенное мероприятие Боша назначили главой БАСФ. Это его не очень-то радовало, поскольку отрывало от любимых занятий -- техники и химии. В 1920 году оккупация кончилась, но мирное время наступило не сразу. Германское правительство не смогло выплатить контрибуцию, и оккупация повторилась. Завод снова остановили, Бошу грозила французская тюрьма за саботаж. Однако БАСФ постепенно перестраивалась на выпуск удобрений.

Создание промышленного синтеза аммиака из азота воздуха современники сразу же расценили как выдающееся достижение, и, прежде всего как средство повышения плодородия земли и борьбы с голодом[1].

Несмотря на возражения учёных стран Антанты, в 1919 году Фрицу Габеру вручили Нобелевскую премию за "синтез аммиака из составляющих его элементов", зарезервированную за ним ещё год назад. "Открытия Гарбера, - сказал в своей речи на презентации А.Г. Экстранд, член Шведской королевской академии наук, - представляются чрезвычайно важными для сельского хозяйства и процветания человечества"[2].

В своих выступлениях Габер при получении награды ни словом не обмолвился о своем учителе Оствальде. От своего вклада в решении этой проблемы Оствальд не отказывался, да к тому же он выступил консультантом фирмы «Хёхст», попытавшейся в суде аннулировать патенты БАСФ[1].

5. Короткий мир

За военный период плодородие немецких земель снизилось почти вдвое. По инициативе Боша близ Людвигсхафена была открыта агростанция БАСФ, и еще в 1916 году появилась своя рецептура удобрения в виде смеси аммиачной селитры (74%) и доломита -- «Kalkammonsalpeter». Очевидно, за долгие годы в отвале скопилась некондиция -- порядка 8000 тонн нитратов и сульфатов аммония. В 1921 году ее взялся реализовать на удобрения подрядчик, и слежавшуюся массу стали дробить взрывным способом. В конце концов, взорвалось все. Была осень, Бош находился в Гейдельберге, в 12 км от Оппау, -- БАСФ построила там директорскую виллу. Услышав взрыв, Бош сразу же приехал. Городок: превратился в руины, погибли 560 человек. Бош назначил комиссию и организовал комитет помощи, которые сразу же начали действовать. Руководить восстановлением завода он доверил Крауху. Здоровья Боша не хватило на все перегрузки, и эта катастрофа ввергла его в глубочайшую депрессию. Он исчез на несколько месяцев. Подозревают, тут-то Бош и начал злоупотреблять крепким алкоголем. Позднее он все же найдет силы, чтобы выкарабкаться из душевного кризиса. Химия и техника для него перейдут в разряд хобби. На вилле Бош заведет мастерскую, лаборатории, опытный участок, соберет библиотеку, коллекции насекомых и минералов, создаст даже свою обсерваторию. Встречи, речи, визиты и прочие обязанности руководителя он будет стараться свести к минимуму.

Весной того же 1921 года произошло еще одно трагическое событие. На Лейнаверке Бош набрал штат экспертов, призванных сократить непроизводительную трату рабочего времени, они занялись хронометражем. Это послужило детонатором беспорядков. Тысячи рабочих вышли на баррикады. Среди них были агитаторы коммунистического и анархистского толка, вооруженные группы. Противостояние длилось десять дней. Для наведения порядка пришлось применить артиллерию. Были жертвы: тридцать рабочих и один полицейский. Бош не умел вести диалог с профсоюзами, последовали репрессии и ужесточение режима на заводе. Он был либерален, видимо, ему просто хотелось, чтобы в условиях послевоенной нищеты и неустроенности завод работал слаженно, как часовой механизм. Он отнюдь не стремился к бесчеловечной эксплуатации пролетариата. Чтобы чем-то защитить своих рабочих в условиях чудовищной послевоенной гиперинфляции, БАСФ выпустила свою валюту -- «анилиновый доллар», ведь тогда, в 1923 году, один доллар США стоил 4,2 триллиона марок. БАСФ была одной из первых компаний, где появился восьмичасовой рабочий день при пятидневной неделе. Делалось это как будто по инициативе руководства компании, в патерналистическом духе бывшего директора фон Брунка. В конце 1925 года шесть фирм объединились в концерн «ИГ Фарбениндустри», из них самыми крупными были БАСФ, «Байер», «Агфа» и «Хёхст». Концерн возглавил Бош. В том же году БАСФ приобрела патент Фридриха Бергиуса на производство моторного топлива. Этот способ, «бергинизация», состоит в обработке суспензии угля в углеводородном масле водородом при высокой температуре и давлении. Бош увлекся новым делом, столь же грандиозным, как связанный азот. Бергиус в отличие от Габера сам занимался технической реализацией, но она нуждалась в серьезной доработке. Найти инвестиции было невозможно, Германия пребывала в послевоенном кризисе. Для привлечения средств Бош вовлек в проект американцев. Были сделаны первые практические шаги, но, когда выяснилось, что США смогут обеспечить себя нефтью, сотрудничество со «Стандартойл» приостановилось. Новая установка бергинизации была построена в Лейне Сже в 1927 году. В 1931 году Бошу и Бергиусу присудят Нобелевскую премию «за заслуги по введению и развитию методов высокого давления в химии». (Премию следовало бы разделить на троих: ведь В.Н. Ипатьев с 1903 год обстоятельно исследовал гидрогенизацию в автоклаве -- «бомбе Ипатьева», о чем было хорошо известно и на Западе)[1].

Ипатьев Владимир Николаевич [9(21).11.1867, Москва, -- 29.11.1952, Чикаго], русский химик-органик, академик (1916--36). В 1892 окончил Михайловскую артиллерийскую академию в Петербурге, с 1900 профессор этой же академии. В 1918--1927 работал также в АН СССР, в ВСНХ и в основанном им Научно-исследовательском химическом институте высоких давлений. В 1927 был послан в заграничную командировку, из которой не вернулся. С 1930 работал в США (фирма «Юниверсал ойл продактс компани»), был профессором Нортуэстернского университета (Чикаго). И. изучал действие брома на третичные спирты и открыл новые пути синтеза углеводородов ряда CnH2n-2, в частности Изопрена (1897). В 1900 начал исследования в области гетерогенного катализа при высоких давлениях и температурах, причём пользовался изобретённым им оригинальным прибором («бомба Ипатьева»). Эти исследования И. имели большое значение для развития промышленного катализа, в частности гидрогенизации жиров. Занимался алкилированием парафиновых углеводородов непредельными углеводородами с целью получения разветвленных алканов как высокооктановых компонентов моторных топлив. Автор работ - Глинозем как катализатор в органической химии, Л., 1927 (совм. с Н.А. Орловым и А.Д. Петровым); Каталитические реакции при высоких температурах и давлениях, 1900--1933, М.--Л., 1936[4].

В 1919 году Гарбер организовывает свои знаменитые двухнедельные коллоквиумы, которые посещали наиболее выдающиеся ученые того времени, включая Альберта Эйнштейна, Нильса Бора, Отто Варбурга, Отто Мейергофа, Питера Дебая и многих других. Это позволяет Габеру широко разъезжать по различным странам мира, способствуя развитию химии в этих странах и международному сотрудничеству учёных химиков[2].

В 1920 г. он начал исследования по извлечению золота из морской воды, надеясь, что в случае успеха это предприятие позволит Германии рассчитаться по репарациям со странами Антанты. К сожалению, в своих расчётах Габер основывался на непроверенных минеральных анализах сделанных ещё в 19 веке, в которых количество содержания золота в морской воде было сильно завышено. После шести лет работы этот проект закончился неудачей. Тем не менее, Гарберу удалось созидать очень точный метод измерения содержания золота в морской воде. Его оказалось в 1000 раз меньше, чем это необходимо для рентабельного производства золота[2].

Фриц Габер в свой 60-й день рожденья1928 г. [7]

Несмотря на некоторые неудачи в исследованиях Габера после Первой Мировой Войны, работы Габерa в институте Кайзера Вильгельма привели к значительным успехам в области атомной физики, биологии и химии. Талантливое руководство институтом привело под его крышу наиболее способных химиков со всего мира, в 1929 году 50% работников института и лаборатории составляли иностранные учёные из десятка стран[2].

7. Подготовка к новой мировой войне

Поражение Германии, самоубийство первой жены, осуждение учёного английскими, американскими и французскими коллегами привели Габера к тяжелой депрессии; кроме того, у него развился сахарный диабет. Несмотря на это, он провел реорганизацию Института кайзера Вильгельма в Берлине в условиях жестких ограничений, характерных для послевоенной Германии.

В 1919 году Германия начинает секретную программу по разработке и производству химического оружия под руководством Фрица Габера. Чтобы избежать инспекции, учреждённой Версальским договором, работы над программой переводятся в третьи страны, в том числе и в Советский Союз. 16 апреля 1922 г. во время Генуэзской конференции в городе Рапалло (Италия) был заключён Рапалльский договор между РСФСР и Веймарской республикой. Он означал срыв международной дипломатической изоляции большевистской диктатуры России. Договор предусматривал немедленное восстановление в полном объёме дипломатических отношений между РСФСР и Германией. Стороны взаимно отказывались от претензий на возмещение военных расходов и невоенных убытков и договаривались о порядке урегулирования имеющихся разногласий. Обе стороны признали принцип наибольшего благоприятствования в качестве основы их правовых и экономических отношений, обязывались содействовать развитию их торгово-экономических связей. Договор так же включал в себя и секретную статью о сотрудничестве в развитии военной технологии.

В январе 1923 года уполномоченные представители Советской России появились в Берлине, чтобы сделать значительный заказ на компоненты вооружений и попросить финансовую помощь от Германии. Россия дала согласие на строительство заводов для производства запрещённого вооружения и испытаний запрещённых вооружений на своей территории. Сразу же после Берлинской встречи, глава армейского артиллерийского департмента, Отто Хассе, вызвал к себе Фрица Габера и спросил какова вероятность размещения предприятий по производству химического оружия в России и кто бы мог возглавить этот проект.

Габер предложил Дитриха Столценберга. В дальнейшем в своей автобиографии, написанной в 1946 году, Владимир Ипатьев, занимающий в то время должность заведующего Химическим управлением, а также председателя Научно-технического отдела (НТО), отмечает, что химическое оружие в Советском Союзе вряд ли бы когда-нибудь производилось без активной помощи Столценберга.

Вскоре в Москве было подписано тайное соглашение о строительстве фабрики по производству смертельных газов. В специальных инструкциях, написанных Львом Троцким и Михаилом Калининым, было отмечено, что газовое оружие, произведённое на этой фабрике, будет поставляться на равных условиях, как в красную армию, так и в немецкую армию, в обход Версальского договора. Место для строительства этой фабрики было выбрано в Самаре, строительство началось немедленно. К 1926 году планировались ввести цеха по производству горчичного газа, фoзгена и хлорина. За заслуги в развитии газового оружия в России, в 1932 году Габер становится почётным членом Академии наук СССР. Было ясно, что до начала производства газового оружия в СССР пройдёт нескольких лет, a Нобелевскую премию германская армия хотела иметь его немедленно.

Тогда, по совету Габера, линии по производству химического оружия, демонтажа которых требовали Англия и Франция, были переоборудованы на производство химических дезинфицирующих средств, что не было запрещено Версальским договором. Необходимые исследования и разработки были представлены Габером и его институтом. Среди веществ разработанных в те дни Габеровским институтом является и ставший впоследствии печально известный газ Циклон-Б.

Циклон «Б» (нем. Zyklon B) -- название товарного продукта химической промышленности Германии, использовавшегося для массового уничтожения людей в газовых камерах лагерей смерти. В период после первой мировой войны широко использовался в Германии в качестве инсектицида. Во время второй Мировой Войны Циклон Б» требовался армии Третьего рейха и концентрационным лагерям для дезинфекционных мероприятий. Свыше 95 % «Циклона Б», поставлявшегося в лагеря, действительно применялось для уничтожения клопов как переносчиков болезней[2].

«Циклон Б» представляет собой адсорбент (сначала диатомитовая земля, позже использовались высокопористые гипсовые гранулы), насыщенный синильной кислотой. В состав также входит 5 % предупреждающего ароматизатора (метиловый эфир бромуксусной кислоты), поскольку сама синильная кислота имеет слабый запах и стабилизатор. Согласно данным фирмы-изготовителя, гранулы при комнатной температуре выделяют газ в течение двух часов; при более низкой -- дольше. «Циклон Б» до сих пор производится в Чехии, в городе Колине, под торговой маркой «Uragan D2»[5].

Нацистские учёные быстро выяснили что в процентном отношении минимальной части поставлявшегося в лагеря «Циклона Б» будет хватать для массового уничтожения людей, так как для умерщвления теплокровных форм жизни достаточна значительно меньшая дозировка (1/22 дозировки для беспозвоночных). На процессе против управляющего фирмой Degesch, производившей «Циклон Б», было подсчитано, что 4 килограммов «Циклона Б» было достаточно для умертвления 1000 человек. Впервые для массового уничтожения людей «Циклон Б» был применён в сентябре 1941 г. В лагере Освенцим по инициативе первого заместителя коменданта лагеря Карла Фрицша, для уничтожения 900 советских военнопленных. Комендант лагеря Рудольф Гёсс одобрил инициативу Фрицша, и впоследствии именно в Освенциме этот газ применялся для убийства людей в газовых камерах. С 10 декабря 1941 г. в администрацию 8 концлагерей поступило распоряжение о проведении комиссиями врачей СС проверок и отбора заключенных, и умерщвлении газом всех заключённых, болевших больше 4 недель. Для умерщвления стал применяться газ «Циклон Б». В дальнейшем он широко применялся для уничтожения евреев.

Начиная с 1926 года Габера постепенно отстраняют от активного участия в секретной программе по химическому вооружению. В июне 1929 года Габер подаёт жалобу в министерство обороны, что его больше не привлекают к работе над разработкой химического оружия. С того же 1926 года даёт трещину и его личная жизнь. В 1927 году он разводится со второй женой Шарлотой, на которой он женился 10 лет назад. В их браке родились двое детей, Людвиг и Ева[2].

В 1933 г., после прихода к власти Гитлера, положение Габера стало опасным, поскольку он был евреем (не по вероисповеданию, а по происхождению). Одним из первых действий нацистского правительства было издание законов гражданского кодекса, не позволяющих евреям состоять на службе в академических и правительственных учреждениях. Так как Габер находился на германской службе во время первой мировой войны, для него было сделано исключение, но 7 апреля этого же года ему пришлось уволить из своего штата 12 евреев. Габер сильно переживал увольнение своих коллег из-за национальной принадлежности и, после того, как смог устроить их всех на работу за границей, сам послал письмо с заявлением об отставке в министерство искусства, науки и народного образования. «За более чем 40-летнюю службу я подбирал своих сотрудников по их интеллектуальному развитию и характеру, а не на основании происхождения их бабушек, - писал он, - и я не желаю в последние годы моей жизни изменять этому принципу». Его отставка была принята 30 апреля 1933 года.

Бежав от нацистов в Англию, Габер работал в течение четырех месяцев со своим бывшим помощником Уильямом Поупом в Кембриджском университете. Затем химик и будущий первый президент Израиля Хаим Вейцман предложил Габерy работать в палестинском исследовательском институте Даниэля Сиффа в Реховоте (позднее переименованный в Институт Вейцмана). Нo тяжёлая английская зима резко ухудшила здоровье Габерa. Он перенес сердечный приступ, поправился и выехал по приглашению в январе 1934 г.