Кафедра химической кинетики

Краткий очерк истории кафедры

Кафедра химической кинетики была создана в МГУ в 1944г. по инициативе академика Н.Н.Семёнова, который в течение более 40 лет являлся бессменным её руководителем. С 1944 и вплоть до 1984 года заместителем заведующего кафедрой был Н.М.Эмануэль (впоследствии академик, лауреат Ленинской и Государственной премий СССР)

С самого начала руководство кафедры уделяло большое внимание развитию и организации учебного процесса. Первыми преподавателями кафедры, кроме Н.Н.Семёнова, были Н.М.Эмануэль и В.В.Воеводский (впоследствии академик, лауреат Государственной премии СССР). В 1962 году на основе читаемых лекций в МГУ и ИХФ был издан основополагающий «Курс химической кинетики» Н.М.Эмануэля и Д.Г.Кнорре. В разное время курсы лекций для студентов и аспирантов кафедры читали выпускники кафедры и приглашённые учёные: профессор И.В.Березин (впоследствии член-корреспондент АН СССР, лауреат Ленинской премии, создатель кафедры химической энзимологии и её заведующий, декан химического факультета с 1970 -197? г.г.), доцент Н.В.Фок, «Фотохимия» -  д.х.н.М.Г.Кузьмин, «Основы криохимии» - д.х.н.Г.Б.Сергеев, «Практическая химическая кинетика» - доцент И.А.Леенсон, «Кинетика химических реакций в конденсированной фазе» - профессор А.Х.Воробьёв, «Кинетика гомогенных каталитических реакций» - академик А.Е.Шилов, «Кинетика химических реакций в газовой фазе» - профессор ИХФ РАН С.Я.Уманский, «Введение в специальность» -  академик А.Л.Бучаченко.

Важную роль в обучении студентов сыграла организация на кафедре  спецпрактикума (1963г.), результаты работ которого были обобщены в учебных пособиях «Экспериментальные методы химической кинетики» (197?  , 1980г.), переведённых на иностранные языки. В 1980 году Н.В.Фок и М.Я.Мельников опубликовали учебное пособие и Сборник задач по химической кинетике. Учебно-педагогическая работа на кафедре с самого начала её существования всегда была неразрывно связана с проводимыми на ней научными исследованиями. Уже с младших курсов студенты знакомятся с научной тематикой кафедры, далее в процессе обучения под руководством сотрудников они выполняют научно- исследовательскую работу, результаты которой являются материалом для публикаций в научных журналах.

Традиционно в процессе обучения студентов и аспирантов активно используются монографии, в которых обобщены результаты научной деятельности сотрудников кафедры. За время существования кафедры около 400 студентов защитили дипломные работы, свыше             аспирантов и сотрудников защитили кандидатские диссертации, 10 сотрудников кафедры получили степень доктора наук. Выпускники кафедры работают во многих университетах России и мира, а также в институтах РАН и прикладных институтах.

На кафедре обучалось большое количество иностранных студентов и аспирантов из Германии, Чехословакии, Венгрии, Польши, КНР, Вьетнама, Кубы, Сирии.
В настоящее время на кафедре химической кинетики работают 50 сотрудников (10 докторов наук, 15 кандидатов наук), более 30 % сотрудников - молодые ученые (моложе 35 лет).  

Сформировался профессиональный коллектив, который отличают доброжелательные отношения, творческая атмосфера, внимательное отношение к молодёжи. С 1981 года кафедра проводит ежегодные Всесоюзные (Всероссийские) конференции молодых учёных по химической кинетике, а с 2006 г. также “Высокореакционным интермедиатам”.

В соответствии с запросами современной науки кафедра постоянно обновляет и совершенствует образовательную программу, бережно при этом относясь к лучшим традициям, заложенным её основателями.

С 1998 года кафедра химической кинетики стала «базовым полигоном» Учебно-научного центра по химической физике. Центр объединяет лаборатории Московского университета и Института химической физики РАН. Основная цель такой интеграции - концентрация научных исследований в новых нетрадиционных областях химической физики, то есть физики химических реакций и подготовка высококвалифицированных специалистов в соответствующих областях современной науки.. К ним относятся, в частности, химия и спектроскопия одиночных атомов, процессы с фемтосекундным разрешением, спиновая химия, химия молекулярно организованных и самоорганизующихся систем и др. В связи с этим на кафедре (совместно и ИХФ РАН) разрабатываются новые спецкурсы и задачи спецпрактикума, организуются ежегодные научно-студенческие  школы и симпозиумы по кинетике химических реакций и химической физике. Кафедра химической кинетики осуществляет подготовку специалистов и аспирантов. Для специализации «химическая кинетика»  разработаны   следующие спецкурсы: “Кинетика сложных химических реакций”,” Теория элементарного акта реакций в конденсированной фазе”,” Экспериментальные методы химической кинетики”,”Основы фотохимии”, “Макрокинетика”,” Современные инструментальные методы химической кинетики”. По этой же специализации  на выбор студентам предлагаются следующие спецкурсы: ”Механизмы органических реакций” и (или)  “Кинетика и механизм процессов в экстремальных условиях”. В рамках общего учебного плана по выбору студента читается курс “Современные проблемы химии”.

Научная тематика кафедры химической кинетики в первые годы её существования была тесно связана с  работами Н.Н.Семёнова, В.В.Воеводского, Н.М.Эмануэля. В это время (1944-1954г.г.) можно выделить два основных научных направления: 1) Кинетика и механизм химических реакций, в основном цепных реакций; 2)Химия свободных радикалов. Элементарные химические процессы. До 1948 года кафедра не имела своего помещения, научные работы велись на базе ИХФ. В 1948 году кафедра получила подвальное помещение в здании МГУ на Моховой.

В 1946-49 годах на кафедре была выполнена серия работ по кинетике и механизму окисления водорода (работы Н.И.Медведевой, С.М.Шубиной, В.Л.Тальрозе, В.А.Полторак обобщены в монографии
А.Б.Налбандяна и Воеводского «Механизм окисления и горения водорода» (1949г.) В эти же годы были детально исследованы процессы окисления углеводородов (работы Н.М.Чиркова, И.И.Чхеидзе, С.Г.Энтелис по окислению этана в газовой фазе; окисление пропана и пропилена под руководством В.Я.Штерна изучали Н.Я.Черняк, В.Л.Антоновский, А.Ф.Ревзин, Г.Б.Сергеев, Л.Ф.Репа). Под руководством Н.М.Эмануэля  были изучены процессы окисления альдегидов. В работах участвовали Г.Я.Тимофеева, В.М.Чередниченко, И.И.Тамм. Все эти реакции помимо теоретического имели и практический интерес (изучение промежуточных продуктов при окислении углеводородов и при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания).

Большое внимание в эти годы на кафедре уделялось процессам инициирования цепных реакций. Б.Б.Береславским, Т.И.Зацепиной, Н.В.Фок, В.В.Азатяном было изучено фотохимическое сенсибилизированное ртутью окисление метана, пропана и бутана; изучены реакции «горячих» метильных радикалов, образующихся при фотолизе метилиодида. Под руководством Н.М.Эмануэля  был выполнен ряд работ по инициированию процессов окисления гомогенными добавками – такими, как HBr, NO2, O2. В 1958 году эти работы, начатые Н.М.Эмануэлем на кафедре и затем продолженные в ИХФ, были отмечены присуждением ему Ленинской премии. Под руководством Н.Н.Семёнова были проведены систематические исследования кинетики и механизма реакций распада галогенпроизводных парафинов ( Г.Б.Сергеев, В.В.Веденеев, Г.А.Капралова, В.А.Алишоев, В.НФедосюк). Эти работы нашли отражение в монографии Н.Н.Семёнова «О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности»(1954г.) В это же время на кафедре велись работы по химии свободных радикалов и элементарных химических процессов. Так В.В.Воеводским, Р.Е.Мардалейшвили, В.Б.Казанским, Ю.Н.Печерской были начаты работы по изучению реакций свободных радикалов на твёрдых поверхностях. С.М.Шубиной, Т.К.Лавровской, Р.В.Колесниковой, З.И.Дьяковой активно исследовались реакции атомов водорода и гидроксильного радикала. Все перечисленные работы выполнялись с энтузиазмом в подвале на Моховой сотрудниками, аспирантами и студентами кафедры в трудных условиях послевоенного времени.

В 1954 году кафедра химической кинетики переехала в новое здание Химического факультета МГУ, где получила отличные помещения и  новое научное оборудование. Был расширен штатный состав кафедры, появились талантливые молодые сотрудники – И.В.Березин, Е.Т.Денисов, Р.Е.Мардалейшвили, Г.Б.Сергеев, Н.В.Фок. Всё это способствовало развитию существовавших и формированию новых научных направлений.

Большим событием в жизни кафедры стало присуждение в 1956 году Н.НСемёнову (совместно с английским учёным Хиншелвудом) Нобелевской премии по химии за работы по механизму химических реакций.

В  1957-1959 годах на кафедре под руководством Н.М.Эмануэля сотрудниками и аспирантами кафедры (Е.Б.Бурлаковой, Б.Г.Дзантиевым, А.К.Кругловой, Г.Б.Сергеевым) был выполнен ряд работ, которые положили начало выявлению химико-физических и биохимических аспектов воздействия проникающих излучений и образования токсичных веществ в жирах. Впоследствии на базе этих работ в ИХФ АН СССР был создан отдел химико-биологических процессов, а в 1994 году – новый академический Институт биохимической физики РАН имени Н.М.Эмануэля.  Под руководством В.Г.Воронкова был выполнен цикл исследований по воспламенению  азотистоводородной кислоты при тепловом и искровом инициировании . Впервые были оценены константы скоростей радикалов NH2 с рядом углеводородов. В работах принимали участие А.А.Павлов, Г.М.Назин, Ю.Н.Арсенаев, А.Г.Розенберг, Л.А.Белова.

В конце 50-х. годов на кафедре сформировалось несколько научных групп.
По инициативе Н.Н.Семёнова были развёрнуты работы в области химии низких температур. В этих работах в разное время участвовали:  Г.БСергеев (руководитель группы), В.С.Гурман, Г.Н.Ковалёв, И.А.Леенсон, В.А.Лишневский, В.И.Найдич, Чен Тон Ха, Е.И.Яковенко. В.А.Батюк. При температурах близких к 77К были обнаружены взрывные реакции галогенирования, гидрогалогенирования, нитрования олефинов, установлена особая роль фазовых переходов при гибели стабилизированных радикалов и в осуществлении криохимических реакций, показана роль молекулярных комплексов в  различных  химических превращениях, показано, что при низких температурах развиваются реакции, в которых осуществляются и цепной и тепловой взрывы. В 1976г. за цикл работ по криохимии Г.Б.Сергееву была присуждена Ломоносовская премия. Результаты этих исследований были обобщены в монографии Г.Б.Сергеева и В.А.Батюка «Криохимия» (1978г.)

В 1959 году под руководством И.В.Березина начались исследования элементарных свободнорадикальных жидкофазных реакций с использованием трития, результаты которых обобщены в его докторской диссертации (1962г.) В этих работах принимали участие Н.Ф.Казанская, Н.Н.Угарова, В.Л.Иванов, Л.Н.Шишкина, В.Л.Антоновский, К.Мартинек, О.Добиш, Го Чу.

В 60-х годах под руководством И.В.Березина, одного из  талантливых выпускников кафедры химической кинетики, начинают активно развиваться работы в области ферментативного и мицеллярного катализа, а также ведутся исследования иммобилизованных ферментов в сотрудничестве с межфакультетской лабораторией А.Н.Белозерского ( Н.Ф.Казанская, К.Мартинек, Н.Н.Угарова,С.Д.Варфоломеев, А.В.Левашов, А.М.Егоров, Р.Б.Айсина,Н.И.ЛарионоваТ.А.Осипова, А.П.Осипов, А.П.Синицын, И.И.Никольская, В.Лузиков, А.К.Яцимирский, А.А.Клесов, М.С.Хлудова и др.)

В результате в 1974 году на химическом факультете была создана новая кафедра химической энзимологии, которую возглавил И.В.Березин, и которая сразу же заняла лидирующие позиции в этой области. Работы И.В.Березина активно развивают его ученики, многие из которых являются выпускниками кафедры химической кинетики. В их числе заведующий кафедрой химической энзимологии чл.-корр. РАН С.Д.Варфоломеев.

В  начале 60-х годов Р.Е.Мардалейшвили было  начато новое направление работ кафедры в области исследования кинетики и механизма  гетерогенно-каталитических процессов, а также  природы адсорбции   на поверхности твёрдых тел.  Были установлены закономерности влияния различных кинетических факторов на активность и селективность гетерогенных катализаторов, закономерности отравления катализаторов и способы его предупреждения, предложены модели образования различных адсорбционных состояний  на поверхности губчатой платины и некоторых оксидов металлов. В этих исследованиях в разные годы принимали участие : Л.Радич,А.Попов, М.Риска, В.Никиша, Тран Ван Нян, Д.Могер, Ху Син Чжоу,Ж.Я.Смородинская, С.Н.Хаджиев,В.Н.Фатеев, Т.В.Малюсова, Г.Х.Медведевская, Е.В.Кероглу, А.Х.Кероглу, Ю.И.Рапопорт.

С начала 50-х годов  в группе Н.В.Фок начали исследовать фотохимические реакции в твёрдой фазе. Были изучены: образование «горячих» радикалов, возникновение свободных радикалов, вызванное двухквантовыми процессами, обнаружены цепные фоторадикальные реакции.  В разное время в работах принимали участие Б.Н.Шелимов, М.Я.Мельников, В.И.Фуки, Л.М.Байдер, Т.Бетгер.

В начале 60-х годов на кафедре в группе М.Г.Кузьмина начинает активно исследоваться фотохимия ароматических соединений, для изучения кинетики быстрых реакций была создана первая в стране  установка импульсного фотолиза. В 1963 году М.Г.Кузьмин предложил использовать адиабатические фотохимические реакции для создания лазеров. Было проведено систематическое изучение кислотно-основных свойств электроновозбуждённых ароматических молекул, исследован механизм гетеролитических фотохимических реакций изотопного обмена водорода, ацилирования, сольволиза, фотодиссоциации, фотоэлиминирования, ряда других процессов. Найдено образование эксиплексов при взаимодействии ароматических углеводородов с аминами и изучена их роль в процессах интеркомбинационной конверсии. В этих работах принимали участие: Л.Н.Гусева, В.В.Иванов, В.Л.Иванов, Ю.А.Михеев, Н.А.Садовский, Б.М.Ужинов. В 1970 году эти работы были обобщены в докторской диссертации М.Г.Кузьмина.

В группе В.С.Гурмана, начиная с 60-х  годов был изучен механизм первичного фотохимического акта образования радикалов при низких температурах, много внимания было уделено клеточным эффектам, фотоизомеризации, реакциям молекулярного распада, пространственному распределению стабилизированных радикалов и его изменению в процессе фотолиза, влиянию природы матрицы. В разное время в работах принимали участие Г.Н.Ковалёв, В.И.Паписова, В.И.Пергушов, М.А.Поспелова, Е.М.Бурбо, А.Х.Воробьёв.

В течение нескольких лет после создания кафедры химической энзимологии, в состав которой вошли все сотрудники и аспиранты группы И.В.Березина, на кафедре химической кинетики организационно оформились пять лабораторий: лаборатория химии низких температур (зав.Г.Б.Сергеев,1974г.); лаборатория фотохимии (зав.М.Г.Кузьмин,1975г.); лаборатория химической кинетики (зав.Н.М.Эмануэль, 1978г.), лаборатория гомогенного катализа (зав. В.В.Смирнов, 1990г.) и лаборатория фотоники лазерных сред (зав.Б.М.Ужинов, 1990г.).

Более 40 лет кафедрой заведовал академик Н.Н.Семёнов, огромное внимание развитию кафедры уделял его заместитель академик Н.М.Эмануэль. После безвременной кончины Н.М.Эмануэля (1984г.) и смерти Н.Н.Семёнова (1986г.)  кафедру на короткий период возглавил академик В.И. Гольданский (1987г.). С конца 1988г. по октябрь  2013г. кафедру химической кинетики возглавлял академик А.Л.Бучаченко. В настоящее время кафедрой химической кинетики заведует выпускник кафедры профессор М.Я.Мельников.