Становление радиохимической школы в Санкт-Петербургском университете

Радиохимия, как самостоятельная область химии, наука относительно молодая - ей всего 120 лет. Ученые Санкт-Петербургского университета, как и вся европейская научная общественность, с большим интересом отнеслись к сообщениям супругов Пьера и Марии Кюри об открытии новых химических элементов полония и радия по их радиоактивности (1898 г.). Журнал Русского физико-химического общества при Санкт-Петербургском университете, другие крупные российские журналы оперативно печатали рефераты статей иностранных ученых о новых открытиях в области радиоактивности. Однако горячее желание российских ученых повторить опыты супругов Кюри или провести самостоятельные исследования природы радиоактивных излучений наткнулись на практически непреодолимое в то время препятствие: препараты радия, производимые в Европе, стоили баснословно дорого. Своего радиевого производства в России не было, как не было еще известно есть ли в России свои радиоактивные руды. Что говорить про радий, если даже уран в начале века в российских условиях оставался все еще труднодоступным элементом!

Тем не менее, Санкт-Петербургский университет был одним из немногих российских научных и учебных учреждений, где стали проводиться эксперименты в области радиоактивности, читались лекции по радиоактивному распаду, выполнялись дипломные работы и защищались диссертации.

Одним из первых, кто заинтересовался новым направлением в науке, был профессор физики Петербургского университета И.И. Боргман. Университет сумел приобрести в Германии для Физического института 5 мг обогащенного бромистого радия. И.И. Боргман активно привлекал к экспериментам по радиоактивности студентов. Для некоторых из них это становилось темой дипломных работ (1910-е годы).

Большой вклад в популяризацию и разъяснение первых попыток теоретического объяснения явления радиоактивности внес профессор химии Петербургского университета Л.А. Чугаев. Им в лекции «Предмет и задачи современной химии» (1904 г.) были высказаны удивительно прозорливые мысли о том, что возникновение химических элементов прошло через радиоактивную стадию развития и сейчас радиоактивные элементы — это последние, готовые потухнуть головни гигантского костра, которые, к счастью для науки, удается еще наблюдать в настоящее время [1, c.28 - 39]. Во многих своих статьях и лекциях Л.А. Чугаев предвидит широкие возможности, открываемые перед химией успехами изучения радиоактивности. В лаборатории Л.А.Чугаева было выполнено несколько интересных работ по аналитической химии урана, проведены спинтарископические исследования соединений урана (фактически, были воспроизведены эксперименты Э.Резерфорда по сцинтилляционному наблюдению альфа-излучения урана).

Не имея возможности развернуть работы с большими количествами радия и из-за отсутствия соответствующего оборудования, руководство ряда российских университетов направляло своих стипендиатов и сотрудников в лаборатории Франции, Англии, Германии. Так, в 1908–1910 гг. в Кавендишской лаборатории в Кембридже, а затем в лаборатории Э. Резерфорда в Манчестере работал лаборант Тартусского (Юрьевского) университета В.А. Бородовский. По возвращению в Россию результаты своих экспериментов по поглощению бета-излучения различными материалами он представляет в виде диссертации, которую успешно защищает в Московском университете в 1910 г. Затем он переезжает в Петербург и в Петербургском университете начинает читать курс лекций по радиоактивности (1910–1913 гг.). Следует, правда, отметить, что впервые такой курс лекций В.А. Бородовский прочел в 1907 г. в Тартусском (Юрьевском) университете.

Фото: Василий Андреевич Бородовский

В лаборатории Э. Резерфорда в течение трех лет (1908–1911 гг.) работал лаборант Химической лаборатории Петербургского университета Г.Н. Антонов. Если российские ученые и работали с радиоактивными препаратами, то это были скорее «физические» эксперименты: изучение природы радиоактивных лучей, их поглощение различными телами и т.п. Г.Н. Антонов, пожалуй, один из первых химиков, выполнивший именно радиохимический цикл исследований: занимался химической идентификацией продуктов распада урана. Несомненной его заслугой является открытие им в 1911 г. короткоживущего изотопа тория-231, продукта распада в естественном радиоактивном семействе урана-235. Интересно, что это был единственный случай в то время среди многочисленных открытий радиоизотопов, которое было сделано русским ученым. Свои работы Г.Н. Антонов под заглавием «Продукты дезинтеграции урана» защитил в качестве диссертации в 1913 г. в Петербургском университете. Несколько позже вышла книга с таким же названием. Следует отметить то большое уважение, которое проявлял впоследствии Э. Резерфорд в своих отзывах о работах Г.Н. Антонова. После неожиданной кончины В.А. Бородовского (1913 г.) Г.Н. Антонов продолжает чтение лекций по радиоактивности в Петербургском университете (1914–1916 гг.).

Другой представитель Петербургского университета Л.С. Коловрат-Червинский работал в лаборатории М. Кюри в Париже (1906–1911 гг.). Свои исследования он оформил в виде диссертации по физике «О выделении эманации из твердых или расплавленных солей, содержащих радий», которая была защищена им в Петроградском университете в 1918 г.

Но все же в Петербургском университете в дореволюционный период сколь-нибудь значимых результатов в области химии радиоэлементов достигнуто не было.

Становление и развитие радиохимии в России вообще и в Петербургском (Ленинградском) университете в частности неразрывно связано с именами двух выдающихся русских ученых, питомцев Петербургского университета - В.И. Вернадского и В.Г. Хлопина. В.И. Вернадский был, пожалуй, первым российским ученым, который не только понял революционную важность открытия радия для нового понимания мироздания, но и убедил правительство организовать в России комплексные исследования в области радиоактивности для решения практических задач. Взгляды В.И. Вернадского на проблему радиоактивности, высказанные им в 1900-х годах, поражают своей дальновидностью: Мы подходим к великому перевороту в жизни человечества, с которым не может сравниться все им ранее пережитое. Недалеко время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который дает ему возможность строить свою жизнь, как он захочет... Ибо здесь характер открывающихся перед человечеством возможностей в случае даже своего частичного осуществления должен самым могущественным образом отразиться на общественной и государственной жизни [2, c.58]. В.И. Вернадский настаивал на поисках в России собственных радиоактивных руд и получении отечественных препаратов радия. Благодаря его инициативам создается Радиевая комиссия Российской Академии наук (1910 г.) и Радиологическая лаборатория при Минералогическом музее. Начали интенсивно проводиться поиски и исследования радиоактивных минералов, и в этой области российские ученые стали одними из лидеров в мировой науке. Правда, с началом первой мировой войны (1914 г.) финансирование работ практически прекратилось. В.И. Вернадский в 1915 г. приглашает В.Г. Хлопина принять участие в работе Радиевой комиссии. С этого момента вся последующая научная жизнь Хлопина связана с радиохимией и отечественной радиевой промышленностью.

Открытие кафедры радиохимии

В.Г. Хлопин окончил Петербургский университет в 1912 г. по группе химии с дипломом 1-й степени и был оставлен при кафедре общей химии у Л.А. Чугаева. В 1917–1920 гг. он — ассистент кафедры общей химии. Затем Хлопин ненадолго прерывает свою научную деятельность в стенах университета и полностью сосредотачивается на работах Радиевой комиссии под руководством В.И.Вернадского. Ими в совместных исследованиях по экспериментальной минералогии изучен изоморфизм соединений урана и тория (1915–1916 гг.) и разработана методика определения радиоактивности минеральных вод. Здесь уместно упомянуть о том, что в честь В.Г. Хлопина назван очень редкий урансодержащий минерал - хлопинит. Сразу после революции в апреле 1918 г. (еще шла гражданская война) Хлопин включается в чрезвычайно важные для нового государства работы — организация собственного радиевого производства и получение первого отечественного препарата радия. В конце 1921 г. эта правительственная задача была успешно решена, что и положило начало отечественной радиохимической промышленности. В 1922 г. в Петрограде усилиями В.И. Вернадского и В.Г. Хлопина открывается Радиевый институт при Академии наук, который стал первым исследовательским радиохимическим институтом в СССР. В связи с этим на повестку дня остро встал вопрос о подготовке соответствующих квалифицированных в области радиохимии кадров. (Правда, еще до революции А.П. Соколов ставил вопрос о создании в Московском университете специальной кафедры радиологии.) Учитывая эти тенденции, в 1924 г. в Ленинградском университете был введен курс "Радиоактивность и химия радиоактивных элементов", чтение которого было предложено В.Г. Хлопину. В 1924–1930 гг. В.Г. Хлопин — доцент кафедры общей химии ЛГУ, с 1937 г. — профессор химического факультета ЛГУ, хотя основная его работа была в Радиевом институте АН СССР. Интерес к новой дисциплине был огромный! Хлопин активно привлекает студентов химического факультета ЛГУ к экспериментальной работе в Радиевом институте. Для многих из них пионерские исследования в бурно развивающейся радиохимии стали темами дипломных работ и кандидатских диссертаций. Среди студентов химического факультета "первого радиохимического призыва" были будущие профессора ЛГУ, известные отечественные радиохимики — Б.А. Никитин, А.Е. Полесицкий, А.П. Ратнер и др. В 1920–1930-х годах усилиями В.Г. Хлопина в стенах Радиевого института не только развивалась отечественная радиохимия, но и закладывались традиции радиохимического образования в ЛГУ. Поэтому, когда сразу же после Великой Отечественной войны встал вопрос об открытии специальной кафедры радиохимии, где готовили бы специалистов по химии урана и других радиоэлементов для успешного осуществления "Уранового проекта" и создания в стране атомной промышленности, выбор правительством химического факультета ЛГУ не был случайным.

Кафедра радиохимии была учреждена секретным приказом по ЛГУ № 572 от 25.07.1945 г. согласно решению Всесоюзного Комитета по делам высшей школы при СНК СССР. Хотя, очевидно, подобные решения, связанные с «Урановым проектом», принимались на еще более «высоком уровне». Интересно отметить, что первые преподаватели-совместители по радиохимии из числа сотрудников Радиевого института были зачислены на работу еще раньше. Так приказом по ЛГУ №419 от 23.06.1945 г. допускаются к проведению практических занятий и лекций по курсу «Радиоактивность» Петржак К.А. (нештатный преподаватель), Старик И.Е. («нештатный» зачеркнуто) и Ященко-Ковалевская М.Л. («нештатный» зачеркнуто). Оставаясь на основной работе в Радиевом институте, Иосиф Евсеевич Старик согласился работать по совместительству профессором по кафедре радиохимии ЛГУ. Из Радиевого института на полную ставку в университет перешла только супруга Иосифа Евсеевича — А.С.Старик.

Таким образом, создание кафедры радиохимии не было просто формальностью. Фактически в ЛГУ из учеников и последователей В.Г. Хлопина сложилась научная школа по радиохимии, и теперь уже не только Радиевый институт, но и тесно сотрудничавшая с ним кафедра радиохимии стали проводниками оригинальных, а порой и просто уникальных направлений в радиохимии. На химическом факультете ЛГУ был организован специальный отдел радиохимии (так называемый спецфакультет), который объединил исследователей сразу нескольких кафедр: радиохимии, неорганической химии, аналитической химии, физической химии. Говоря о том огромном интересе, который проявляли исследователи различных отраслей естествознания к явлению радиоактивности, следует подчеркнуть, что темпы развития теории радиоактивного распада, физики ядра, радиохимии определяли общий прогресс наших представлений о природе и строении вещества. Уникальный случай — от научных открытий в области радиохимии зависела политика государств, как это было в случае открытия деления ядер урана! Лицо университетской, а в известной степени и всей отечественной радиохимии в первые десятилетия существования отдела и кафедры определяют следующие оригинальные направления в области фундаментальной химии радиоэлементов:

1. разработка методов выделения и концентрирования радиоэлементов, находящихся в микроконцентрациях, в том числе методами ионного обмена и экстракции (Б.П. Никольский, В.И. Парамонова, Б.А. Никитин, В.М. Вдовенко);
2. изучение распределения радиоактивных элементов между твердой фазой и раствором (это привело к формулировке закона изоморфной кристаллизации, заслуженно носящего имя Хлопина);
3. разработка термодинамической теории и вывод уравнения, связывающего коэффициент кристаллизации, концентрации компонентов с составом жидкой фазы и свойствами чистых компонентов (А.П. Ратнер);
4. работы в области геохимии по закономерностям распределения рассеянных элементов и исследования в области геохронологии (И.Е. Старик);
5. работы по изучению процессов диффузии и разработка математической теории диффузного обмена (А.Е. Полесицкий и А.Н. Мурин);
6. пионерские исследования по клатратным соединениям радона (Б.А. Никитин);
7. изучение химических последствий бета-распада и синтез новых соединений ядерно-химическим методом (В.Д. Нефедов).

Владимир Дмитриевич Нефёдов

Безусловно, следует упомянуть работы по химии урана и других актинидов; по активационному анализу (с 1958 г.) и гамма-активационному методу (1960-е годы.); по химии "горячих" атомов; развитию ядерно-химических методов и многие другие циклы исследований.

Профессора кафедры Юрий Георгиевич Власов (заведующий кафедрой в 1988–2015 гг.), Андрей Николаевич Мурин (заведующий кафедрой в 1958–1988 гг.), Владимир Дмитриевич Нефёдов.

В 1949 г. В.Г. Хлопин по состоянию здоровья оставил заведование кафедрой. Кафедру возглавил И.Е. Старик (до 1958 г.).

Несмотря на то, что И.Е. Старик (вместе с другим профессором кафедры — А.П.Ратнером) был занят в работах по технологии выделения чистого плутония для первого советского атомного боезаряда и часто бывал в длительных командировках, тем не менее, уделял огромное внимание преподавательскому процессу. Это относилось и к чтению лекций, и к ведению лабораторных практических занятий, и к руководству дипломными работами.

Фото: Иосиф Евсеевич Старик

В настоящее время кафедра радиохимии СПбГУ — один из весьма немногих университетских учебно-научных центров по подготовке квалифицированных радиохимиков, где научные и учебные задачи решаются на высоком уровне. Особенностью научно-исследовательских работ на кафедре является сочетание современной фундаментальной радиохимии с развитием исторических направлений, характерных для научной школы Хлопина [3, c.30 - 36].

Литература

1. Чугаев Л.А.//Избранные труды, т.3 / Под ред. О.М. Звягинцева. М., 1962.
2. Вернадский В.И.//О необходимости исследования радиоактивных минералов Российской империи. / СПб., 1911.
3. Власов Ю.Г., Калинин Е.О.//Вестн. С.-Петербург. ун-та. 1995. Сер. 4. Вып. 4. (№ 25).

Старший преподаватель Е.О. Калинин