Николай Жаворонков - Создано человеком

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".

Координационная химия активно вторгается в такую актуальную область современной промышленности, как энергетика. Речь идет прежде всего о химии гидридов (соединений с водородом) металлов и бора. Перспективы многоцелевого применения водорода в химической промышленности, а в будущем, возможно, и в энергетике - мощный стимул развития координационной химии гидридов. И советские ученые уже внесли важный вклад в развитие этой области.

В нашей стране ведутся систематические поиски и так называемых энергоемких соединений, все шире используемых в качестве сильных неорганических окислителей. Сюда в первую очередь следует отнести координационные соединения, в которые в качестве лигандов входят окислители. Большие успехи достигнуты в области синтеза и исследований другого класса неорганических соединений - фторидов и окислов галогенов и инертных газов.

Многого можно ожидать от исследований механизма действия микроэлементов, играющих важную роль в жизни растений и животных. А ведь понимание природы соединений, в форме которых микроэлементы окалываются активными, как соединений координационных, ставит науку о микроэлементах на качественно новый, современный уровень. Так, например, только "взгляд" на витамин B12 с позиций координационной химии позволил в свое время ученым понять, почему столь благотворным оказывается для организма это координационное соединение кобальта. Быстрое развитие биоорганической химии непосредственно связано также с выяснением важной роли координационных соединений в основных процессах жизнедеятельности и прежде всего фотосинтеза, дыхания, во время которого происходит обратимое присоединение кислорода к гемоглобину, с выяснением механизма действия биологических мембран.