Николай Аркадьевич Измайлов (Nikolai Izmailov)



Николай Аркадьевич Измайлов (Nikolai Izmailov)– один из выдающихся советских физико-химиков. Ему принадлежит ряд результатов мирового класса. Так, открытие в 1938 году метода тонкослойной хроматографии совершило коренной переворот в химическом анализе. Представления Измайлова о состоянии кислот, солей и других химических веществ в растворах, о взаимодействии ионов и молекул с растворителем, о единой шкале кислотности стали общепринятыми. Исключительную ценность имеют работы Измайлова по адсорбции и хроматографии, применению стеклянного и других электродов. Значительный вклад внес Измайлов также в развитие физико-химического анализа и практику использования радиоактивных индикаторов.

Н. А. Измайлов родился 22 июня 1907 года в Сухуми (Абхазия). Его отец, Аркадий Иоасафович Измайлов – учитель, а затем инспектор народных училищ, известный своей просветительской деятельностью в Абхазии, – умер в 1909 году, и Николай Аркадьевич воспитывался матерью – Ольгой Николаевной Измайловой.


Аркадий Иоасафович Измайлов,Ольга Николаевна Измайлова



До Первой мировой войны Коля и его старшая сестра Лида отправились в длительное путешествие: мать и бабушка решили показать детям Россию. Из Сухуми поехали сначала в Петербург, а затем в Москву. Революция застигла семью на обратном пути из Москвы в Сухуми в Харькове; ехать дальше было невозможно. Измайловы остались в чужом городе практически без каких-либо средств к существованию. Женщин не принимали на работу по причине их буржуазного происхождения, и десятилетний Николай продает газеты, работает чернорабочим на мощении городской площади, торгует семечками – использует любую возможность, чтобы помочь семье.

В 1922 году с отъездом матери в Сухуми, а сестры в Москву начинается самостоятельная жизнь Николая Аркадьевича, он поступает учиться в недавно созданный Харьковский социально-экономический техникум, переименованный позже в финансово-экономический. Выбор специальности был, в общем, случайным – привлекала близость техникума к квартире, где жил юноша, а также то, что техникум был вечерний, что позволяло совмещать учебу с работой.

В 1924 году техникум получил статус вуза, были организованы факультеты. Николай Аркадьевич идет на торговый факультет, одним из основных предметов на котором является товароведение, связанное с химией. В начале 1925 года в институте вводится штатная должность лаборанта, которую и занимает Николай Аркадьевич. Этот период можно считать началом формирования Н. А. Измайлова как ученого. В частности, Николай Аркадьевич интересуется вопросами газопоглощения, что в дальнейшем определило одно из основных направлений его работ по исследованию адсорбционных процессов.



После окончания института Н. А. Измайлов начинает преподавать химию в школе, а в 1928–1931 годах он – аспирант научно-исследовательского Института химии Харьковского государственного университета (тогда – Харьковского института народного образования). Одновременно он преподает химию в Институте советской торговли, где вскоре становится заведующим кафедрой химии. Он читает курсы общей, органической, физической, коллоидной химии, химии поверхностных явлений, тем самым создавая прочный фундамент для дальнейшей педагогической и научной деятельности.

Осенью 1928 года Николай Аркадьевич женится на Александре Алексеевне Глуховцевой (Измайловой). В 1930 году у супругов рождается дочь Виктория, а позднее, в 1938 году, – сын Александр.





Александра Алексеевна Измайлова, Николай Аркадьевич Измайлов, Виктория Николаевна Измайлова

Осенью 1932 года в Харькове прошел 6й Менделеевский съезд, собравший практически всех советских корифеев химии. Можно не сомневаться, что на молодого Измайлова этот форум произвел большое впечатление (на 8м Менделеевском съезде в Москве, в 1959 году, Николай Аркадьевич уже сам будет в числе докладчиков).

В молодости Измайлов увлекался различными видами спорта: теннисом, плаванием, лыжами и особенно альпинизмом. Так, в 1937 году он был инструктором альпинистского лагеря Харьковского Добровольного спортивного общества «Наука» в ущелье Адыр-су. Любовь к спорту он сохранил на всю жизнь; возможно, чередование умственных и физических нагрузок позволяло ученому поддерживать на должном уровне трудоспособность, несмотря на все возрастающий объем научной и организаторской работы.

С 1931 года основная научная и педагогическая деятельность Измайлова связана с Харьковским университетом. Он работает в Институте химии старшим научным сотрудником, заведующим лабораторией, заведующим отделом, а также доцентом кафедры физической химии. В 1937 году ученый совет университета присудил ему ученую степень кандидата химических наук.

***

Круг научных интересов Н. А. Измайлова настолько широк, что очень трудно провести какую-то их четкую классификацию. Весьма условно можно выделить две основные области исследований: 1) разработка теории адсорбционных процессов и путей их практического применения; 2) влияние растворителя на физико-химические свойства растворов.

Первые работы в области адсорбции относятся к 1929–1931 годам, когда Н. А. Измайлов под руководством П. П. Козакевича исследовал активирование угля водяным паром и углекислым газом, изучал адсорбцию органических веществ из водных растворов в присутствии солей и активность угольных фильтров.


В 1938 г. Н. А. Измайлов опубликовал совместно с М. С. Шрайбер в журнале “Фармация” статью “Капельно-хроматографический анализ и его применение в фармации”, в которой впервые был описан метод, названный впоследствии тонкослойной хроматографией (ТСХ). Хроматография – это метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной (элюент), протекающей через неподвижную. Хроматографию открыл в начале прошлого века работавший в Варшаве русский ботаник М. С. Цвет. В настоящее время она является наиболее распространенным методом химического анализа. Один из важнейших этапов более чем столетнего развития хроматографии – открытие ТСХ, ставшей новой формой реализации хроматографического процесса, происходящего в условиях, когда неподвижная фаза имеет форму плоского слоя. В развитии науки очень важную роль играет используемый метод. Как отмечал лауреат Нобелевской премии Л. Д. Ландау, «метод важнее открытия, ибо правильный метод приведет к новым, еще более ценным открытиям». «Рождение» ТСХ произошло в физико-химической лаборатории Украинского института экспериментальной фармации. Поскольку в первой публикации по ТСХ отсутствовали реальные хроматограммы, то работу Измайлова и Шрайбер недавно экспериментально повторили российские химики В. Г. Березкин и И. И. Ашрапова.



Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Москва
ГЕОС
2007
Составитель и научный редактор:
Виктор Григорьевич Березкин

Полученные ими круговые хроматограммы лекарственных аптечных настоек полностью подтвердили результаты, полученные Измайловым и Шрайбер 70 лет тому назад на пластинках с незакрепленным слоем окиси алюминия. Использование современных пластинок с закрепленным слоем окиси алюминия (фирма «Мерк», Германия) позволило разделить исследуемые настойки на существенно большее (в несколько раз) число отдельных хроматографических зон. Это свидетельствует об успешном развитии ТСХ за последние десятилетия. Кроме того, детально изучив первую публикацию по ТСХ, В. Г. Березкин и И. И. Ашрапова выяснили, что Измайлов и Шрайбер являются также авторами следующих вариантов планарной хроматографии: 1) круговой (это ранее отмечалось также известным немецким ученым Ф. Гейссом), 2) фронтальной, 3) элюентной и 4) фронтально-элюентной ТСХ.

Для тонкослойной хроматографии, как и для многих других выдающихся изобретений и научных достижений, характерна простота технического решения, позволяющая использовать ТСХ не только в научных лабораториях и промышленности, но и дома, в школе, фельдшерских пунктах и т. п. Поэтому тонкослойную хроматографию можно рассматривать как форму действительно «народной» хроматографии. Высокая селективность и экономичность – характерные особенности этого метода, в силу чего ТСХ продолжает активно развиваться и в настоящее время, а область ее практического использования непрерывно расширяется.

Приоритет Измайлова как создателя ТСХ признан во всем мире. Открытие Измайлова и Шрайбер вошло в «Хронологию важнейших событий и открытий в химии», содержащейся в книге «Выдающиеся химики мира».



***

Уже в первых исследованиях Н. А. Измайлова применялись самые разнообразные физико-химические методы анализа. При этом объектами исследования обычно были различные фармацевтические препараты, а в качестве среды в большинстве работ использовались неводные растворители. Видимо, в связи с этим и возникла потребность выяснить роль растворителя и установить некие общие закономерности его влияния.

Анализ кислот и оснований в неводных растворителях требовал развернутой информации о поведении различных индикаторных электродов, в первую очередь стеклянного, в неводных средах. Поэтому последующие работы были посвящены исследованию поведения этих электродов и изучению кислотности неводных растворов. В итоге впервые было показано, что стеклянный электрод вполне пригоден для работы в неводных средах, установлены условия его применимости в различных растворителях. Результаты некоторых из этих, во многом пионерских ранних работ Измайлова нашли отражение в классической книге американского ученого Р. Бейтса «Определение pH. Теория и практика». Таким образом, уже в довоенный период было положено начало основным направлениям дальнейшей систематической работы Н. А. Измайлова.

***

Началась Великая Отечественная война. Измайлов с семьей эвакуировался из Харькова 1 октября 1941 года. Находясь в г. Сухуми, он преподает в Сухумском педагогическом институте, а с 1943 года заведует кафедрой химии. Одновременно он работает заведующим отделом технологии Сухумской зональной опытной станции научно-исследовательского института эфиромасличной промышленности. Здесь он организовал выпуск аэролаков и ряд других производств оборонного значения. Измайлову удалось найти новые доступные виды сырья для получения витамина С и получить несколько миллионов доз концентрата витамина С для снабжения воинских частей и населения. Тогда же Измайлов начал разработку адсорбционного метода получения эфирного масла из цветов жасмина, внедренную впоследствии в производство. Отметим, что сразу после войны была опубликована статья другого харьковского ученого, Н. П. Комаря, посвященная «проверке фильтра для газоубежищ, разработанного группой доц. Измайлова».

В мае 1944 года Николай Аркадьевич по распоряжению правительства возвращается в Харьков, где занимает должность заведующего кафедрой физической химии Харьковского государственного университета, на которой он оставался до конца своей жизни.

Освобожденный Харьков лежал в руинах, не хватало продовольствия, отсутствовало отопление, и сотрудникам университета и других учебных и научных учреждений приходилось прилагать неимоверные усилия для создания сколько-нибудь нормальной рабочей обстановки. Несмотря на все трудности, Николай Аркадьевич сразу же разворачивает исследования по различным направлениям, одновременно завершая работу над докторской диссертацией. Обстоятельная работа «Влияние растворителей на силу кислот» была защищена в январе 1948 года в Киеве, на заседании объединенного совета Институтов общей и неорганической химии и органической химии АН УССР.

Н. А. Измайлов был не только талантливым исследователем и педагогом, но и активным организатором. В относительно короткий срок в период восстановления университета, разрушенного во время войны, он сумел создать молодой научный коллектив кафедры и физико-химического отдела НИИ химии при ХГУ, зажигая его своей безграничной преданностью науке. Он умел разглядеть среди студентов наиболее талантливых и трудолюбивых и всеми силами старался дать им возможность раскрыть свои способности. Дочь Н. А. Измайлова, Виктория Николаевна, впоследствии профессор МГУ им. М. В. Ломоносова, вспоминала о тех годах: «Папа много внимания уделял своим аспирантам и сотрудникам. Они были как члены семьи. Часто приходили к нам в дом, где обсуждали научные результаты, а затем было чаепитие. В нашем доме бывали папины друзья – ученые из различных городов».

***

Следующий этап научной деятельности Н. А. Измайлова становится исключительно плодотворным.

С 1945 года в руководимой Измайловым лаборатории Научно-исследовательского фармацевтического института начинается широкое изучение адсорбционных процессов с целью создания технологии выделения веществ из растворов. В частности, были разработаны методы выделения ряда алкалоидов из чайных, шелухи какао, коробочек масличного мака, спорыньи и индейского дурмана.

Проведенные Н. А. Измайловым с учениками и сотрудниками исследования ионного обмена неорганических и органических ионов в спиртах, кислых и основных растворителях показали, что применение неводных растворителей расширяет и облегчает подбор условий адсорбции и особенно десорбции ионов из ионитов. Теоретические и практические исследования 1945–1961 годов привели к установлению основных принципов рациональной адсорбционной технологии и ее практическому использованию. Так, в промышленности СССР и Болгарии был реализован адсорбционный метод получения морфина из коробочек масличного мака.



Параллельно с исследованиями адсорбционных процессов Н. А. Измайлов развивал другое направление, связанное с изучением влияния растворителя на свойства растворов и проходящие в них процессы.

Измайлов начинает глубокие исследования состояния и свойств электролитов (кислот, солей) в растворах. Уделяя большое внимание изучению физической картины явлений в растворах, Измайлов всегда оставался сторонником менделеевской точки зрения на растворы. Это побуждало его к детальному изучению механизма взаимодействия между растворителем и растворенным веществом. Дальнейшие исследования явлений диссоциации и сольватации электролитов в неводных растворах ведутся в трех направлениях, тесно связанных между собой:

1) исследование равновесий ион – молекула – ассоциат в растворителях разной природы;

2) исследование энергетики сольватации ионов и молекул;

3) исследование механизма взаимодействия растворителей с молекулами растворенного вещества.

На основании этих исследований Измайлов приходит к выводу, что влияние растворителей на силу электролитов можно представить единой схемой, в которой определяющим фактором этого влияния является изменение химической энергии сольватации ионов и молекул при переходе от одного растворителя к другому.

Н. А. Измайлову принадлежит мировой приоритет в создании адекватной картины диссоциации электролитов в растворах на основе синтеза «физических» и «химических» представлений. Его схема диссоциации признается наиболее полной среди предложенных различными авторами и десятки лет спустя:

Символом Н. А. Измайлов обозначал электролит, диссоциирующий на катион и анион , буквой обозначена молекула растворителя, , , и – соответственно константы химических равновесий нестойкости комплекса электролита с молекулами растворителя, диссоциации этого комплекса на сольватированные растворителем ионы, ассоциации этих ионов и превращения продукта ассоциации, , в комплекс .

Эта схема и полученные на ее основании уравнения позволяют, в частности, корректно объяснить, почему для различных электролитов их сила (проще всего характеризуемая степенью диссоциации на ионы) может изменяться существенно неодинаково при переходе от одного растворителя к другому. Это явление называется дифференцирующим действием растворителей и носит весьма общий характер.

Схема Измайлова была подробно рассмотрена в опубликованной в 1960 году исключительно ценной монографии А. И. Шатенштейна «Изотопный обмен и замещение водорода в органических соединениях». Эту книгу вскоре перевели на английский язык, и представления Измайлова стали известны западным химикам.

Уже в 1957 году известный советский физико-химик С. В. Горбачев отмечал: «Замечательной заслугой Н. А. Измайлова явилось убедительное доказательство того, что не взаимодействие электрода с раствором, а равновесие диссоциации молекулы на ионы является наиболее прямым и надежным объектом и методом изучения наиболее глубоких проблем теории растворов. На этом основании Н. А. Измайловым даны контуры количественной теории растворов электролитов в разных растворителях».

Итоги собственных многолетних исследований и обзор мировой литературы по свойствам растворов Измайлов обобщил в классической монографии “Электрохимия растворов”, опубликованной в 1959 году в издательстве Харьковского университета. За этот внушительный (без малого тысяча страниц) труд Н. А. Измайлову была присуждена премия имени Д. И. Менделеева Академии наук СССР.



Второе издание вышло в издательстве “Химия” в 1966 году, а третье – еще через десять лет в том же издательстве. Эта книга стала настольной для специалистов в области физической химии растворов.

Надо сказать, что исследования неводных растворов были традиционными для Харьковского университета. Ведь если сразу после открытия явления электролитической диссоциации Аррениус, Оствальд и другие физико-химики сосредоточили свое внимание на водных растворах электролитов, то на рубеже XIX–XX столетий в результате работ Каблукова, Вальдена и других ученых стало выясняться, что в неводных растворителях открывается картина гораздо более разнообразная. Теперь уже хорошо известно, что вода является, в сущности, «атипичным» растворителем – взять хотя бы тот очевидный и многозначительный факт, что при давлении в 1 атмосферу молекулы H2O с молярной массой всего 18 остаются в жидком состоянии вплоть до 100 о С, а гораздо более тяжелые молекулы азота или углекислого газа переходят в газовую фазу при температурах, гораздо меньших комнатной. Неудивительно, что центр тяжести физико-химических исследований начал быстро смещаться в область неводных растворителей, прежде всего органических, которые давно зарекомендовали себя как ценные среды для проведения множества технологических процессов.


В конце XIX – начале XX столетия в Харькове изучением физико-химических свойств растворов занимались П. Д. Хрущов, Д. П. Турбаба, В. Ф. Тимофеев, Г. Е. Тимофеев, Г. Е. Мухин и другие. Н. А. Измайлов ощущал преемственность своих исследований в этой области; его перу принадлежит работа «Развитие физической химии в Харьковском университете за 100 лет его существования» и еще целый ряд обстоятельных публикаций по истории физической химии. Измайлов много внимания уделял отстаиванию приоритета Н. Н. Бекетова в создании физической химии как самостоятельной дисциплины. По инициативе Измайлова в 1947 году было решено проводить в Харькове Бекетовские чтения, которые вскоре стали традиционными.

Благодаря исключительно оригинальным, тщательно продуманным и блестяще выполненным работам Н. А. Измайлова и его школы Харьковский государственный университет стал центром исследования неводных растворов в СССР. Как тут не вспомнить шутку крупного советского химика К. П. Мищенко, который в своем выступлении на совещании по влиянию растворителей на свойства электролитов в 1957 году в Харькове сказал: «Действительно, неводные растворы полюбились Харькову, за что ему честь и слава. У меня даже, когда я гулял по Харькову, возникла мысль, что отсутствие таких широких рек, как Нева и Днепр, т.е. недостаток воды, привел к тому, что харьковчане полюбили неводные растворы».

Не случайно на совещании по термодинамике и строению растворов, проведенном в МГУ в январе 1957 года под эгидой АН СССР и Министерства высшего образования СССР, Н. А. Измайлову была предоставлена возможность сделать первый пленарный доклад в первый день заседаний.

На кафедру физической химии ХГУ приезжали коллеги из Москвы и других городов, а уже с 1947 года регулярно работал научный семинар. В 1954 году этот семинар получил статус Республиканского семинара по теории растворов; только с 1947 по 1955 год было заслушано 95 докладов. Научные доклады делались также в рамках заседаний секции общей, органической и физической химии ВХО имени Д. И. Менделеева; так, только за один 1954 год был заслушан 41 доклад.



И.М. ЛИФШИЦ, П.А. РЕБИНДЕР, Н.А. ИЗМАЙЛОВ


***

В начале 1950-х годов обстановка в научной среде была далеко не безоблачной. В. Н. Измайлова вспоминала: «… В научной среде бесчинствовали лжеученые. Они разгромили генетиков в биологии и принялись за химиков. Пытались уничтожить ученых, развивающих теорию резонанса. Этого показалось мало и тут же добрались до теории растворов, которую развивал мой отец». В 1952 году была сделана попытка развернуть идеологическую борьбу вокруг метода активности в химии. Появление в «Украинском химическом журнале» статьи Н. С. Фортунатова и Ю. П. Назаренко создало угрозу обычного для тех лет погрома, основанного на обвинениях в идеализме, со всеми вытекающими последствиями, прежде всего – кадровыми. Главной мишенью был Н. А. Измайлов, вместе с коллективом своих сотрудников и аспирантов широко использующий метод активности и, в частности, коэффициенты активности. 20 ноября 1952 года на химическом факультете была проведена дискуссия о методе активности, позволившая все же нейтрализовать угрозу. Большую помощь в этом деле оказали письма академика П. А. Ребиндера и профессора В. К. Семенченко. К счастью, в середине пятидесятых годов подобные масштабные идеологические «вторжения» в область естественных наук резко сократились.

***

Н. А. Измайлов непрерывно и усиленно трудился. По свидетельству родных и близких, а также коллег, он обычно начинал работать в своем домашнем кабинете уже в 5 часов утра. Много занимался с аспирантами и сотрудниками, писал статьи и обзоры, читал лекции, встречался с приезжими коллегами.

Перу Измайлова принадлежит около 270 публикаций. Под его руководством защищена тридцать одна кандидатская диссертация (некоторые из них – уже после смерти научного руководителя); одиннадцать учеников и сотрудников стали докторами наук, причем первый аспирант Измайлова, В. Н. Еременко, впоследствии стал академиком АН УССР.

Приходилось Н. А. Измайлову уделять время и административной работе. Помимо заведования кафедрой физической химии, он с 1948 по 1952 год был проректором Харьковского университета по научной работе. Его деятельность на этом посту в значительной степени способствовала развитию научных исследований в университете, а также приобретению новой научной аппаратуры.


1959 год И. Н. Буланкин Н.А. Измайлов А.М. Шкодин

В 1955 году Н.А. Измайлову было присвоено звание заслуженного деятеля науки УССР, в 1957 году он избирается членом-корреспондентом Академии наук УССР. За работы в области теории и практики стеклянного электрода Н. А. Измайлов (посмертно) и заведующий кафедрой физической химии профессор В. В. Александров совместно с группой других ученых стали в 1973 году лауреатами Государственной премии СССР.

Научная деятельность Н. А. Измайлова и его работа на оборону были отмечены правительством: он был награжден медалью «За оборону Кавказа» и медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне», орденами Ленина и Трудового Красного Знамени.

К сожалению, смерть помешала реализации многих планов. Вечером 2 октября 1961 года, вернувшись домой после научного семинара, Николай Аркадьевич скоропостижно скончался в своем кабинете. Ему было всего 54 года …

Ведущие советские химические журналы опубликовали некрологи Измайлову, но его многочисленные статьи все еще продолжали выходить из печати…

***

В 1998 году крупный ученый, создатель собственной научной школы по физико-химии растворов Ю. Я. Фиалков писал: «Есть единственный способ установления истинной ценности творения человеческого разума – проверка временем.

В 30-х годах прошлого века самыми популярными у большинства читающей публики были Нестор Кукольник и Загоскин. Полстолетия спустя Боборыкин по популярности превосходил Толстого, а композитор Ребиков – Чайковского. Время сделало свою главную работу – ранжировку.

Сегодня работы Н. А. Измайлова распространены много шире, чем три с лишним десятилетия назад, в дни его такой ранней кончины. Это еще одно свидетельство того, что Харьков дал мировой науке о растворах классика, чьи идеи лежат сегодня в основании многих важнейших разделов учения о растворах».

Н. А. Измайлов рано ушел из жизни, не успев реализовать всех своих замыслов. Но он создал научную школу, и многие из его идей успешно развивали его ученики.

***

Говорят, что новые идеи и воззрения проходят три этапа развития: 1) этого не может быть, 2) в этом что-то есть, и, наконец 3) да кто же этого не знает? Нам представляется, что ряд идей и положений, впервые высказанных Измайловым, давно достигли третьего этапа и стали общепризнанными.

В Харьковском университете регулярно проводятся конференции и чтения, посвященные памяти Николая Аркадьевича Измайлова. Так, в 2007 году прошла Международная конференция «Modern Physical Chemistry for Advanced Materials», посвященная 100-летию со дня рождения Н. А. Измайлова.


International Conference (MPC '07) Kharkiv, Ukraine

Конференцию организовал Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина в сотрудничестве с Институтом физико-органической химии и нефтехимии НАН Украины имени Л. М. Литвиненко и отделением физической химии Украинского химического общества, при поддержке Международного союза чистой и прикладной химии, Национальной Академии наук Украины и Европейской ассоциации химических и молекулярных наук. Помимо многочисленных ученых из Украины, России и Белоруссии, в конференции приняли участие химики из Франции, Японии, Германии, США, Великобритании, Бразилии, Венгрии, Ирана и других стран дальнего зарубежья. Такое широкое представительство стало ярким свидетельством всемирного признания научных заслуг нашего соотечественника.

Перед началом конференции в Музее истории университета состоялась презентация книги «Научное наследие Н. А. Измайлова и актуальные проблемы физической химии» (675 стр.), изданной Харьковским национальным университетом при поддержке Ассоциации выпускников, преподавателей и друзей Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина.



В. И. Лебедь, Н. О. Мчедлов-Петросян, В. Г. Березкин, Ю. В. Холин
universitates.kharkov.ua