Джулио Натта

Джулио Натта (итал. Giulio Natta; 26 февраля 1903, Империя, Италия — 2 мая 1979, Бергамо, Италия) — итальянский химик-органик, лауреат Нобелевской премии по химии 1963 года (совместно с Карлом Циглером) за открытие и разработку стереоспецифической полимеризации, что привело к созданию изотактического полипропилена и других стереорегулярных полимеров. Его работы заложили основы промышленного производства синтетических материалов с заданной структурой, таких как полипропилен, полиэтилен высокой плотности и синтетический каучук.

Биография

Ранние годы и образование

Джулио Натта родился 26 февраля 1903 года в городе Империя (Лигурия, Италия) в семье судьи Франческо Натта и Элены Креспи. С ранних лет проявлял интерес к химии. В 1919 году поступил в Миланский политехнический университет, где изучал химическую инженерию. В 1924 году, в возрасте 21 года, получил диплом инженера-химика, защитив диссертацию по рентгеноструктурному анализу органических соединений.

Научная карьера

После окончания университета Натта остался в Миланском политехническом институте в качестве ассистента. В 1927 году он стал профессором физической химии в Университете Павии, а затем в 1933 году — профессором общей химии в Римском университете. В 1935 году он возглавил кафедру физической химии в Туринском политехническом институте. В 1938 году Натта вернулся в Миланский политехнический университет, где занял должность профессора промышленной химии и руководил Институтом промышленной химии.

В 1930-е годы Натта занимался исследованием структуры кристаллов и рентгенографией полимеров. Он разработал методы рентгеноструктурного анализа для изучения высокомолекулярных соединений, что позволило ему впервые определить кристаллическую структуру ряда природных и синтетических полимеров, включая целлюлозу, каучук и полиэтилен.

Открытие стереоспецифической полимеризации

Ключевой прорыв в карьере Натты произошёл в 1953–1954 годах, после того как немецкий химик Карл Циглер разработал катализаторы на основе триэтилалюминия и хлорида титана (катализаторы Циглера) для получения полиэтилена высокой плотности при низком давлении. Натта, ознакомившись с работой Циглера, модифицировал катализатор, заменив хлорид титана на другие соединения переходных металлов, и в 1954 году впервые синтезировал изотактический полипропилен — полимер с регулярной пространственной структурой, обладающий высокой прочностью и термостойкостью.

В 1955 году Натта опубликовал результаты своих исследований, введя понятие «стереоспецифическая полимеризация» и термины «изотактический», «синдиотактический» и «атактический» для описания различных типов пространственной конфигурации полимеров. Это открытие позволило получать полимеры с заранее заданными свойствами, что привело к созданию целого класса новых материалов.

Нобелевская премия

В 1963 году Джулио Натта и Карл Циглер были удостоены Нобелевской премии по химии «за открытия в области химии и технологии высокомолекулярных соединений». Натта стал первым итальянским химиком, получившим Нобелевскую премию. В своей нобелевской лекции он подробно описал механизм стереоспецифической полимеризации и продемонстрировал практическое значение изотактического полипропилена.

Последние годы

В 1960-е годы Натта продолжал активную научную деятельность, но в 1970 году у него была диагностирована болезнь Паркинсона. Несмотря на прогрессирующее ухудшение здоровья, он продолжал руководить исследованиями до 1973 года. Джулио Натта скончался 2 мая 1979 года в Бергамо.

Научные достижения

Стереоспецифическая полимеризация

Натта разработал каталитические системы, позволяющие контролировать пространственное расположение боковых групп в макромолекулах. В результате полимеризации пропилена с использованием модифицированных катализаторов Циглера — Натты (смеси триалкилалюминия и галогенидов титана) образуется изотактический полипропилен, в котором все метильные группы расположены с одной стороны полимерной цепи. Это придаёт материалу высокую кристалличность (до 60–70 %), прочность, термостойкость (температура плавления около 165 °C) и химическую стойкость.

Классификация полимеров по стереорегулярности

Натта ввёл классификацию полимеров по типу пространственной конфигурации:

• Изотактические — все боковые группы расположены с одной стороны цепи.
• Синдиотактические — боковые группы чередуются по разные стороны цепи.
• Атактические — боковые группы расположены хаотично.

Эта классификация стала основой для понимания зависимости свойств полимеров от их микроструктуры.

Другие исследования

Помимо полипропилена, Натта синтезировал и исследовал стереорегулярные полимеры на основе этилена, стирола, бутадиена и других мономеров. Он также внёс вклад в химию синтетического каучука, разработав методы получения стереорегулярного полибутадиена и полиизопрена, близких по свойствам к натуральному каучуку.

Практическое применение

Промышленное производство полипропилена

Открытие Натты привело к созданию крупнотоннажного производства полипропилена. Первый промышленный завод по выпуску изотактического полипропилена был запущен в 1957 году в Италии компанией Montecatini (ныне Montedison). К 1960-м годам полипропилен стал одним из самых распространённых пластиков в мире, используемым для производства упаковки, труб, автомобильных деталей, текстиля (нетканые материалы) и медицинских изделий.

Катализаторы Циглера — Натты

Катализаторы, разработанные Наттой на основе систем Циглера, получили название «катализаторы Циглера — Натты». Они широко применяются в промышленности для получения полиэтилена высокой плотности, полипропилена, а также ряда других полиолефинов и диеновых каучуков. В 1970-е годы были разработаны более эффективные гетерогенные катализаторы на основе MgCl₂, но принципы, заложенные Наттой, остаются основой современной полимеризации.

Синтетический каучук

Разработанные Наттой методы позволили получать стереорегулярный полибутадиен и полиизопрен, которые по упругости и износостойкости не уступают натуральному каучуку. Это имело важное значение для шинной промышленности и производства резинотехнических изделий.

Признание и награды

• Нобелевская премия по химии (1963, совместно с К. Циглером).
• Премия Ломбардского института наук и литературы (1955).
• Медаль имени Лавуазье Французского химического общества (1964).
• Член Национальной академии деи Линчеи (Италия), Национальной академии наук США, Американской академии искусств и наук, Лондонского королевского общества (иностранный член).
• Почётные докторские степени университетов Турина, Милана, Павии, Брюсселя и других.

Интересные факты

• В 1954 году, когда Натта объявил о синтезе изотактического полипропилена, его открытие поначалу не было признано, так как считалось, что полимеризация пропилена даёт только аморфные продукты. Лишь после публикации рентгенограмм, подтверждающих кристаллическую структуру, работа была принята.
• Натта был не только химиком, но и талантливым инженером: он лично участвовал в проектировании первых промышленных установок для производства полипропилена.
• В честь Джулио Натты назван кратер на Луне (Natta) и астероид (Natta).

Источники

• Нобелевская лекция Джулио Натты (1963) — «Стереоспецифическая полимеризация».
• Giulio Natta. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 1980.
• Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, 2003.
• «Химия и технология полимеров» под ред. В. А. Кабанова, М.: Химия, 1985.
• Натта, Джулио // Большая советская энциклопедия, 3-е изд., 1974.