Кристиан Фридрих Шёнбейн

Кристиан Фридрих Шёнбейн (нем. Christian Friedrich Schönbein; 18 октября 1799, Метцинген — 29 августа 1868, Баден-Баден) — немецкий химик, известный открытием озона и изобретением нитроцеллюлозы (пироксилина) и бездымного пороха. Его работы оказали значительное влияние на развитие органической химии, взрывчатых веществ и электрохимии.

Биография

Кристиан Фридрих Шёнбейн родился 18 октября 1799 года в городе Метцинген (герцогство Вюртемберг, ныне земля Баден-Вюртемберг, Германия) в семье кожевника. В юности проявил интерес к естественным наукам, но из-за финансовых трудностей семьи не смог получить систематическое образование. В 1816 году он начал обучение в Тюбингенском университете, где изучал философию и естественные науки, однако вскоре был вынужден прервать учёбу из-за участия в студенческих политических движениях.

В 1820-х годах Шёнбейн работал учителем в частных школах в Швейцарии и Англии. В 1828 году он получил должность профессора химии и физики в Базельском университете (Швейцария), где проработал до конца жизни. В Базеле он основал химическую лабораторию и активно занимался научными исследованиями.

Научные открытия

Открытие озона

В 1839 году, проводя эксперименты с электролизом воды, Шёнбейн заметил, что при разложении воды электрическим током выделяется газ с характерным резким запахом. Он назвал это вещество «озон» (от греч. οζειν — пахнуть). В 1840 году он опубликовал работу, в которой описал свойства озона, включая его способность окислять многие вещества и обесцвечивать красители. Шёнбейн также установил, что озон является аллотропной модификацией кислорода, хотя точная молекулярная структура (O₃) была определена позднее.

Открытие озона имело практическое значение для развития методов очистки воды и воздуха, а также для изучения атмосферных процессов. Шёнбейн также разработал первый метод обнаружения озона с помощью йодида калия и крахмала.

Изобретение нитроцеллюлозы

В 1845 году Шёнбейн случайно открыл нитроцеллюлозу (пироксилин). Проводя эксперименты с азотной и серной кислотами, он пролил смесь на хлопковую ткань. После промывки и сушки ткань оказалась чрезвычайно горючей и взрывоопасной. Шёнбейн понял, что получил новое взрывчатое вещество, которое он назвал «пироксилин» (от греч. πυρ — огонь и ξύλον — дерево).

Нитроцеллюлоза представляла собой нитрат целлюлозы, полученный путём обработки хлопка или древесной массы смесью концентрированных азотной и серной кислот. Шёнбейн разработал технологию стабилизации нитроцеллюлозы путём тщательной промывки водой, что сделало её пригодной для практического использования.

Создание бездымного пороха

На основе нитроцеллюлозы Шёнбейн в 1846 году создал первый бездымный порох, который назвал «шёнбейновым порохом» или «пироксилиновым порохом». В отличие от традиционного чёрного пороха, бездымный порох при сгорании выделял меньше дыма и обладал большей взрывной силой. Это изобретение имело огромное значение для военного дела, так как позволяло вести прицельную стрельбу на большие расстояния, не заслоняя обзор дымом.

Однако производство бездымного пороха столкнулось с проблемами: нитроцеллюлоза была нестабильна, склонна к самовоспламенению и взрывам при хранении. Шёнбейн не смог наладить промышленный выпуск своего пороха, и его изобретение не получило широкого распространения при его жизни. Позднее, в 1880-х годах, французский химик Поль Вьель усовершенствовал технологию, создав стабильный бездымный порох (патрон «лебель»), который стал основой для современных боеприпасов.

Другие исследования

Шёнбейн также внёс вклад в электрохимию. Он изучал процессы электролиза, поляризацию электродов и явления пассивации металлов. В 1838 году он открыл явление пассивации железа в концентрированной азотной кислоте, когда металл теряет химическую активность. Это открытие имело значение для понимания коррозии и защиты металлов.

Кроме того, Шёнбейн занимался исследованием катализа, окислительно-восстановительных реакций и свойств перекиси водорода. Он разработал методы получения перекиси водорода и изучал её окислительные свойства.

Признание и наследие

Шёнбейн был членом многих научных обществ, включая Лондонское королевское общество (с 1848 года) и Баварскую академию наук. В 1847 году он был награждён медалью Румфорда за открытие озона.

Несмотря на значимость его открытий, Шёнбейн не получил широкого признания при жизни, особенно в области взрывчатых веществ, из-за коммерческой неудачи с бездымным порохом. Однако его работы заложили основы для развития химии взрывчатых веществ, производства целлюлозных материалов (например, целлулоида и искусственного шёлка) и технологий очистки воды.

В честь Шёнбейна назван кратер на Луне (Schönbein) и минерал шёнбейнит (гидратированный сульфат калия и магния).

Критика и споры

Шёнбейн был известен своим эксцентричным поведением и склонностью к секретности. Он часто отказывался раскрывать детали своих экспериментов, что вызывало недоверие у коллег. Например, после открытия нитроцеллюлозы он долгое время не публиковал полную методику её получения, опасаясь, что его изобретение будет украдено. Это привело к тому, что другие химики, такие как французский учёный Теофиль-Жюль Пелуз, независимо переоткрыли нитроцеллюлозу в 1846 году.

Кроме того, некоторые современники критиковали Шёнбейна за недостаточную научную строгость. Его работы по озону и нитроцеллюлозе содержали неточности, которые были исправлены позднее. Тем не менее, его вклад в науку признаётся значительным.

Интересные факты

• Шёнбейн был страстным альпинистом. Он совершил несколько восхождений в Альпах, в том числе на Монблан в 1841 году, где проводил эксперименты с электричеством и атмосферным давлением.
• Он первым предложил использовать озон для дезинфекции воды, но эта идея была реализована только в конце XIX века.
• Шёнбейн был женат на Эмили фон Штюльпнагель, дочери прусского офицера. У них было двое детей.

Источники

• Кристиан Фридрих Шёнбейн: Биография и научные труды // Немецкое химическое общество, 1869.
• «Открытие озона» // Journal of Chemical Education, 1939.
• «История взрывчатых веществ» / под ред. Дж. Тейлора, 1956.
• «Шёнбейн и нитроцеллюлоза» // Chemistry in Britain, 1985.