Мозес Гомберг

Мозес Гомберг (англ. Moses Gomberg; 8 февраля 1866, Елизаветград, Херсонская губерния, Российская империя — 12 февраля 1947, Анн-Арбор, штат Мичиган, США) — американский химик-органик российского происхождения, основоположник химии свободных радикалов. В 1900 году впервые получил и доказал существование стабильного органического свободного радикала — трифенилметила, что опровергло господствовавшую в то время теорию о четырёхвалентности углерода и открыло новую область органической химии.

Биография

Детство и эмиграция

Мозес Гомберг родился в еврейской семье в городе Елизаветграде (ныне Кропивницкий, Украина). Его отец, Исаак Гомберг, был торговцем. В 1884 году, после еврейских погромов на юге Российской империи, семья эмигрировала в США. Они поселились в Чикаго, штат Иллинойс. Чтобы прокормить семью, Мозес начал работать в магазине, а затем поступил в Чикагский университет.

Образование

В 1886 году Гомберг поступил в Мичиганский университет (Анн-Арбор), где в 1890 году получил степень бакалавра наук, а в 1892 году — магистра. В 1894 году он защитил докторскую диссертацию (Ph.D.) под руководством профессора Альберта Б. Прескотта. Тема диссертации была посвящена изучению кофеина и его производных. После защиты он остался работать в Мичиганском университете, пройдя путь от ассистента до полного профессора (с 1904 года).

Научная карьера

В 1896–1897 годах Гомберг стажировался в Германии: в Гейдельбергском университете у Виктора Мейера и в Берлинском университете у Адольфа фон Байера. Вернувшись в США, он продолжил исследования в Мичиганском университете, где проработал до выхода на пенсию в 1936 году. В 1927–1928 годах он занимал пост президента Американского химического общества.

Открытие свободных радикалов

Предпосылки

В конце XIX века в органической химии господствовала теория, согласно которой атом углерода всегда проявляет валентность, равную четырём. Считалось, что углерод не может образовывать соединения, в которых он был бы связан менее чем с четырьмя другими атомами. Попытки получить «неполноценные» углеродные соединения, такие как свободные радикалы, считались безнадёжными.

Эксперимент 1900 года

В 1900 году Гомберг попытался получить гексафенилэтан (C₆H₅)₃C–C(C₆H₅)₃ путём реакции трифенилхлорметана (C₆H₅)₃CCl с металлическим серебром или цинком в бензольном растворе. Вместо ожидаемого бесцветного соединения он получил жёлтый раствор, который активно реагировал с кислородом воздуха, образуя перекись. Гомберг предположил, что в растворе образуется не гексафенилэтан, а его диссоциированная форма — трифенилметильный радикал (C₆H₅)₃C•.

Доказательства

Гомберг провёл серию тщательных экспериментов, чтобы доказать существование радикала:

• Молекулярная масса: Криоскопические измерения показали, что молекулярная масса растворённого вещества в бензоле значительно ниже, чем ожидалось для гексафенилэтана, что указывало на диссоциацию.
• Реакция с кислородом: Раствор быстро поглощал кислород, образуя перекись (C₆H₅)₃C–O–O–C(C₆H₅)₃.
• Реакция с иодом: Раствор реагировал с иодом, давая трифенилиодметан (C₆H₅)₃CI.
• Цвет: Жёлтая окраска раствора была характерна для радикалов, тогда как гексафенилэтан должен быть бесцветным.

В 1901 году Гомберг опубликовал результаты в статье «An instance of trivalent carbon: triphenylmethyl» (Journal of the American Chemical Society, 1901, 23, 496–497). Это открытие стало сенсацией и вызвало ожесточённые споры в научном сообществе.

Последствия

Открытие Гомберга показало, что углерод может быть трёхвалентным, и заложило основы химии свободных радикалов — частиц с неспаренным электроном. Впоследствии было установлено, что гексафенилэтан в растворе находится в равновесии с трифенилметильным радикалом, причём степень диссоциации зависит от температуры и растворителя. В 1910 году Гомберг и его ученик Л. Г. Кон определили, что в 0,1 М растворе в бензоле при 20 °C диссоциировано около 10 % молекул.

Другие научные достижения

Исследование хинонов

Гомберг внёс вклад в химию хинонов. Он разработал методы синтеза и изучения свойств различных хинонов, в том числе антрахинонов и фенантренхинонов.

Синтез тетраарилметанов

Он разработал методы синтеза тетраарилметанов — соединений, в которых атом углерода связан с четырьмя ароматическими кольцами. Эти работы способствовали развитию химии пространственно-затруднённых молекул.

Работы по взрывчатым веществам

В 1910-х годах Гомберг занимался исследованиями взрывчатых веществ для нужд оборонной промышленности США. Он изучал свойства нитроцеллюлозы и тринитротолуола.

Методы анализа

Гомберг разработал несколько аналитических методов, в том числе метод определения молекулярной массы органических соединений по понижению температуры замерзания растворов (криоскопия).

Признание и награды

• Премия Уилларда Гиббса (1925) — высшая награда Американского химического общества.
• Президент Американского химического общества (1927–1928).
• Член Национальной академии наук США (с 1927).
• Почётные докторские степени Мичиганского университета (1936) и других вузов.

В 1936 году в честь 70-летия Гомберга был издан сборник «The Gomberg Memorial Volume», содержащий статьи ведущих химиков мира.

Личная жизнь

Мозес Гомберг был женат на Эмили Гомберг (урождённая Браун). Детей у них не было. Он был известен своей скромностью и преданностью науке. После выхода на пенсию в 1936 году он продолжал работать в лаборатории Мичиганского университета в качестве почётного профессора. Скончался 12 февраля 1947 года в Анн-Арборе от сердечного приступа.

Значение для науки

Открытие Гомберга стало поворотным моментом в органической химии. Оно:

• Опровергло догму о строгой четырёхвалентности углерода.
• Открыло эпоху химии свободных радикалов, которые играют ключевую роль в процессах полимеризации, горения, фотохимии и биохимии.
• Стимулировало развитие методов ЭПР-спектроскопии (электронный парамагнитный резонанс), разработанной в 1944 году Евгением Завойским.
• Заложило основы для понимания механизмов радикальных реакций, используемых в промышленности (например, в производстве полиэтилена и полистирола).

В современной химии свободные радикалы изучаются в контексте старения организмов, окислительного стресса, а также в материаловедении (радикальная полимеризация).

Интересные факты

• Гомберг был известен своей аккуратностью в экспериментах: он лично перегонял все растворители и проверял чистоту реагентов.
• Он никогда не брал патентов на свои изобретения, считая, что научные открытия должны принадлежать всему человечеству.
• В его честь назван Гомберговский радикал — трифенилметил, а также реакция Гомберга — синтез тетраарилметанов.
• В 1944 году, когда отмечалось 100-летие со дня рождения Гомберга (по ошибке считалось, что он родился в 1844 году), был опубликован мемориальный номер журнала Chemical Reviews, посвящённый его работам.

Источники

• Gomberg M. An instance of trivalent carbon: triphenylmethyl // Journal of the American Chemical Society. — 1901. — Vol. 23, № 7. — P. 496–497.
• Gomberg M. On trivalent carbon // Journal of the American Chemical Society. — 1902. — Vol. 24, № 7. — P. 597–628.
• Browne C. A. Moses Gomberg // Journal of Chemical Education. — 1937. — Vol. 14, № 3. — P. 105–108.
• Kharasch M. S. Moses Gomberg // Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences. — 1952. — Vol. 27. — P. 141–173.
• Tidwell T. T. The first century of free radicals // Angewandte Chemie International Edition. — 2000. — Vol. 39, № 21. — P. 3776–3800.