Фриц Габер. Карл Бош

Создание промышленного способа синтеза аммиака, которое явилось выдающимся научным достижением химиков Фрица Габера и Карла Боша, проводилось в сложное время. Этот период характеризовался очевидным стремлением к монополизации и концентрации всей промышленности и банковского капитала, а также политической активностью империалистических кругов в борьбе за передел мира. Войну они представляли как необходимое средство решения политических вопросов, и империалистическая и шовинистическая пропаганда достигла небывалых масштабов. Монополизированная химическая промышленность была одной из ведущих областей, определяющих в значительной степени политику империалистической Германии. Эта обстановка в Германии оказывала немалое влияние и на естествоиспытателей, которые вынуждены были отдавать свои знания и талант на службу химических концернов. Они зачастую попадали в двусмысленное положение, если были не в силах преодолеть классовую ограниченность, присущую буржуазии.

Фриц Габер (1868-1934)

Фриц Габер родился 9 декабря 1868 г. в еврейской семье; его отец был состоятельным торговцем в Бреслау. Юноша получил химическое образование в университетах Берлина, Бреслау и Гейдельберга. Свое чисто научное образование Фриц Габер дополнил технологической подготовкой в Высшей технической школе, находившейся в предместье Берлина - Шарлоттенбурге. Докторскую диссертацию, выполненную под руководством К. Либермана, он защитил в 1891 г. в Берлинском университете.

Уже в ранней юности Фриц Габер заинтересовался вопросами химической технологии и физической химии. В начале его обучения в университете физическая химия была только что возникшим научным направлением. Лишь в 1887 г. благодаря усилиям Оствальда и Вант-Гоффа был основан "Журнал физической химии". Примерно в то же время были начаты систематические исследования в области кинетики химических реакций, химической термодинамики и каталитических процессов³². Именно работы по физической химии оказали решающее влияние на развитие новых технических способов получения продуктов и привели к переоценке возможностей химической технологии. Прослушанные Габером курсы лекций Бунзена в Гейдельбергском университете и Гофмана в Берлинском не привлекли особого внимания студента к нерешенным научным проблемам. Видимо, в значительной мере это было связано и с характером преподавания химической технологии в то время: основное время уделялось усвоению устоявшихся воззрений, а перспективные проблемы науки и практики не ставились в основу обучения студентов³³.

Вначале Габер работал химиком на различных предприятиях. Выкроив время, он один семестр провел в Цюрихе у Лунге³⁴, расширяя свои знания по химической технологии. После недолгого участия в коммерческих делах отца Фриц Габер вновь направился на учебу для совершенствования знаний в экспериментальной химии - на этот раз в Йену к Кнорру.

Георг Лунге (1839-1923); химик и технолог, издатель знаменитых словарей, учитель Габера в Цюрихе

В 1894 г. Габер стал ассистентом в Высшей технической школе в Карлсруэ у Г. Бунте. Проводимые Бунте исследования газов определили впоследствии направления основных научных интересов Габера.

Уже в 1898 г. была опубликована его книга "Очерк технической электрохимии", которая показала, что молодой естествоиспытатель удивительно хорошо овладел основными положениями этой важной научной области. В 1896 г. Габер стал приват-доцентом Высшей технической школы в Карлсруэ; спустя девять лет была опубликована его крупная работа "Термодинамика технических газовых реакций"³⁵. В 1906 г. Габер стал преемником Ле Блана в должности профессора физической химии Высшей школы в Карлсруэ.

Годы с 1895 по 1911 в Карлсруэ сам Габер считал наиболее плодотворными в его научной деятельности. В это время он разработал физико-химические основы многотоннажного производства аммиака³⁶. За эти научные достижения Габер был удостоен в 1918 г. звания лауреата Нобелевской премии по химии³⁷.

В 1911 г. ученый был приглашен в Берлин на должность директора Института физической химии и электрохимии при незадолго до этого основанном Обществе кайзера Вильгельма. Руководство этим институтом было предоставлено Габеру по предложению банкира Коппеля, одного из основателей общества. Как и в других научных институтах, учрежденных при Обществе кайзера Вильгельма, основной целью Института физической химии и электрохимии, а также Института по исследованию угля, созданного незадолго до начала первой мировой войны, было углубление фундаментальных разработок. Направление этих исследований в значительной мере определялось интересами монополий, причем все работы, проводившиеся в Институте физической химии, были поставлены на службу империалистической военной политике Германии.

В течение десятков лет шовинистическая пропаганда германских капиталистов, юнкеров и милитаристов вдалбливала в сознание большей части немецкого народа мысль о неизбежности империалистической войны. Под влиянием ревизионистов в рабочем движение националистический угар, к несчастью, начал заражать и часть рабочих. Твердо уверенный в правоте националистической идеологии крупной буржуазии, Габер считал основной задачей ученого в период первой мировой войны - отдать все силы и способности "на благо отечества".

Поскольку представление Габера об отечестве сложилось под воздействием пропаганды империалистических кругов Германии, он поставил свой талант ученого на службу прусско-германского генералитета, хорошо понимавшего значение химии для военных целей. Большое участие принял Габер в разработке и изучении способов применения германской армией преступного химического оружия на полях сражений первой мировой войны. В 1916 г. он стал консультантом по решению технических вопросов в химическом отделе военного министерства.

Габер гордился тем, что он - еврей по национальности, смог занять видное место среди представителей самых высших слоев тогдашней юнкерской милитаристской Германии.

Активное участие Габера в подготовке химической войны привело к тому, что почти одновременно с присуждением ему Нобелевской премии он был внесен союзниками в список военных преступников, подлежащих выдаче.

После окончания первой мировой войны Габер, как и многие его коллеги, стремился вернуть доброе имя германской науке и ученым, опозоренным активным участием в преступлениях перед человечеством. Только этой цели служило путешествие Габера по различным странам мира в 1924-1925 гг.

Институт физической химии, расположенный в Далеме - пригороде Берлина, вскоре после окончания войны стал центром интенсивно проводимых исследований. В это время Габер уже не публиковал результатов собственных исследований; его деятельность все более сводилась к организации научных работ.

Одной из последних предпринятых им научных разработок был поиск путей добычи золота из морской воды. Тем самым Габер хотел помочь Германии расплатиться с поставками золота по репарациям.

Воззвание Союза немецких химиков к своим членам, призывающее игнорировать заседание, посвященное памяти Фрица Габера

В 1933 г. Габер вынужден был уйти с поста директора Института физической химии и электрохимии. После долгих лет активной поддержки германского империализма Габер впервые принял решение воздержаться от помощи наиболее опасной его форме - фашизму. В обосновании прошения об отставке Габер писал, что он не хочет отступать от ставшего для него традиционным подбора сотрудников по их профессиональным и личным качествам, а не в соответствии с расистскими законами фашистского рейха. Хотя Габер отчетливо видел природу германского фашизма, его античеловеческую политику, направленную и против культуры, ученый не смог осознать роль германского монополистического капитала в приходе фашистов к власти. Выражением презрения Габера к нацистской Германии и разочарования в процессе политического развития страны была его эмиграция, сначала в Англию, а затем в Швейцарию.

29 января 1934 г. Фриц Габер скончался в Базеле.

Спустя год после смерти Габера члены Общества кайзера Вильгельма хотели организовать торжественное научное заседание, посвященное памяти ученого. Однако назначенный к тому времени "Фюрер техники" запретил подчинявшимся ему учреждениям участвовать в этом заседании. Лишь благодаря усилиям Макса Планка это заседание все-таки состоялось, но среди имен | его устроителей было упомянуто и имя фашистского министра образования.

Под маской "исправления ошибок" имя Габера в наши дни широко используется реакционными силами Западной Германии. Злоупотребляя исторической правдой, эти круги превозносят Габера лишь как "отца химических средств ведения войны". Такое "восхваление" вклада Габера в создание химических средств ведения войны, обусловленное конкретными историческими обстоятельствами того времени, в наши дни выглядит особенно отталкивающе.

Гораздо важнее для развития производительных сил в интересах всего общества были не эти работы и националистические взгляды Габера, а его вклад в создание физической химии и разработка промышленного способа синтеза аммиака. Именно эти исследования отражают прогрессивный характер работ немецкого ученого^38,39.

Карл Бош (1874-1940)

Карл Бош родился 27 августа 1874 г. в Кёльне в семье мелкого предпринимателя. По желанию отца Карл Бош должен был изучать не химию, а металлургию и машиностроение. На одном из металлургических заводов в Силезии он начал знакомиться-с различными областями металлургии. В 1894 г. Карл Бош поступил в Высшую техническую школу в Шарлоттенбурге, но вскоре в нем пробудилась сильная тяга к изучению химии. Кроме лекций для студентов-металлургов Карл Бош стал посещать лекции по неорганической, органической и технической химии. Но особенно его интересовала физическая химия, и уже в 1896 г. он перешел на работу во вновь созданный центр этой науки в Лейпциге. Там в 1898 г. он подготовил к защите под руководством И. Вислиценуса докторскую диссертацию, посвященную изучению свойств органических соединений. После недолгой работы в должности ассистента Бош в 1899 г. стал химиком на предприятии компании "Баденские анилиновые и содовые фабрики" (БАСФ).

Перед ним Книч поставил задачу проверить предложенный Оствальдом способ каталитического получения аммиака из азота и водорода с использованием железа как катализатора. Бош доказал, что предложенный Оствальдом способ основан на неправильных экспериментальных данных. По распоряжению дирекции БАСФ Бош продолжил исследования синтеза соединений азота. К этой работе был подключен и А. Митташ. С 1908 по 1913 г. Бош на основании принадлежащего БАСФ патента Габера разрабатывал технические основы промышленного способа получения аммиака. По окончании первой мировой войны Бош изучал проведение в промышленном масштабе процесса гидрирования угля под высоким давлением по методу Бергиуса. Совместно с последним Карл Бош был удостоен в 1931 г. звания лауреата Нобелевской премии по химии в признание его заслуг "в разработке и развитии методов проведения химических реакций под высоким давлением".

Алвин Митташ (1869-1950); сотрудник концерна 'Баденские анилиновые и содовые фабрики'; работал в области гетерогенного катализа

Однако Бош вошел в историю химической промышленности не только как ученый, разработавший научно-технические основы многотоннажных промышленных производств. Он оказал большое влияние на образование "Имперского концерна по производству красителей" в 1925 г. и на бурный рост его промышленного потенциала.

В 1911 г. Карл Бош был доверенным лицом БАСФ на переговорах в Берлине с представителями фабрики по производству красителей по методу Байера в Леверкузене и компании "Акционерное общество заводов по производству красителей и анилина"; целью переговоров было объединение усилий этих фирм. Это явилось первым шагом на пути, который впоследствии привел к созданию "Имперского акционерного общества по производству красителей" (ИГ-концерну). В 1916 г. Карл Бош стал полноправным членом правления БАСФ. Уже в то время начались переговоры о дальнейшей монополизации химической промышленности в Германии. 18 августа 1916 г. было основано Общество содействия германской промышленности красителей из каменноугольной смолы. В структуре общества нашла отражение большая, чем ранее, концентрация власти монополий в германской промышленности. Во время первой мировой войны Бош был одним из самых значительных деятелей химической промышленности Германии. Он отчетливо понял перспективы химической промышленности в условиях развивающегося империализма, особенно в области производства искусственных удобрений. После поражения германского империализма в первой мировой войне Бош стремился укрепить и расширить силу монополистической химической промышленности страны.

Будучи в 1919 г. советником по химической промышленности германской делегации на переговорах об условиях капитуляции в Версале, Карл Бош стал самостоятельно проводить совещание с представителями французской химической промышленности о создании международных объединений ряда предприятий. Ему удалось убедить французских предпринимателей в необходимости собственной азотной промышленности, которая должна быть тесно связана с химической промышленностью Германии. Эти мероприятия по существу лишний раз документально доказывают антинациональную сущность империализма, который во имя выгоды монополий сам нанес урон призывам к "национальному достоинству", столь широко пропагандируемому на словах. Переговоры, проведенные Карлом Бошем с французскими предпринимателями, были первым успешным шагом представителей немецких химических монополий в борьбе за господство в мировой химической промышленности после поражения Германии в мировой войне 1914-1918 г.

После создания в 1925 г. "Имперского общества по производству красителей" Карл Бош входит в состав правления концерна.

Во времена Веймарской республики капитал этого концерна, как и других монополистических промышленных объединений, значительно вырос, а вместе с тем усилилось и их влияние на политику, а также стремление к осуществлению давно планировавшегося передела мира. Как представитель "Имперского общества" Карл Бош выразил согласие своей компании на финансовую поддержку фашистской партии Германии. Под руководством Карла Боша "Имперское общество" стало типичным представителем развивающегося государственного монополистического капитализма.

Последовательно осуществляя планы руководителей концерна, Карл Бош добился того, что заводы "Имперского общества" стали значительной частью фашистского промышленного военного-потенциала. Умер Бош 26 апреля 1940 г. в Гейдельберге.

Карл Бош проводил свои выдающиеся исследования, направленные на решение проблемы азота, в конкретных исторических; Условиях, находясь в зависимости от капиталистических производственных отношений.

Поэтому вскоре он поставил свои научные и коммерческие способности на службу германскому империализму. Жизнь Боша наглядно показывает противоречивый характер развития химии и деятельности многих химиков в капиталистическом обществе. С одной стороны, его работы противоречили элементарным жизненным интересам народа, но в то же время они помогали развитию производительных сил во имя прогресса человечества.

Габер и Бош вместе с некоторыми другими химиками решили проблему связанного азота, ставшую в XIX в. весьма актуальной в связи с быстрым ростом населения Земли. Когда на рубеже нашего столетия капитализм вступил в стадию империализма, эта проблема в Германии потребовала быстрого решения. Введение азотных удобрений в сельское хозяйство позволяет удовлетворить потребность в продовольствии сильно возросшего населения Земли. Кроме того, соединения азота используются для изготовления боевых взрывчатых веществ. Это применение соединений азота интересовало главным образом представителей германского агрессивного империализма, стремившегося к переделу мира.

Развитие химии и химической промышленности в начале XX в достигло в Германии настолько высокого уровня, что химики и технологи смогли решить проблему связанного азота, используя в качестве исходного сырья азот воздуха. Разумеется, империалистические условия развития науки и промышленности несколько затушевали гуманистическую сторону решения этой проблемы.

В начале нашего столетия норвежские ученые Биркеланд и Эйде решили проблему связанного азота, разработав метод взаимодействия азота с кислородом в электрической дуге⁴⁰, а немецкие исследователи Франк и Каро разработали способы связывания азота путем его взаимодействия с известью⁴¹. Оба способа нашли довольно значительное применение в промышленности. В Германии Бош по заданию руководителей БАСФ работал над усовершенствованием способа получения соединений азота в электрической дуге, а другие капиталистические предприятия выпускали соединения азота по известково-азотному методу. В 1908 г. в промышленную практику был внедрен разработанный Оствальдом каталитический способ окисления аммиака. Однако из-за высокой стоимости аммиака все эти работы не стали определяющими в решении проблемы связанного азота⁴².

В лаборатории компании БАСФ результаты работы по каталитическому получению фталевой кислоты и производству серной кислоты контактным методом позволили Кничу показать возможность получения соединения азота без применения дорогой электроэнергии, а другим путем-при низких температурах с помощью катализаторов.

Опыты по получению цианида бария при омылении аммиака были прекращены в 1908 г. из-за их экономической неэффективности. Тогда же были прекращены исследования других азотсодержащих соединений металлов, которые проводил ученик Оствальда А. Митташ, работавший в БАСФ с 1904 г. Только осуществленный синтез аммиака внес значительный вклад в решение проблемы связанного азота.

В самом начале нашего века, когда синтез аммиака из элементов еще не представлялся возможным, Габер исследовал состояние равновесия аммиака. Основываясь на полученных результатах и проведенных начиная с 1896 г. анализах термодинамических условий данной реакции, Габер пришел к выводу, что синтез аммиака возможен.

Проводя вначале эту реакцию при нормальном давлении и различных температурах, ученый получал выход аммиака, слишком низкий для внедрения этого способа в промышленное производство. К этому времени уже были известны результаты работ В. Нернста, который синтезировал аммиак при повышенном давлении. Результаты этих исследований послужили Нернсту экспериментальным основанием для его теоретических выводов о характере термодинамических зависимостей. Позднее Нернст провел дальнейшие опыты по синтезу аммиака при высоких давлениях и повышенных температурах. Однако результаты работ Нернста не были использованы в химической промышленности.

Опираясь на полученные Нернстом теоретические и экспериментальные результаты исследований синтеза аммиака, Габер изучил в лаборатории изменение состояния равновесия аммиака в зависимости от температуры и рассчитал количественные характеристики этого состояния для различных условий⁴³. Многообещающие технологически и эффективные экономически, эти работы открыли Габеру путь к проведению циклических процессов синтеза аммиака. Основываясь на полученных результатах, Габер в 1908 г. взял патент на промышленный способ производства аммиака, разработка которого начала осуществляться на предприятиях БАСФ. Вначале Габеру никак не удавалось повысить скорость достижения равновесия реакции синтеза аммиака. Лишь в дальнейшем после длительных исследований Габеру вместе с Ле Россиньолем удалось обнаружить, что, применяя в качестве катализаторов металлические осмий и уран, можно получить аммиак с хорошим выходом.

После создания физико-химических основ синтеза аммиака из элементов и получения первых удовлетворительных результатов на опытно-промышленной установке в лабораториях БАСФ под руководством Боша были разработаны технологические основы этого процесса. При этом Митташ установил каталитическое действие на этот процесс различных веществ, а Бош нашел наиболее благоприятные условия его проведения. Он также решил проблему получения в больших количествах водорода и азота из исходных веществ: воды, воздуха и каменноугольного кокса. Последний в дальнейшем был заменен бурым углем. Бошу принадлежит и заслуга конструирования контактной печи для получения аммиака⁴⁴.

Первый вагон-цистерна с аммиаком, произведенным на предприятии в Мерзебурге (1917 г.)

После того как в лабораториях и на опытных установках БАСФ были решены вопросы очистки газа, конвертирования смеси, другие химико-технологические проблемы, разработаны измерительные и регулирующие приборы для промышленного проведения процесса, в Оппау было построено и пущено в эксплуатацию первое многотоннажное производство аммиака по способу Габера - Боша (1913 г.).

Создание производства аммиака по методу Габера и Боша явилось выдающимся научным и техническим достижением⁴⁵. Огромное значение этой работы заключается в том, что промышленный синтез аммиака позволил в значительной степени поднять продуктивность сельского хозяйства. Кроме того, решенные при разработке этого синтеза технические проблемы послужили основой для создания в дальнейшем практически важных промышленных синтезов продуктов под высоким давлением (например, метод Бергиуса, синтез метанола и т. д.).

Однако до того, как в Германии эти возможности эффективного способа синтеза аммиака стали использоваться в интересах народа и для его блага, прошли десятилетия. При власти германских монополистов преимущества этого способа использовались главным образом для военных целей. К тому же во время первой мировой войны проблема связанного азота окончательно еще не была решена [113]. Военное и хозяйственное значения этого способа не сразу были оценены германскими империалистами. Они готовили мировую войну, опираясь на милитаристскую концепцию плана Шлиппена. Но безмерная заносчивость и неспособность к принятию стратегических решений помешала им оценить по достоинству важность разработки проблемы связанного азота в случае войны, хотя Германия еще в 1913 г. свыше половины потребности в азоте покрывала за счет импорта⁴⁶. Но уже в 1914 г. стало ясно, что известные запасы месторождений соединений азота и существовавшие мощности предприятий по выработке синтетических азотсодержащих веществ недостаточны для военных целей и обеспечения населения страны продовольствием. Таким образом, возможность продолжения войны для германских милитаристов была непосредственно связана и с решением проблемы связанного азота. Поскольку при перестройке экономики на военный лад германские милитаристы недооценили возможностей химической промышленности, в дальнейшем они не смогли понять и полное значение промышленного процесса синтеза аммиака по методу Габера и Боша для военных целей. Поэтому-та в борьбе за промышленное решение проблемы связанного азота между капиталистами, производящими соединения азота по методу Франка и Каро, и компанией БАСФ военные власти поддерживали менее прогрессивный первый метод. Лишь в конце 1915г. они убедились в огромном значении синтеза аммиака по методу Габера и Боша, и в начале 1916 г. БАСФ получила миллионный заказ на строительство завода по производству синтетического аммиака. С помощью государственных субсидий и разнообразных правительственных мероприятий, направленных на облегчение строительства, под непосредственным руководством Боша в 1917 г. был пущен в эксплуатацию комбинат по производству синтетического аммиака в Лейнаверке⁴⁷.

Полученный аммиак сразу же использовался для производства взрывчатых веществ. Лишь год спустя после поражения германского империализма было организовано производство сульфата аммония. Со строительством этого завода началась также борьба рабочих предприятия Лейна против акционеров БАСФ |[П4]. Это была борьба за законное владение средствами производства, которые рабочие вынуждены были создавать для германских монополистов.

Компания БАСФ (позднее концерн "Имперское общество по производству красителей") в то время господствовала на внутреннем рынке соединений азота. После того как были удовлетворены потребности в азоте для мирных целей, акционеры "Имперского общества" стали рассматривать подготовку к новой мирровой войне как чрезвычайно выгодное мероприятие для вкладывания капитала. В этот период концерн увеличил производство азотных соединений в Германии таким образом, что в 1939- 11940 гг. оно составило 1 миллион тонн - почти треть мировой продукции. Мы знаем, однако, что никакие экономические приготовления не смогли предотвратить поражения германского империализма.

Фридрих Бергиус (1884-1949); лауреат Нобелевской премии по химии, которую он получил в 1931 г. вместе с К. Бошем за работы по гидрированию под высоким давлением

После первой мировой войны акционеры "Имперского общества" заинтересовались также многотоннажным производством углеводородов с открытой цепью. Уже в 1913 г. Фридрих Бергиус, приват-доцент Высшей технической школы в Ганновере, запатентовал способ получения смеси бензиновых углеводородов гидрированием угля под давлением. Тогда же он занялся вопросом промышленного получения этих соединений. Матиас Пир, ученик Нернста, впервые сумел синтезировать метанол, использовав научные и технические находки, появившиеся при разработке промышленного метода получения синтетического аммиака. Изучая механизм реакций синтеза под высоким давлением, Матиас Пир пытался решить проблему каталитического гидрирования угля и смолы в углеводороды в промышленном масштабе. Карл Бош, который сразу же понял значение этой работы для военных целей, особо заинтересовался реализацией проекта и поручил работу над ним наиболее уважаемому им химику - Карлу Крауху.

Краух был известен тем, что уже во время строительства комбината в Лейнаверке он с необычайной твердостью по отношению к рабочим и служащим выполнял распоряжения хозяев концерна. Краух впоследствии оказался основным организатором, обеспечивавшим неукоснительное соблюдение графика работ при разработке способа получения смеси бензиновых углеводородов на предприятиях "Имперского общества по производству красителей". Краух был фашистским фанатиком и после захвата власти нацистами он стал близким советником Геринга по широкому комплексу вопросов химического обеспечения перевооружения армии и подготовки Германии к войне.

В 1927 г. на комбинате Лейна было налажено производство бензина, после того как патент Бергиуса стал собственностью "Имперского общества по производству красителей". Поскольку правительство Германии ввело ввозную пошлину на горючее, "Акционерное общество" получило значительную прибыль от внедрения в производство этого процесса.

Комбинат 'Лейна-Верке' (1926 г.)

После поражения германского империализма во второй мировой войне метод получения аммиака по Габеру и Бошу, а также синтез углеводородов под высоким давлением по Бергиусу впервые в истории Германии стали использоваться в Германской Демократической Республике для улучшения благосостояния населения, владеющего средствами производства в стране. Рабочие, ученые и техники восстановили с помощью советских специалистов разрушенный во время войны комбинат, принадлежавший ранее "Имперскому обществу по производству красителей". Теперь он называется Народное предприятие Лейна - Верке имени Вальтера Ульбрихта и является крупнейшим производственным предприятием ГДР в химической промышленности [115]^48,49.