Лауреат Нобелевской премии 1956 года С. Н. Хиншелвуд

Сирил Норман Хиншелвуд (1901 - 1967) (Великобритания)

Нобелевская премия по химии, 1956 г

«За исследования в области механизма химических реакций».

Представление о том, что химическая реакция протекает во времени, возникло ещё у первых химиков, сознательно наблюдавших химические явления. Сосредоточив своё внимание на конечном этапе реакции, они рассматривали время как фактор, необходимый для для превращения исходных веществ в конечный продукт. Меняя условия проведения реакций можно было заметить, чтоскорость реакции меняется. Однако путь от этих качественных представлений до научной формулировки скорости химической реакции оказался долог. Решающую роль в развитии химической кинетики приобрело рассмотрение химических превращений на основе химической физики – физики химических процессов.

Сирил Норман Хиншелвуд

Английский химик Сирил Норман Хиншелвуд родился в Лондоне, в семье бухгалтера Норманна Макмиллана Хиншелвуда и Этель Фрэнсис Смит. У мальчика было слабое здоровье, поэтому его отец перевез семью в Канаду. В 1904 году после смерти старшего Хиншелвуда Сирил с матерью вернулись в Англию. Хиншелвуд учился в Лондоне в Вестминстерской городской школе. В 1916 г. ему была присуждена стипендия Бейллиол-колледжа при Оксфордском университете, но он не смог продолжить обучение, так как в это время шла первая мировая война. Поэтому он поступил на Куинсферийскую фабрику взрывчатых веществ, где, будучи поначалу «мальчиком-вундеркиндом», стал впоследствии ассистентом главного химика. Эта работа пробудила в нем интерес к химической кинетике, которой он занимался на протяжении всей своей деятельности. Только в 1919 г. Хиншелвуд смог воспользоваться полученной ранее стипендией и поступил в Оксфорд. Будучи студентом, он направил в Британское химическое общество три статьи, которые были приняты к опубликованию. В 1920 г. он становится аспирантом Бейллиол-колледжа, а в 1921 г. – аспирантом и младшим преподавателем Тринити-колледжа. То, что он называл своей «объединенной лабораторией», состояло из нескольких подвальных помещений в Бейллиол-колледже и отдельных флигелей в Тринити-колледже, которые служили не только для научно-исследовательской деятельности, но и для преподавания физической химии. В начале 20-х годов Хиншелвуд стал интересоваться применимостью кинетической теории для объяснения динамики химических реакций, протекающих в газах. Термический распад различных газообразных органических соединений – это, как известно, либо мономолекулярная, либо бимолекулярная реакция. В последнем случае кинетическая теория часто дает относительно приемлемое объяснение причины реакции как столкновения двух молекул. Значительно труднее представить, как единственная молекула получает необходимую энергию активации для мономолекулярной реакции. Было уже доказано, что радиационное облучение не инициирует такие реакции, что скорость реакции не зависит от числа присутствующих молекул. Хиншелвуд нашел ответ на этот вопрос в активации столкновения. Он, исходя из данных для большого числа реакций, вывел общие положения для таких реакций. После выдвижения идеи о квазимономолекулярной реакции он мог предсказать, основываясь на определенной взаимосвязи между процессами активации и дезактивации столкновения, будет ли данная реакция мономолекулярной или бимолекулярной. Большинство данных этого исследования Хиншелвуд поместил в свою первую книгу «Кинетика химических превращений в газообразных системах». Он считал, что эта книга отразила первую стадию трехстадийного, по его мнению, процесса создания научной теории. На первой стадии наблюдается «загрубленное сверхупрощение, лишь частично отражающее необходимость практического применения законов и даже излишне восторженное стремление к элегантности формы». Последующие реакции приведут ко второй стадии, на которой «нарушается симметрия гипотетических систем и размывается четкость формулировок в результате все усиливающегося противоречия между упрямыми фактами и догмами». Хиншелвуд полагает, что «на третьей стадии, если это когда-нибудь произойдет, сформируется новое, менее очевидное и более сложное построение, а его части будут более тонко переплетены, поскольку это уже будет природная концепция, а не придуманная человеком». В 1927 г. Хиншелвуд начал детальное исследование реакции между газообразными водородом и кислородом. Он показал, что в определенном интервале давления реакция протекает очень медленно, тогда как вне этого интервала идет очень быстро, взрывоподобно. Используя концепцию цепных или цепных разветвленных реакций, которую его друг и коллега Николай Семёнов уже применил к процессу окисления фосфора, Хиншелвуду  удалось описать реакцию кислорода с водородом. После ухода в отставку Ф. Содди ( Нобелевская премия похимии, 1921) в 1937 г. Хиншелвуд в Оксфорде наследовал его место профессора кафедры неорганической и физической химии. Он продолжаетл свои исследования в лабораториях Бейллиол- и Тринити-колледжей вплоть до 1941 г., когда перед ним открылись новые возможности. Хиншелвуд уделял много внимания для поддержанию репутации Оксфорда как знаменитого учебного и научно-исследовательского центра. Он поддерживал молодых учёных, развивал их успешные поиски; многие из них позже стали открывателями новых направлений в теоретической химии и биологии. Как член университетского оксфордского издательства, защищал программу научных публикаций, начатую еще до второй мировой войны.

В конце 30-х годов Хиншелвуд начал изучение процесса бактериального роста с использованием методов химической кинетики. И это стало его главным научным направлением. Хиншелвуд рассматривал живую клетку как сложный набор взаимосвязанных химических реакций, которые он сравнивал с «множеством простых музыкальных тем, каждая из которых исполняется на отдельном инструменте... Функционирование живой клетки зависит от комбинации всех этих элементов как в симфонии. Имея некоторые знания о теории простых элементов, можем ли мы установить какие-либо законы композиции симфонии?». Хиншелвуд полагал, что адаптация бактерий к окружающей среде происходит на молекулярном уровне и, таким образом, способность к адаптации наследуется. Хотя его модель клетки первоначально находилась в противоречии с мнением некоторых биологов, многие его еретические идеи, ныне включенные в теорию регуляции клеток, сыграли важную роль в иммунологических исследованиях.

«За исследования механизма химических реакций», особенно за создание теории цепных реакций, Хиншелвуд и Н. Семёнов в 1956 г. были награждены Нобелевской премией по химии. В своей Нобелевской лекции Хиншелвуд высоко оценил научную деятельность Н.Н. Семёнова: «Исследование реакции кислорода с водородом явилось исходным моментом, в результате которого моя работа в Оксфорде вошла в непосредственный контакт с работой Семёнова. Наша приверженность его идеям была сразу же оценена, и обмен мнениями на ранней стадии позволил установить дружеские отношения между Семёновым и мною, которые с тех пор и продолжаются». Хиншелвуда глубоко уважали за его педагогические способности, и, что характерно, большая часть его речи при вручении премии была посвящена изложению некоторых интереснейших вопросов, которые еще ждут своих исследователей – молодых химиков-теоретиков.

В 1964 г. Хиншелвуд уходит с поста в Оксфорде и переезжает в собственный дом в Лондоне, где его мать жила после возвращения из Канады до самой своей смерти в 1959 г. Оставаясь старшим исследователем лондонского Империал-колледжа, он продолжал исследования по проблемам бактериального роста. Он был попечителем Британского музея и председателем совета колледжа королевы Елизаветы в Лондоне. Хиншелвуд слыл большим знатоком современной и классической литературы и знал восемь иностранных языков, включая греческий и латынь. Студенты шутили, что он за каждые летние каникулы выучивал еще один иностранный язык. Он являлся членом Оксфордского общества Данте и президентом Оксфордских отделений и ассоциаций современных и классических языков. Он начал писать картины маслом, используя небольших размеров палитру, полученную им в подарок еще в девятилетнем возрасте ещё в 1921 г., тогда когда стал преподавателем в Тринити-колледже. В 1968 г. на посмертной выставке было представлено свыше 100 его картин, включающих интерьеры Оксфорда, пейзажи местности от Лондона до Оксфорда и портреты. Его интересовали также музыка, особенно Бетховен и Моцарт, китайский фарфор и персидские ковры. Хиншелвуд умер 9 октября 1967 г. в Лондоне.

Кроме Нобелевской премии, Хиншелвуд был награжден медалью Дэви (1947) и медалью Копли Лондонского королевского общества (1962). В 1948 г. ему было пожаловано дворянство; ему были присвоены почетные ученые степени многочисленных университетов. Он являлся членом Королевской академии наук и около десятка других научных обществ. Хиншелвуд – иностранный член АН СССР.