Химический факультет МГУ и его кафедры (история и современное состояние)

Профессор С.Ф. Дунаев

Предпосылки организации на химическом факультете кафедры общей химии были заложены научными школами по неорганической и физической химии, созданными в Московском университете в конце прошлого, начале нынешнего столетия. Особая роль в создании кафедры общей химии принадлежит академику Н.С.Курнакову, приглашенному в 1936 г. в Московский университет на заведование кафедрой общей и неорганической химии.

С приходом на химический факультет МГУ академика Н.С.Курнакова кафедра разделилась на кафедру неорганической химии (зав.кафедрой академик Н.С. Курнаков) и кафедру общей химии (зав.кафедрой профессор Э.Ф. Краузе). В послевоенный период кафедру неорганической химии возглавлял академик В.И. Спицын, а кафедру общей химии профессор К.Г. Хомяков. В состав кафедры общей химии в этот период входили научные лаборатории физико-химического анализа и металлографии, созданные Н.С. Курнаковым, а также лаборатория меха-низма электрокаталитических процессов, организованная профессором Г.Д. Вовченко.

В лаборатории физико-химического анализа особенно широкое развитие получили исследования в области химии и термодинамики ферритов (К.Г. Хомяков, Ю.Д. Третьяков, Л.А. Резницкий, Л.М. Витинг). В 60-е годы был принят к внедрению в производство бездиффузионный метод получения ферритов путем термолиза смеси изоморфных шенитов, предложенный К.Г. Хомяковым. Результаты исследований в области химии и термодинамики ферритов позволили подойти к решению одной из актуальных проблем - разработке научных основ технологии ферритов, и вместе с тем явились важным вкладом в теорию твердого состояния и, прежде всего, в изучение дефектных систем. Итоги работ по ферритам нашли отражение в ряде монографий профессора кафедры общей химии Ю.Д. Третьякова, таких как "Термодинамика ферритов" (1967), "Химия нестехиометрических окислов" (1974), "Твердофазные реакции" (1978). Лаборатория физико-химического анализа явилась инициатором разработок и внедрения микрокалориметрических методов исследования (К.Г. Хомяков, В.А. Холлер, Л.А. Резницкий).

В послевоенное время широкое признание получили работы лабо-ратории химии металлических сплавов по изучению диаграмм состояния двойных и тройных систем на основе благородных металлов.

С 1950 г. под руководством профессора А.Т. Григорьева, а с 1963 г. под руководством профессора Е.М. Соколовской успешно разви-валось новое научное направление - исследование диаграмм состояния жаропрочных промышленноважных сплавов на основе хрома, ниобия, ванадия, тантала, никеля, титана.

Лаборатория механизма электрокаталитических процессов прово-дила исследования адсорбционных, каталитических и электрокаталити-ческих свойств различных электродов-катализаторов в зависимости от природы катализатора, влияния среды, действия ядов и промоторов (профессора Г.Д. Вовченко, Г.П. Хомченко, Г.А. Богдановский).

В настоящее время научно-исследовательская и педагогическая работа кафедры проводится на основе ее шести научных лабораторий:

• Лаб. металлохимии (зав. проф. Л.С. Гузей);
• Лаб. методики и научных основ преподавания химии (зав. проф. О.С. Зайцев);
• Лаб. структурной химии (зав. проф. Л.А. Асланов);
• Лаб. физико-химического анализа (зав. доц. Ю.Д. Серопегин);
• Лаб. экологической химии (зав. доц. О.К. Лебедева);
• Лаб.химии неорганических композиционных материалов (зав. проф. С.Ф.Дунаев)

и практикума общей химии (зав. доц. О.В. Архангельская).
На кафедре 76 сотрудников (12 докторов, 40 кандидатов наук).

Три лаборатории кафедры (физико-химического анализа, химии неорганических композиционных материалов и металлохимии) продолжают и развивают традиции, заложенные акад. Н.С. Курнаковым и проф. К.Г. Хомяковым в химии и термодинамике неорганических материалов. Естественно, подходы, объекты и методы исследования претерпели за последние два десятилетия существенные изменения. На передний план выдвинулись исследования по разработке новых высоко-температурных материалов и материалов с особыми, специальными свойствами.

Рис. 1. Температуры поверхности (а) и двигателей (б) летательных аппаратов разных поколений [1]:

1 - учебный самолет 1930-х годов; 2 - истребитель 1940-х годов; 3 - перехватчик 1980-х годов; 4 - "Шатл"; 5 - "Восточный экспресс"; 6 - двигатель с водяным охлаждением; 8 - турбовентиляторный двигатель; 9 - турбореактивный двигатель; 10 - двигатель со сверхзвуковым горением.

Понятие жаропрочности имеет конкретные температурно-времен-ные интервалы в зависимости от характера материала. Так, для сплавов на основе алюминия высокие температуры это 200 - 300^o С, а 400 - 500^o С очень высокие, для титановых сплавов 600 - 700^o С, никелевых 800 - 1000^o С, хромовых - 1300^o С.

Чистые металлы в качестве конструкционных материалов никогда не применяются из-за малой механической прочности. Низкий уровень прочности обусловлен наличием в обычном металле двумерных дефектов-дислокаций, движением которых реализуется процесс деформации метал-ла при не очень высокой температуре. Поэтому в первую очередь повыше-ние прочности связано с созданием препятствий для движения дислокаций и уменьшением скорости диффузионных перемещений атомов. При легировании металла другими металлами упрочнение достигается двумя путями: 1) за счет разницы в размерах атомов возникают напряжения, которые препятствуют движению дислокаций; 2) другие легирующие элементы (например, Al и Ti) образуют интерметаллидные фазы Ni₃Al, Ni₃Ti, которые сами обладают высокой жаропрочностью и будучи коге-рентно связанными с матрицей, закрепляют дислокации в процессе ползучести. Такие сплавы относят к категории суперсплавов (рис.2). Эти перспективные классы неорганических материалов являются объек-тами исследований всех трех лабораторий материаловедческого профиля кафедры общей химии.

Рис. 2. Рабочие температуры различных материалов [1]:

1 - суперсплавы; 2 - металлы, упрочненные направленной кристаллизацией; 3 - ме-таллы и сплавы с термозащитным покрытием; 4 - композиционные материалы на основе керамических матриц.

Из других исследований следует особо отметить работы сотрудников лаборатории физико-химического анализа под руководством доцента Ю.Д. Серопегина, изучающих тройные диаграммы состояния редкоземельных элементов (церия, скандия, лантана, неодима) с элементами подгруппы платины и переходными металлами. Диаграммы состояния этих систем характеризуются значительным числом тройных интерметаллических соединений, причем некоторые из них обладают уникальными физическими свойствами.

В группе Ю.Д. Серопегина открыты два новых тройных соединения CeRu₄Si₂ и Ce₃Pd₂₀Ge₆, относящиеся к уникальному классу тяжелофермионных или кондо-соединений [2]. Японскими исследователями впоследствии эти фазы были отнесены к числу соединений, имеющих рекордные характеристики по кондо-эффекту. Кондо-эффект вызывает увеличение эффективной массы электронов проводимости в 200 и более раз по сравнению с соединениями с простой металлической связью, за счет образования кондо-подрешетки, в которой магнитные атомы занимают определенную кристаллографическую позицию.

Работы лаборатории экологической химии связаны в настоящее время с исследованиями в области химической экологии и охраны окружающей среды. Под руководством профессора Г.А. Богдановского разрабатываются адсорбционные и электрокаталитические методы глубо-кой очистки сточных вод. Лабораторией издано учебное пособие по химической экологии, отражающее химические аспекты охраны окружающей среды и представляющее базовый курс по этой дисциплине.

В 1979 г. на кафедре общей химии профессором Л.А. Аслановым была организована лаборатория структурной химии. Лаборатория располагает рентгеновскими дифрактометрами, современными спектрометрами, компьютерами, раманспектрометром с лазером на красителях и др. обору-дованием. Профессор Л.А. Асланов развил новое научное направление - исследование структур кристаллов и зарядовой плотности в них под воздействием внешних полей, например, в лазерном луче. Для этого он изобрел и построил четырехкружный дифрактометр специальной конструкции, а сотрудниками лаборатории были разработаны многочисленные методики рентгено-структурного анализа монокристаллов. Фундаментальное значение имеет и открытое Л.А. Аслановым (совместно с академиком РАН О.А. Реутовым и профессором В.С. Петросяном) явление транс-упрочнения и цис-ослабления лигандов в комплексах непереходных элементов, например Sn(1V) и Pb (1V).

Кроме того, в лаборатории структурной химии создано новое направление- кристаллохимическая модель межатомных взаимодействий, разработана новая теория образования центров скрытого изображения в галоидсеребряных фотографических материалах.

Прежде чем перейти к характеристике лаборатории методики и научных основ обучения химии необходимо дать краткий анализ учебного процесса на кафедре общей химии. Кафедра проводит большой объем педагогической работы по общей и неорганической химии на смежных факультетах (биологическом, почвенном, медицинском, геологическом, географическом, физическом). Ежегодно около 750 студентов 9 потоков смежных факультетов изучают общую и неорганическую химию на лекциях, семинарских и практических занятиях. Около 100 слушателей подготовительного отделения смежных факультетов посещают занятия по химии, проводимые нашими преподавателями.

В 1976 г. по предложению методической комиссии кафедры был организован научно-методический кабинет обучения химии под руковод-ством профессора О.С. Зайцева. В 1983 г. кабинет был преобразован в лабораторию методики и научных основ обучения химии. Известно, что отсутствие в дипломе записи о квалификации преподавателя ставит наших выпускников в неравное положение по перспективам роста и в материаль-ном отношении по сравнению с выпускниками педагогических инсти-тутов. Лабораторией методики и научных основ обучения химии подготовлен и утвержден в Госкомвузе Российской Федерации стандарт специалиста-химика с университетским образованием, который наряду с квалификацией "химик" может получить дополнительную квалификацию "преподаватель". Чтобы получить эту двойную специальность, студент должен иметь помимо фундаментальной общей подготовки еще 600-640 часов дополнительной специализированной учебной работы по педагогике. Часть относящихся к этому предметов входит в основной и дополнительный стандарт (например, методология и история химии, вычислительные методы и др.). Методика обучения, психолого-педагогические дисциплины могут быть изучены в этой лаборатории и частично на факультете психологии.

[ Химический факультет МГУ и его кафедры (история и современное состояние) ]