Рождение воды

Многим днепрянам знаком небольшой старинный особняк на улице Писаржевского. Его еще называют "Дом с лягушками", отмечая необычные скульптуры этих земноводных, украшающие колонны у ворот. С этим домом - бывшим особняком Вюрглера - связано немало мистических историй, описанных в исторической литературе и периодике. Вюрглера считали магом и чернокнижником. А где-то на территории особняка или двора по преданию зарыт клад. Но, мало, кто знает о том, что в этом особняке в 1934 году впервые в Советском Союзе была получена тяжелая вода. В это время в здании размещался Институт физической химии, организованный академиком Львом Владимировичем Писаржевским. А первые миллиграммы тяжелой воды получили под руководством нашего земляка, выдающегося химика Александра Ильича Бродского.

1243946

В этом доме по ул. Бассейной (Писаржевского) в 1934 году получили первую тяжелую воду в Союзе

Из истории "тяжелой"

1932 год физики назвали «годом чудес». Одно за другим следовали выдающиеся открытия в области физики: были открыты нейтрон и позитрон, разработана протонно-нейтронная теория строения ядер и релятивистская квантовая механика, построен первый циклотрон и изобретён электронный микроскоп, проведена первая реакция ядерного синтеза, экспериментально измерена скорость движения молекул. В этом же году был открыт и второй изотоп водорода, названный дейтерием (от греч. deuteros — второй, символ D).

Гипотезу о существовании изотопа водорода выдвинул еще в начале ХХ века немецкий учёный Шерингер. В конце 1931 года американские физики Гарольд Юри и его ученики Брикведде и Мерфи после фракционной перегонки жидкого водорода обнаружили в остатке новый изотоп. Юри назвал его дейтерием. Дальше дело пошло "семимильными шагами".

Уже вскоре после открытия дейтерия в природной воде была обнаружена её тяжёлая разновидность. Обычная вода состоит в основном из молекул Н2О. Но если в природном водороде есть примесь дейтерия, то и в обычной воде должны быть примеси НDO и D2O. Была выдвинута гипотеза - если при электролизе воды более легкий водород выделяется с большей скоростью, чем тяжелый дейтерий, то со временем в электролизере должна накапливаться тяжёлая вода. В 1933 году американцы Гилберт Льюис и Роналд Макдональд сообщили, что в результате длительного электролиза обычной воды им удалось получить не виданную никем до этого новую разновидность воды — тяжёлую воду.

Практически сразу же после открытия тяжёлую воду стали использовать в химических и биологических исследованиях. Было обнаружено, например, что рыбы, микробы и черви не могут существовать в ней, а животные погибают от жажды, если их поить тяжёлой водой. Не прорастают в тяжёлой воде и семена растений. А тут выяснилось, что тяжёлая вода является прекрасным замедлителем нейтронов и потому может быть использована для построения ядерных реакторов. Спрос на тяжёлую воду вырос настолько, что стала ясна необходимость налаживания её промышленного производства.

Самый мощный завод по производству тяжелой воды построили в Норвегии. Немцы , оккупировавшие эту страну в мае 1940-го, приняли самые энергичные меры по засекречиванию завода и его охране. И стали вывозить запасы тяжелой воды в Германию. Она нужна была для разработки атомной бомбы. Разгорелась война за стратегическое сырье. Ближе к концу войны диверсионным группам и авиации союзников удалось взорвать завод, а затем и потопить паром, на котором находились железнодорожные цистерны с тяжелой водой. Немцы лишились всякой возможности запустить ядерный реактор и получить атомную бомбу.

Первооткрыватель

Александр Ильич Бродский родился 7 (19) июня 1895 года в Екатеринославе в семье инженера Ильи Ефимовича и его супруги Евфросинии Григорьевны Бродских. После окончания реального училища в 1913 году 18-летний юноша поступил в Екатеринославский горный институт на металлургический факультет. Работавший в то время в этом институте профессор, а затем академик Л.В.Писаржевский сумел распознать в способном молодом студенте талант химика и привлек его к научной работе на своей кафедре. Одновременно с учебой в горном институте Бродский посещает лекции по химическим дисциплинам и сдает экзамены в Екатеринославском университете, а в 1921 году переводится на пятый курс химического отделения физико-математического факультета Московского университета.

Бродский

Александр Ильич Бродский - один из величайших химиков современности

Молодой человек был необычайно талантлив - в 20 лет он написал первую самостоятельную работу по процессу получения перекиси водорода электролизом из серной кислоты, запатентованному годом позднее. Ему даже предлагали построить завод по производству перекиси водорода, но помешала Первая мировая. В 1919-1920 г.г. Бродский был одним из организаторов Екатерининской Государственной Химической лаборатории, где организовал производство фармацевтических препаратов.
Сразу после окончания МГУ Бродский возвращается в родной город и занимается научной и преподавательской деятельностью. Работает в Горном институте, Химико-технологическом, Медицинском (где познакомился со своей будущей женой). Основные направления его научной деятельности в те годы были связаны с классической физхимией и, прежде всего, с электрохимией растворов и теорией электролитов. Бродский был талантливым экспериментатором и разработал целый ряд новых методов для измерения физико-химических свойств жидкостей.

В 1934 году он резко изменил направление своей научной деятельности и начал заниматься химией изотопов. Александр Бродский случайно наткнулся на небольшую публикацию Льюиса о «тяжелой воде», сразу же понял важность этой темы и одним из первых, а в Советском Союзе первым, с головой погрузился в эту проблему. К этому моменту Бродский уже был одним из крупнейших специалистов того времени в области электрохимии растворов. И именно его опыт обеспечил быстрое достижение выдающихся результатов. В Институте физической химии на ул. Бассейной (теперь Писаржевского) развернулись работы по получению тяжелой воды.

Битва за воду

Никто из ученых, работавших с «тяжелой водой», своих секретов не раскрывал, шло жесткое соревнование между учеными за первенство. Было известно лишь то, что одним из методов получения «тяжелой воды», возможно, был электролиз.
У Бродского были сконструированы оригинальные электролизеры и разработан новый интерферометрический метод определения дейтерия, который был значительно лучше и быстрее существующих. Поскольку заводских установок для получения водорода электролизом воды не было, то для экспериментов брали не обогащенный после электролиза раствор, а обыкновенную водопроводную воду из Днепра. Все сотрудники работали в три смены с большим энтузиазмом. И уже через 2 месяца после начала работ в июне 1934 концентрацию тяжелой воды довели до 6,3% по сравнению с 0,3 г в почти 100% дейтериевой воды у американцев. Это были первые миллиграммы.

Для дальнейшего концентрирования воды необходимы были солидные источники электроэнергии, которой не хватало в Институте физической химии в Днепропетровске. И Бродскому разрешили смонтировать установку прямо в машинном зале ДнепроГЭС. Она состояла из 220 стеклянных цилиндрических электролизеров, оригинальной конструкции, собранных в 4 агрегата в емкостях с внешним охлаждением. Первый цикл электролиза провели за 1,5 месяца. Из 33 литров исходного электролита получели 0,2 мл 95% дейтериевой воды. И только через несколько месяцев в августе 1934 получены первые порции 0,43% дейтериевой воды в Норвегии. Нигде более в Европе данных о тяжелой воде не было зафиксировано.
Днепропетровская тяжелая вода позволила развернуть в стране первые исследования с дейтерием. А позже, когда появились перспективы использования энергии атома в мирных и военных целях, тяжелая вода нашла применение как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.

Городская вечерняя газета «Звезда» - предшественница "Днепра вечернего" - в 1934 году сообщала: «В настоящее время основные задачи, стоявшие перед бригадой профессора Бродского, блестяще разрешены. За сравнительно короткий срок получено небольшое количество 95-процентного концентрата тяжелой воды и детально разработана методика получения больших количеств ее».

Ученый, педагог, коллекционер

В предвоенные годы Бродский продолжал заниматься изотопами и разработал ряд уникальных методов, в частности метод термодиффузии, который впоследствии стал одним из основных для обогащения легкими изотопами урана. В годы оккупации во время Второй мировой войны Институт физической химии, которым в тот момент руководил Александр Ильич Бродский, был эвакуирован в Уфу. После войны институт переехал в Киев.

В 1950-е годы Александр Ильич Бродский с учениками вернулся к тематике, связанной с исследованием изотопного состава химических элементов в природе, но уже в связи с проблемами геохимии и геологии. Ими были изучены вариации изотопного состава многих элементов в горных породах и минералах и увязаны с их геологическим возрастом и происхождением. По результатам этих исследований совместно с геологами была составлена геохронологическая карта Украины, облегчающая прогнозы поисков полезных ископаемых.

Александр Ильич был очень разносторонним человеком. Он занимался альпинизмом. Со своей женой Верой Савельевной много путешествовал по миру. Был страстным коллекционером.

Несмотря на научную работу и полную занятость, Александр Ильич с женой часто посещали аукционы в Ленинграде (Санкт-Петербург), где выставлялись на продажу вещи из разграбленных дворянских имений. По воспоминаниям современников, покупали там картины и посуду.

Уникальная коллекция фарфора и часть картин после смерти Александра Ильича и его жены были переданы в "Киевскую картинную галерею". У Бродского была уникальная коллекция "Пушкинианы" - в неё входили все прижизненные издания Александра Сергеевича Пушкина.

Интересно, что отец Александра Ильича с 1915 года жил в Париже. Долгие годы Бродский добивался разрешения на переезд отца в Союз. Однако оно пришло только после смерти Ильи Ефимовича. А все оставшееся наследство 90 тыс. франков он перечислил в Фонд защиты мира.

Умер Александр Ильич Бродский в Киеве 21 августа 1969 года. Говорили, что одной из причин его скоропостижной кончины послужило присвоение ему звания Героя Социалистического труда вместо звания академика АН СССР, которого он ждал многие годы.

Андрей КУКУШКИН

Метки: Александр Ильич Бродский, тяжелая вода, Химия