Карл Бош

Фотографія Карл Бош (photo Karl Bosh)

Karl Bosh

  • День народження: 27.08.1874 року
  • Вік: 65 років
  • Місце народження: Кельн, Німеччина
  • Дата смерті: 26.04.1940 року
  • Громадянство: Німеччина

Біографія

Німецький хімік Карл Бош народився в Кельні, в родині Паули (Лиебот) Бош і Карла Боша, процвітаючого торговця, який займався продажем природного газу та санітарно-технічного обладнання. Б. був старшим сином. З ранніх років добре встигав по природних наук і технічним дисциплінам і мріяв стати хіміком. Поступаючись, однак, бажанням батька, він протягом року працював в різних цехах металургійного заводу, а з 1894 по 1896 вивчав металургію і машинобудування в Технічному університеті в Шарлоттенбурзі (тепер це частина Берліна). Закінчивши його, Б. приступив до вивчення хімії в Лейпцігському університеті і в 1898 р. одержав докторський ступінь за дисертацію з проблем чисто органічної хімії.

В наступному році Б. поступив працювати на «Баденскую анілінову і содову фабрику» (БАСФ) в Людвігсхафені-на-Рейні, яка належала великої хімічної компанії, що спеціалізується на виробництві барвників. Спочатку під керівництвом Рудольфа Книча він допомагав розробляти процес виробництва синтетичного індиго в промислових масштабах. Зайнявся проблемою скріплення атмосферного азоту (утворенням хімічних сполук, які містять азот, шляхом використання атмосферного азоту, ставив досліди з ціанідами і нітриду металів. Рівень технічної підготовки Б., його здорові судження і організаторські здібності справили велике враження на керівництво БАСФ, і в 1907 р. йому було доручено створити і очолити експериментальну лабораторію, призначену для перевірки ефективності запропонованого компанії методу виробництва ціаніду барію.

Великий прогрес у розробці технології зв’язування атмосферного азоту був досягнутий в 1909 р., коли професор хімії Технічного університету в Карлсруе Фріц Габер синтезував аміак з атмосферного азоту і водню. Це досягнення відкривало широкі можливості для промислового виробництва, оскільки аміак міг служити основою для отримання нітрату натрію, важливої складової частини вибухових речовин. Крім того, коли аміак поглинається сірчаною кислотою утворюється сульфат амонію – прекрасне добриво. Метод Габера вимагав не тільки надзвичайно високих тиску і температури, але і використання двох рідкісних і дорогих каталізаторів – осмію і урану.

У 1909 р. БАСФ придбала у Габера патент на створений ним процес синтезу і поставила перед Б. завдання перетворити цей спосіб в промислово рентабельний. Для вирішення цієї гігантської завдання необхідно було мати у своєму розпорядженні величезною кількістю чистого і відносно недорогого газоподібного водню, дешевими, ефективними і наявними в достатній кількості каталізаторами, а також обладнанням, здатним витримувати одночасно і високі тиску, і високі температури. Б. і його співробітникам вдалося отримати необхідні обсяги водню, виділивши його з водяного газу (суміші водню та окису вуглецю, що утворюється при пропусканні парів води над розпеченим вугіллям). Потім вони зайнялися пошуками недорогих каталізаторів, здатних замінити запропоновані Габером дорогі осмій і уран. І нарешті, Б. удосконалив креслення і конструкцію устаткування, здатного витримати високі тиски і температури, необхідні для здійснення запропонованого Габером процесу.

Найбільша проблема, однак, полягала в конструкції катализаторной колони, в якій повинна була проходити реакція. Після декількох невдалих спроб Б. прийшов до висновку, що при високих тиску і температурі газоподібний водень проходить крізь залізні стіни колони, перетворюючи залізо в крихкий сплав, який врешті-решт руйнується. Він вирішив розділити вплив температури і тиску, сконструювавши двохстінний контейнер, в якому між стінками залишалося нічим не заповнене кільцеподібне простір. Водень диффундировал через внутрішній циліндр, але не через зовнішній. Металурги БАСФ зварили м’яку, хромовану сталь з пониженим вмістом вуглецю для внутрішнього циліндра, а для зовнішнього – міцну вуглецеву сталь. У той час як у внутрішньому циліндрі під тиском 200 атмосфер і температурі 500°С йшла реакція між воднем і азотом, простір між циліндрами під тиском 200 атмосфер подавалася суміш газоподібного водню і газоподібного азоту. Таким чином, внутрішня стінка була захищена від різких перепадів тиску, а зовнішня піддавалася впливу високого тиску, але не високої температури.

У 1913 р. БАСФ побудувала в Оппау, поблизу Людвигсхафен-на-Рейні, перший завод для промислового виробництва синтетичного аміаку. Тут Б. створив лабораторію, де проводилися дослідження каталітичних методів, перевірялося правило фаз для сольових добрив, займалися фотохимией і полімеризацією. Він також організував у Оппау лабораторію біологічних досліджень, а в 1914 р. в Людвігсхафені – експериментальну сільськогосподарську станцію. Призначений 1919 р. керуючим заводами БАСФ, Б. почав працювати над неорганічним методом синтезу метанолу.

У той час метанол – высоколетучий розчинник – застосовувався головним чином для виробництва формальдегіду, вихідного матеріалу для отримання багатьох органічних сполук, особливо полімерів і добрив. Утворюється як побічний продукт при переробці вуглецю метанол по мірі скорочення лісових запасів ставав все дорожчим. У 1923 р. Б. і його співробітники синтезували метанол, здійснивши реакцію окису вуглецю і водню при високому тиску в присутності каталізатора. Незабаром після цього вони знайшли оптимальні умови промислового отримання метанолу.

У 1925 р. Фрідріх Бергіус продав БАСФ патентне право на використання розробленого ним процесу гідрогенізації кам’яного вугілля. Це був спосіб перетворення кам’яного вугілля (який відрізняється порівняно високим вмістом водню) в рідке паливо в результаті взаємодії газоподібного водню та вугілля при підвищених температурі і тиску. Пізніше в тому ж році, коли БАСФ і шість інших хімічних компаній злилися і утворили концерн «В. Р. Фарбениндустри», Б. був призначений президентом цього нового гігантського хімічного об’єднання. Використовуючи досвід, накопичений заводами компанії в області каталізу, виробництва водню та створення обладнання, здатного витримувати високі тиску, Б. запропонував своїм співробітникам довести технічну здійсненність перетворень кам’яного вугілля в рідке паливо. Цей проект, проте, ніколи не був здійснений в промисловості.

У 1931 р. Б. і Бергиусу спільно була присуджена Нобелевскаяпремия з хімії «за заслуги по введенню і розвитку методів високого тиску в хімії». У вступній промові від імені Шведської королівської академії наук К. В. Пальмайер узагальнив методи, розроблені двома лауреатами, та описав деякі практичні переваги цих методів. Зокрема, він підкреслив, що синтез аміаку запобіг ріст недостачі добрив в усьому світі, забезпечивши заміну скорочення запасів чилійської натрієвої селітри. До 1931 р. довгострокове значення цієї роботи для хімічної промисловості стало очевидним. Крім того, що вона сприяла виробництву метанолу, сечовини й інших хімічних речовин, вона справила глибокий вплив на розробку конструкцій реакторів і компресорів, застосування контролюючих і стабілізуючих пристроїв, на використання каталізаторів. Мабуть, ще більше значення мав той факт, що Б. стимулював і підтримував суто дослідницьку роботу над безліччю тем.

У 1902 р. Б. одружився на Ельзі Шилбах. Від цього шлюбу у подружжя народилися син і дочка. Навіть перебуваючи в домашній обстановці, Б. отримував задоволення від наукових занять, таких, як колекціонування метеликів, жуків, рослин і мінералів. Він проводив чимало годин у своїй власній обсерваторії в Гейдельберзі, надавав постійну фінансову підтримку астрофізичної обсерваторії Альберта Ейнштейна в Потсдамі. У 1935 р. Б. став головою ради директорів «В. Р. Фарбениндустри», а два роки потому – наступником Макса Планка на посаді президента Товариства кайзера Вільгельма (тепер – Товариство Макса Планка) і займав ці дві посади одночасно. Б. помер 26 квітня 1940 р. в Гейдельберзі.

Крім Нобелівської премії, Б. був нагороджений медаллю Лібіха Німецького хімічного товариства і пам’ятною медаллю Карла Люга Асоціації німецьких металургів. Вченому були присвоєні почесні ступені технічних університетів у Карлсруе, Мюнхені та Дармштадті, а також Галльського університету.