«Я много раз замечала, как Сергей Васильевич, сидя в концерте и, видимо, взволнованный музыкой, вдруг поспешно вынимал свою записную книжку или, если ее не было, торопливо брал афишу и начинал на ней записывать химические формулы и потом прятал ее в карман».
                                          А.П. Остроумова-Лебедева

Теория получения синтетического каучука стала активно разрабатываться примерно с 1910-х гг. одновременно в России, Германии и Англии. У нас ее создавали И.И. Остромысленский, Б.В. Бызов и С.В. Лебедев.

Синтетический каучук может быть произведен из различных материалов, таких как бутадиен, стирол, изопрен, ацетилен, хлоропрен и других. Структура синтетического каучука является полимерной, где молекулы каучука состоят из цепочек полимерных мономеров. Придавая каучуку различные свойства, изготавливают каучуковые изделия. Структура каучука может быть изменена обработкой добавками, например, вулканизаторами, благодаря которым между молекулами каучука образуются водородные связи, что делает материал более прочным и устойчивым к воздействию окружающей среды. Существует несколько видов синтетического каучука, каждый из которых имеет свои уникальные свойства и преимущества. Сегодня синтетический каучук получают полимеризацией или сополимеризацией бутадиена, стирола, изопрена, неопрена, хлорпрена, изобутилена, нитрила акриловой кислоты.

Сергей Васильевич Лебедев (1874-1934 г.г.) – выдающийся русский и советский ученый химик-органик, разработавший способ промышленного производства синтетического каучука родился 13 июля 1874 года в Люблине, Царство Польское, Российская Империя. Родился Сергей Васильевич в семье священника, он был третьим ребенком в семье. Семья жила в церковном доме.  Мать Сергея Васильевича вышла замуж за отца в 16 лет.  Когда Сергею шёл девятый год, отец умер от чахотки. Сергея отправили к дедушке и бабушке, после с матерью он переехал в Варшаву, однако средств у них было мало и жили они скромно.  В варшавской гимназии мечтательный мальчик подружился с одноклассником, сыном известного химика Е.Е. Вагнера. Рассказы профессора о науке и знаменитых друзьях и коллегах А. Бутлерове, Д. Менделееве, Н. Меншуткине были так увлекательны, что Сергей решил выбрать химию делом жизни.

В Санкт-Петербургском университете химии учили прекрасно: Сергей Лебедев слушал лекции Дмитрия Менделеева, а диплом писал под руководством будущего академика Алексея Фаворского. Учеба давалась Лебедеву легко. Уже в 1990 году он с отличием завершает университет. В 1902 начал работу в Петербургском институте в качестве лаборанта. Первым местом работы был мыловаренный завод, принадлежавший известному фабриканту Алексею Жукову. Затем был направлен на работы по изучению рельсовой стали в Институт инженеров путей и сообщений, а также занимался репетиторством.  Начиная с 1908 года Сергей Лебедев плотно занялся исследованиями в области полимеризации диолефиновых углеводородов, что, в дальнейшем, станет основным его научным интересом. Уже через два года Сергея Лебедева ждёт крупный успех! Им был синтезирован новый полимер, напоминавший по своим свойствам природный каучук.

Вскоре прошло заседание Русского химического общества, где Сергей Васильевич объявил о том, что им создан синтетический каучук. Далее, начинается стремительный карьерный рост перспективного учёного. В 1913 года он получает должность профессора в Психоневрологическом институте. В 1915 году избирается профессором в Женский педагогический институт. С 1916 года, Сергей Лебедев – профессор Военно-медицинской академии. Уже в советский период, Сергей Лебедев получит орден Ленина за свои разработки. В 1928 году избран в Академию наук Советского союза. В начале 30-х годов организует лабораторию, где будут исследоваться, главным образом, высокомолекулярные соединения. Тогда же, в 30-е годы, талантливым русским ученым будут разработаны принципиально новые способы загустителей смазочных масел для авиационных двигателей.

При разработке синтетического каучука было установлено, что углеводороды, содержащие в своем составе группировку (> C = C – C = C <), способны полимеризуясь образовывать каучукоподобное вещество. Для получения каучука требовалось, во-первых, синтезировать вещество, содержащее эту группировку, а во-вторых, полимеризовать его в каучукоподобное соединение.

В связи с острой нехваткой природного каучука ВСНХ объявил конкурс на лучший способ получения синтетического каучука со сжатыми сроками (начало 1926 г. – конец 1928 г.) и жесткими условиями (полученный продукт не должен был уступать природному по качеству и значительно отличаться по цене, а кроме того, требовалось представить разработанную схему заводского производства). Лебедев организовал группу химиков (И.А. Волжинский, А.В. Воронова, Ф.Н. Воронов, Я.М. Слободин, А.И. Якубчик, С.Б. Кибиркштис и В.П. Краузе), ставшей основой исследовательского коллектива, который вел свои разработки совершенно безвозмездно во внеслужебное время. Ими было доказано, что из этилового спирта с достаточным выходом (22%) можно получить дивинил (СН₂ = CH – CH = CH₂), который после полимеризации дает каучук удовлетворительного качества.

Первая порция каучука была получена на Опытном заводе (1931 г.) и тогда же была выпущена первая автомобильная покрышка с беговой поверхностью из синтетического каучука  Б (СК–Б), что стало важной вехой в создании новой отрасли промышленности. Сырьем служил этиловый спирт. Получение дивинила шло по уравнению: 2СН₂ – СН₂(ОН) –> СН₂ = СН – СН = СН₂ + 2Н₂О + Н₂. На специально подобранном катализаторе (Al₂O₃ + ZnO) спирт претерпевал дегидратацию и дегидрирование при температуре 450 °С. Эту реакцию открыл В.Н. Ипатьев, а Лебедев на ее основе усовершенствовал процесс, доведя его до промышленной стадии. Его процесс оригинален тем, что он идет в одну стадию сразу с тремя изменениями: отщепляется вода; отрывается водород и происходит присоединение между алкильными остатками. После этого очищенный и собранный дивинил поступал на полимеризацию, проводимую с помощью металлического натрия в качестве катализатора. В жидкий дивинил, помещенный в железном аппарате, способном выдержать давление до 15 атм. вводили натриевую проволоку. Скорость процесса и отвод тепла тщательно регулировались. Полученный сырой каучук собирался, очищался, стабилизировался (предохранялся от окисления) и вулканизировался. Лебедев своей разработкой промышленного метода получения дивинилового каучука показал, что «синтез каучуков – источник бесконечного многообразия. Теория не кладет границ этому разнообразию».

Планируя дальнейшие исследования, Лебедев приступил к созданию Лаборатории синтетического каучука и высокомолекулярных соединений в Академии наук СССР (1932 г.). Он видел ее будущее во взаимодействии с другими лабораториями, занимавшимися этой проблемой, и предполагал создание в Академии наук «большого химического института». Лебедев верил, что как в XIX веке успехи анилинокрасочных производств, способствовали расцвету органической химии, так  в  ХХ  веке развитие каучуковой промышленности послужит мощным толчком к росту полимерной химии. Уход из жизни ученого (1934 г.) не позволил в рамках академии осуществить его идею «института каучука». В СССР головной организацией стал НИИ синтетического каучука им. С.В. Лебедева, созданный на базе его лаборатории на Опытном заводе Литер «Б». А в Академии наук СССР лидером в исследованиях синтетических каучуков стал ленинградский Институт высокомолекулярных соединений (1948 г.).

Всю свою жизнь Сергей Васильевич Лебедев отдал химии. Трудами его работ благодарный мир пользуется и поныне.  Благодаря изобретению синтетического каучука Сергеем Лебедевым, многие страны стали менее зависимы от импорта природного каучука и смогли производить его самостоятельно. Это, в свою очередь, привело к снижению цен на резиновые изделия по всему миру. Изобретение синтетического каучука стало одним из наиболее знаковых и прорывных событий в химической отрасли, которое оказало существенное влияние на развитие промышленности и экономики, а также улучшило качество жизни людей на всей планете.

Литература:

1. Сергей Васильевич Лебедев: жизнь и труды. Л.: Химтеорет, 1938.
2. Сергиенко С. Р. Академик Сергей Васильевич Лебедев (жизнь и научная деятельность). М.: Изд-во АН СССР, 1959.
3. Химики о себе / Сост., авт. предисл. и примеч. Ю. И. Соловьев. М.: ВЛАДМО; Граф-Пресс, 2001. С. 145–148.

Использованные сайты:

https://ras-history.ru/chemistry  – (10.09.2024)

https://news.rambler.ru/science/45529903-kak-sovetskiy-himik-lebedev-pridumal-iskusstvennyy-kauchuk/ – (10.09.2024)

https://topwar.ru/22548-kak-pravilno-tyanut-rezinu-ili-istoriya-sozdaniya-sinteticheskogo-kauchuka.html  – (10.09.2024)

https://dzen.ru/a/ZbyS2e-en2e5ioaa – (10.09.2024)

https://www.nur.kz/family/school/1828951-kaucuk-svojstva-vidy-primenenie/- (10.09.2024)

https://www.osnmedia.ru/1000/sinteticheskij-kauchuk/ – (10.09.2024)

https://mbradio.ru/publication/4623- (10.09.2024)

https://realnoevremya.ru/articles/146232-k-145-letiyu-razrabotchika-sposoba-polucheniya-sinteticheskogo-kauchuka – (11.09.2024)