1886. Пластинка Витта
Мы живём в мире ярких красок, и это не только закаты, восходы, радуги и полевые цветы. Спортивная обувь ярко-синего цвета, изумрудно-зелёные куртки и кондитерские изделия с кремами всех мыслимых и немыслимых оттенков. Конечно, так было не всегда: до девятнадцатого века домашняя обстановка, одежда и еда большинства людей была разных оттенков серого и коричневого цвета.
Яркие цвета можно было встретить редко, дороговизна пигментов приводила к тому, что они были доступны только людям с достатком выше среднего, и одежда ярких (причём не всегда сочетаемых) цветов была маркером благосостояния. Разработка технологии получения неорганических и синтетических органических красителей добавили красок в однообразие серых и коричневых тонов. Научной основой для получения синтетических органических красителей стали труды Николая Николаевича Зинина, первый процесс промышленного получения синтетического органического красителя был запатентован Уильям Перкином, но первенство в промышленном производстве синтетических красителей в скором времени перехватила Германия, и сделано это было отчасти благодаря человеку, который помимо прочего разработал способ, позволяющий облегчить отделение осадков от маточного раствора.
Отто Витт родился в 1853 году в Санкт-Петербурге в семье обрусевшего немца И. Н. Витта, бывшего профессором фармацевтики в Петербургском практическом технологическом институте. Отто еще учился в школе, когда его семья переехала в Швейцарию, где Отто стал изучать химическую технологию в Федеральной политехнической школе Цюриха. Закончив образование в 1873 году, Витт начал работать на сталелитейном производстве в немецком Дуйсбурге, однако через пару месяцев вернулся в Цюрих организовывать там производство красителей.
Потенциал производства красителей был огромен. Хотя два десятка лет до этого Август Гофман с изрядной долей скептицизма отнесся к тому, что его ученик Перкин получил мовеиновый краситель, вскоре окисление анилина и его производных позволило получить и другие ярко окрашенные вещества. Новые цвета начали менять производство текстильных материалов. В 1858 году ученик Германа Кольбе Петер Грисс открыл реакцию диазотирования, впервые получил азокрасители. Открытие Грисса дало химикам и технологам возможность получать молекулы новых цветов, осуществляя сочетание ароматических соединений. Грисс присоединился к группе Августа Гофмана, продолжив исследование обнаруженной реакции. Примерно в это же время Хайнрих Каро и еще один ученик Августа Гофмана – Карл Мартиус – разработали промышленные способы получения двух азокрасителей – манчестерского жёлтого и бисмарка коричневого.
Разработки в области химического крашения были столь интересны, что Витт вернулся из промышленных лабораторий в исследовательские. Работая совместно с Виктором Мейером, он исследовал природу серосодержащих органических красителей, которые в то время начинали применяться во Франции, потом перешел к ставшему мейнстримом изучению азокрасителей. В 1875 году Витт защитил диссертацию, в которой подробно описал получение ароматических нитрозаминов и их реакции с дихлорбензолом. Обладая навыками как в теоретической химии, так и в области химической технологии, Витт быстро нашёл работу, возглавив исследовательский отдел британской фирмы Williams, Thomas & Dower.
В плане исследований Витту был дана полная свобода действий. Он продолжил изучение азокрасителей, пытаясь выяснить, что может определять их цвет. В ключевой статье, опубликованной в 1876 году, Витт предположил, что цвет соединений обусловлен особыми группами атомов, которые он назвал хромофорами, свойства которых меняются в результате изменения строения групп, самостоятельно не обладающих цветом – хромогенов, а вот присутствие дополнительных функциональных групп, обладающих электрическим зарядом – ауксохромов – способствует эффективному связыванию красителя с тканью. В наше время предложенное Виттом понятие «хромофор» сохранило свое значение, а вот понятия «хромоген» и «ауксохром» оказались объединёнными – мы называем «ауксохромом» группу, придающую окрашенному веществу способность закрепляться на тканях, усиливая и часто углубляя цвет красящего вещества. Работы Витта были прорывом в теории цветности веществ. Он смог доказать свои воззрения, взяв в одном из исходных реагентов для получения азокрасителя две аминогруппы, и получил оранжевое соединение, в то время как при использовании ароматического прекурсора с одной аминогруппой получался жёлтый краситель, а с тремя – красный. Витт назвал новый краситель хризоидином и, дополнительно изменяя его строение, разработал способ получения класса жёлтых красителей различных оттенков – тропеолинов.
Несмотря на успехи, работа в Британии не приносила Витту удовлетворения: как и многие его земляки из Германии, он чувствовал, что британские промышленники неохотно принимают предлагаемые инновации. Каро и Мартиус уже вернулись в Германию и начали работать в фирмах, которые впоследствии стали химическими гигантами – BASF и Agfa. Вероятно, это было правильным решением: в отличие от будущих гигантов немецкой химической промышленности, британские работодатели не хотели вкладывать средства в работы Витта и его коллег, что, в конце концов, привело к тому, что немецкие фирмы стали превосходить британскую текстильную промышленность и по качеству, и по эффективности производства, и, несмотря на то, что синтетический краситель впервые был запатентован в Британии, британские производители красок не смогли выдержать конкуренции с немецкими.
Витт вернулся в Германию, где поработал на несколько производящих красители компаний, пока, наконец, не обнаружил, что ему больше интересна наука, чем проблемы качества химической продукции заводов. В 1886 году он вернулся на ту берлинскую кафедру, где защищал свою диссертацию. Расположенная в подвальном помещении лаборатория, которая досталась ему, была фактически разгромлена. Витт принялся за уборку лаборатории и оснащение её новым оборудованием. В этом ему помогал только один лаборант. В кратчайшие сроки порядок в лаборатории был восстановлен – Витт, как и все его современники-химики, был отличным стеклодувом, а лаборант отлично справлялся с созданием и ремонтом механизмов.
Как только лаборатория была приведена в порядок, снова началась научная работа, и в статье, опубликованной Виттом в 1886 году, он описал, как добиться более эффективного фильтрования под вакуумом. Для фильтрования под вакуумом, когда фильтрат втягивался в воронку под действием разрежения, нельзя было использовать обычную коническую воронку и фильтровальную бумагу – разрежение вполне могло разорвать бумагу на части. В свое время для решения этого вопроса Роберт Бунзен предложил вкладывать в воронку для фильтрования улавливающие осадок сита из платины или пемзы. Витт предложил вкладывать в воронку диск из стекла, фарфора или никеля (платина была слишком дорогой), в котором были проделаны отверстия, а на этот диск помещать два листа фильтровальной бумаги, смоченной растворителем для лучшего контакта. С помощью такого приспособления можно было собрать осадок и промыть его на фильтре. Система работала, но использовать её нужно было с большой осторожностью и аккуратностью – перфорированные диски могли перевернуться в воронке, и осадок мог смешаться с фильтратом. Учитывая эту особенность нового оборудования, производители лабораторной посуды стали снабжать пластинки Витта резиновой каймой, понижавшей вероятность переворота диска.
Диски Витта прослужили в лаборатории недолго: почти сразу после статьи метод фильтрования был модифицирован еще раз – Эрнст Бюхнер просто догадался сделать воронку и диск с отверстиями элементом одного и того же устройства, которое сейчас нам известно, как воронка Бюхнера, а о вкладе Витта в практику техники вакуумного фильтрования практически было забыто. Однако другая сторона работы Отто Витта – теория цветности веществ, понятия «хромофор» и «ауксохром» – до сих пор позволяет расцвечивать нашу жизнь в самые яркие цвета.
