Джеймс Мейсон Крафтс ( англ. James Mason Crafts ; 8 марта 1839 , Бостон , Массачусетс — 20 июня 1917 , , Коннектикут ) — американский химик. Широко известен благодаря открытию одноименной реакции алкилирования и ацилирования ароматических соединений совместно с Шарлем Фриделем в 1876 году ( реакция Фриделя — Крафтса ) . Он также исследовал органические соединения кремния, работал в области термометрии и катализа.

Молодые годы, образование

Джеймс Мейсон Крафтс родился в Бостоне 8 марта 1839 года. Его отец, Роял Алтемонт Крафтс, был широко известным городским торговцем и производителем шерстяных тканей. Его мать, Мэриэн Мейсон Крафтс, была дочерью знаменитого юриста и политического деятеля, Джеремайя Мейсона.

С самого юношества Джеймс Крафтс проявлял интерес к науке. Он поступил в Научную школу Лоренса при Гарвардском университете , где изучал химию, и закончил её в 1858 году. В течение нескольких месяцев следующего года он продолжал свои занятия с профессором Хорсфордом. Следующие несколько лет он провел за границей, учась во Фрайбурге, Гейдельберге и Париже. В Гейдельбергском университете Джеймс Крафтс работал под руководством Бунзена в качестве ассистента. В Париже он учился под руководством Вюрца и опубликовал ряд научных статей, как самостоятельно, так и совместно с Шарлем Фриделем . Фридель и Крафтс стали близкими друзьями и коллегами во многих научных исследованиях в последующие годы.

Карьера

По возвращении в Америку в 1866—1867 гг. Джеймс Крафтс некоторое время работал по специальности в горном надзоре. В 1868 году он стал профессором химии Корнеллского университета и оставался на этой должности до 1871 года.

В 1872 году Джеймс Крафтс занял профессорскую должность в Массачусетском технологическом институте (МТИ)е .

В 1874 г. из-за ослабленного здоровья ему пришлось на несколько лет переехать в Париж. Он оставался членом факультета в МТИ до 1880 года, однако, когда стало очевидно, что его пребывание за границей затянется на неопределенный срок, он вышел в отставку.

Во Франции профессор Крафтс был занят исследовательской работой, в основном в Горной школе Парижа , достаточно плотно работая совместно с Ш.Фриделем. Так, лекция, посвященная памяти Фриделя (The Friedel Memorial Lecture) ., прочитанная Крафтсом перед Лондонским Химическим обществом в 1900 году, подводит итоги работы Фриделя и содержит краткий очерк об истории его жизни.

В 1891—1897 гг., вернувшись в Америку, он продолжал преподавать в МТИ. В 1892 году он стал профессором органической химии. С 1898 г. в течение двух лет выполнял обязанности ректора МТИ. За время пребывания его в этой должности были сделаны важные усовершенствования оборудования для обучения и исследования во многих направлениях.

После ухода с должности ректора Крафтс продолжал научную работу, для этого ему была выделена отдельная лаборатория.

Научная деятельность

Основные области исследования Джеймса Крафтса — органическая химия, катализ и высокотемпературная термометрия.

Работы в области органической химии

В Париже профессор Крафтс провел много времени, работая совместно с Шарлем Фриделем , работы публиковались ими, главным образом, в журнале Comptes Rendus и Бюллетене химического сообщества в Париже. Среди этих исследований, посвященных использованию хлорида алюминия в методиках синтеза, наибольшее значение имела « реакция Фриделя-Крафтса ». Она представляет собой способ алкилирования и ацилирования ароматических соединений в присутствии катализаторов кислотного характера, таких как AlCl ₃ , FeCl ₃ и др.

Ранние работы по термометрии

После работы в Париже профессор Крафтс приступил к серии физических исследований. Измерения плотности паров йода и подобные исследования, с которыми он легко справлялся, позволили ему начать точное и систематическое изучение особенностей погрешности измерения ртутного термометра и источников ошибок, которые могут возникать при высокотемпературных измерениях, а также точное определение точек кипения различных веществ.

В новой лаборатории он посвятил себя продолжению и расширению исследований по термометрии. В течение нескольких лет он проектировал и совершенствовал тщательно продуманный аппарат для этой цели, и в 1904 г. приступил к экспериментальной работе с ним.

Исследование свойств нафталина

Летом 1911 года, будучи за границей, профессор Крафтс пострадал от острого воспаления нерва, после которого он так и не смог восстановиться, что помешало его дальнейшей эффективной работе в лаборатории. Однако, несмотря на это, он занялся написанием статьи на основе полученных экспериментальных результатов, и в 1913 году она была опубликована в журнале Journal de Chimie Physique .

В статье дано подробное описание внешнего вида аппарата, использованного им в своих исследованиях, включающего в себя много новых разработанных им устройств. В него были включены азотный газовый термометр постоянного объема, особый вид открытого манометра , а также новая модель эбулиоскопа. Из всех возможных веществ, проверенных на постоянство давления пара, только вода , нафталин и бензофенон оказались достаточно устойчивыми. Вода оказалась абсолютно устойчивой в пределах от 70˚С и 170˚С.

Однако наибольшее внимание в статье было обращено на результаты исследования свойств нафталина. Измеренные величины, приведенные в таблицах давлений в точках кипения, отнесены к температурному интервалу 171—270˚С и давлению 231—2149 мм.рт.ст. Он обнаружил, что нафталин, приготовленный должным образом, сохранял постоянное значение температуры кипения в течение продолжительного кипячения на протяжении двенадцати месяцев.

Измерение давления пара воды

Следующая статья была опубликована в том же журнале в 1915 году, её предметом была доработка таблиц Реньо, содержащих значения давления пара воды. Как оказалось, таблицы Реньо были верны в промежутке от 80˚С до 100˚С, но корректность величин при температурах от 0˚С до 60˚С находилась под вопросом. Допущенные ошибки были связаны как со степенью точности ртутных термометров, так и с правильностью определения точек замерзания и кипения, используемых в их калибровке.

Ранние исследования профессора Крафтса в 1880 году впервые показали, как определенные ошибки в проведении экспериментов могут быть сведены к минимуму. Именно Крафтс первым решил провести серии измерений давления пара воды между 45˚С и 140˚С, используя азотный газовый термометр. Но по состоянию его здоровья это оказалось невозможным, и он смог использовать косвенный, но точный метод определения давления пара в температурном интервале 135—230˚С.

Два сосуда надлежащей конструкции были размещены бок о бок, в одном находился нафталин, а в другом — вода. Путём соответствующей регулировки давления обе жидкости были доведены до одной точки кипения с точностью до нескольких десятых долей градуса, причем давление измерялось с помощью манометров. Небольшую разницу температур между ними можно было точно измерить с помощью тщательно откалиброванного и отрегулированного ртутного термометра, в котором суммарная ошибка составляла около двух сотых долей градуса.

Исследование зависимости давления пара от температуры

Также часть работы профессора Крафтса была посвящена рассмотрению различных эмпирических формул, связывающих между собой давление пара и температуру. Краткая статья , посвященная этой теме, была опубликована им в журнале Comptes Rendus 22 декабря 1913 года. Он подробно рассмотрел три конкретные формулы и исследовал их применение для различных веществ, в частности, для нафталина.

Семья

13 июня 1868 года Джеймс Крафтс женился на Клеманс Хаггерти из Нью-Йорка. Она скончалась в 1912 году, а спустя 5 лет, 20 июня 1917 года, в летнем домике в Риджфилде (Коннектикут), после продолжительной болезни умер Джеймс Крафтс. У него остались четыре дочери: Рассел С. Кодман, Элизабет С. Крафтс и Клеманс Крафтс (все трое жили в Бостоне), а также Гордон К. Белл в Нью-Йорке.

Особенности характера

Джеймс Крафтс, по признанию современников, всегда был честным, справедливым, последовательным человеком. Он ставил оценки студентам за их собственные заслуги и никогда не злоупотреблял своим положением. Для младших коллег, которые часто обращались в его лабораторию за советом, было большим удовольствием поговорить с ним и на отвлеченные темы, и он щедро делился с молодыми многолетним опытом и знаниями.

Его стиль был тихим и спокойным. Его точки зрения были определенными и точными, но он всегда демонстрировал большое уважение к взглядам, отличавшимся от его собственных. Его любили не только коллеги и ученики, но и все, кто с ним работал (вплоть до механиков и уборщиков). При первом же случае он проявлял глубочайшее сострадание к тем, кто попадал в беду.

Награды и почести

За свои работы Джеймс Крафтс получил немало наград, премий и почётных степеней.

Исследования, проведенные в Париже, были удостоены награды в размере 2000 франков, которые были присуждены профессору Крафтсу Парижской Академией Наук «за достижения в области органической химии». В 1885 году он был провозглашен кавалером ордена Почетного Легиона.

Вскоре после вступления профессора Крафтса в должность ректора МТИ, Гарвардский Университет присудил ему степень почетного доктора юриспруденции.

В 1911 году Американской Академией Искусств и Наук профессору Крафтсу была присуждена Медаль Румфорда «за достижения в области высокотемпературной термометрии и точное определение новых контрольных точек в термометрической шкале».

Джеймс Крафтс был членом ряда ученых сообществ, помимо Национальной Академии Наук (1872) и Американской Академии Искусств и Наук; среди них — Американская ассоциация содействия развитию науки, Американское химическое общество, Академия Наук в Вашингтоне. Он был членом-корреспондентом Британской ассоциации и почетным членом Королевского института Великобритании, а также многих клубов, включая Сомерсет, Загородные клубы в Бостоне и Университетские и Технологические клубы в Нью-Йорке (в последних он был почетным членом).

Примечания

Литература

• Cross Ch. R. // Biographical memoirs. National Academy of Sciences (U.S.). — 1919. — Vol. 9. — P. 159–177. (недоступная ссылка)
• Ashdown A. A. (англ.) // Journal of Chemical Education. — 1928. — Vol. 5. — P. 911–921.
• Richards Th. W. // Daedalus. — 1918. — Vol. 53. — P. 801–804.