Степан Афанасьевич Балезин (1904-1982)

Начальник департамента Министерства просвещения Индии профессор Р. Айя вручает С. А. Балезину памятную медаль министерства. Дели, 1970 г.

В Индии Степан Афанасьевич очень тосковал по дому и по своей кафедре. Как только проект вышел на финишную прямую, он тут же вернулся на Родину, несмотря на просьбы о продлении контракта с индийской стороны и от ЮНЕСКО. В начале 1970 г. он писал жене, которая в то время была в Москве и собиралась приехать к нему: «... с кафедры получил не очень-то приятные известия... Дело, кажется, идет к концу, и, как бы меня mi просили, я уеду вместе с тобой отсюда в июне. Париж прислал мне продление еще на год, но я отказался.. .» [51 Там же. Д. 9/1. Л. 37.]

За успешную работу в Индии профессор С. А. Балезин был занесен в Книгу почета Посольства СССР в Дели и по представлению посольства награжден знаком «Отличник просвещения СССР».

Девизом Степана Афанасьевича были слова, которые он часто повторял: «Больше всего ненавижу ржу и лжу». Со «ржей» — коррозией — он боролся около четырех десятилетий, а со «лжой» — всю свою сознательную жизнь.

Коммунисты — сотрудники МГПИ им. В. Й. Ленина вспоминают, что в десятилетия, оцененные ныне партией как период застоя, парадности pi самовосхваления, участие С. А. Балезина в общеинститутских партсобраниях всегда было событием, вносящим живые нотки. Ему доверяют вести собрание — и он дает выступить всем желающим, отложив в сторону заранее заготовленный парткомом список выступающих. Ему предоставляют слово — и тянутся в огромную Ленинскую аудиторию утомленные долгими словопрениями и вышедшие покурить участники собрания. Они идут слушать Балезина, зная, что он скажет живое слово и не будет обходить острые вопросы.

Активная гражданская позиция, боль за свою Родину были присущи ему всегда. Его волновало все, что происходило вокруг. Свидетельство тому — сохранившиеся в его архиве копии писем в различные инстанции, где он поднимал самые разные вопросы — начиная от оплаты труда и материального стимулирования ученых и вплоть до улучшения работы городского транспорта Москвы.

Степан Афанасьевич всегда откликался на человеческую беду, стремился помочь людям всеми доступными ему средствами. Как-то один из бывших аспирантов Балезина попал под следствие. Его, ставшего руководителем новаторской лаборатории, обвиняли в присвоении государственных денег. Узнав об этом, Балезин тут же встал на защиту этого, по его убеждению, не только талантливого ученого, но и бескорыстнейшего человека, готового отдать на нужды науки свое последнее. Вместе с академиком В. В. Лариным, также хорошо знавшим ученого, они добились справедливости. Помогал Балезин и совсем незнакомым людям. Так, прослышав, что в Москве живет одинокий больной старый большевик, Степан Афанасьевич обратился с просьбой о помощи в райком партии. Спустя некоторое время ему позвонили из райкома, поблагодарили и сообщили, что над ветераном партии взято шефство.

Бескорыстно делая другим добро, Степан Афанасьевич всегда с большой теплотой и благодарностью вспоминал людей, пришедших ему на помощь в трудную минуту. В годы войны судьба вновь свела его с поселившейся в г. Сызрани Марией Семеновной Чистяковой, учительницей, в. семье которой он когда-то

Жил. Степан Афанасьевич переписывался с ней до последних ее дней, она часто гостила у Балезиных в Москве, где ее тепло встречала вся семья. После смерти М. С. Чистяковой ее соседка писала Т. И. Балезиной: «Меня всегда восхищало умение Вашего мужа быть благодарным всю жизнь» [52 Архив С. А. Балезина. Д. 8/8. Л. 11.]. Он был очень внимателен и к семье своего научного руководителя академика А. А. Баландина, которая после кончины главы семьи нередко нуждалась в помощи.

В жизни Степан Афанасьевич был непритязательным и скромным. Только по настоянию его друзей и коллег были отмечены торжественными заседаниями ученого совета на биолого-химическом факультете МГПИ его юбилейные даты. Обстановку парадности на этих заседаниях сбивал сам юбиляр, каждый раз выступая с обстоятельным докладом о том, что сделано, а главное — что не сделано еще им и его учениками в области ингибиторов коррозии.

О личной скромности и щепетильности С. А. Балезина свидетельствует следующий случай, произошедший в годы его работы в аппарате ЦК ВКП(б). В 1946 г. С. А. Балезин был представлен в члены-корреспонденты АН СССР по специальности «физическая химия» ученым советом МГПИ им. В. И. Ленина. Представление поддержали многие организации и видные ученые, в частности Н. Д. Зелинский [53 Именно рекомендацией в члены-корреспонденты АН СССР и был упоминавшийся в связи с докторской диссертацией С. А. Балезина отзыв о его научной работе II. Д. Зелинского.], А. Н. Несмеянов. Однако ученый сам снял свою кандидатуру, так как считал для себя неудобным баллотироваться, курируя кадры ученых в аппарате ЦК партии. «Это, наверное, редчайший случай во всю историю звания члена-корреспондента Академии наук, когда тот, кто должен был им стать, не только не усердствовал в снискании высокой почести, но и смущенно уклонялся от нее, — подчеркивает Юлий Медведев. — Не поза здесь, натура. Он никогда не думал, например, получать хоть что-то за свои изобретения, реализуемые повсеместно: „Неудобно, я же ученый"» [54 Изобретатель и рационализатор. 1983. № 10. С. 35; № 10. С. 38.].

Знавшие Степана Афанасьевича удивлялись широте его кругозора и эрудиции. Он не замыкался в своей научной деятельности. Следил за новинками литературы, любил и глубоко знал отечественную историю. Своих близких и друзей-историков он не раз ставил в тупик каверзными вопросами, относящимися, например, к эпохе Петра I или Ивана Грозного, и, не получив ответа, сам с удовольствием рассказывал малоизвестные факты и подробности.

Сила воли и организованность были важными составляющими натуры Степана Афанасьевича. Он неукоснительно ежедневно делал получасовую зарядку, принимал душ. Обязательными для него были и вечерние (часто ночные) прогулки перед сном. Он никогда не предавался пустой праздности, не уставал повторять: «Отдых — не что иное, как перемена работы».

Таким отдыхом для него была работа на даче, где его, скорее всего, можно было увидеть перепачканным краской или землей. У него были крепкие, широкие и мозолистые ладони крестьянского сына, сохранившего любовь к земле и физическому труду. Он самозабвенно копался в саду и огороде. Не было, казалось, работы, которой он не мог бы сделать. Починить забор, поправить сарай, поставить беседку — все это не представляло для него сложности.

Степан Афанасьевич любил и спорт. В 30-х годах в Куйбышеве он был членом аэроклуба. Единственного из преподавателей мединститута медкомиссия допустила его к управлению самолетом, и он совершил 14 полетов. С юности любил велосипед, на котором, как и на лыжах, катался до самых преклонных лет. Сотрудники его кафедры вспоминают большой азарт своего заведующего на лыжне во время традиционного совместного зимнего отдыха в Подмосковье.

Интересно сложилось его увлечение рисованием. Еще в школе это был единственный предмет, по которому Балезин не получал отличных оценок. И тогда он заставил себя рисовать так много, что научился понимать и изображать на бумаге окружающую природу. В дальнейшем, где бы он ни был — в нашей стране или за рубежом, он делал интересные наброски, как правило, цветными карандашами.

Сохранился целый альбом его индийских зарисовок.

Разносторонность натуры Степана Афанасьевича привлекала к нему самых разных людей. Когда Балезины переехали в Москву и стали членами Дома ученых, очень любила присесть к ним за столик Мария Федоровна Андреева. Когда-то блистательная актриса Художественного театра, а затем БДТ, жена Горького, член партии с 1904 г., она в 1931 —1948 гг. была директором Дома ученых. Образованнейший человек, красивая и в преклонные годы женщина, она находила удовольствие в долгих беседах с С. А. Балезиным.

В Индии он подружился со знаменитым писателем Мульк Радж Анандом, известным архитектором Дж. Чоудхури, а также с философом П. Кирпалом и физиком Котхари, с которым вел бесконечные споры. На своем далеком от совершенства английском языке, который он выучил уже в возрасте 60 с лишним лет, перед самой поездкой в Индию, Балезин умел вести с ними содержательные беседы и выходить победителем из споров. Он стал в Дели настолько популярной личностью, что был приглашен вместе с супругой на бракосочетание сына Индиры Ганди, нынешнего премьер-министра страны Раджива Ганди.

Теплая дружба связывала его и Тамару Иосифовну с В. Д. Бонч-Бруевичем. В одном из писем супругам Балезиным в ответ на их поздравительную телеграмму Владимир Дмитриевич писал со своей дачи в Барвихе: «Я благодарю Вас обоих за память, но очень сетую на Вас. Почему телеграмма? Почему не сесть в автомобиль и не приехать к нам на свежий воздух, хотя у нас невероятная жара, но все-таки лучше, чем в Москве. Кроме того, душевный разговор куда лучше разговора телефонного. В самом деле, как Вы поживаете? Давно Вас не видал и не слышал ничего о Вас» [55 Архив С. А. Балезина. Д. 5/1. Л. 32.].

В 1950 г. Балезин после долгой жизни в коммуналках получил отдельную квартиру на Новопесчаной улице (ныне улица Вальтера Ульбрихта). Наконец-то они смогли чаще принимать гостей — и не было дня, чтобы их не навещал кто-то из друзей. Приходила Зинаида Виссарионовна Ермольева — победительница холеры, родоначальник советских антибиотиков, прообраз Тани Власенковой в романе В. Каверина «Открытая книга», прекрасная рассказчица и неутомимая плясунья. Заглядывали на огонек Александр Ерминиигельдович Арбузов — автор «реакции Арбузова», открывший новые возможности синтеза фосфорорганических соединений, Ахилл Львович Банквицер — комиссар Первой Конной, друг Степана Афанасьевича по НИХФИ им. Карпова, остроумнейший собеседник. Не забывали и друзья по «курчатовской эпопее» — сам Игорь Васильевич, К. Ф. Жигач, И. Г. Стариков и многие, многие другие...

В доме Балезиных всегда было шумно и многолюдно. Бывали там не только давние друзья, но и коллеги по работе. Степан Афанасьевич обязательно приглашал аспирантов для лучшего с ними знакомства. Находил время поговорить с каждым из своих многочисленных уральских родственников, постоянно приезжавших к Балезиным, — лишь Тамара Иосифовна умела разобраться, к кому же из братьев и сестер мужа восходит та или иная неожиданно нагрянувшая внучатая племянница. Людям, попавшим к Балезиным под Новый год, запоминалось появление хозяина за столом в костюме Деда Мороза и раздача каждому сувениров со стихотворными посвящениями собственного сочинения.

Живая зарисовка Степана Афанасьевича и его дома в последние годы жизни: «„Время" прозевали. На экране белесая муть. В тесноте, меж бумаг пьем чай. Степан Афанасьевич в голубой навыпуск безрукавке, сандалии на босу ногу, добрый лукавый Степан Афанасьевич, человек утренней зарядки и растираний, бодрого раннего променада с заходом в прачечную, молочную, к окошку квартплат.. . Профессор, но без „тише, папа работает", окапыватель и поливальщик сада-огорода, но дача плоха; коррозионное светило, но крылья его „Москвича" проедены. А квартира... Хозяева, кажется, спохватывались временами — что-то купить, поставить, да тотчас и остывали; напоминанием этих порывов торчат две-три наивные „ценности"» [56 Медведев Ю. Тот день // Пути в незнаемое. М.: Советский писатель, 1986. С. 258.].

Несмотря на большую загруженность, С. А. Балезин всегда выкраивал время для своих детей. Он писал жене в роддом после рождения младшего сына: «Сегодня мы с ребятами будем устраивать елку. . . и справлять Новый год. Домой я прихожу рано, за исключением вчерашнего дня (у. меня было 3 заседания) » [57 Архив С. А. Балезина // Д. 5/1. Л. 18—19.]. Спустя несколько дней: «За ребят не беспокойся. . . Марик и Наташа катаются на коньках, а завтра мы пойдем с ними на лыжах. Я достал им билеты на елку в ЦДРИ на 10-е, а на 7-е в ин-т» [58 Там же. Л. 23.].

С. А. Балезин с сыновьями Марком (слева) и Александром в редкие минуты отдыха за коллекцией спичечных этикеток. Москва, 1957 г.

Но не только и не столько о развлечениях и отдыхе своих детей заботился Степан Афанасьевич. Он старался воспитать в них трудолюбие — у каждого с малых лет были задания по дому, которые с возрастом усложнялись и за неукоснительностью выполнения которых следил сам, и в случае необходимости бывал с детьми крут. Он хотел, чтобы его дети унаследовали его увлеченность своим делом, организованность и упорство, а также свойственные отцу человеколюбие и постоянную готовность прийти на помощь. Из четырех его детей (две дочери и два сына) наиболее сконцентрированным воплощением всех этих качеств был его старший сын Марк (1941 —1980). Марк Балезин был талантливым инженером-испытателем автомобилей, чемпионом СССР по автогонкам, мастером — золотые руки, умевшим, по выражению его друзей, «из ничего и с закрытыми глазами собрать автомобиль». Добряк и весельчак, обладавший к тому же Дар-ом артистизма, Марк моментально становился центром любой компании, располагал к себе людей сразу и навсегда. Его нелепая смерть в 1980 г. была большим горем для всех, кто его знал, и ускорила кончину отца.

Жизнь Степана Афанасьевича оборвалась 23 января 1982 г. Слег он неожиданно и болел всего около полутора месяцев. Болел тяжело, но сохранил ясность ума до последних мгновений. За три дня до смерти его последняя аспирантка читала ему вслух свою статью, и он высказал ей несколько дельных замечаний.

На Ваганьковском кладбище в Москве на могиле Степана Афанасьевича начертаны слова: «Большевик. Ученый. Человек».

В них — смысл всей его жизни.

Научная деятельность

Исследование процесса образования сахаров из формальдегида

Свою научную деятельность как химик С. А. Балезин начал с исследований процессов конденсации формальдегида в сахара. Эта реакция издавна привлекала внимание многих ученых. После того как в 1861 г. А. М. Бутлеров впервые получил из полимеров формальдегида (при действии известкового раствора) сахаристое вещество — метиленитан, появилась надежда осуществить прямой промышленный синтез сахаров из непищевого сырья. Но на пути практической реализации такого процесса до сих пор стоит ряд принципиальных препятствий. Конденсация формальдегида в сахара приводит к образованию сложной смеси углеводов, которые весьма трудно разделить на индивидуальные монозы.

В 1937—1947 гг. С. А. Балезин исследовал условия протекания, кинетику и механизмы конденсации формальдегида в сахара [10, 11, 18, 23]. Для этих работ он сконструировал дилатометр и разработал принципиально отличную от применявшихся ранее методику исследования кинетики изучаемой реакции. Ученый доказал, что конденсация формальдегида в сахара легко осуществима в растворах формальдегида любых возможных концентраций. Исследование продуктов конденсации показало наличие в них сложной смеси различных мон@сахаридов: тетроз, пентоз, гексоз. Удалось выявить автокаталитический характер процесса, идущего в присутствии гидроксидов щелочноземельных металлов.

Конденсация формальдегида в сахара протекает в две стадии. С. А. Балезин назвал первую стадию «индукционным периодом» — она соответствует накоплению промежуточного продукта (росту зародышевых центров); вторая стадия — распад промежуточного продукта с выделением сахаров. Оказалось, что повышение температуры значительно сокращает время индукционного периода и почти не сказывается на скорости второй стадии процесса. Конденсация сильно ускоряется при добавлении в исходную смесь моносахаридов или сахаратов. Вместе с тем было установлено, что сахараты оказывают каталитическое действие только в присутствии гидроксидов щелочноземельных металлов. Это объяснялось участием сахаров и гидроксидов в образовании промежуточных комплексов. Предложенная схема механизма процесса была экспериментально обоснована рядом независимых методов: измерением средней молекулярной массы, вязкости, электропроводности продуктов и кинетики растворения извести в реакционной системе.

Сущность схемы, предложенной С. А. Балезиным, сводится к следующему: молекулы формальдегида, вступая в соединение с молекулами сахарата, образуют зародышевые центры, которые легко присоединяют следующие молекулы формальдегида. На определенной стадии роста зародышевых центров происходит их распад на сахараты и моносахариды. В зависимости от условий протекания реакций распад может наступать на разных этапах образования промежуточных соединений, что и приводит к появлению не только гексоз, но также пептон, тетроз и триоз.

С. А. Балезин у сконструированного им прибора для исследования синтеза сахаров из формальдегида

Исследователи, изучавшие этот процесс, испытывали большие трудности при химическом анализе смесей, получающихся в реакции конденсации формальдегида. Решению именно такой задачи были посвящены работы, выполненные в 1949—1952 гг. С. А. Балезииым совместно с Е. К. Сурыкиной [102]. Для решения поставленной задачи они использовали хроматографический метод анализа как на колонках, так и на бумаге. Для получения жидкостных хроматограмм был сконструирован оригинальный прибор с простым контрольным механизмом. Отличалась новизной и методика проявления бумажных хроматограмм углеводов.

Несомненно, современные исследователи смогли шагнуть существенно дальше в понимании процессов образования углеводов из формальдегида, но вклад С. А. Балезина в изучение этой реакции для своего времени был весьма существенным, о чем говорит уже цитировавшийся отзыв академика Н. Д. Зелинского. И если в будущем удастся осуществить промышленный синтез сахаров из непищевого сырья, имя профессора С. А. Балезина будет среди тех, чьи работы составят его фундамент.

Уже в ходе работы над этой книгой авторы получили интересное письмо от одного из учеников С. А. Балезина — лауреата Государственной премии профессора В. Б. Ратинова. В нем он, в частности, писал: «Недавно нам пришлось познакомиться с экспериментально-теоретическим исследованием, выполненным инженером Л. В. Евсеевой. Она изучала влияние формальдегида на долговечность бетона. В этом исследовании мы встретили на первый взгляд неожиданную ссылку на работы С. А. Балезина. В действительности совершенно закономерно эти работы легли в основу рабочей гипотезы о механизме процессов, приводящих к деструктивным изменениям в бетонных конструкциях на предприятиях, производящих формальдегид. И в дальнейшем эта гипотеза получила однозначное подтверждение. Суть ее нетрудно понять, если вспомнить о том, что в бетоне среди других веществ содержатся соединения кальция и магния, участвующих в конденсации формальдегида».

Эта работа позволяет по-новому взглянуть на исследования С. А. Балезина в области органической химии — отметить их связь с другим главным делом его жизни — с учением о коррозии материалов.

Работы по классификации ингибиторов коррозии металлов

Большинство металлов, используемых человеком в его практической деятельности, находится в термодинамически нестабильном состоянии. В зависимости от условий такие металлы с различной скоростью подвергаются коррозионному разрушению. При этом гибнет не только металл, но и овеществленный в металлах и металлоизделиях человеческий труд. «Сохранить эти огромные ценности, продлить жизнь многих миллионов металлических изделий, машин, станков, металлоконструкций — задача большого народнохозяйственного значения», — писал С. А. Балезин.

Систематическое исследование коррозионных процессов и возможных путей их торможения практически ведется с пачала XX в. За рубежом известным итогом коррозионных исследований к 30-м годам явилась фундаментальная книга У. Эванса «Коррозия металлов». В основу отечественных исследований по коррозии и защите металлов легли работы В. А. Кистяковского, Н. А. Изгарышева, Г. В. Акимова, ставшие своего рода классическими. В 1935 г. АН СССР провела первую конференцию по коррозии металлов. В ней приняли участие многие из тех, чьими трудами создавалась современная антикоррозионная наука: А. Н. Фрумкин, Л. Г. Гиндин, Н. Д. Томашов, С. Г. Веденкин, В. В. Скорчеллетти, А. И. Шултин и др.

Определились и три основных направления в борьбе за долговечность металлов: повышение коррозионной стойкости конструкционных материалов; понижение агрессивности сред по отношению к защищаемым материалам; изолирование конструкционных материалов от воздействия коррозионно-агрессивых сред.

Первый путь, вероятно, наиболее прогрессивен, но его можно реализовать не всегда и не сразу: создание коррозионно-стойких материалов с эквивалентными механическими и химическими свойствами требует порой длительного времени и, как правило, связано с большими расходами. Повышение коррозионной стойкости материалов электрохимическими методами (протекторная защита, катодная защита) чаще всего ограничено характером защищаемых изделий и условиями среды: если эти методы применимы для защиты корпусов судов, линий газо- и нефтепроводов, опорных мачт линий электропередач, то для защиты мелких металлических изделий они, как правило, неприменимы.

Второй путь, путь понижения коррозионной активности сред, ограничен тем, что часто приводит к необратимым и недопустимым или нежелательным изменениям в составе и свойствах сред. А порой такое воздействие на среду оказывается и вовсе невозможным.

Третий путь — изолирование конструкционных материалов от контакта с агрессивной средой — реализуется в гальванических, эмалевых, лакокрасочных покрытиях, в применении масел и смазок, в различного рода других защитных покрытиях, включая искусственно упрочненные оксидные пленки на металлах. Но и эти способы не универсальны и не могут быть использованы там, где создание защитной фазовой пленки на поверхности изделий по каким-либо причинам невозможно или нежелательно.

Защита металлов от коррозии с помощью ингибиторов в известной мере реализует преимущества всех трех перечисленных выше путей, а в целом ряде случаев является практически единственно приемлемым способом.

Опыт применения ингибиторов коррозии имеет довольно большую историю, однако их систематическое изучение началось лишь в канун второй мировой войны. У нас в стране работы по созданию эффективных ингибиторов были широко развернуты в 1941 г. совместно кафедрой коллоидной химии МГУ и кафедрой общей и аналитической химии МГПИ, которой заведовал С. А. Балезин.

Исследования велись широким фронтом. Испытывались ингибирующие свойства представителей различных классов органических и неорганических соединений. Изучалось их защитное действие в разнообразных средах и по отношению к различным черным и цветным металлам и сплавам. Разрабатывались новые методы исследования. Активный процесс накопления фактического материала потребовал, наконец, систематизации и обобщения полученных данных. Это было сделано в монографии «Ингибиторы коррозии металлов», написанной в 1958 г. С. А. Балезиным совместно с И. Н. Путиловой и В. П. Баранником [1071. Многие годы она была единственной в нашей стране и за рубежом настольной книгой тех, кто занимался ингибиторами коррозии.

В связи с исключительным разнообразием химической природы ингибиторов коррозии и условий их применения весьма актуальной проблемой является разработка рациональной классификации ингибиторов. С. А. Балезин и его соавторы при классификации ингибиторов основное внимание уделили характеру их действия: создают ли они на поверхности металла защитную пленку (замедлители типа А) или уменьшают агрессивность среды по отношению к металлу (замедлители типа Б). В присутствии некоторых замедлителей одновременно образуется пленка на поверхности металла и уменьшается агрессивность среды (замедлители смешанного типа АБ). Обычно для таких ингибиторов характерно преобладание одного из механизмов действия.

Ингибиторы типа Б, как отмечают авторы монографии, могут быть названы дезактиваторами среды. Примером дезактиваторов являются сульфиты, добавляемые к воде для связывания растворенного в ней кислорода.

Ингибиторы типов А п Б авторы подразделили по их влиянию на скорость коррозионных процессов. Все ингибиторы типа А разделены на три рода. Ингибиторы I рода тормозят коррозионный процесс, не останавливая его полностью. Типичными представителями таких ингибиторов являются замедлители коррозии стали в растворах серной и соляной кислот. Ингибиторы II рода удлиняют индукционный период процесса коррозии, придавая таким образом своеобразный временный иммунитет металлу по отношению к действию агрессивных сред. Поэтому ингибиторы II рода были названы иммунизаторами металлов. К иммунизаторам относятся, например, хиноны и окисленный скипидар — замедлители коррозии меди в бензольных растворах солей. Авторы высказали предположение, что коррозионные процессы, протекающие с индукционным периодом, имеют цепной характер. Ингибиторами III рода являются вещества, пассивирующие поверхность металла благодаря образованию на ней защитной (обычно полпмолекулярной) пленки. Особенность действия таких ингибиторов состоит в том, что по истечении некоторого малого времени, необходимого для образования защитной пленки, практически полностью прекращается коррозионный процесс. Типичными пассиваторами в воде являютя фосфаты, силикаты, нитриты и некоторые другие соли. При малых концентрациях ингибиторы III рода не образуют сплошной пленки, что может приводить к развитию питтинговой коррозии, поэтому они получили название «опасных» замедлителей.

Ингибиторы типа Б также были подразделены на группы в зависимости от их влияния на кинетику коррозионных процессов. Ингибиторы I рода (IБ) тормозят процесс, не останавливая его полностью; ингибиторы II рода (IIБ) удлиняют индукционный период процесса коррозии. Примером ингибитора IБ является сульфит натрия. В отличие от ингибиторов IA ингибиторы IБ расходуются в процессе защиты, и поэтому их следует периодически добавлять в раствор, агрессивному действию которого подвергается металл. Ингибиторами IIБ обычно являются вещества, которые препятствуют образованию соединений, вызывающих коррозию металла в данной среде. К таким замедлителям авторы относят многочисленную группу органических веществ, тормозящих процессы окисления углеводородов до органических кислот (нафтеновых и других), которые весьма агрессивны по отношению к ряду металлов. Ингибиторы IIБ нужно постоянно добавлять в агрессивную среду для сохранения требуемой концентрации.

С. А. Балезин связывал характер вызываемого ингибитором замедления с оценкой эффективности его действия. Так, для ингибиторов IA и IБ важной характеристикой являются величины коэффициента торможения или ингибиторного эффекта γ и защитного действия Z:

γ = ρ/ρ₀ и Z = (ρ₀ - ρ)/ρ₀ ∙ 100%,

где ρ — скорость коррозии в присутствии ингибитора; ρ₀ — скорость коррозии без ингибиторов.

Существенной характеристикой ингибиторов IIА и IIБ является абсолютное или относительное удлинение индукционного периода реакции взаимодействия металла со средой. Для пассиваторов обязательно необходимо определение оптимальной защитной концентрации и тех пределов концентрации, за которыми их применение становится опасным вследствие развития местного разрушения металлов. Для практической проверки и оценки эффективности этой группы ингибиторов С. А. Балезин предложил сравнивать поведение ингибированных растворов на поверхности металла, полностью погруженного в агрессивную среду, и на границе металл—электролит—воздух, т. е. по ватерлинии. В этих условиях некоторые ингибиторы превращались в свою противоположность — в стимуляторы коррозии.

Именно поэтому С. Л. Балезин совсем не случайно обратился в 60-е годы к изучению стимуляторов коррозии и механизма их действия. Эти исследования позволили ему совместно с В. А. Карповым существенно дополнить новыми сведениями общую теорию растворения металлов в кислотах и найти новые способы регулирования скорости химической обработки металлов [259, 288, 290]. Ими же была предложена классификация стимуляторов растворения металлов.

Все стимуляторы кислотного растворения железа авторы разбили на две большие группы: стимуляторы катодного и анодного действия.

Стимуляторы катодного типа были разделены на ряд подгрупп по механизму их действия. К первой подгруппе (п/г I — 1) отнесены вещества, молекулы или ионы которых непосредственно ассимилируют электроны с поверхности растворяющегося металла. В эту подгруппу входят вещества, которые на железе восстанавливаются по электронному или по электронно-радикальному механизму, например ионы Fe3+, ионы более благородных по сравнению с железом металлов, некоторые неорганические и органические окислители, как Н₂О₂, алифатические нитросоединения.

Подгруппа непосредственных деполяризаторов подразделена на ряд более мелких групп по характеру влияния продуктов их восстановления на дальнейшее растворение металла.

Катодные деполяризаторы, относящиеся ко второй подгруппе (п/г I—2) стимуляторов, сами не ассимилируют электрон с растворяющегося металла, но облегчают процесс водородной деполяризации, устраняя наиболее затрудненную стадию восстановления ионов водорода на железе — стадию рекомбинации. В эту подгруппу входят вещества, которые восстанавливаются на железе адсорбированным атомарным водородом, например ароматические нитросоединения.

В, отдельные подгруппы катодных стимуляторов (п/г I - 3) выделены оксиды железа, которые часто находятся на поверхности металла в виде окалины или ржавчины. На них возможно поглощение электрона ионами Fe6+, происходящее одновременно с выходом этих ионов в раствор. Отмечено, что оксиды стимулируют растворение железа даже в том случае, когда они находятся во взвешенном состоянии в растворе.

Анодные стимуляторы (ускорители второй группы) облегчают выход ионов железа из металла в раствор. Эта группа ускорителей разбита на три подгруппы.

К первой (II — 1) относятся вещества, которые повышают скорость анодного процесса, связывая катионы металла в комплексы. При этом ускорение растворения в отдельных случаях отмечается и тогда, когда образующиеся комплексы нерастворимы. Это наблюдается, вероятно, в тех случаях, когда параметры кристаллической решетки металла и комплекса резко различаются. Образующийся поверхностный слой является рыхлым и поэтому «прозрачным» для коррозионной среды.

Вторая подгруппа анодных стимуляторов (п/г II—2) включает вещества, снижающие энергию активации выхода иона металла в раствор за счет образования поверхностных промежуточных веществ — катализаторов. Типичным представителем такого рода ускорителей является сероводород и некоторые серосодержащие органические вещества.

К третьей подгруппе анодных стимуляторов (п/г II—3) отнесены депассиваторы — фторид-, хлорид и иодид-ионы. Они разрушают пассивную пленку, возникающую на металле в кислотах в присутствии окислителей.

В своих работах С. А. Балезин уделял большое внимание изучению влияния внешних факторов на защитные свойства ингибиторов и исследованию закономерностей действия ингибиторов. В частности, сотрудниками и учениками С. А. Балезина было подробно изучено влияние концентрации ингибиторов на скорость коррозии металлов и показано, что кривые зависимости скорости коррозии от концентрации ингибитора в растворе (изотермы защитного действия ингибиторов) при высокой концентрации ингибиторов имеют вид, отличный от изотерм адсорбции. Сходство

изотерм действия органических ингибиторов и изотерм адсорбции обнаруживается лишь при малых концентрациях ингибиторов. Иногда на кривых «скорость коррозии — концентрация ингибитора» наблюдается минимум скорости коррозии. Таким образом было установлено, что при больших концентрациях многие органические вещества слабее защищают металл, чем при малых, а иногда из ингибиторов превращаются в стимуляторы этого процесса.

С. А. Балезин детально изучил также влияние температуры на действие ингибиторов. Энергия связи ингибиторов с поверхностью металла, а также с компонентами раствора зависит от температуры. С изменением температуры меняется отношение концентраций ингибитора на поверхности металла и в растворе. Учитывая это, С. А. Балезин сумел предсказать существование такого диапазона температур, в котором ингибиторный эффект достигал бы максимального значения.

Анализируя большое число собственных экспериментальных данных и литературных сведений, С. А. Балезин обнаружил существование трех групп ингибиторов, в присутствии которых зависимость скорости коррозии от температуры, выраженная в координатах lgρ—Т°, имеет прямолинейный характер.

В первом случае активность ингибитора, замедляющего коррозию в области низких температур, заметно снижается при высоких температурах. Действие таких ингибиторов связывается с уменьшением адсорбции ингибиторов при повышении температуры среды.

В присутствии второй группы ингибиторов значение эффективной энергии активации процесса коррозии почти такое же, как для процесса, протекающего без ингибитора. Действие таких ингибиторов сравнивается с действием устойчивых ядов при гетерогенном катализе, которые не оказывают влияния на температурный коэффициент реакции. К этой группе ингибиторов отнесены тиодигликоль и многие алкалоиды в растворах серной кислоты, формальдегид, уротропин, диэталаланин, ряд других аминов, бромид калия в растворах соляной кислоты.

Третья группа — ингибиторы, действие которых характеризуется более низким (по абсолютной величине) температурным коэффициентом, чем для процесса коррозии металла в кислоте без ингибитора. Такие ингибиторы представляют интерес в случаях, когда желательно торможение коррозии при повышенной температуре. К этой группе ингибиторов С. А. Балезин относит: в серной кислоте — дибензилсульфид, дибензилсульфоксид, иодиды; в соляной кислоте — некоторые алкалоиды и азотсодержащие основания. Такие ингиоиторы прочно удерживаются на металлической поверхности. Предполагается, что они связаны с поверхностью силами специфической адсорбции, а в некоторых случаях — хемосорбции, в результате которой образуется поверхностная пленка продукта реакции, причем возможна не только адсорбция ингибитора, но и адсорбция продуктов взаимодействия ингибитора с образующимися ионами металла. Вследствие этого действие ингибитора становится сходным со своеобразным пассивированием металла.

Для случаев, когда кривые зависимости ингибиторного эффекта от температуры напоминают изотермы химической адсорбции, Степан Афанасьевич показал, что ингибиторы или продукты их превращений в данных средах сначала адсорбируются на металле физически. Затем при определенных условиях физическая адсорбция переходит в хемосорбцию, обеспечивая максимальное защитное действие.

С. А. Балезин и его ученики изучили зависимость защитного действия ингибиторов от температуры в воде и растворах кислот. Кривые зависимости ингибиторного эффекта от температуры напоминают изотермы химической адсорбции для разных температур. С. А. Балезин показал, что ингибиторы (или продукты их распада) в данной среде сначала адсорбируются физически, а затем физическая адсорбция при определенных условиях переходит в хемосорбцию (максимум ингибиторного действия). При дальнейшем повышении температуры иногда наблюдается падение ингибиторного эффекта, что можно объяснить частичной десорбцией ингибитора. Таким образом, впервые был подтвержден факт существования так называемого температурного максимума ингибиторного эффекта. В последующие годы это открытие нашло широкое применение в практике. Введением синергетических добавок к ингибиторам в соответствии с условиями работы металлического изделия регулируют положение области температурного максимума. Так, уротропин смещает температурный максимум защитного действия ингибитора ПБ-5 по отношению к стали в соляной кислоте в сторону более высоких температур, что с успехом используется при химической очистке котельного оборудования.

На протяжении всего своего творческого пути С. А. Балезин не раз возвращался к совершенствованию классификации ингибиторов.

Учитывая исключительную сложность многих коррозионных систем и разнообразие факторов, влияющих на скорость коррозионных процессов, и принимая во внимание тот факт, что ингибиторы коррозии могут принадлежать к весьма далеким друг от друга классам химических соединений, а порой вовсе представлять не индивидуальные вещества, а сложные смеси, трудно ожидать создания единой классификации ингибиторов, годной на все случаи жизни. Но основные принципы классификации, выбранные С. А. Балезиным, и сегодня остаются «рабочим документом» для всех, кто занимается ингибиторами.

В 70-х годах С. А. Балезин на основе большого экспериментального материала предложил новое определение понятия «коррозия металлов», а также сформулировал новые требования к ингибиторам коррозии [418, 419].

«Коррозия, — считал С. А. Балезин, — это не только разрушение металлов, но и изменение их химикофизических свойств, иногда и не сопровождающееся разрушением металлической поверхности». Так, в ряде случаев при межкристаллитной коррозии видимого разрушения не наблюдается, но свойства металлов меняются резко. Пластичность металла, например, сильно понижается под влиянием растворов щелочей при повышенных температурах («каустическая хрупкость»). Учитывая влияние среды на свойства металлов (прочность, пластичность, твердость и т. д.), все среды, в которых работают металлы, С. А. Балезин условно разделил на три группы:

1) нейтральные — не влияющие на изменение основных функциональных свойств металлов и не вызывающие их значительного саморастворения (окисления). Это инертные газы, некоторые углеводороды, полный вакуум и т. д.;

2) агрессивные — снижающие механические свойства металлов, даже в присутствии веществ, замедляющих потерю массы (раствор тиомочевины или фенилтиомочевины в растворе серной кислоты, который в 25—30 раз уменьшает потерю массы металла и на 45—50 % понижает его прочность);

3) повышающие прочностные свойства — к ним относятся нейтрализованные масла, а также среды, в которые внесены вещества, вызывающие повышение прочностных свойств.

Действие ингибитора обычно характеризуют ингибиторным эффектом (коэффициентом торможения) или степенью защиты. Это вполне оправданно, когда при травлении или коррозии не возникает побочных процессов, вызывающих изменение механических характеристик металлов (например, наводороживание). Учитывая экспериментальные факты, С. А. Балезин считал более правильным дать такое определение коррозии: «Самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов, сопровождающийся изменением их химико-физических свойств в результате взаимодействия с окружающей средой». Защита металлов от коррозии заключается не только в предотвращении весовых потерь, но и в сохранении всего комплекса первичных свойств металлов в условиях воздействия внешней среды.

Исходя из сформулированного выше определения коррозии, С. А. Балезин пересмотрел и общие требования к веществам, которые следует называть ингибиторами коррозии. «Ингибиторами, — писал он, — надо называть вещества, которые не только замедляют процесс коррозии, но и сохраняют неизменными химико- физические свойства металлов». Вещества, которые только тормозят окисление металлов, не обеспечивая сохранения его первоначальных свойств, по мнению С. А. Балезина, целесообразно называть замедлителями коррозии. Таким образом, С. А. Балезин впервые определил различия между понятиями «ингибитор» и «замедлитель».

На основании этих уточненных понятий и в зависимости от их назначения к ингибиторам предъявляются различные требования. Так, ингибиторы, применяемые при химической очистке поверхности стальных изделий от окалины и продуктов окисления, должны удовлетворять следующим требованиям:

а) не тормозить растворение продуктов окисления;

б) не изменять свои защитные свойства в присутствии ионов железа (III), в частности не коагулировать;

в) предохранять металл от наводороживания и коррозионного растрескивания;

г) не полностью защищать металл от растворения. При слабом взаимодействии стали со средой на ее поверхности должно выделяться некоторое количество водорода, облегчающего растворение прилегающих к металлу оксидов. Под давлением водорода часть продуктов коррозии механически отслаивается;

д) быть эффективным в заданных интервалах температур.

Для перевозки кислот, в частности соляной, и их хранения в стальных емкостях к ингибиторам предъявляются иные требования. Они должны: