Кафедра физической химии
Лаборатория растворов и массопереноса

Горшков Владимир Иванович

Зам. зав. кафедрой физической химии по науке с 1984 г. по 2008 г.

Родился 17 ноября 1930 г. в Москве. Закончил Химфак МГУ в 1953 г. В лабораторию стабильных изотопов пришел для выполнения дипломной работы в 1951 г., спустя два года после ее основания. Аспирант лаборатории стабильных изотопов с 1953 по 1956 г. Далее работал в той же лаборатории в должностях м. н. с. (1956 – 1962), с. н. с. (1962–1969), зав. лаб. (1968 - 1983), профессора (1983–2008). Заслуженный деятель науки РСФСР (1991 г.). Член Научных Советов РАН по хроматографии и по химии высокочистых веществ. Председатель Специализированного ученого совета (диссертационного) Д-053.05.59 (Д 501.001.50) в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова с 1970 г. по 2007 г. Член экспертного совета ВАК (1991–1994). Член Ученого совета химического факультета МГУ. Награжден орденами Трудового Красного Знамени (1980 г.) и Почета (2001 г.). Четыре цикла работ В. И. Горшкова отмечены премиями Минвуза и Гособразования СССР.

Диссертация канд. хим. наук (1958 г.) - Исследование обмена ионов щелочных металлов на сульфосмолах в различных растворителях, рук. проф. Г. М. Панченков.

Диссертация докт. хим. наук (1968 г.) - Противоточный ионообменный метод разделения и очистки веществ.

Руководство кандидатскими диссертациями: И. А. Кузнецов, А. А. Шабанов, М. С. Сафонов, С. С. Епифанова, О. Н. Воронцова, Л. В. Кустова, В. К. Ширяев, В. А. Потешнов, В. Т. Байрамов, В. А. Чумаков, Р. Г. Иксанов, Н. М. Воскресенский, А. М. Курбанов, Е. В. Судьин, Т. В. Гоголева, Г. А. Медведев, С. С. Фильчашкин, М. В. Обрезкова, Д. Н. Муравьев, В. А. Иванов, Р. Х. Хамизов, А. А. Лариков, А. И. Вовк, О. Т. Гавлина, С. А. Фесенко, Я. Н. Малых, Ю. Н. Баринов, В. Д. Тимофеевская, О. Ю. Сверчкова, Ф. М. Омарова, Н. П. Николаев, И. В. Стаина, Х. Т. Тробов, Н. В. Дроздова.

Научный консультант диссертаций: А. Д. Малисова, Н. Е. Тамм, Н. В. Аполонник.

Область научных интересов: физическая химия; явления переноса; физико-химические основы разделений смесей близких по свойствам веществ и изотопов.

Научные достижения. В 1953–1958 годах Владимир Иванович работал над изучением равновесных и кинетических свойств отечественных ионообменных смол, которые в то время начали производить в СССР. Особое внимание было уделено закономерностям ионного обмена из смешанных растворителей. По результатам этой работы в 1957 г. совместно с Г. М. Панченковым была опубликована статья в ДАН СССР, в которой предложено уравнение, выведенное для обмена ионов водорода на ионы металла на сульфоионите. В этом уравнении константа ионообменного равновесия связывалась с аддитивными составляющими энергии электростатического взаимодействия противоионов и фиксированных ионов смолы и “неэлектростатической” составляющейя изменения энергии Гиббса, учитывающей взаимодействие молекул растворителя с участвующими в реакции ионами. В 1958 году он успешно защитил кандидатскую диссертацию.

В последующие годы В. И. Горшков работал в новой области над созданием метода непрерывного разделения смесей близких по свойствам веществ с использованием противоточных ионообменных колонн. Это направление потребовало глубокого изучения закономерностей селективности ионного обмена на ионитах. Особенно детально была исследована селективность сульфофенольных ионитов по отношению к смесям щелочных металлов, содержащих цезий и рубидий. Было доказано, что фенольные группы в структуре бифункциональных ионитов, даже не участвуя непосредственно в реакции ионного обмена, оказывают синергетическое действие и обуславливают повышенную селективность таких ионитов к ионам цезия и рубидия.

В 1966 году в соавторстве с А. М. Толмачевым в Журнале физической химии была опубликована работа «Некоторые вопросы термодинамики ионного обмена», которая стала уже классической и неизменно цитируется во всех монографиях и обзорах по термодинамике ионного обмена. В этой работе на основании совместного рассмотрения закона действующих масс и уравнения Гиббса-Дюгема решена задача о нахождении термодинамической константы ионного обмена для набухающих ионитов. В методическом плане исключительно важным результатом этой работы, особо выделяемым авторами многих монографий и обзоров, явилось то, что впервые была проанализирована проблема выбора концентрационной шкалы в термодинамике ионного обмена.

В 1960-х годах В. И. Горшковым совместно с М. С. Сафоновым исследованы условия формирования стационарных фронтов ионообменной сорбции и разработаны математические модели стационарных процессов ионообменной сорбции. Впервые решены стационарные задачи ионообменной сорбции из раствора смеси ионов на ионите в смешанной форме и их десорбции. Были разработаны методы определения динамических характеристик ионообменных колонн и экспериментально изучено влияние скорости движения ионита и раствора на высоту, эквивалентную теоретической ступени, в колоннах с неподвижным слоем и в противоточных колоннах. Проведен анализ фронтального разделения многокомпонентных смесей на ионитах.

Эти результаты послужили основой при создании методов непрерывного разделения различных смесей близких по свойствам веществ и очистки веществ в противоточных ионообменных колоннах. Среди них надо прежде всего упомянуть метод непрерывного концентрирования изотопа ¹⁵N в системе, включающей сульфокислотный катионит в аммонийной форме и раствор аммиака. В рамках государственной программы был разработан метод и была создана пилотная установка по непрерывному получению хлорида цезия высокой степени чистоты. Были созданы непрерывные процессы очистки иттрия, разделения редкоземельных элементов.

В 1968 году по этим результатам В. И. Горшков успешно защитил докторскую диссертацию на тему «Противоточный ионообменный метод разделения и очистки веществ».

В дальнейшем Владимир Иванович работал над проблемой снижения расходов в процессах разделения. В 1971 году был создан способ непрерывного разделения смесей разнозарядных ионов, в котором за счет влияния концентрации раствора на селективность ионита удалось осуществлять разделение и даже глубокую очистку электролитов без использования каких-либо вспомогательных реактивов.

С 1974 года В. И. Горшковым совместно с М. С. Сафоновым были начаты работы по концентрированию тяжелого изотопа ¹⁵N в системе, образованной азотной кислотой и оксидами азота. В этих работах впервые исследована нетрадиционная область пониженных температур 250–230 К. По результатам исследований в городе Тбилиси была создана промышленная установка по производству азотной кислоты, обогащенной изотопом азот-15, в которой производительность значительно увеличилась по сравнению с традиционным методом, а затраты вспомогательных реагентов снизились.

Владимиром Ивановичем был обнаружен и исследован целый ряд новых явлений. В 1966 г. в Журнале физической химии была опубликована статья «Распределение смеси хлоридов цезия и рубидия в системе вода-фенол», в которой была обнаружена высокая селективность фенола при экстракции соединений цезия и рубидия. В это же время в зарубежных центрах были исследованы аналогичные свойства других замещенных фенолов. И довольно скоро фенольные экстрагенты стали широко применяться при производстве соединений цезия и рубидия. В 1975 г. Владимир Иванович впервые исследовал ионный обмен на монофункциональном фенольном катионите и показал его наиболее высокую селективность по отношению к смесям, содержащим ионы цезия и рубидия, среди всех известных органических ионитов.

В конце 1970-х годов в работах В. И. Горшкова и его ученика Д. Н. Муравьева было обнаружено новое явление – длительная стабильность пересыщенных растворов аминокислот при контакте со слоем ионообменника, а получение таких растворов на ионитах было названо способом изотермического ионообменного пересыщения. Обнаруженное явление было использовано для непрерывного выделения аминокислот из растворов микробиологического синтеза. В дальнейшем в работах Р. Х. Хамизова, одного из учеников Владимира Ивановича, явление стабилизации пересыщенных растворов было использовано при разработке ряда технологических процессов.

В 1980-х годах Владимиром Ивановичем обнаружено явление обращения селективности сульфокислотного катионита к смеси нитратов калия и аммония при переходе к концентрированным растворам. Это позволило создать изящный технологический процесс ионообменного синтеза нитрата калия из нитрата аммония и хлорида калия, в котором все стадии происходят в условиях резких стационарных фронтов, что удается реализовать в ионообменных процессах исключительно редко.

В конце 1980-х годов В. И. Горшковым совместно с В. А. Ивановым было обнаружено сильное влияние температуры на селективность некоторых типов ионитов со слабокислотными группами, вопреки доминировавшему в то время мнению о слабом влиянии температуры на равновесие ионного обмена. Было показано, что влияние температуры на ионообменную селективность можно эффективно использовать для снижения расходов вспомогательных реактивов и даже организовывать безреагентные процессы разделения. Эти работы Владимира Ивановича вызвали интерес к двухтемпературным ионообменным разделениям в других научных группах и привели к созданию ряда новых процессов.

В начале 1990 годов В. И. Горшков и его ученик Н. Б. Ферапонтов начали развивать направление, связанное с неионообменным сорбционным разделением смесей электролитов на ионитах без использования вспомогательных электролитов. Была продемонстрирована важная роль естественной конвекции в процессах сорбции и ионного обмена.

С конца 1950 годов неизменное внимание Владимир Иванович уделял развитию ионного обмена в противоточных колоннах, отмечая их более высокие производительность и экономичность по сравнению с традиционными ионообменными фильтрами. Результаты работ в этом направлении обобщены в монографии «Ионный обмен в противоточных колоннах» (1981 г.), написанной совместно с М. С. Сафоновым и Н. М. Воскресенским.

Владимир Иванович был научным редактором вышедшей в США книги «Ионный обмен. Работы российских ученых» (1999 г.), в которой были опубликованы обзорные работы ведущих российских специалистов в области ионного обмена, а также научным редактором аналогичного сборника обзоров российских специалистов в области химии и разделения стабильных изотопов, опубликованного в виде специального выпуска журнала “Separation Science and Technology” (2001 г.).

Курсы лекций: В разные периоды времени Владимир Иванович читал курсы лекции по физической химии для студентов биологического и химического факультетов; специальные курсы по теоретическим основам разделения изотопов и по ионному обмену для студентов и аспирантов лаб. стаб. изотопов; в 1996 г. прочитал курс лекций по теоретическим основам разделения смесей близких по свойствам веществ в Автономном ун-те г. Барселона, Испания. На основании своего опыта еще в 1986 г. Владимир Иванович совместно с профессором Иваном Алексеевичем Кузнецовым написал учебник «Физическая химия». Главным отличием этого учебника является то, что в нем все фундаментальные положения излагаются простым и доступным языком и объясняется вывод всех формул. Данный учебник пользуется большой популярностью у студентов и широко используется преподавателями. В 1993 г. было выпущено его второе, а в 2006 г. - уже третье издание.

Учебники и учебные пособия: опубликовано 2 учебника, 7 учебных и методических пособий,
в том числе:

• В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. Физическая химия (учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Биология»). Изд. Моск. университета, 1986 г. 264 с.
• В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. Основы физической химии (учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению и специальности «Биология»). Изд. Моск. университета, 1993 г. 336 с.
• В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. Основы физической химии. 3-е изд. М.: БИНОМ Лаборатория знаний, 2006, 407 с.

Наиболее значительные научные работы:

1. Горшков В. И., Панченков Г. М. К вопросу о механизме ионного обмена // Докл. АН СССР. 1957. Т. 114, № 3. С. 575–578.
2. В. И. Горшков, М. С. Сафонов, Н. М. Воскресенский, Ионный обмен в противоточных колоннах, М.: Наука, 1982 г.
3. Н. Б. Ферапонтов, В. И. Горшков. Использование явления высаливания в ионном обмене. Ж. физ. химии. 1988, т.62, с. 1838–1842.
4. V. I. Gorshkov. Ion exchange in counter-current columns. In.: Ion Exchange and Solvent Extraction, V.12 (Eds.: J. A. Marinsky and Y. Marcus). Marsel Dekker. New York, Basel, Hong Kong. 1995,
5. Muraviev D. N., Gorshkov V. I., Warshawsky A. (Eds.). Ion exchange. Highlights of Russian Science. Marcel Dekker, New York. 1999. 918 p.
6. Gorshkov V. I., Muraviev D. N., Warshawsky A. Ion-exchange methods for ultra purification of inorganic, organic and biological substances. In: Ion exchange. Highlights of Russian Science. Muraviev D. N., Gorshkov V. I. and Warshawsky A. (Eds.). Marcel Dekker, New York. 1999. P. 1–73.
   Gorshkov V. I., Ivanov V. A. Reagent-free ion-exchange separations. In: Ion exchange. Highlights of Russian Science. Muraviev D. N., Gorshkov V. I. and Warshawsky A. (Eds.). Marcel Dekker, New York. 1999. P. 459–530.

Он был неизменным участником соревнований «сорокоборцев» химического факультета МГУ, программа которых включала многие виды плавания ( в том числе подводного с ластами), лыжных гонок, бега на разные дистанции (в том числе по железнодорожному рельсу), прыжков, подтягивания на перекладине. В последнем виде рекордным показателем Владимира Ивановича было 39 подтягиваний.

Был командиром студенческого отряда факультета на целине. Два срока был секретарем бюро ВЛКСМ факультета, был секретарем парткома КПСС Химфака. Он говорил: «В партии должны быть хорошие люди.»

Очень любил свою дачу. Для многих сотрудников Химфака являлся консультантом по прививке яблонь.