Цинтль, Эдуард

Школьные годы Эдуард Цинтль провёл в Вайдене и Байройте. После переезда семьи в Мюнхен он в 18 лет сдал экзамены на аттестат зрелости. Поскольку в это время в Европе шла Первая мировая война, Цинтль был призван на военную службу. Изучать химию в Баварской академии наук он смог начать только в 21 год. Уже в первые семестры он выделялся успехами в учёбе. На него обратил внимание Отто Хёнигшмид, руководитель Немецкой лаборатории атомных весов. Он сделал его своим помощником и предоставил ему свою частную лабораторию, где Эдуард Цинтль участвовал в определении атомных весов брома, сурьмы, серебра, золота и других элементов. Он получил специальное разрешение начать работу над диссертацией ещё до сдачи второго государственного экзамена.

В 1923 году Цинтль защитил диссертацию на тему «Пересмотр атомного веса брома путём полного синтеза бромида серебра». В качестве частного ассистента в атомной лаборатории он затем руководил докторантами Отто Хёнигшмида (в том числе Гюнтером Ринеккером и Йозефом Губо) и посвятил себя малоизученной до того времени потенциометрической титрации, методу количественного анализа.

Он написал учебник под названием «Введение в изучение неорганической химии». Вдохновлённый новыми исследованиями Чарльза Огаста Крауса, он заинтересовался глубоко-синими растворами металлов в жидком аммиаке. Ещё в Мюнхене он начал их детальное изучение. Через два года после защиты диссертации, в 1925 году, Цинтль прошёл хабилитацию по химии.

Цинтль оставался в Мюнхенской академии в качестве куратора, пока в 1928 году не принял приглашение на должность экстраординарного профессора во Фрайбургский университет. Здесь он стал руководителем неорганического отдела химической лаборатории. Эдуард Цинтль разработал тему, с которой связано его имя: область интерметаллических фаз (соединений двух или более металлов) — точнее, названных позже в его честь ионов Цинтля и фаз Цинтля. Его первая, довольно короткая публикация на эту тему появилась в 1929 году: «Солеобразные соединения натрия и их переход к интерметаллическим фазам». В 1931 году последовали более подробные отчёты о работе со свинцом, оловом и многими другими элементами в жидком аммиаке. За исследования интерметаллических фаз в 1938 году Общество немецких химиков наградило его медалью Либиха.

Цинтль вместе со своими сотрудниками разработал методы исследования чувствительных к воздуху веществ с помощью рентгеновской дифрактометрии. Это позволило более точно изучать и описывать нестабильные на воздухе соединения, такие как гидриды щелочных металлов.

В своих лекциях во Фрайбургском университете Цинтль давал обзор основ, необходимых для лучшего понимания содержания учебников.

Приглашение на должность ординарного профессора в Дармштадтский технический университет химик получил в 1933 году. 1 октября того же года он занял там должность заведующего Институтом неорганической химии, сменив Лотара Вёлера. Ещё в 1923 году в своём учебнике он высказал мысль, что современная неорганическая химия — это прикладная физическая химия. Цинтль создал в Дармштадтском техническом университете физико-химический отдел и дал объединённому институту название «Институт неорганической и физической химии».

Постепенно стало ясно, что в этом институте недостаточно места, так как за это время были разработаны новые химические аппараты, которые стали необходимы для лабораторной работы, но занимали много пространства. Цинтль организовал строительство просторного, современно оборудованного нового здания в непосредственной близости от старого. Первый камень был заложен 1 октября 1937 года. Цинтль также модернизировал учебный план для студентов-химиков в Дармштадте. Он создал новый курс обучения, в котором за базовым образованием следовало обучение для продвинутых. Эту концепцию Имперское министерство науки, воспитания и народного образования позже переняло в ходе радикальной реформы курса химии во всех университетах и институтах.

Цинтль сотрудничал с химической промышленностью и стал сотрудником I.G. Farbenindustrie AG. В результате этого сотрудничества появились новые результаты исследований оксосоединений и оксидов. Цинтль оставался верен фундаментальным исследованиям. На Имперском съезде немецких химиков 1938 года в Байройте он резюмировал свои взгляды на исследования:

«Но мы ведём […] в науке долгосрочную политику, и мы стремимся через фундаментальные исследования к всеобъемлющей теории, потому что она приближает нас к высшей цели всех наук. Она заключается в том, чтобы предсказывать новое. […] Таким образом, все фундаментальные исследования в конечном итоге становятся прикладными исследованиями в долгосрочной перспективе».

Он руководил редакцией журнала Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie.

Цинтль умер 17 января 1941 года от тяжёлой болезни и не дожил до переезда в институт, в проектировании которого он участвовал. На церемонии его памяти 21 января 1942 года новое здание получило в честь Цинтля название «Институт неорганической и физической химии имени Эдуарда Цинтля».

Согласно отчётам А. Жоанниса в 1890-х годах, при реакции свинца с натрием в жидком аммиаке образовывались интенсивно зелёные растворы^[2]. Эдуард Цинтль заинтересовался химией этой реакции. Он использовал методы потенциометрической титрации и электролитического переноса для изучения этого явления. Он впервые доказал, что окрашенные растворы имели полярный характер и содержали заряженные частицы.

Эдуард Цинтль пришёл к выводу, что этот тип частиц представляет собой полианионы, то есть несколько атомов одного и того же элемента, которые объединились и как группа имели отрицательный заряд. В качестве противоиона служил катион щелочного металла, окружённый молекулами растворителя. При описанной реакции свинца с натрием в жидком аммиаке образовывалась полианионная соль состава [Na(NH₃)_x]⁺₄[Pb₉]⁴⁻. Полианионы распадались, как только он полностью удалял растворитель.

То, что галогены (фтор, хлор, бром, иод) и халькогены (кислород, сера, селен и теллур) могли образовывать анионы, было известно давно. Эдуард Цинтль доказал, что элементы, расположенные левее в периодической системе (например, свинец), также способны на это. В последующих исследованиях он также обнаружил полианионы других элементов — олова, сурьмы и висмута.

Были элементы, при реакции которых с натрием в жидком аммиаке полианионы никогда не образовывались — это элементы, которые в периодической системе находятся более чем на четыре главные подгруппы перед благородными газами (например, индий, таллий, ртуть). Здесь всегда образовывались только нерастворимые соединения, которые формировали типичные структуры сплавов. Это были те же продукты, которые получались при сплавлении чистых металлов.
Цинтль различал элементы, образующие анионы, и элементы, не образующие анионы. Эта граница между третьей и четвёртой главными подгруппами была названа в некрологе Эдуарду Цинтлю Фрицем Лавесом границей Цинтля или линией Цинтля. Она до сих пор известна под этим названием.

Такие полианионы более тяжёлых металлов, которые раньше были известны только в жидком аммиаке, позже были названы в честь их первооткрывателя ионами Цинтля.

При реакции элементов 3-й главной подгруппы (например, таллия) с натрием в жидком аммиаке Эдуард Цинтль не обнаружил полианионов. Вместо этого он получил систему, похожую на сплав. В этом интерметаллическом соединении (соединении между двумя металлами — натрием и таллием) он обнаружил новую, ещё неизвестную структуру: структуру NaTl. Особенность заключается в том, что атомы обоих элементов (таллия и натрия) независимо друг от друга расположены так же, как атомы углерода в алмазе.

Он впервые распознал принцип, лежащий в основе строения многих интерметаллических фаз: анионы образуют структуру, соответствующую той, которую принимает элемент с таким же количеством валентных электронов. В этом случае формально однократно отрицательно заряженный ион таллия (с четырьмя валентными электронами) образует структуру, которую углерод (в четвёртой главной подгруппе, то есть также с четырьмя валентными электронами) образует из-за той же валентности. Эта закономерность сегодня называется классической концепцией Цинтля, позже она была расширена Вильгельмом Клеммом и Э. Бусманом.

Эдуард Цинтль систематически исследовал множество других соединений металлов друг с другом. Фриц Лавес ввёл термин фазы Цинтля.

В настоящее время термин фазы Цинтля означает интерметаллические фазы с сильно ионными долями связи, то есть вещества, в которых тип связи представляет собой переходную форму между металлической и ионной связью. Это соединения щелочных и щёлочноземельных металлов с металлами или полуметаллами от третьей до пятой главной подгруппы, то есть компонентов с относительно высокой разницей в электроотрицательности. Прототипом фаз Цинтля по-прежнему является NaTl. Поскольку фазы Цинтля имеют ионное строение, из-за дополнительных энергий решётки их энтальпии образования сопоставимы с энтальпиями типичных солей. Они обладают солеобразной хрупкостью и температурами плавления, которые выше, чем у металлических компонентов. В отличие от сплавов, они хорошо растворяются в координирующих растворителях, таких как жидкий аммиак.