MEGEMLÉKEZÉS

LACZA TIHAMÉR

A kristálykémia klasszikusa



NÁRAY-SZABÓ ISTVÁN
(1899–1972)

Náray-Szabó István születésének 100. évfordulója megünneplésére készülvén ért a megtiszteltetés, hogy Lacza Tihamér, felvidéken élõ kémikus alább közzétett cikkét lektoráljam. Örömmel tölt el, hogy a szerzõ korábbi írott, illetve elõadásaimban elhangzott Náray-Szabó István életmûvét ismertetõ méltatásaim korrekt idézésén túl, más forrásokra is támaszkodva immár kellõ felbontásban megrajzolta a 20. század egyik hányatott sorsú magyar tudósának mind emberi, mind kutatói szempontból hiteles portréját. Kiemelkedõ az a gondosság, ahogy a szerzõ Náray-Szabó István legfontosabb, a szervetlen kristálykémiában elért tudományos eredményeit ismerteti.
 
 
 

Az életében szinte csak mellõzött tudósnak az utókor megkésett háláját és tiszteletét jelzi, hogy halálának 25. évfordulójától nevét viseli a Magyar Kémikusok Egyesületének 1994-ben alapított tudományos díja. A díjjal járó hiteles portré és emlékérem Ács József szobrászmûvész alkotása. A díjat eddig a következõ tudósok nyerték el: Blickle Tibor (1994), Beck Mihály, Nagy Lajos György (1995), Bán Miklós (1996), Cornides István (1997), Paulik Ferenc (1998). Portréját (Skok Iván festõmûvész alkotását) fia, Náray-Szabó Gábor és e sorok írója avatta fel a várpalotai Vegyészeti Múzeumban, 1997 szeptemberében.
Kálmán Alajos akadémikus,
a Magyar Kémikusok Egyesületének elnöke

 

A hatvanas-hetvenes évek fordulóján, prágai egyetemistaként szinte naponta megfordultam a Vencel tér “alsó” végén, a Nemzeti Múzeummal átellenben mûködött Magyar Kultúra nevû boltban, ahol szinte az összes, akkoriban Magyarországon kiadott könyv kapható volt. Nemcsak szépirodalmi és társadalomtudományi kiadványok, hanem természettudományi témájú mûvek, sõt egyetemi tankönyvek is. Az egyik alkalommal egy lila borítójú, vaskos könyvre lettem figyelmes a “természettudományi sarokban”; a címe Kristálykémia volt, a szerzõt Náray-Szabó Istvánnak hívták. A név ismerõsen csengett, mivel háromkötetes szervetlen kémia tankönyvét korábban szerettem volna megszerezni, hogy ne csupán cseh könyvekbõl merítsem tudásomat, hanem anyanyelvemen íródott munkákra is alapozhassak. Sajnos ezt a híres tankönyvet azóta sem tudtam megvenni, de a Kristálykémiát nem hagytam ott az üzletben. Pedig nem is volt olcsó mulatság, egy diák pénztárcájához mérten viszonylag sokba került, a könyv azonban nagyon érdekelt, annál is inkább, mert éppen egy ásványtan-vizsgára készültem, s a kristályokkal kapcsolatos tudnivalókat szórakozott professzorunk meglehetõsen áttekinthetetlenül tálalta fel nekünk. Ma is büszke vagyok rá, hogy a vegyészhallgatók közül egyedül én kaptam a proftól dicséretet a vizsgán, annak meg külön is megörültem, hogy nem volt elõtte ismeretlen Náray-Szabó István neve. Megkérdezte ugyanis, hogy milyen könyvbõl készültem, mire én elõhúztam a Kristálykémiát, amelyet nagy érdeklõdéssel átlapozott. Különösen a szépen megrajzolt, jól áttekinthetõ ábrákat és a papírt dicsérte és sajnálkozva jegyezte meg, milyen kár, hogy nem angolul vagy németül íródott. Még most is, közel harminc év távolából visszagondolva a történetre, hálás vagyok Náray-Szabó István professzornak, hogy akkor ismeretlenül is “kisegített”. Azt is õszintén be kell vallanom, sokáig csak annyit tudtam róla, hogy az említett könyveknek a szerzõje. Akkor kezdtem közelebbrõl is érdeklõdni iránta, amikor belevetettem magam a tudománytörténeti stúdiumokba és szinte egy szuszra elolvastam Szabadvári Ferenc és Szõkefalvi Nagy Zoltán A kémia története Magyarországon címû munkáját. Nem kis meglepetésemre Náray-Szabó neve csak egyszer szerepel benne: az 1940-ben megjelent, alapvetõ fontosságú fizikai kémiai tankönyv egyik társszerzõjeként említik meg. Egy szó sem esik kristálykémiai kutatásairól, sem arról, hogy õ volt a röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálatok magyarországi úttörõje. E tények “elhallgatása” annál is érthetetlenebb volt számomra, mivel a szóban forgó könyv éppen Náray-Szabó István halálának esztendejében látott napvilágot, tehát életmûve végérvényesen lezárult. A dolgot akkor csak azzal tudtam magyarázni, hogy az egyébként nagyszerû munka két szerzõje a kristálykémiát nem a kémiai tudományok, hanem az ásványtan és a krisztallográfia részének tekintette, s ezért átsiklott felette. Csak késõbb értettem meg, hogy Náray-Szabó István munkásságának érdemi elemzése és kiértékelése csak az 1989/90. évi rendszerváltozás után vált lehetõvé. A hiányzó mozaikelemek gondos összerakása után leszögezhetjük: a szilikátok rendszerezésével és a különbözõ bonyolult kristályos anyagok térrácsának a felderítésével nemcsak a mineralógiát, hanem a kémiai szerkezetkutatást is jelentõsen gazdagította, ezért egy majdani magyar kémiatörténetben mindenképpen ott kell hogy szerepeljen az õ munkásságának az ismertetése is.
 
 

***

Náray-Szabó István 1899. július 20-án Szombathelyen született. A Náray-Szabó család nemességét egészen a 16. század harmincas éveiig tudta visszavezetni. Amikor 1532-ben a törökök sikertelenül ostromolták Kõszeg várát, a védelmi harcokban egy Szabó János nevû parasztember is jeleskedett. Érdemeinek elismeréseképpen nemesi címet kapott és falujáról, a Vas megyei Nárairól felvehette a nárai elõnevet. Késõbb, a 18. század elsõ évtizedében a nemességet igazoló diploma egy tûzvész során megsemmisült, ezért Pálffy János nádor 1746. november 3-i keltezéssel egy új diplomát adományozott nárai Szabó Mártonnak. A család címerében egyebek mellett két viaskodó oroszlán is látható, az ötágú nemesi koronára pedig egy páncélba bújtatott és kardot tartó kar támaszkodik. Mindezt csupán az érdekesség kedvéért említem, hiszen a 19. század második felében a nárai Szabók már jobbára értelmiségi pályán tevékenykedtek, legalábbis Náray-Szabó István felmenõi mindenképpen. Atyai nagyatyja, nárai Szabó László és édesapja, Náray-Szabó László is jogászember volt (aki bátyjával együtt már a kettõs nevet használta), sõt anyai nagyapja, Némethy Ernõ is, aki királyi ügyész volt, tehát a kis István mindkét oldalról a jurátusi pályára volt predesztinálva. Édesapja sikeres ügyvédnek számított Szombathelyen; a helyi takarékpénztár, valamint több nagy uradalom jogtanácsosa volt, s késõbb õ lett a helybeli ügyvédi kamara és a takarékpénztár elnöke. Tehetséges fiát is jogásznak szánta, õ azonban a kémia mellett kötelezte el magát, sõt 13–14 éves korában már saját laboratóriuma volt, ahol figyelemre méltó kísérleteket végzett. Ez irányú érdeklõdésének is voltak bizonyos “genetikai” vonatkozásai, ugyanis anyai dédatyja, Némethy Pál Gyõrött gyógyszerész volt.

  Náray-Szabó István magántanulóként kezdte iskolai tanulmányait, s 1909-ben iratkozott be a premontrei rend gimnáziumába, ahol végig színjeles diák volt: Essõ Sándor és Keleti József nevû osztálytársaival együtt nyolc éven át osztályelsõk voltak. Istvánt sok minden érdekelte; megtakarított pénzén értékes ásványokat vásárolt magának és azokat tanulmányozta, de szívesen sportolt is. Jól úszott, lovagolt, sõt vadászni is eljárt, ennek a szenvedélyének azonban nem sokáig hódolt: egy lelõtt õz szomorú tekintetét megpillantva örökre elment a kedve az ártatlan vadállatok gyilkolásától.

  1917-ben beiratkozott a budapesti József Nádor Mûszaki Egyetem Vegyészmérnöki Karára, ahol a legkiválóbb hallgatók közé tartozott. Egyik évfolyamtársa, Bodócsi István mérnök késõbb ezt mondta róla: “Tanulmányaink során öt éven át két kollégiumban voltunk társak: 1917–21-ben a budai Szent Imre Kollégiumban, az 1927–28. évben pedig – állami ösztöndíjjal – a berlini Collegium Hungaricumban. Mindkettõben szinte valamennyi fõiskola, egyetemi kar hallgatóiból, illetve a szaktudományok kiváló képviselõibõl alakult ki az a közösség, amelybõl vajmi nehéz volt kitûnni. Náray-Szabó István azonban, amennyire ez csak elképzelhetõ volt, kiemelkedett közülünk”. Egy másik évfolyamtársa szerint a Mûegyetemen már az elsõ évfolyamban ketten tûntek ki: Náray-Szabó és Millner Tivadar (1899–1988), aki késõbb az izzólámpákkal kapcsolatos kutatásai révén vált nemzetközileg is elismert tudóssá. Náray-Szabó Istvánt azonban évfolyamtársainak csodálata sem tette rátartivá és elbizakodottá, egész élete során megmaradt szerény, önmagával szemben szigorú követelményeket támasztó, de másokkal szemben türelmes és segítõkész embernek.

  Az egyetemet kitûnõ minõsítésû vegyészmérnökként fejezte be, oklevelét 1922. december 5-én vehette át. Mivel származása körül semmiféle probléma nem volt és a numerus clausus nem sújtotta (ellentétben számos tehetséges, de zsidó származású nemzedéktársával), könnyebben kapott ajánlatokat is; végül a tanársegédi állást választotta Szarvasy Imre (1872–1942) professzor mellett, aki elsõsorban elektrokémiával foglalkozott, de fontos kutatásokat végzett a földgáz gyakorlati hasznosítása és a szénhidrogének átalakítása területén is. (Csupán zárójelben jegyzem meg, hogy a Szarvasyt bemutató címszó sajnálatos módon kimaradt a Magyar tudóslexikon Á-tól Zs-ig címû, egyébként példamutatóan szerkesztett kötetbõl.) Náray-Szabó az elektrokémiai tanszéken kezdettõl fogva arra törekedett, hogy elsajátítsa a röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálat módszereit.

  Abban az idõben Magyarországon még sehol nem volt röntgendiffrakciós berendezés, ezért Náray-Szabó István – miután megszerezte doktori címét – 1926-ban állami ösztöndíjjal Berlinbe ment, ahol tudományos vendégkutatóként a Kaiser Wilhelm Institut für Faserstoffchemie-ben Herzog mellett vizsgálni kezdte különbözõ természetes polimerek (elsõsorban a cellulózok és nitrocellulózok) szerkezetét. Ebben az idõben publikált dolgozatai közül a legértékesebb a keményítõk szálszerkezetének vizsgálata során felismert genetikai eltérés, vagyis annak kimutatása volt, hogy az egyes minták különbözõ fajokból származtak.

  A német fõvárosban azonban nem került kapcsolatba azzal a tudományos problémával, amely igazából érdekelte volna, ezért saját költségén (pontosabban édesapja anyagi támogatásával) 1928-ban Manchesterbe utazott, ahol William Lawrence Bragg (1890–1971) laboratóriumában végre meglelte azt, amit már évek óta keresett. Sir Lawrence édesapjával, Henry William Bragg (1862–1942) professzorral együtt 1915-ben kapott fizikai Nobel-díjat “a kristályszerkezet röntgensugár-módszerrel történõ analízisének felfedezéséért”. Még a cambridge-i Trinity College diákjaként olvasta Max von Laue 1912-ben megjelent, s azóta klasszikussá vált tudományos dolgozatát, amely a röntgensugaraknak a kristályokon lejátszódó elhajlásával foglalkozott. Nyomban levelet írt édesapjának Leedsbe, aki az ottani egyetem fizikai tanszékét vezette és elsõsorban a különbözõ részecskék elnyelését, valamint a radioaktív és röntgensugarakat tanulmányozta. Az idõsebb Bragg addig a röntgensugárzás korpuszkuláris eredetét hirdette, Laue felfedezése azonban gondolkodóba ejtette. Több levelet is váltott fiával és ezekben fokozatosan körvonalazták a röntgensugarak diffrakciójának matematikai elméletét. Kidolgoztak egy módszert az elhajló röntgensugarak hullámhosszának kiszámítására, s megmutatták, hogyan lehet az elhajlás jellegébõl a kristály szerkezetére következtetni. Olyan fontos szerkezetvizsgáló módszert adtak a kémikusok és a mineralógusok kezébe, amely gyökeresen átalakította az addigi ismereteket.

  Amikor Náray-Szabó István megérkezett Manchesterbe, már túl voltak az “egyszerû” kristályos anyagok vizsgálatán és éppen belevágtak a bonyolult felépítésû anyagok, elsõsorban a szilikátok tanulmányozásába. Náray-Szabót mindenekelõtt az érdekelte, mennyire öszszeegyeztethetõ az ásványok kémiai alapon kialakított rendszere a kristályszerkezet nyomán felállítható rendszerrel. Az ásványok kémiai rendszerét egyébként ugyancsak egy apa-fiú kettõs, az amerikai James Dwight Dana (1813–1895) és Edward Salisbury Dana (1849–1935) dolgozta ki, és lényegében mind a mai napig ezt használják, bár számos módosítást is elvégeztek rajta. 1926-ban a svájci Paul Niggli (1888–1953) egy kristálykémiai alapú rendszert épített fel, s minden bizonnyal ösztönzõleg hatott Náray-Szabóra is, aki a szilikátokkal kezdett el foglalkozni. Tisztázta a kianit (vagy más néven: disztén) – Al2[SiO5] – szerkezetét. Ez az ásvány köbös legszorosabb illeszkedésû oxigénrácsot tartalmaz, melynek tetraéderes hézagaiban Si, oktaéderes hézagaiban Al3+-ionok foglalnak helyet. Megállapította, hogy ez a szerkezet felismerhetõ a staurolit nevû, bonyolult összetételû – 2Al2[SiO5]·Fe(OH)2 – és felépítésû szilikátban is. (Évtizedekkel késõbb, 1958-ban visszatért a staurolitról 1929-ben közölt dolgozatához és pontosította eredeti megállapításait.) Angliai tartózkodása idején jelent meg az apofillit – KaCa4[(F, OH)(Si4O10)2]· 8H2O – szerkezetét taglaló, W. H. Taylorral közösen írt közleménye is. Mindenekelõtt elvetették azt a korábbi véleményt, hogy ez az ásvány a zeolitok közé tartozik. Megállapították, hogy a szilikátban négyzetes (Si4O10)-rétegek vannak, amelyek nyolcas és négyes SiO4-tetraédergyûrûket tartalmaznak.

  A szilikátok iránti érdeklõdés érthetõ, ha meggondoljuk, hogy a földkéreg több mint 90 százalékát olyan anyag alkotja, amely különbözõ szilikátokat tartalmaz. Szerkezeti vizsgálatukat korábban gyakorlatilag kizárta az a tény, hogy a hagyományos fizikai kémiai módszerek elsõsorban a gázok és a híg oldatok tanulmányozására alkalmasak, “a szilikátok viszont – jegyzi meg Náray-Szabó – nem oldhatók fel, nem olvaszthatók meg és nem is gõzölögtethetõk el oly módon, hogy a folyamat megfordítható lenne. A kutatásra tehát csakis olyan módszer használható, amely eredeti szerkezetüket nem változtatja meg, tehát valamilyen fizikai módszer. Ezt a módszert a röntgensugárral való szerkezeti kutatás adja a kezünkbe”. Amikor Bragg meghatározta az olivin – (Mg, Fe)2SiO4 – szerkezetét, csupán a cirkon – ZrSiO4 – és néhány gránát – általános képletük: Me3Al2[Si3O12], ill. Ca3Me2[Si3O12] – szerkezetét ismerték. A további kutatásokat így lényegében Bragg és manchesteri iskolája végezte és négy év alatt eljutottak arra a pontra, hogy rendszerbe foglalhatták ismereteiket. Kiderült: a szilikátok alapvetõ építõegysége a SiO4-tetraéder. Ezek csúcsaikkal más tetraéderekhez kapcsolódnak, ami gyakorlatilag azt jelenti, hogy egy-egy O-atom tulajdonképpen két tetraéderhez is tartozik. A bonyolultabb felépítésû szilikátokban a Si-atomot sok esetben más atomok is helyettesíthetik vagy kiegészíthetik. Már 1928-ban kimutatták, hogy a földpátokban az alumínium hasonló szerepet játszik, mint a szilícium, tehát AlO4-tetraéderek is elõfordulnak bennük. Ez esetben természetesen a hiányzó pozitív töltéseket – tekintettel arra, hogy az “alumíniumionnak” csak három pozitív töltése van, míg a “szilíciumion” néggyel rendelkezik – más kationoknak (alkálifémeknek vagy alkáli földfémeknek) kell pótolniuk. Hamarosan felismerték azt is, hogy a tetraéderek elhelyezkedése és csoportosulása szerint legalább öt, egymástól jól elkülöníthetõ szilikátcsoportot lehet meghatározni. Bragg szilikátrendszerének kidolgozásában Náray-Szabó István is aktívan közremûködött, amit a The Sructure of Silicates címû, 1931-ben megjelent könyvében a Nobel-díjas tudós nem felejtett el külön is hangsúlyozni. Ez a rendszer magában foglalja a Si–O elrendezésének minden, elméletileg lehetséges és elképzelhetõ alakját. Náray-Szabó – a Dana-féle rendszertõl eltérõen – nem tett különbséget a “vízmentes” és “víztartalmú” szilikátok között. Bragg szilikátrendszerét az ásványokra alkalmazva alosztályként tárgyalja az idegen aniont – pl. OH, F, Cl, (SO4)2–, (CO3)2–, (BO3)3– stb. ionokat – tartalmazó szilikátokat és rámutat a szerkezet és a sajátosságok közötti összefüggésre. Mint három évtizeddel késõbb megjegyezte: “különösen a boro-szilikátoknál lehetségesek a legkülönbözõbb kombinációk, amelyekbõl ásványként számosat ismerünk, azonban a szintetikus elõállításnak még úgyszólván kimeríthetetlen lehetõségei vannak”.

  Manchesterben nemcsak szilikátokat, hanem más, gazdasági szempontból is fontos ásványokat is megvizsgált. Ezek közül a legismertebb az apatit – Ca5(PO4)3X, ahol X = F, Cl vagy OH –, amely a legjelentõsebb foszfortartalmú ásvány a természetben. Azok közé a gyakori ásványok közé tartozik, amelyek a foszfátion mellett még más aniont – pl. OH, F, Cl, Br, I, CO32– stb. – is tartalmaznak. Náray-Szabó írja Kristálykémia címû könyvében: “Az ásványok rendszerében vegyes anionokat tartalmazó ásványoknak külön alosztályokat kell felállítani, amint ezt elõször 1930-ban tettem; Strunz ismert »Mineralogische Tabellen« c. munkájában (amelynek 3., 1957-ben megjelent kiadására utal – L.T. megj.) a foszfátokat is így osztja be. Szerkezetük csak az apatit esetében ismert”. Az apatitsorozat tagjainak “sajátos hexagonális bipiramisos rácsában a PO4-tetraéderek háromfogású tengelyek köré csoportosulnak, a kalciumionok részben a háromfogású tengelyen, részben az elemi cella élén foglalnak helyet, a F, ill. más anionok pedig a hatfogású csavartengelyen. Ez a H 57 típus nemcsak a kalcium-hidroxi-, kalcium-fluoro- stb. foszfátokat, hanem a magnézium, stroncium, bárium, cink, kadmium, ólom, lantanidák stb. foszfátjait, továbbá arzenátjait, vanadátjait stb. foglalja magában”.

  Náray-Szabó István három igen termékeny esztendõt töltött el Manchesterben. Több csábító ajánlatot kapott, még Amerikába is hívták, õ azonban úgy határozott, hogy hazautazik. Az idõ tájt vele együtt sokan mások is visszatértek külföldi tanulmányaikról, elsõsorban Klebelsberg Kunó akkori vallás- és közoktatási miniszter hívásának eleget téve, aki felismerte, hogy az elsõ világháborút követõ jelentõs kivándorlás miatt komoly vérveszteség érte a magyar szellemi és tudományos életet. ezért mindent elkövetett, hogy a külföldön dolgozó tehetséges és már figyelmet keltõ eredményeket elért magyar tudósokat rávegye a hazatérésre. Az õ kezdeményezésére Szegedet az ország második nagy szellemi központjává fejlesztették, a város tudományegyetemén számos új tanszéket és intézetet alapítottak, amelyek élére tehetséges fiatalokat neveztek ki.

Folytatás


Természet Világa, 130. évf. 7. sz. 1999. július, 290–295. o.
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/ 
http://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/ 

Vissza a tartalomjegyzékhez Náray-Szabó Istvánról a ChemoNetben