Научные исследования А.Ф.Герасимова в 1905-1930 гг.
Пребывание в Женевской лаборатории профессора К.Гребе, в которой отдавалось предпочтение физико-химической направленности исследований, сказалось в дальнейшем на научной деятельности профессора А.Ф.Герасимова. Сам он так определил круг научных интересов: «Моя научная деятельность протекала по 3-м направлениям: 1. в области физической химии, 2. в области коллоидной химии и 3. по линии вопросов, связанных с требованиями промышленности».
Как уже отмечалось, первые три научные работы Алексея Федоровича, напечатанные в виде одной монографии, представляли собой диссертацию на степень De Docteur es sciences physiques в Женевском университете (1905). Они были посвящены таким актуальным вопросам органической химии, как окисление аллилового спирта и исследование нафтеновых кислот Бакинской нефти.
В 1912-1913 гг. вышли две публикации А.Ф.Герасимова под общим названием «Упругость паров некоторых моновариантных систем». В первой работе изучено давление насыщенного пара раствора Na2CO3 в воде при различных давлениях, а во второй (система из CO2, Na2O, As2O3, H2O) - вытеснение угольной кислоты из соды мышьяковистой кислотой при разных температурах, определена также температура начала этой реакции. Надежные физико-химические характеристики, полученные при исследовании указанных равновесий, были затем включены в справочные руководства – общеизвестные физико-химические таблицы Ландольта-Бернштейна. В третьей работе – «К вопросу о получении постоянных температур» - им описан прибор оригинальной конструкции для получения постоянных температур кипячением смеси жидкостей в закрытом сосуде. Строгость эксперимента, тщательность и изящество его выполнения, обдуманность теоретических выводов уже тогда являлись характерной чертой исследовательской работы молодого ученого. Эти качества, наряду с глубокими знаниями в области физики, физической химии и математики, обратили на себя внимание такого крупного казанского физика-теоретика, каким был профессор Д.А.Гольдгаммер , дававшего всегда лестные отзывы об А.Ф.Герасимове и привлекшего его к работе в физической лаборатории.
Первая теоретическая статья А.Ф.Герасимова «Об одном ошибочном толковании кинетики химических реакций» была опубликована в 1916 г. В предисловии к ней он отмечал: «В последние годы в русской научной литературе обнаружился особый интерес к кинетике химических превращений. К сожалению, в некоторых из этих работ допущена совершенно неправильная математическая трактовка вопроса, от чего я и считаю необходимым предостеречь будущих исследований». Ошибка некоторых авторов состояла в том, что они использовали кинетическое уравнение, справедливое для реакций при постоянстве объема, в условиях, когда объем реакции изменялся.
Помимо чисто физико-химических работ А.Ф.Герасимов начал исследования в области химии коллоидных систем.
В 1916 г. вышли две его статьи под общим названием «Получение колларгола» и третья статья «О действии хлористого натрия на колларгол». В этих публикациях описаны первые опыты А.Ф.Герасимова по получению коллоидного серебра, известного в медицине под названием колларгол . Поскольку описания патента фирмы Гайден найти не удалось, он взял за основу способ Пааля (Paal C. // Ber. - 1902. - B. 35. - S. 2195, 2206, 2234). По этому методу вначале готовилась т.н. восстановительная смесь Пааля путем нагревания в течение часа щелочного раствор альбумина, фильтрования его и выделения после этого желтой жидкости, представляющей собой смесь натриевых солей лизальбиновой и протальбиновой кислот. Эта смесь обладала двумя ценными свойствами – способностью восстанавливать многие металлы из их соединений и сильным защитным действием, что позволяло в большинстве случаев получать коллоидные металлы в высокодисперсном и устойчивом состоянии. Далее Алексей Федорович видоизменил указанную методику и стал добавлять в восстановительную смесь свежеосажденную окись серебра, а не щелочной раствор нитрата серебра, как Пааль. В результате без дополнительных очисток и осаждений он получал голубой блестящий порошок с содержанием серебра 77-78%, тождественный по свойствам колларголу Гайдена. В третьей статье «О действии хлористого натрия…» описано своеобразное пептизирующее действие поваренной соли при малых концентрациях на колларгол, сыгравшее в дальнейшем важную роль при выработке метода получения колларгола. По мнению А.Я.Богородского, «эти две работы послужили началом целого ряда работ профессора А.Ф.Герасимова в области химии коллоидов. В совокупности эти прекрасные работы, конечно, равнозначны солидной докторской диссертации, охватывая и теорию, и технику, и ее приложения».
В 1920-1921 гг. в лаборатории физической химии под его руководством была продолжена разработка методов получения коллоидного серебра с помощью восстановительных смесей из белков различного происхождения . Простота и доступность предложенных методов получения колларгола, превосходящего по свойствам препарат зарубежной фирмы Гайден, обеспечили возможность изготовления в больших масштабах этого ценнейшего антисептического препарата (лечение дизентерии, коньюнктивита и сепсиса) для госпиталей в одной из лабораторий Казанского университета. В синтезе колларгола принимали участие все сотрудники кафедры, причем из-за отсутствия азотнокислого серебра в аптечном управлении, с которым был заключен договор, его пришлось готовить самим из серебряных вещей, купленных на процветающем в те времена казанском базаре «Сорочка». В 1925 г. он передал право на получение патента на разработанный колларгол Московскому химико-фармацевтическому институту (заявочное свидетельство Комитета по делам изобретений № 5187 от 19/XII 1925 г.).
Позднее (1926) в работе «Колларгол, его получение и некоторые свойства» А.Ф.Герасимов подробно описал результаты разработок собственного оригинального метода синтеза колларгола. Это было тем более важно, что в этом году фирма полностью прекратила поставку этого препарата в Россию.
Помимо колларгола он участвовал совместно с профессором А.Е.Арбузовым в разработке метода получения сахарина .
В последующем цикле работ А.Ф.Герасимова и сотрудников с помощью указанной жидкости Пааля были получены коллоидные растворы сурьмы, висмута, мышьяка, меди, свинца, кобальта, никеля и ртути, растворимые в воде и достаточно устойчивые как в растворе, так и в твердом состоянии. При этом в отличие от Пааля, который использовал эту жидкость в щелочной среде и лишь для легко восстанавливаемых металлов, А.Ф.Герасимов разработал условия восстановления металлов в кислой среде с применением в качестве восстановителя фосфорноватистой кислоты. Он всегда считал, что и другие коллоидные металлы, а не только серебро, могут обладать полезными свойствами и найти применение в практике. Этот метод получения коллоидных металлов вошел в учебники как метод Герасимова. Кроме разработки способа получения колларгола, он изучил на своих препаратах такие важнейшие коллоидно-химические явления, как влияние электролитов на процесс коагуляции, электрофорез, электроосмос, роль химических процессов в коллоидах и т.д. Так, в статье «О диффузии NaCl и Na2SO4 в высокопроцентные гели желатины» (1930) он обнаружил существенное понижение скорости диффузии электролитов в концентрированных гелях, что противоречило тогдашним представлениям. Не вдаваясь в детали этих исследований (ссылки на них даны в конце очерка), заметим лишь, что все эти материалы вошли в известные учебники по коллоидной химии, и в решении многих проблем этого направления в химии приоритет остается за А.Ф.Герасимовым.
Необходимо также отметить работу, попавшую в учебные пособия по электрохимии и посвященную применению гладких платиновых электродов при определении электропроводности растворов хлорида калия и сульфата магния (1926). В этом исследовании была обнаружена линейная зависимость между емкостью сопротивления сосуда с гладкими платиновыми электродами и концентрацией указанных электролитов .
А.Ф.Герасимов не замыкался в рамках «чистой» науки – всегда живо откликался на просьбы производственников. С 1927 г. по 1931 г. он консультировал производства Казанского порохового завода № 40 , трижды выезжал в составе правительственных комиссий на другие предприятия страны для приемки установок по производству азотной кислоты. Одним из результатов этой деятельности стало появление первого в России «Краткого руководства по контролю установки получения азотной кислоты окислением аммиака» (М.: Изд-ние Военно-хим. треста, 1931. – 43с.), в котором детально описаны: «1. определение расхода аммиака, 2. % окисления (контактирования), 3. % поглощения (абсорбции), 4. замер слабой азотной кислоты и 5. расход серной кислоты». На этом же заводе он «в позапрошлом году [дата не указана] провел курс физической и коллоидной химии на курсах повышения квалификации работников завода № 40. а также затем для инженеров того же завода. В том же году вел преподавание физической и коллоидной химии во ВТУЗ’е при зав. им. Вахитова». Работники завода № 40 избрали профессора А.Ф.Герасимова почетным рабочим, выдали соответствующее удостоверение от 16 мая 1930 г. № 7661, а также расчетную книжку почетного рабочего от 18 мая за № 3453. В сохранившемся «Жизнеописании профессора Герасимова», составленном им самим в 30-е годы, написано, что «на заводе № 40 он проходил чистку кафедры с удовлетворительным результатом».
В 1928 г. А.Ф.Герасимов принимал активное участие в подготовке и проведении V Менделеевского съезда по чистой и прикладной химии, посвященного столетию со дня рождения А.М.Бутлерова. Он был членом оргкомитета, ответственным редактором трудов съезда, руководил подсекцией коллоидной химии, где от своего имени и от имени соавторов сделал 4 доклада (все они опубликованы в ЖРФХО).