Лев Гумилевский - Бутлеров
Мало этого, по мнению одних, химические формулы такого рода выражают строение вещества, а по мнению других — лишь ход реакции соединяющихся элементов.
Необходимость договориться, согласовать мнения чувствовалась всеми. Первые попытки такого рода как раз и делались во время пребывания Бутлерова за границей. Существенно важным результатом этих попыток было установление четырехвалентности углерода, то-есть способности атома углерода удерживать в связи с собою четыре атома другого элемента, принятого за одновалентный, как, например, водорода.
Бутлеров, дружески общавшийся со всеми виднейшими химиками того времени и знакомившийся с их новыми работами еще до опубликования этих работ, приписывал честь первого указания на четырехвалентность углерода Кекуле. Но в действительности к тому же заключению, независимо друг от друга, почти одновременно пришли и Герман Кольбе (1818–1884), и Арчибальд Купер (1831–1892), и Эдвард Франкланд (1825–1899), как можно судить по их работам, посвященным развитию той же идеи.
Подобно тому как для кристаллизации перенасыщенного раствора достаточно бросить в него микроскопическую долю растворенного вещества, новые факты, установленные наукой, привели в ясность все догадки Бутлерова, осветили весь хаотический материал, накопленный к его времени органической химией.
Бутлеров начинает по-новому понимать химические превращения и с первых же шагов чувствует под собой твердую почву. Конечно, от установления четырехвалентности углерода до определенной и четкой теории строения молекулы еще очень далеко: надо еще установить характер и способ связи атомов в сложном химическом соединении, выяснить взаимное влияние атомов и прежде всего испытать новую теорию на проблеме изомерии, выяснив причины и виды ее.
Одно было, однако, несомненным для Бутлерова: и строение молекулы органических веществ, и самая многочисленность углеродистых соединений, заставившая разделять химию на органическую, или химию углерода, и на неорганическую, и самая сложность органических соединений, и трудность их изучения — все это объясняется двумя простыми, твердо установленными фактами: углерод в подавляющем большинстве соединений четырехвалентен, а атомы углерода способны вступать в соединение не только с атомами других элементов, но и друг с другом в самых разнообразных и неожиданных сочетаниях, но не случайных.
И вот в то время когда среди европейских химиков господствовало еще мнение, что никому и никогда не удастся открыть того, каким образом строится молекула органического вещества, молодой русский ученый в январе 1858 года в Парижском химическом обществе выступает с докладом, в котором он прямо говорит, как, по его мнению, устроена молекула метана, хлористого метила, хлороформа и других органических веществ, молекулы которых имеют «однотипную молекулярную структуру», то-есть однотипное строение.
Это была первая в мире попытка раскрыть строение молекулы органического вещества, исходя из того положения, что, вступая в химическое соединение, атомы входящих в его состав элементов затрачивают свои валентности на связь друг с другом.
Если уподобить валентность атомов, скажем, рукам или щупальцам, то становится ясным, что образующаяся в соединении молекула построится не случайно, а строго закономерно, так как «сцепиться» как-нибудь иначе, чем позволяют валентности, атомам невозможно.
Все это было показано докладчиком ясно и убедительно. Тут же он высказал замечательное предположение, что в рассмотренном им ряду молекулярных структур существует еще не известное химикам органическое соединение, а именно «метиловый гликоль». Именно строгий порядок, в котором располагаются атомы, вступая в химическое соединение, убеждал, что между метиловым спиртом и муравьиной кислотой должно находиться еще одно химическое соединение.
В заключение своего доклада Бутлеров заявил:
«Экспериментальные исследования дадут нам основание для настоящей химической теории, и она будет математической теорией для молекулярной силы, которую мы называем химическим сродством. Но так как сродство служит причиной не только химических превращений, но также и определенной группировки элементарных атомов в сложных частицах, то это сродство должно быть изучаемо не только во время вызываемого им молекулярного движения, но и в состоянии равновесия».
Доклад Бутлерова в Парижском химическом обществе совершенно точно определил нарождавшуюся теорию как теорию химического строения, или структуры, и это название осталось за нею навсегда, как навсегда связалось с нею и имя Бутлерова.
4. ОПЫТНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ БУТЛЕРОВА
Возвратившись в Казань, Бутлеров прежде всего занялся улучшением университетской лаборатории. Характеристика великого ученого была бы не полной, если бы мы не рассказали о том, что было сделано им для практического преподавания химии.
Химическую лабораторию в Казани Александр Михайлович получил в весьма примитивном состоянии. Рабочее помещение состояло из одной, правда большой, в семь окон, комнаты. Два рабочих стола, большая печь, горн, песчаная баня без тяги, две переносные калильные печи — вот и все оборудование лаборатории. Тут велись научные исследования, здесь же подготовлялись опыты для лекций, мылась грязная посуда.
За невысокой перегородкой находилась и каморка старика-служителя.
Студенты работали на подоконниках больших окон. Газа не было, все пользовались спиртовыми лампами или углями. Если приходилось делать органический анализ, устраивались кое-как на печи.
И тем не менее Казанский университет прежде всего своей химической лаборатории обязан почетным местом в истории науки.
Познакомившись за границей со всеми преимуществами работы на газе, Бутлеров немедленно по возвращении в Казань начинает хлопотать об устройстве газового завода для лаборатории. Правление университета дало на это средства. Лаборатория была несколько перестроена: появился шкаф для тяги, к рабочему помещению прибавилась еще одна комната.
Надо упомянуть и о том, с какой опасностью соединялись занятия в лаборатории. Из-за недостатка средств невозможно было и думать об устройстве особого здания для газового заводика. Поэтому решили поместить печь с ретортой под передней, а газометр под главной рабочей комнатой. Мастерами были отставные солдаты-татары, едва ли понимавшие, что такое взрыв на газовом заводе. Лаборатория, таким образом, помещалась как бы на вулкане. Когда Бутлеров уехал в Петербург и лаборатория перешла в руки Марковникова, опасность еще более возросла. Для практических занятий, в особенности по аналитической химии, правда, была устроена стеклянная галлерея для работ с вредными газами. Но одновременно встал вопрос об увеличении газового завода ввиду прибавившегося числа студентов. Совет университета дал средства, с тем, однако, чтобы химическая лаборатория снабжала газом и все другие лаборатории.
