Ольга Грейгъ
Русская Наука. Украденные открытия
История 8
Он сделался химиком не в чужих краях…
Еще в XVIII веке Михаил Васильевич Ломоносов предположил возможность существования веществ, одинаковых по составу, но разных по своим свойствам. Такие вещества впоследствии назвали изомерами.
Первая пара изомеров была открыта в 1728 г.; потом последовали другие открытия. Но ответа на вопросы: как можно из одинаковых атомных «ингредиентов» создавать разные молекулы и в чем состоит секрет различия их свойств, никто не находил.
На эти вопросы смогла ответить лишь структурная теория знаменитого русского ученого А.М. Бутлерова.
Александр Михайлович Бутлеров
Блистательный химик-экспериментатор Александр Михайлович Бутлеров(1828–1886) вошел в науку как один из самых выдающихся теоретиков химии. Он родился 6 сентября 1828 г. в городе Чистополе Казанской губернии. Когда младенцу было одиннадцать дней от роду, умерла его мать, и воспитанием мальчика занялись бабушка и дедушка Стрелковы да еще тетка В.А. Стрелкова. Его детство прошло в глуши, в деревне с дивным девственным названием Подлесная Шантала, расположенной в нескольких верстах от родительского имения.
В восемь лет мальчик был отдан в частный пансион в Казани, откуда его вскоре перевели в 1-ю Казанскую гимназию. Уже пребывая в пансионе, ребенок проявил склонность к ботанике и химии. В шестнадцать лет, в 1844 г. Александр Бутлеров поступил на Камеральное отделение юридического факультета Казанского университета. И почти сразу обратил на себя благосклонное внимание именитых профессоров химии Н.Н. Зинина и К.К. Клауса, преподававших там. По дозволению своего наставника Зинина, Александр Михайлович даже завел дома небольшую химическую лабораторию, где ставил опыты и приготовлял сложные препараты.
Николай Николаевич Зинин
Безусловно, эти первые серьезные учителя открыли перед юношей невиданные просторы для применения его необыкновенных способностей. Да и сами-то они были весьма незаурядны. Русский химик-органик Николай Николаевич Зинин (1812–1880), сам выпускник Казанского университета, стал впоследствии академиком (1865). Побывал в числе лучших в заграничных командировках за счет казны, изучая работу в лабораториях и на заводах Англии, Германии, Франции и других стран Западной Европы. В 1850-х гг. он проведет большую работу по изучению нитроглицерина как взрывчатого вещества, пытаясь внедрить его в боевую технику Русской армии во время Севастопольской военной кампании. В течение двух лет (1867–1868) станет председательствовать в Русском химическом обществе; будет избран почетным членом Германских и Лондонских химических обществ. Известно, что с 1841 по 1848 гг., до своего отъезда в Петербург, где он получил должность профессора Медико-хирургической академии, Николай Николаевич Зинин, будучи профессором химической технологии (так именовали тогда) читал курсы по разным химическим дисциплинам, в том числе курс аналитической химии. Такие лекции посещал молодой студент А.М. Бутлеров.
Медико-хирургическая академия в Петербурге
Русский химик, фармацевт и ботаник, будущий член-корреспондент Санкт-Петербургской Академии наук Карл Карлович Клаус (1796–1864) был выпускником Дерптского университета. Он вернется туда профессором фармации в 1852 г., но до этого времени, с 1839 года, будет преподавать в Казанском университете, и его блистательные лекции станет посещать среди прочих Александр Бутлеров. Клаус много работал с платиновой рудой; разрабатывал новые способы разделения платиновых металлов; открыл новый элемент и назвал его рутением (от лат. Ruthenia – Россия), который вписался в периодическую таблицу Менделеева. С особым тщанием изучал и исследовал флору Заволжья и Прикаспийских степей.
В таких руках могли расти только достойные таланты земли русской. Александр Михайлович Бутлеров окончил университет в 1849 г. со степенью кандидата за сочинение не по химии, а по… зоологии, расписывая дневных бабочек Волго-Уральской фауны. И вот в 1850 г. факультет и Совет университета решают оставить молодого талантливого ученого в университете для подготовки к профессорскому званию. В то время обязанности попечителя округа (в других сведениях – помощника попечителя) исполнял именитый русский математик Николай Иванович Лобачевский (1792–1856), бывший ректор Казанского университета (с 1827 по 1846). Он поддержал коллег, дозволяя 22-летнему А.М. Бутлерову читать курс неорганической химии студентам первого курса естественного и математического отделений.
Уже в феврале 1851 года Александр Михайлович защищает магистерскую диссертацию «Об окислении органических соединений» и тут же избирается адъюнктом по кафедре химии. В 1854-м защищает докторскую диссертацию «Об эфирных маслах» и становится экстраординарным профессором Казанского университета. С 1857 г. русский химик, получив возможность отправиться в заграничную научную командировку, наведывает лучшие европейские лаборатории и слушает лекции самых известных химиков: Беккереля, Пелиго, Сен-Клер-Девилля, Реньо; в Германии знакомится с таким же молодым, как и он сам, талантливым немецким химиком Кекуле. Большую часть времени он проводит во Франции, в лаборатории основателя Парижского химического общества А. Вюрца. Результаты своей работы у Вюрца Бутлеров докладывал в Парижской академии наук.
По возвращению домой полный идей и планов химик-энтузиаст Бутлеров перестраивает лабораторию, спеша приступить к работе. Он синтезирует вещества; и уже одно это заставило бы научный мир признать его заслуги. Ряд прекрасных химических синтезов, проведенных Александром Михайловичем, вошел в историю химии. Считается, что главным результатом работ явился знаменитый бутлеровский синтез триметилкарбинола, первого представителя класса третичных спиртов. Он создавал в своей лаборатории сахаристые вещества, вырабатываемые растениями. Применяя на практике свою структурную теорию, он синтезировал два новых вещества: изобутилен и пропилен, которые впоследствии станут служить сырьем для выработки лучших сортов авиационного бензина. А открытый им диизобутилен будет много позже стараниями ученых превращаться в октан, и применяться для антидетонационной добавки в бензин. Бутлеров открыл известный лекарственный препарат уротропин.
Но полный неудержимой энергии ученый идет дальше в своих исканиях. Он уже глубоко убежден в реальности атомов и считает, что очень даже возможно выражать формулами строение молекул органических соединений. С этим не согласны ни английский химик Коупер, ни немецкий химик Кекуле. Бутлеров же утверждал, что свойства вещества определяются характером взаимосвязей между атомами, образующими молекулы. Он показал, как, испытывая физическими методами вещества, можно установить строение их молекул. Тем самым русский ученый опроверг взгляды известных западных ученых Бартело, Жерара, Кольбе и др., которые доказывали, что наука никогда не даст ответ на вопрос, каким образом атомы сгруппированы в молекулах. На протяжении двух лет, Александр Михайлович Бутлеров доказывал свою теорию, проверяя ее опытами в лабораториях и пересказывая на лекциях в многолюдных аудиториях.
Ему самому его открытие казалось очень заурядным, и абсолютно всем понятным. Он полагал, что всем должно быть известно о зависимости свойств вещества от расположения атомов в молекулах. Правда, об этом никто и нигде не писал.
В феврале 1858 г. русский ученый был приглашен на заседание в Парижское химическое общество. И только там, когда он понял, что выводы, к коим пришел сам о строении химического вещества, никому из химиков не известны, Бутлеров решил выступить, ознакомив присутствующих со своей структурной теорией. На том же заседании присутствовали Кекуле, Коупер и Кольбе. Взгляды Бутлерова не были поняты; благосклонно их восприняли только старый ученый Гейнц и молодой приват-доцент Эрленмейер, которые стали применять новые знания, публикуя свои научные статьи и делая ссылки на первоисточник.
В 1862 г. в «Ученых записках Казанского университета» Бутлеров развивает свое новое учение о строении органических соединений; он пишет: «Исходя из мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством принадлежащей ему химической силы (сродства), я называю химическим строением распределение действия этой силы, вследствие которого химические атомы, посредственно или непосредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу».
В 1861 г. Кекуле издает учебник органической химии, где ни словом не обмолвился о теории Бутлерова.
В 1864 г. А.М. Бутлеров издает свой учебник «Введение к полному изучению органической химии», в котором впервые в мире вся органическая химия излагалась в соответствии с теорией химического строения веществ. В 1869 г. учебник переведут на немецкий.
* * *
А вскоре в Германии выходит книга А. Кекуле «Об ароматических соединениях», где излагается структурная теория Бутлерова без ссылок на автора! Что впоследствии дало повод приписывать приоритет в открытии структурной теории немецкому ученому.
* * *
Фридрих Август Кекуле (1829–1896), в 50-х годах, немногим ранее Бутлерова также слушавший в Париже лекции французского химика Вюрца, был хорошо знаком с Александром Михайловичем. Однако это не помешало ему, уже профессору Боннского университета (с 1867), заняться плагиатом. Кекуле станет ректором этого учебного заведения (1877–1878) и президентом Немецкого химического общества (с 1886).
В 1854 г. он впервые выказал идею о «двухосновности» (двухатомности, или двухвалентности) серы и кислоты; в 1857 г. разделил элементы на одно-, двух- и трехосновные (атомные); углерод Кекуле разделил (вместе с Г. Кольбе) как четырехатомный элемент. После его работ теория атомности получила широкое распространение. Однако в своей теории он утверждал, что элементы обладают постоянной атомностью (сера только двухатомна, азот только трехатомный и т. д.), – и в этом состояла главная ошибка ученого. В 1865-м, рассуждая об ароматических соединениях, он предложил циклическую формулу строения бензола с чередующимися простыми и двойными связями, тем самым соглашаясь с тем, что когда-то было представлено Бутлеровым и перенеся его взгляды на свои новые исследования. Однако в середине 60-х годов Кекуле, претендуя на первенство в теории химического строения, начал активно отстаивать мысль, что он развивал подобные взгляды еще с конца 50-х годов. Однако все его научные работы свидетельствуют об обратном.
Достаточно легко специалисту сделать анализ вещества, определить из чего оно построено. Гораздо сложнее построить вещество заново, т. е. осуществить синтез. Ведь нужно знать не только атомы, из которых состоит вещество, но и схему этой атомной «постройки». Заслуга А.М. Бутлерова и состоит в том, что он разработал своего рода архитектурный проект молекулярной постройки, открыв возможность создавать вещество по заранее определенному плану. «Можно ручаться за возможность синтетического получения каждого органического вещества», – утверждал ученый в 1864 году.
Типы студентов, карикатура XIX века. Физик
Опережая науку своего времени, Александр Михайлович Бутлеров предсказал существование химически одинаковых веществ, но отличающихся друг от друга по массе (изотопов) и веществ, имеющих одинаковый атомный вес, но отличающихся по химическим свойствам (изобаров). Он был уверен, что ученые будущего научатся разделять атомы, считающиеся тогда неделимыми. И оказался прав.
Типы студентов, карикатура XIX века. Украинец
В мае 1868 г. по представлению Д.И. Менделеева Александр Михайлович был избран ординарным профессором Санкт-Петербургского университета на кафедру химии. Совет Казанского университета в знак высочайших заслуг Бутлерова 22 февраля 1869 г. избирает его своим почетным членом и постановляет поместить его искусно выполненный масляными красками портрет в профессорской читальне.
В 1874 г. Бутлеров уже состоял ординарным академиком и одновременно профессором Высших женских курсов, являя горячее участие в развитии женского образования в просвещенной Российской Империи. После смерти своего учителя Н.Н. Зинина, Бутлеров избирается президентом Русского физико-химического общества (с 1880 по 1883 гг.); впоследствии остался почетным членом. Александр Михайлович также состоял членом Вольного экономического общества (с 1871), получив даже награду от его руководства за свой труд по… пчеловодству. В годы советской власти Бутлерова назовут «отцом русского рационального пчеловодства» (книга с таким названием выйдет в 1925 г. за авторством С. Петрова).
Великий просветитель, он также охотно читал публичные лекции. Современники характеризовали его как открытого, веселого и общительного человека, преданного служителя науки.
«А.М. Бутлеров один из величайших русских ученых. Он русский и по ученому образованию, и по оригинальности трудов. Ученик знаменитого нашего академика Н.Н. Зинина, он сделался химиком не в чужих краях, а в Казани, где и продолжает развивать самостоятельную химическую школу. Направление ученых трудов А.М. Бутлерова не составляет продолжения или развития идей его предшественников, но принадлежит ему самому. В химии существует бутлеровская школа, бутлеровское направление». Такую характеристику дал гениальному теоретику химии великий Д.И. Менделеев в своем представлении Бутлерова на кафедру химии Петербургского университета.
Наполненный научными идеями, Александр Михайлович еще многое мог бы успеть сделать, однако 17 августа 1886 г. его не стало.
История 9
Неудавшийся певец, ставший ученым
Одним из самых талантливых учеников великого химика А.М. Бутлерова называют Алексея Евграфовича Фаворского (1860–1945). Он вошел в историю химии как создатель промышленных способов получения ароматических веществ, синтетического каучука и пластмасс.
Алексей Евграфович Фаворский родился 4 марта 1860 года в селе Павлове Нижегородской губернии (после – Горьковской области), в семье местного священника Евграфа Андреевича Фаворского. В их селе, располагавшемся в живописном месте на реке Обь, имелись несколько церквей и собор, а в церквях, как и водится, размещались церковно-приходские школы, куда и ходили дети из окрестных сел. В советских книгах, если и рассказывается о детстве Алексея Евграфовича, то обязательно говорится, что, дескать, «школ в то время не было даже в таком большом селе, как Павлово», – однако это пропагандистская ложь, представлявшая русское население Империи темным и забитым. И даже если вместо школы ребенок проходил начальное обучение на дому, то ничего зазорного в том не было, а лишь свидетельствовало об индивидуальном подходе. Однако соглашусь, что не все 100 % населения огромной страны тогда было грамотным.
Алексей Евграфович Фаворский
Дальнейшее образование юный Алёша получал в гимназии в Нижнем-Новгороде, где окончил семь классов; в восьмой класс он пошел уже в Вологодскую гимназию (завершит обучение в 1878 г.).
Его детская любовь к природе, окружающему животному и растительному миру переросла в страстное увлечение естествознанием. И потому Алексей Евграфович поступает на естественное отделение физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета, где в то время работали великие ученые умы, корифеи Русской Науки – Д.И. Менделеев, А.М. Бутлеров, И.М. Сеченов, В.В. Докучаев, Н.А. Меншуткин и другие. На лекциях они поражали студентов величием своих мыслей и знаний; Фаворский наслаждался, все глубже и глубже вникая в предмет, и понимая, что отныне его призвание – химия. Ему повезло, когда удалось наконец попасть в лабораторию А.М. Бутлерова. Однако с этого момента неудачи стали преследовать Алексея Евграфовича; уже и его товарищи, ставившие опыты под началом Александра Михайловича, опубликовали свои первые научные работы, а ему все никак не удавалось осилить какой-нибудь результативный опыт.
В тот момент неудач ему посыпались намеки бросить все и идти в оперетту. Дело в том, что у Фаворского был замечательный голос, и однажды, когда исполненную им арию из «Демона» услышал хозяин оперетты, он стал всерьез и настойчиво приглашать молодого исполнителя на сцену, суля хорошее жалование. Но это только подстегнуло будущего ученого, и он с новой силой приступил к работе.
Уже после окончания университета в 1882 г. Алексей Фаворский делает свое первое открытие – открытие изомерных превращений однозамещенных ацетиленовых углеводородов под влиянием спиртового раствора едкого калия при нагревании. Возможно, для него тогда каждое из этих слов звучало как музыка. Изомерные превращения веществ – это когда без изменения состава вещества происходит перестановка порядка отдельных атомов, групп атомов или делается перемещение двойных и тройных связей; а вещество при этом обретает совершенно новые свойства.
Впервые в истории органической химии А.Е. Фаворский установил перемещение тройной связи (ацетиленовой связи) и переход несимметричной молекулы с тройной связью в симметричную. Что было высоко оценено Бутлеровым. Открытая Фаворским реакция впоследствии послужила основой для развития нового направления в органической химии.
В 1891 г. Алексей Евграфович защитил диссертацию на степень магистра на тему «По вопросу о механизме изомеризации в рядах непредельных углеводородов», материалы которой были опубликованы.
С этого момента, можно сказать, был заложен фундамент, на котором затем шло становление не только самого Фаворского как выдающегося ученого, но и его сильнейшей школы химиков. Среди его учеников будет и знаменитый создатель синтетического каучука Сергей Васильевич Лебедев (1874–1934). Лебедев стал заниматься проблемой синтеза каучука с 1907 г., направляемый своим великим учителем; и более до конца своих дней не отойдет от этой увлекательной темы. В 1908 г. в результате опытов он получает бутадиеновый каучук, но то был лишь новый шаг на пути создания истинно синтетического каучука, промышленное производство которого было бы экономически оправдано.
В 1906 г. Алексей Евграфович Фаворский публикует свою работу о получении универсального растворителя – диэтиленового эфира.
* * *
И через короткое время по методу Фаворского в Америке производство этого растворителя поставили на поток. Ни о каком патенте и мнении изобретателя речь не шла. Опубликованные рецепты были просто украдены. Впрочем, не только этот, но и многие другие из открытий русского ученого использовались иностранцами в промышленных целях.
* * *
Также в 1906 г. он опубликовал новую работу об открытом им способе получения изопрена – вещества, из которого в растениях-каучуконосах образуются молекулы каучука. Многие растения вырабатывают углеводород, к примеру, южные растения превращают его в млечный сок, содержащий каучук, а растущие на севере – в пахучие липкие смолы.
* * *
Производство синтетического каучука по методу Фаворского было тут же налажено в Германии немецким промышленником Мерлингом.
* * *
Фаворским также открыт способ получения простых виниловых эфиров; этот способ лег в основу производства синтетических смол. Причем его смолы разительно отличаются от древесной или каменноугольной смолы. На основе смол, создаваемых по методу ученого, после делались лаки, клеящиеся вещества, пластмассы и даже искусственный шелк.
В 90-х годах XIX века талантливый химик открыл способ превращения химического вещества дихлоркетона в кислоты акрилового ряда. Уже в советское время это открытие применялось для создания отдельных видов пластических масс. На кабинах советских самолетов и в советских танках стояла прозрачная пластмасса – прозрачная броня, как ее патетически назвали историки.
Вообще же над созданием разными способами искусственного каучука трудились многие русские ученые. К примеру, химик-органик И.Л. Кондаков в 1899 г. открыл способ превращения в каучукоподобное вещество такого углеводорода, как диметилбутадиен. Он доказал, что этот углеводород, также как изопрен, под воздействием света и некоторых других веществ способен полимеризоваться и превращаться в высокомолекулярное каучукоподобное вещество. В советских источниках можно найти другую дату свершения этого открытия – 1910 год; и вряд ли здесь ошибка, скорее всего умышленная ошибка из серии «безграмотной и забитой» России, которую во всем опережал «просвещенный Запад»…
* * *
В 1914–1918 гг. на немецком заводе, специально для этого построенном в Ливеркувене, было выработано около 2.000 тонн синтетического каучука (так наз. метил-каучука), производимого по способу русского ученого Кондакова.
* * *
Следует сказать, что подобная промышленность была дорогостоящей и после войны завод закрыли. А Иван Лаврентьевич Кондаков (1857–1931), успешно работавший также в области биохимии и фармации, после кровавого 1917 года был вынужден навсегда покинуть Родину и обосноваться в Праге; работал в Пражском университете, развивая одно из направлений бутлеровской школы – изучение реакций непредельных органических соединений.
Иван Лаврентьевич Кондаков
Алексей Евграфович Фаворский с начала ХХ века и до большевистской революции работал в Санкт-Петербургском университета; также одновременно преподавал на кафедре органической химии Петербургского технологического университета и на Высших женских курсах (1902–1918). Здесь, на Высших женских курсах А.Е. Фаворский (вместе со своим помощником К.И. Дебу) организовал большую лабораторию органической химии, где подготавливал не только научные работы, но и великолепные кадры русских женщин-химиков. Все эти долгие годы он являлся главным редактором «Журнала Русского физико-химического общества».
Химический кабинет, фото начала ХХ века
«Подлинный расцвет научного творчества Фаворского начался после Великой Октябрьской социалистической революции», – таково клише советских изданий. На самом деле им лишь подводятся итоги и дорабатываются те направления, которые интересовали ученого до всяких там революций. Любой ученый всегда идет своим путем; и зависит он не столько от системы, сколько от средств, которые вкладывает система в его научную деятельность. И, вполне вероятно, не будь того, что произошло в 1917 году, его научный труд достиг бы еще более высоких вершин. Как знать…
Памятник А.Е. Фаворскому в городе Павлове
В 1929 г. Фаворский, ставший уже не русским, а советским ученым, избирается действительным членом Академии наук СССР; он организует при академии лабораторию органического синтеза. Позже на ее базе создается Институт органической химии Академии наук СССР в Ленинграде.
«За выдающиеся заслуги в области синтетического каучука» ему в 1941 г. присуждена премия имени Сталина первой степени, дающая основную привилегию, кроме почёта – крупную сумму денег. А «за плодотворную деятельность в Институте прикладной химии» награждают орденом Ленина, – вручают не имеющий никакой номинальной ценности (особенно по сравнению с наградами времен царской эпохи!) орден с профилем патологического ненавистника русской нации и русской интеллигенции, объявлявшего во всеуслышание русских интеллигентов и ученых «гов…м». Всего получил четыре ордена Ленина, орден Трудового Красного Знамени и звание Героя Социалистического труда (1945). Любопытно, как бы звучало, если бы его коллеги за границей получали звание Героев Буржуазного труда; «гений» системы советского дебилизма еще не получил свою окончательную оценку от Истории.
А.Е. Фаворский был избран почетным членом Французского химического общества (в 1925 г.) и американского химического общества.
Алексей Евграфович Фаворский, живя в эпоху царизма, не служил бы за кремлевскую пайку; он никогда бы не нуждался в деньгах, обязательно бы стал академиком, причем не только Русской Академии наук, но и иностранных, и также избирался бы почетным членом многих научных отечественных и зарубежных обществ.
