Фридрих Вёлер
Итак, Либих считал, что это Вёлер допустил ошибку в анализе циановой кислоты, а Вёлер считал, что ошибается Либих. Между двумя молодыми учёными разгорелся нешуточный спор, грозивший перерасти в ожесточённую полемику. В итоге разум возобладал, и они обратились к Берцелиусу, считавшемуся тогда главным экспертом в области химии. Тщательно проверив результаты их работ, Берцелиус пришёл к выводу, что правы… оба.
Так, по воле Его Величества Случая, был открыт факт существования веществ с одинаковым химическим составом, но обладающих при этом разными свойствами. Берцелиус дал этому явлению название «изомерия», а вещества одинакового состава, но с разными свойствами стали называть «изомерами». Вскоре и вовсе выяснилось, что изомерия — довольно частое явление.
Диссертация Либиха, посвящённая гремучей кислоте, вызвала определённый резонанс в научных кругах, и её автором заинтересовался немецкий учёный-энциклопедист Александр Гумбольдт. В частности, он ходатайствовал, чтобы молодой учёный (а Либиху на тот момент исполнился 21 год) был назначен профессором химии в Гиссенский университет. Однако, как это повсеместно случается в науке, высокое звание редко бывает подкреплено достаточным материальным обеспечением. Так, годовое жалование Либиха составляло всего 300 флоринов (для сравнения, один осмотр у врача стоил один флорин), поэтому необходимые для работы приборы новоиспечённому профессору приходилось брать в аренду у коллег или приобретать за собственный счёт. А если учесть, что спустя два года после назначения он ещё и женился, нетрудно представить, в каком стеснённом материальном положении находилась его семья.
И всё-таки, несмотря на все трудности, Либих исполнял свою работу с достойными уважения энергией и настойчивостью. Памятуя об отвратительном качестве университетского преподавания, с которым столкнулся в юности, он, в частности, уделял много внимания реорганизации учебного процесса, ставя во главу угла улучшение методов обучения и воспитания у студентов истинного, неподдельного интереса к химии.
Юстус Либих читает лекцию студентам
Вот ты, мой друг, помнишь ли свой первый урок химии? О чём, например, размышлял, о чём мечтал тогда? Думаю, не ошибусь, если предположу, что ты хотел поскорее приступить к опытам, чтобы на столе что — нибудь горело, взрывалось и т. д. А как вышло на самом деле? Нудная лекция, скучные термины, непонятные иероглифы в учебнике… Я угадал? Тогда тебе легче будет представить атмосферу, царившую в те времена в немецких университетах. И Либиху это, понятное дело, совсем не нравилось.
Либих прекрасно сознавал, что химия — это опытная наука, что она вытекает из опыта, что именно опыт должен составлять единственный и неиссякаемый источник её дальнейшего развития. Следовательно, химическую науку следует изучать не только по книгам и сухим лекциям, но и — в первую очередь! — в лабораториях, путём наглядного ознакомления с химическими явлениями. Потому-то его первые действия в должности профессора и были направлены на создание и обустройство химической лаборатории.
И тут, как говорится, не было бы счастья, да несчастье помогло: умер старший коллега по университету, профессор Циммерман, и его лаборатория перешла к Либиху. Именно так, мой друг, в Германии родилась первая химическая лаборатория, послужившая своего рода колыбелью для нового метода преподавания химии. Вскоре лабораторная наука привилась и в других немецких университетах, а ещё чуть позже — распространилась по всему миру. Постепенно принцип индуктивной науки, основанный на наблюдениях и опытах самих учащихся, проник во все отрасли естественных наук.
Мало-помалу стали появляться лаборатории для практического изучения не только химии, но и физики, зоологии, ботаники, минералогии, даже — опытной психологии и теоретической физики. В связи с этим в большинстве учебных заведений отдельные науки начали обособляться, требуя для себя отдельных зданий и специального оборудования. Соответственно, многие университеты сильно разрослись.
Однако мы с тобой вернёмся пока в маленькую лабораторию Юстуса Либиха, где, кстати, зародилась органическая химия. Сам Либих занимался в основном усовершенствованием методов химического анализа, но именно тогда дошла очередь до соединений, из которых состоят растительный и животный миры.
Уже было известно, что оба эти мира, при всём своём видовом многообразии, состоят практически всегда из одних и тех же четырёх элементов: углерода, кислорода, водорода и азота. Переменным было лишь соотношение этих элементов в различных веществах. Вот для более точной систематики и назрела необходимость в относительно лёгких способах определения этих пропорций.
Для решения столь важной задачи Либих придумал метод, которому впоследствии было присвоено его имя, — «Метод Либиха». Следующие два абзаца я, пожалуй, ему и посвящу, а ты, если тебе это не интересно, волен «перепрыгнуть» через них.
Метод Либиха (элементный анализ)
Исследуемое вещество взвешивают в фарфоровой чашечке, а затем вместе с чашкой помещают в стеклянную трубку, наполненную окисью меди. Трубку нагревают в газовой (или электрической) печи и одновременно пропускают через неё сухой воздух. Исследуемое вещество сгорает. Несгоревшие остатки, которые при такой высокой температуре могли бы улетучиться, сгорают при соприкосновении с окисью меди.
Выходное отверстие трубки посредством резинового шланга соединено с шарообразными приборами, которые называются приборами Либиха. Один из них содержит концентрированную серную кислоту (для поглощения водяного пара), а другой — раствор едкого калия (для поглощения углекислоты). Взвесив оба прибора до и после горения, по разности их веса можно определить количество продуктов горения и вычислить содержание углеродам водорода в исследуемом веществе.
Опыт Либиха
Метод Либиха, используемый для анализа органических веществ, продвинул исследования в области органической химии далеко вперёд. Сам Либих, весьма гордившийся своим методом, не раз говорил: «Теперь даже обезьяна может стать химиком».
Разумеется, на этом развитие органической химии не остановилось. Настала пора отличиться и уже известному нам Вёлеру. Кстати, после положительного разрешения их спора Берцелиусом Либих и Вёлер стали хорошими друзьями.
И хотя Вёлер работал в Берлине, а Либих — в Гиссене, они всё равно нередко проводили совместные опыты. Кроме того, состояли в переписке, посредством которой делились друг с другом ближайшими планами.
В 1828 году, проводя опыты с циановой кислотой, Вёлер впервые получил известную человечеству с 1773 года мочевину искусственным путём. Чтобы оценить важность этого открытия, нам с тобой снова придётся мысленно перенестись в ту эпоху.
Вся химия делилась тогда на минеральную (к ней относили всякую мёртвую и неорганическую материи) и растительно-животную, изучающую вещества, встречающиеся в живых, органических существах. Между этими двумя ответвлениями лежала огромная пропасть.
И вот впервые Вёлеру удалось превратить неорганическое вещество (соли циановой кислоты) в вещество органическое (мочевину)! Опытным путём он показал и доказал, что в пробирке химика такое превращение возможно! Это сейчас мы на этикетке практически любого продукта можем прочитать: «Ароматизатор, идентичный натуральному», а тогда открытие Вёлера стало поистине революционным. И именно оно проложило первый мостик между неорганической и органической химией.
Лабораторный синтез мочевины
Да-да, тогда-то, собственно, и началась эра органической химии. Стало совершенно очевидно, что основанием для разделения веществ на органические и неорганические должно служить не их происхождение (минеральное или растительное), а исключительно их состав.
«Органическими» стали называться все вещества, содержавшие углерод, независимо от их происхождения. Соответственно, та ветвь химии, которая занималась изучением соединений углерода, получила название «органическая химия».
Что же в углероде такого особенного, если для него выделили целый раздел химии?! Вместо пространного ответа попробую привести несколько внушительных примеров. Во — первых, число известных на сегодняшний день органических соединений превышает 50 миллионов, и с каждым годом оно неуклонно растёт. Во — вторых, оглянись вокруг: суперклей — органика, резина для авто — органика, полиэтиленовый пакет из магазина — органика, пластиковая посуда — органика, бензин — органика, спирт — органика… Продолжать, я думаю, нет смысла — по количеству примеров органики ты меня за пояс сможешь заткнуть, не так ли? Все эти вещества представляют собой соединения одних и тех же двух элементов: углерода и водорода. А если в эти соединения добавить другие химические элементы, то число вариаций новых химических соединений увеличится до бесконечности. И все они будут иметь различное применение. Именно в этом и заключается особенность углерода. Именно поэтому его соединения выделяются в отдельный раздел.
Но! Но всё это великое множество соединений углерода ставит перед химиками очень сложную задачу: а как же их классифицировать, как систематизировать, как называть?!
Если в неорганической химии для характеристики какого — то вещества достаточно указать, из каких элементов оно состоит и каково их соотношение, то в органической химии этого недостаточно. Нет, не так. Скажу громче: НЕДОСТАТОЧНО! В органической химии встречаются вещества, содержащие одинаковое количество одних и тех же элементов, но при этом имеющие кардинально противоположные химические и физические свойства. Например, бутан и изобутан. Объединённые общей формулой C4H10, они имеют совершенно разную структуру.
Химикам издавна было известно, что при различных химических превращениях часть реагирующего соединения остаётся неизменной. Например, при взаимодействии серной кислоты H