Ричард Август Карл Эмиль Эрленмейер родился в 1825 году в семье священника-евангелиста в деревушке неподалёку от Висбадена. Повзрослев, как и многие подростки в то (да и в наше) время, Эрленмейер захотел изучать медицину, но в отличие от многих его ровесников и в те, и в наши времена его желанию было суждено сбыться — он поступил на медицинский факультет Гиссенского университета. Во время обучения медицине Эрленмейеру довелось послушать лекции по химии Юстаса Либиха, которые так воодушевили молодого студента, что он решил бросить медицину и заняться химией. К несчастью для Эрленмейера, работать в лаборатории Либиха хотели почти все студенты-химики Гиссена, и Либих мог позволить комплектовать штат лаборатории с помощью конкурсного отбора, который Эрленмейеру пройти не удалось. В конечном итоге в студенчестве Эрленмейер сменил несколько исследовательских групп, ни одна из которых ему не пришлась по душе, а тем временем средства к существованию у Эрленмейера закончились. Отец прислал ему сумму только после того, как получил от сына обещание в конце концов получить «полезную» профессию, которой он считал профессию фармацевта, но не химика. То, что первое высшее образование Эрленмейер получил как фармацевт, преследовало его всю жизнь. Так, однажды едкий на язык и раздражительный Герман Кольбе в одной из дискуссий с Эрленмейером выдал: «Один раз фармацевт — фармацевт на всю жизнь».
После сдачи государственного экзамена по фармацевтике Эрленмейер в течение 5 лет заведовал аптекой, но в 1850 году вернулся в Гиссен, смог пройти отбор, попал в лабораторию Либиха и защитил под его руководством диссертацию. Уже остепенённым химиком Эрленмейер начал работать под руководством Роберта Бунзена над исследовательским проектом, связанным с химическими удобрениями. Казалось, жизнь начинает налаживаться, но у Бунзена, хотя он и был тем коллегой и научным руководителем, о котором можно было бы только мечтать, имелся один маленький пунктик — изобретатель горелки, спектрометра и многого не допускал до преподавания химии студентам никого из своих сотрудников, временных или постоянных. Эрленмейеру преподавать хотелось, и для того, чтобы все же стать преподавателем, тот разработал хитрую схему. По ипотеке (взносы по этому кредиту он покрывал из приданого супруги) Эрленмейер приобрел дом, который превратил в лабораторию, а в неё, будучи приват-доцентом, стал приглашать учеников (вероятно, в те времена выводить помещение из жилого фонда требовало меньшего числа согласований, чем в наше время в нашей стране). В тот же период Эрленмейер свёл знакомство с молодым и амбициозным Фридрихом Августом Кекуле, который начал преподавать вместе с Эрленмейером.
Когда Кекуле переехал из Гейдельберга в Гент, связь между учёными не разорвалась — Кекуле стал одним из редакторов организованного Эрленмейером научного журнала Zeitschrift der Chemie. Работа над журналом в итоге привела к тому, что Эрленмейер с коллегами вступил в одну из самых горячих научных дискуссий девятнадцатого века. Одной «партией» этого спора были Эрленмейер, Кекуле и Александр Михайлович Бутлеров, которым противостояли Кольбе и Берцелиус. Суть дискуссии состояла в том, насколько важно для свойств химического вещества его строение или, как тогда говорили, «конституция». Как показало последующее развитие химии, поле боя осталось за Бутлеровым, Эрленмейером и Кекуле. Бутлеров первым из химиков заявил и доказал, что каждое органическое вещество обладает строго определенной химической структурой, а Эрленмейер был первым, кто высказал догадку о том, что атомы углерода в органических соединениях могут связываться друг с другом одинарными, двойными и тройными химическими связями. Эрленмейер оказал большое влияние на Казанскую химическую школу, к которой отношусь и я: помимо Бутлерова (имя которого сейчас носит химический институт, в котором я работаю) учеником и другом Эрленмейера был еще один казанский химик-органик — Владимир Васильевич Марковников (правило имени которого определяет строение продукта реакций присоединения, в которые вступают ненасыщенные соединения). Ещё одним известным русским учеником Эрленмейера был Александр Порфирьевич Бородин, которого, правда, большая часть моих соотечественников знает не как первооткрывателя реакции альдольной конденсации и одного из первооткрывателей реакции Бородина-Хунсдикера, а как композитора и автора оперы «Князь Игорь». К открытиям Эрленмейера можно отнести установление структуры нафталина и демонстрацию того, что виниловые спирты (спирты, в которых ОН-группа спирта связана с атомом углерода двойной связи) перегруппировываются в карбонильные соединения — альдегиды и кетоны. Помимо научной и преподавательской деятельности Эрленмейер пытался организовать, говоря современным языком, стартапы по производству синтетических красителей и удобрений для сельского хозяйства, с переменным коммерческим успехом.
Несмотря на широкий круг интересов, Эрленмейер в глубине души оставался химиком-практиком. Он посвящал немало времени своим ученикам, в воспоминаниях которых можно прочитать, что он часто проводил эксперименты, не выпуская изо рта толстенную сигару и насвистывая мелодии из опер Вагнера. Эрленмейер изобрёл асбестовую сетку, которая в эпоху до появления огнестойкого стекла защищала лабораторную посуду от горячего пламени горелки Бунзена. Знаменитая колба Эрленмейера была изобретена в 1861 году. Широкое плоское дно конической колбы было идеальным для нагревания растворов, что облегчало процесс очистки твёрдых органических (и неорганических) веществ с помощью перекристаллизации. Оказалось также, что идущие под уклон края колбы значительно облегчали перемешивание растворов в процессе титрования, да и форма колбы приводила к тому, что окрашенный раствор в колбе приобретал однородную окраску, что облегчало обнаружение точки эквивалентности при титровании. Пришедшаяся ко двору и химиков-органиков, и химиков-аналитиков коническая колба быстро стала самой популярной посудой среди химиков и самым узнаваемым стеклянным предметом из лаборатории среди тех, кто не имеет прямого или косвенного отношения к химии.
1873. Кран Винклера
У моих старших коллег есть безобидное развлечение — они любят выстраивать свое «научное генеалогическое древо», гордясь друг перед другом, какого из именитых химиков XX века они считают своим учителем. Правда обычно дальше первого-второго поколения это дерево редко строится, да и понятно — всех нас, представителей органической и элементоорганической ветвей Казанской химической школы в конечном итоге через несколько поколений можно привести к единому научному предку — А. М. Бутлерову, а далее к Роберту Бунзену и Леопольду Гмелину.
У устройств тоже есть своя генеалогия: бюретки, которыми мы пользуемся сейчас, отличаются от бюретки Гей-Люссака, и нам не приходится затыкать их пальцем, в большинстве учебных и научных лабораторий они отличаются и от бюреток Мора — бывший прогрессивным для своего времени зажим ныне заменили краны. Понятно, что краны, которыми оснащены бюретки и другая многочисленная химическая аппаратура из стекла, тоже появились не по мановению волшебной палочки, а были изобретены в свое время. Особенно же интересна история создания трехходового крана, применяющегося в системах для анализа газов, или крана Винклера.
Химия текла через Клеменса Винклера, и он был един с химией. Три старших поколения семьи Винклеров владели заводом по производству неорганических пигментов, расположенным в богатых полезными ископаемыми горах Саксонии вблизи того места, где ныне Германия граничит с Чехией. Завод производил тенарову синь (кобальтовую синь, смешанный оксид алюминия-кобальта CoAl2O4), пигмент, применявшийся для окраски стекла и керамики по всей Европе.
Клеменс Винклер выучился на химика в Лейпциге, там же защитил диссертацию, посвящённую химии кремния. Получив учёную степень, он стал работать в должности химика, оказывающего консультации и проводящего анализы сразу для нескольких районов, в которых велись горные разработки. Зарабатывая деньги анализом сульфидных руд, Винклер также исследовал ряд проблем, причиной появления которых была та самая промышленность, которую он консультировал. Переработка сульфидных руд в металлы приводила к выбросам диоксида серы, которые уничтожали местные леса, что не могло не беспокоить местных производителей металла — древесина использовалась в качестве топлива. Признайтесь, кто-то уже успел подумать про заботу об экологической обстановке и социальной ответственности деловых кругов Германии середины 19-го века, но, увы, мотивы людей были проще — бизнес и ничего ни личного, ни лишнего. Чтобы с химической промышленностью ничего не произошло и чтобы не остаться без средств к существованию, Винклер старался предпринимать меры. В 1872 году он опубликовал манифест, в котором подчёркивал важность химических исследований процессов металлургии и добычи металлов из шахт, главным образом — изучение возможности понижения выбросов сернистого газа.
После первых результатов работы Винклеру пришлось признать, что доступные на тот момент методы анализа газов, основанные на их сжигании (зачастую со взрывом), не подходили для слежения за выбросами газов в режиме реального времени. Винклер решил использовать аналитические подходы, основанные на процессах абсорбции, но спроектировать и построить полноценные аналитические системы не представлялось простой задачей из-за того, что системы хранения газа и системы газовых коммуникаций в то время были довольно примитивны. Конечно для того, чтобы обеспечить движение газов по коммуникациям, существовали зажимы Мора и двухходовые краны, способные либо открывать, либо перекрывать трубку, по которой идёт газ, но Винклеру было мало этих возможностей — он хотел получить способность не только открывать/закрывать поток газа, но и дать ему возможность перемещаться по разным направлениям. Для этого нужно было использовать трехходовой кран, но, если металлические трехходовые шаровые краны были известны с конца семнадцатого века — с изобретения воздушного насоса Дени Папеном, — стеклянных трехходовых кранов не было, более того, никто точно не знал, как такое устройство выполнить «в стекле».