Лаборатория химических историй. От электрона до молекулярных машин

Похожую ситуацию создал вокруг себя английский химик Арчибальд Купер, который опубликовал в 1858 г. статью "О новой химической теории". Он независимо от А. Кекуле (автора структуры бензола) установил четырехвалентность углерода, а главное – ввел графическое обозначение химической связи – валентную черту, используемую в наше время повсеместно. Стройной теории он не создал, но некоторые достижения все же были. К сожалению, общий тон статьи Купера был вызывающим и самоуверенным, и коллеги посчитали, что ученый слишком заносчив, если отрицает взгляды предшественников. Купер сильно переживал свое поражение, полагая, что общественность попросту не смогла оценить новизну его взглядов. Все это привело к тяжелому нервному заболеванию, и в результате талантливый химик прекратил занятия наукой.

Совсем иначе преподнес слушателям "Основы теории строения органических соединений" А. М. Бутлеров (1828–1886). Основная мысль состояла в следующем: свойства вещества зависят не только от того, из каких атомов оно собрано, но и от того, в каком порядке они расположены. Вот как он представил новую теорию в 1861 г. на съезде немецких естествоиспытателей и врачей в г. Шпейере в Германии: "Я далек от мысли предлагать здесь новую теорию – напротив, надеюсь, что выражаю идеи, принадлежащие многим химикам"[26]. На самом деле теория была, безусловно, новой и прогрессивной, чего Бутлеров не мог не понимать. В его словах чувствуется не только уважение к достижениям коллег, но и обычная житейская мудрость, помогающая не отпугнуть коллег самодовольной интонацией и привлечь их к обсуждению новой теории.

Судьба иногда объединяет людей с непохожими темпераментами. Один из примеров – многолетнее сотрудничество двух известных английских ученых Г. Дэви и М. Фарадея.

Наиболее точная характеристика химика Дэви – неутомимый и азартный. С помощью электролиза он впервые получил металлические натрий, калий, кальций, стронций, барий. По существу, он основал новую науку – электрохимию, а кроме того, доказал, что хлор является элементом, установил состав закиси азота и открыл ее обезболивающее действие. Открытие калия закончилась потерей глаза и глубокими шрамами на лице Дэви – полученный калий взорвался при соприкосновении с водой. Дэви едва не погиб, изучая действие, которое оказывают при вдыхании метан и водород, и сильно отравился при работе с плавиковой кислотой, пытаясь получить фтор.

Одно из самых известных открытий Дэви – создание взрывобезопасной шахтерской лампы. В ней горящий фитиль окружен металлической сеткой, которая не позволяет огню вырваться наружу. В поисках нужного варианта Дэви проделал много опытов, повредив руки и лицо осколками при взрывах ламп разной конструкции. Дэви не стал брать патент на изобретение, который принес бы ему громадные прибыли, а заявил, что лучшей для него наградой будут спасенные жизни шахтеров. В результате он стал очень популярным человеком в Англии и получил звание баронета, вслед за этим его избрали президентом Лондонского королевского общества.

Майкл Фарадей (1791–1867), будучи подростком и работая в переплетной мастерской, посещал лекции Дэви, а затем поступил к нему на должность лаборанта. Спокойный, старательный Фарадей работал аккуратно и тщательно. Оценив достоинства способного ученика, Дэви пригласил его в путешествие по Франции и Италии в качестве ассистента, поскольку решил взять в дорогу походную лабораторию. В конце концов, все сложилось таким образом, что в дороге Фарадей стал исполнять обязанности лакея и камердинера. Особенно досаждала Фарадею вздорная и капризная жена Дэви – леди Джейн. Дэви, стараясь угодить жене, невольно унижал достоинство своего ученика.

Все это привело к тому, что у Фарадея постепенно исчезло восторженное отношение к учителю. По возвращении в Лондон Фарадея повысили в должности, зачислив ассистентом. Дэви помог своему ученику опубликовать первую статью в химическом журнале Королевского общества, а год спустя Фарадей, почувствовав себя увереннее, опубликовал еще шесть работ.

За время самостоятельной работы Фарадей впервые выделил бензол и бутилен, изучил состав натурального каучука, разработал рецепт свинцового стекла для оптических приборов, обнаружил новое явление – вращение плоскости поляризованного света – и сформулировал количественные законы электрохимии. Главное открытие Фарадея (1821) – явление электромагнитной индукции, позволившей осуществить взаимопревращение электрической и механической энергии. Именно оно позволило со временем создать электрогенераторы и по существу заложило основы электроэнергетики – одной из важнейших движущих сил в развитии цивилизации всего человечества. Российский физик А. Г. Столетов писал: "Никогда со времен Галилея свет не видел столько поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы, и едва ли скоро увидит другого Фарадея…"[27] Эти слова невольно перекликаются с той оценкой, которую дал известный математик Жозеф Луи Лагранж творчеству А. Лавуазье (см. выше раздел «От нового элемента к фундаментальному закону»).