Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

В 1862 г., через три года после этого предсказания, которое в то время в органической химии представляло собой исключительный случай, Ш. Фридель (1832-1882) синтезировал пропиловый спирт, а в 1864 г. А. Бутлеров (1828-1886) получил бутиловый спирт[54]. Предсказания Кольбе подтвердились также при изучении химических свойств спиртов (главным образом при их окислении).

Теоретические воззрения Кольбе не раз оказывались чрезвычайно плодотворными, в частности при предсказании характера изомерии насыщенных (жирных) кислот. Например, в 1864 г. он предсказал существование изомасляной кислоты, которая была получена год спустя одновременно Э. Эрленмейером (1825-1909) и В. В. Марковниковым[55] (1838-1904).

Эти успехи утвердили Кольбе в правильности его теоретических представлений о составе органических соединений. Поэтому он резко выступал против взглядов Арчибальда Купера, Августа Кекуле, Александра Михайловича Бутлерова, Эмиля Эрленмейера и Иозефа Лошмидта, работы которых и привели в 60-е годы к созданию структурной химии[56].

Атом — молекула — валентность

В 40-50-е годы XIX в. вследствие быстро возрастающего количества новых данных все более настоятельным становилось выяснение понятий "атом" и "эквивалент", которые химики постоянно путали друг с другом.

Результаты проводившихся анализов веществ давали представление только о соединительных весах (эквивалентах) элементов, а для расчета их атомных весов не хватало точности существующих тогда методов. Поэтому многие химики, например Леопольд Гмелин, еще долгое время пользовались только понятием соединительных весов [34]. Например, на том основании, что в воде на одну весовую часть водорода приходится восемь весовых частей кислорода, считалось, что (эквивалентная) формула воды имеет вид НО₂.

В 1842 г. Ш. Жерар установил, что количество вещества (воды, диоксида углерода и т. д.), выделяющегося в ходе органических реакций, не всегда соответствует одному эквиваленту, а является величиной, кратной этому значению. Под влиянием этих и аналогичных наблюдений О. Лоран вновь обратился к представлениям Авогадро и Ампера, которые различали понятия об атоме и молекуле и называли наименьшие частицы газа не атомом, а молекулой[57]. Лоран определял молекулы как наименьшие количества соединений, а атомы как наименьшие количества элементов, которые входят в состав соединения. Эквивалентом Лоран считал "равноценное количество аналогичной субстанции", т.е. вещества, которое в соединениях может замещать другое вещество. Отсюда Лоран делал вывод: если один элемент соединяется с другим в различных весовых соотношениях, то он имеет различные эквиваленты.

Между тем Франкленд, исследуя органические соединения, содержащие азот, фосфор, мышьяк или сурьму, нашел, что в них число атомов, приходящихся на один атом любого из этих элементов, равно трем или пяти. Поэтому он пришел к выводу, что атомы обладают некоей "соединительной силой", которая и определяет количественный состав соединений. В соответствии с этим каждый атом имеет определенную "емкость насыщения", или "атомность" [35]. Впоследствии К. Г. Вихельхаус заменил эти понятия термином "валентность"[58].

В 1858 г. шотландский химик А. С. Купер высказал идею о четырехатомности углерода; при этом он считал, что атомы углерода могут соединяться друг с другом (впервые эта идея была высказана в 1852 г. Фридрихом Рохледером). В том же 1858 г. А. Кекуле опубликовал статью "О строении и превращениях химических соединений и химической природе углерода", в которой изложил идеи, аналогичные взглядам Купера, т.е. что углерод четырехатомен и атомы углерода могут соединяться друг с другом [36][59]. Кекуле исходил из того, что в простейших углеродных соединениях атом углерода всегда связан с четырьмя атомами одноатомного элемента или двумя атомами двухатомного элемента; иными словами, сумма единиц сродства элементов, связанных с углеродом, тоже равна четырем.

Поскольку углерод является основой органических соединений, то учение о валентности (называвшейся тогда также и атомностью) можно было использовать для объяснения строения вообще всех органических веществ. Несомненно, что и Купер, и Франкленд, и Кольбе, и Кекуле внесли свой клад в развитие учения о валентности и четырехатомности углерода. В истории химии нередко бывали случаи, когда несколько химиков делали одинаковые открытия, но обычно труды одного из них имеют наибольшее значение. В данном случае таким химиком был Кекуле.

Станистао Канниццаро (1826-1910)