Прочитайте онлайн Самые знаменитые ученые России | Александр Михайлович Бутлеров

Читать книгу Самые знаменитые ученые России
396+5055
  • Автор:
  • Язык: ru
Поделиться

Александр Михайлович Бутлеров

Химик, создатель теории химического строения.

Родился 25 августа 1828 года в городе Чистополе Казанской губернии.

Мать умерла, воспитание внука взяли на себя дед и бабушка. Ранние годы Бутлеров провел в глухой деревеньке Подлесная Шантала. Отец, хотя и жил в имении неподалеку, в воспитании сына участия практически не принимал. Хорошо зная лес, Бутлеров рано пристрастился к охоте, с удовольствием ловил бабочек, собирал гербарий. В семейном архиве сохранился удивительный документ, написанный самим Бутлеровым, когда ему только-только исполнилось двенадцать лет. «Моя жизнь» называется короткий рассказ, которому предпослан эпиграф: «Жизнь наша проходит и не возвращается, подобно водам, текущим в море».

«Наша фамилия, как одни говорят и думают, английского происхождения, а по мнению других, мы происходим из немецкой нации: ибо у одного немца, однофамильца нашего, нашелся одинакий с нашим герб, который между прочими вещами представляет кружек (верно, предки наши были пристрастны к пиву, как все англичане и немцы).

Но дело не в родословном списке нашей фамилии, но в описании моей жизни, которую я решился описать вкратце.

Я лишился матери, когда мне было только 11 дней и я не мог чувствовать своей потери; сначала, как обыкновенно бывает, я только и знал бегать и резвиться, в чем мне было раздолье, но при всей ко мне снисходительности я два раза был сечен, один раз подвязкой, в другой не помню чем, так как наверное не помню и число экзекуций, которые, впрочем, я получал только тогда, когда был маленьким; а после я ни разу этого не заслужил от моих наставников.

Пришло время, когда меня посадили за ученье, и я, выучивши азбуку, стал складывать ба, ва, а потом бра, вра, и наконец стал читать по верхам. После надобно было начинать писать: и, едва научился писать по-русски крупно по линейкам, меня заставили учиться по-французски и по-немецки. Я помню, что бывало мне часто говаривали: «если ты будешь учиться, то и мы будем доставлять тебе все удовольствия», и точно это было всегда так, это же говорят мне и ныне.

Прошло, может быть, года полтора после того, и я уже знал несколько фраз на память и изрядно писал, хотя и крупно, на этих языках, как вдруг меня вздумали везти в пансион в Казань учиться. Вот это-то уже было для меня совершенно громовым ударом: ибо я тогда еще не понимал своей пользы, но, несмотря на это, я был отвезен в пансион; там я сначала очень плакал, а потом привык, слезы мои перестали литься, и я стал более думать об ученье и о том, чтоб чрез это доставить утешение папеньке и моим родным, нежели о том, чтобы возвратиться домой в деревню. Здесь живу я и по сие время благополучно, выдержав целые два раза экзамен, эту ужасную и вместе веселую для пансионеров эпоху».

В 1844 году, закончив гимназию, Бутлеров поступил на естественный разряд физико-математического отделения философского факультета Казанского университета. Белокурый широкоплечий студент с удовольствием занимался химией, но все свободное время по-прежнему отдавал природе. Ботаника и энтомология остались его увлечением. Однажды, охотясь в киргизских степях, Бутлеров заболел брюшным тифом. Полуживым его доставили в Симбирск, где его с трудом выходил отец. Но сам отец, заболев, умер. Это событие сильно отразилось на прежде живом характере Бутлерова. Он помрачнел, потерял прежнюю живость. Зато занятия его стали более углубленными. На упорного студента обратили внимание профессора Казанского университета – К. К. Клаус (это он первый выделил химический элемент рутений), и Н. Н. Зинин. С их помощью Бутлеров оборудовал неплохую домашнюю лабораторию, в которой умудрялся получать достаточно сложные химические препараты, такие, например, как кофеин, изатин или аллоксантин. Более того, он получал в своей домашней лаборатории даже бензидин и галловую кислоту.

В 1849 году Бутлеров окончил Казанский университет.

По представлению профессора Клауса он был оставлен при университете для приготовления к профессорскому званию. «Факультет совершенно уверен, – говорилось в соответствующем постановлении, – что Бутлеров своими познаниями сделает честь университету и заслужит известность в ученом мире, если обстоятельства будут благоприятствовать его ученому призванию».

Как это ни странно, университетскую деятельность Бутлеров начал с чтения лекций по физике и физической географии. Впрочем и степень кандидата он получил за работу о бабочках Волги и Урала. Правда, скоро Бутлеров начал читать лекций и по неорганической химии – для студентов естественников и математиков.

Магистерскую диссертацию Бутлеров защитил в феврале 1851 года. Она называлась «Об окислении органических соединений» и представляла, по словам самого Бутлерова «…собрание всех доселе известных фактов окисления органических тел и опыт их систематизирования». Но уже в этой работе Бутлеров пророчески заявил: «…Оглянувшись назад, нельзя не удивляться, какой огромный шаг сделала органическая химия в короткое время своего существования. Несравненно больше, однако же, предстоит ей впереди и будет, наконец, время, когда мало помалу откроются и определятся истинные, точные законы… и тела займут свои естественные места в химической системе. Тогда химик по некоторым известным свойствам данного тела, зная общие условия известных превращений, предскажет наперед и без ошибки явление тех или иных продуктов и заранее определит не только состав, но и свойства их».

В 1851 году Бутлеров был избран адъюнктом по кафедре химии, а в следующем году выполнил экспериментальную работу «О действии осмиевой кислоты на органические соединения».

В 1854 году он защитил в МГУ докторскую диссертацию «Об эфирных маслах». Сразу после защиты он поехал в Петербург – повидаться со своим учителем Н. Н. Зининым, к тому времени перебравшимся в столицу. «…Непродолжительных бесед с Н. Н. Зининым в это мое пребывание в Петербурге, – писал позже Бутлеров, – было достаточно, чтобы время это стало эпохой в моем научном развитии».

В 1857 году Бутлеров получил место ординарного профессора Казанского университета. Студенты относились к молодому профессору с интересом. Известный писатель Боборыкин, учившийся у Бутлерова, вспоминал:

«В лаборатории, в течение целого курса, присмотрелись мы к А. М. и сошлись с ним. Месяца через два-три отношения сделались самые простые, однако без того панибратства, какое стало заводиться впоследствии. В А. М. всегда чувствовался необыкновенный такт, не допускавший ни его самого, ни его ученика ни до чего банального или слишком бесцеремонного…

Учеников он совсем не муштровал, не вмешивался в их работы, предоставлял им полную свободу, но на всякий вопрос откликался с неизменной внимательностью и добродушием. Он любил поболтать с нами, говорил о замыслах своих работ, шутил, делился впечатлениями от прочитанных беллетристических произведений. В ту зиму он ездил в Москву сдавать экзамен на доктора химии и часто повторял мне: – Боборыкин, хотите побыстрее быть магистром – не торопитесь жениться. Вот я женился слишком рано, и сколько лет не могу выдержать на доктора…».

В том же году Бутлеров выехал в первую заграничную командировку.

Он посетил многие лаборатории и научные центры Германии, Австрии, Италии, Франции, Швейцарии и Англии и хорошо узнал известных ученых того времени – М. Буссенго, К. Бернара, А. Беккереля, Э. Пелиго, А. Сен-Клер-Девиля, Г. Розе, А. Балара. В Гейдельберге Бутлеров познакомился с молодым химиком Кекуле, близко подошедшим к теме его главного открытия.

«Бутлеров, – писал об этой поездке химик Марковников, – был одним из первых русских молодых ученых, воспользовавшихся возможностью ознакомиться ближе с наукой на месте ее рождения. Но он поехал за границу уже с таким запасом знаний, что ему не надо было надобности доучиваться, как это делало большинство потом командируемых за границу. Ему нужно было видеть, как работают мастера науки, проследить зарождение и войти в тот интимный круг идей, которым легко обмениваются ученые при личных разговорах, но очень часто держат их при себе и не делают предметом печати. При таких условиях естественно, что Бутлеров мог легко ориентироваться во всем новом, что представлялось его умственным очам. Любовь к своей науке и правильное, честное понимание дела, лежавшего на нем как на профессоре, не позволяли ему отвлекаться иными вопросами, и он вполне предался изучению современных положений химии и предстоящих ей ближайших задач. С основательным запасом научных знаний, и притом владея совершенно свободно французским и немецким языками, ему не трудно было стать на равную ногу с молодыми европейскими учеными и, благодаря своим выдающимся способностям, избрать себе верное направление».

По возвращении Бутлеров представил Совету Казанского университета подробный «Отчет о путешествии в чужие края в 1857–1858 годах».

Написанный с критическим анализом всего виденного и слышанного этот отчет представлял собой особого рода научный труд. Например, из него хорошо видно, что в Париже в лаборатории профессора А. Вюрца Бутлеров тщательно изучал действие алкоголита натрия на йод и на йодоформ. Указанная реакция изучалась химиками и до Бутлерова, но он первый, умело изменяя условия реакции, сумел получить йодистый метилен – соединение, с плотностью 3.32, которое скоро нашло широкое практическое применение у минералогов. Что же касается йодистого метилена, то в искусных руках Бутлерова он стал исходным продуктом для синтеза многих органических соединений.

«Естественность, – писал он, – необходимость теоретических выводов, вытекающих из фактического развития науки, объясняют и то обстоятельство, что все воззрения, встреченные мною в Западной Европе, представляли для меня мало нового. Откинув неуместную здесь ложную скромность, я должен заметить, что эти воззрения и выводы в последние годы более или менее уже усвоились в казанской лаборатории, не рассчитывавшей на оригинальность; они сделались в ней общим ходячим достоянием и частью введены были в преподавание. Едва ли я ошибусь, если предскажу в недалеком будущем слияние спорных воззрений и освобождение их от своеобразных костюмов, в которые они пока еще одеты и которые нередко закрывают внутреннее содержание, их действительный смысл».

Реорганизовав химическую лабораторию казанского университета, Бутлеров в течение нескольких лет выполнил ряд важнейших экспериментальных исследований.

В 1859 году, например, при действии на йодистый метилен уксуснокислым серебром, он получил уксусный эфир метиленгликола, а при омылении эфира вместо ожидаемого метиленгликола – полимер формальдегида, которому дал название – диоксиметилен. Это вещество, оказавшееся смесью полимеров, послужило для Бутлерова продуктом для других, еще более блестящих опытов синтеза.

Так, в 1860 году, при действии на диоксиметилен аммиаком, он получил сложное азотосодержащее соединение, так называемый гексаметилентетрамин. Полученное вещество под названием уротропин нашло обширное применение в медицине и в химической промышленности.

В 1861 году Бутлеров сделал не менее замечательное открытие: при действии известкового раствора на диоксиметилен он впервые в истории химии получил путем синтеза сахаристое вещество. Этим Бутлеров как бы завершил ряд классических исследований своих современников:

в 1826 году Велер синтезировал щавелевую кислоту, в 1828 году – мочевину,

Кольбе в 1848 году синтезировал уксусную кислоту,

Бертело в 1854 году – жиры, и

Бутлеров в 1861 году – сахаристое вещество.

Эти эксперименты помогли Бутлерову оформить идеи и предположения, над которыми он работал в те годы, в стройную теорию. Веря в реальность атомов, он пришел к твердому убеждению, что ученые получили, наконец, возможность выражать конкретными формулами строение молекул самых сложных органических соединений.

19 сентября 1861 года на XXXVI собрании немецких естествоиспытателей и врачей в немецком городе Шпейере, в присутствии видных химиков, Бутлеров прочел знаменитый доклад – «О химическом строении веществ».

Доклад Бутлерова начинался с заявления, что теоретическая сторона химии давно не соответствует ее фактическому развитию, а теория типов, принятая большинством ученых, явно недостаточна для объяснения многих химических процессов. Он утверждал, что свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но также еще и от пространственного расположения атомов в молекулах. «Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением». Оценивая значение теорий, бытовавших в то время в химии, Бутлеров уверенно заявил, что всякая истинная научная теория должна вытекать из фактов, которые она призвана объяснить.

Доклад Бутлерова был принят немецкими химиками холодно. Только доктор Гейнц да молодой приват-доцент Эрленмейер отнеслись к докладу Бутлерова понимающе. Но это Бутлерова нисколько не смутило. Ближайшим результатом его работ стал синтез триметилкарбинола, первого представителя класса третичных спиртов, а за ним последовал ряд экспериментов, позволивших подробно выяснить весь механизм реакции получения третичных спиртов.

Опираясь на полученные данные, Бутлеров развил разработанную им теорию химического строения, одновременно подвергнув критике ошибки, допущенные в близких по подходу работах известных химиков Кекуле, Кольбе, Эрленмейера. «С мнением Кекуле, – писал он, – что положение атомов в пространстве нельзя представить на плоскости бумаги, едва ли можно согласиться. Ведь выражается же положение точек в пространстве математическими формулами и следует, конечно, надеяться, что законы, которые управляют образованием и существованием химических соединений, найдут когда-нибудь свое математическое выражение».

В 1867 году, изучая свойства и химические реакции триметилкарбинола, Бутлеров впервые получил йодгидрин триметилкарбинола, а при восстановлении последнего – неизвестный углеводород, названный им изобутаном. Этот углеводород резко отличался от ранее известного химикам углеводорода того же состава, так называемого диэтила (нормального бутана): в то время как нормальный бутан имел точку кипения плюс один градус, изобутан кипел уже при температуре минус семнадцать.

Экспериментальное получение соединений, предсказанных на основе теории химического строения, разработанной Бутлеровым, имело решающее значение для ее утверждения.

В 1867 году, закончив работу над учебником «Введение к полному изучению органической химии», Бутлеров в третий и в последний раз выехал за границу. Необходимость такой поездки назрела: некоторые иностранные химики, прежде не признавшие теорию Бутлерова, теперь начали кое-что из его открытий приписывать себе. А некоторые вообще свели его роль к тому, что Бутлеров якобы просто дал новое название уже разработанной другими теории.

«В мои намерения, конечно, не входит доказывать свои притязания цитатами, – писал Бутлеров в ответ на обвинения химика Л. Майера – друга Кекуле, претендовавшего на приоритет выдвинутых Бутлеровым идей, – однако, если сравнить (в хронологическом порядке) мои работы, вышедшие с 1861 года, с работами других химиков, то придется признать, что эти притязания не необоснованы. Я даже позволю себе думать, что для меня доказать их справедливость будет значительно легче, чем отстоять свою точку зрения тому, кто захотел бы, подобно господину Л. Мейеру, утверждать, что мое участие в проведении нового принципа ограничивается присвоением ему названия принципа „химического строения“ и применением известного способа написания формул…»

«Кекуле, – поддерживал Бутлерова Марковников, – а в особенности Купер, действительно дали первое объяснение атомности углерода и накопления его в сложных частицах. Но от этого еще далеко до теории, обнимающей не только углеродистые вещества, но все вообще химические соединения, и мы действительно уже видели, что сам Кекуле придавал первоначально своим соображениям лишь второстепенное значение. Заслуга Бутлерова в том-то и состоит, что он понял истинное значение этой гипотезы и развил ее в стройную систему».

«То, что Бутлеров ввел здесь, – еще более определенно указывал финский химик Э. Гьельт в своей капитальной „Истории органической химии“, – не является просто новым термином. Понятие о химической структуре совпадает в основном с понятием Кекуле о сцеплении атомов и согласуется со взглядами Купера по этому вопросу. Основы этого понятия были даны этими двумя исследователями, однако истинное содержание и границы его не были достаточно ясно высказаны, и, возможно, что, именно вследствие этого, оно было неправильно понято. Благодаря Бутлерову стало ясным, что химическая структура, с одной стороны, является чем-то совершенно иным, т. е. не является только выражением отношений аналогий и превращения. С другой стороны, структура ничего не говорит о механическом расположении атомов в молекуле, т. е. не является тем, что Жерар, а также Кекуле (вначале), понимали под „строением молекулы“, именно „истинным расположением их атомов“. Напротив, она означает только существующую, но для каждого вещества определенную химическую связь атомов в молекуле».

Несмотря на эту поддержку, Бутлеров в Россию вернулся разочарованный.

«Нам, чужестранцам, – с горечью писал он, – особенно ярко бросается в глаза одна черта немецких съездов, – черта настолько странная, что я не могу умолчать о ней; это стремление к выражению своей национальности при каждом удобном случае. И нет сомнения, что эта гипертрофия национального чувства не мало вредит германцам: она заставляет их недостаточно признавать каждую чужую народность».

В мае 1868 года Бутлерова избрали ординарным профессором Петербургского университета. В связи с этим он переехал в столицу. В представлении, написанном Д. И. Менделеевым, было сказано:

«А. М. Бутлеров – один из замечательнейших русских ученых.

Он русский и по ученому образованию и по оригинальности трудов.

Ученик знаменитого нашего академика Н. Зинина, он сделался химиком не в чужих краях, а в Казани, где и продолжает развивать самостоятельную химическую школу. Направление ученых трудов А. М. не составляет продолжения или развития идей его предшественников, но принадлежит ему самому. В химии существует бутлеровская школа, бутлеровское направление. Я бы мог насчитать до 30 новых тел, открытых Бутлеровым, но не эта сторона его трудов доставила ему наибольшую известность. У Бутлерова все открытия истекали и направлялись одною общею идеей. Она-то и сделала школу, она-то и позволяет утверждать, что его имя навсегда останется в науке. Это есть идея так называемого химического строения. В 1850-х годах революционер химии Жерар низверг все старые кумиры, двинул химию на новую дорогу, скоро, однако, потребовалось, при богатстве новых сведений, идти далее Жерара. Здесь возродилось несколько отдельных направлений. И вот между ними почетное место принадлежит направлению Бутлерова. Он вновь стремится путем изучения химических превращений проникнуть в самую глубь связей, скрепляющих разнородные элементы в одно целое, придает каждому из них прирожденную способность вступать в известное число соединений, а различие свойств приписывает различному способу связи элементов. Никто не проводил этих мыслей так последовательно, как он, хотя они и проглядывали ранее. Бутлеров чтениями и увлекательностью идей образовал вокруг себя в Казани школу химиков, работающих в его направлении. Имена Марковникова, Мясникова, Попова, двух Зайцевых, Моргунова и некоторых других успели получить известность по многим открытиям, сделанным преимущественно благодаря самостоятельности бутлеровского направления. Могу лично засвидетельствовать, что такие ученые Франции и Германии, как Вюрц и Кольбе, считают Бутлерова одним из влиятельнейших в наше время двигателей теоретического направления химии».

В 1870 году Бутлерова избрали адъюнктом Петербургской академии наук, через год – экстраординарным, а в 1874 году – ординарным академиком.

В работах петербургского периода Бутлеров много внимания уделял изучению способов образования и превращения непредельных углеводородов. Это имело громадное промышленное значение. Сейчас, например, гидратацией этилена в присутствии серной кислоты производят огромные количества этилового спирта, а в результате реакции уплотнения пропилена при обыкновенной температуре, но при повышенном давлении и в присутствии фтористого бора, получают различные продукты со свойствами смазочных масел. Работы Бутлерова легли в основу производства синтетического каучука, а также промышленности высокооктановых топлив.

Заслуги Бутлерова в химии были должным образом оценены.

Он был избран действительным и почетным членом Казанского, Киевского и Московского университетов, Военно-медицинской академии и многих других русских и иностранных научных обществ.

Последние годы своей научной деятельности Бутлеров посвятил доказательствам преимуществ разработанной им теории перед стремительно устаревающей теорией замещения. Эта деятельность потребовала от него многих сил, ведь даже два таких значительных русских химика, как Менделеев и Меншуткин, лишь после смерти Бутлерова признали справедливость большинства его построений.

Бутлеров блестяще предугадал многие этапы развития химической науки. Например, в статье «Основные понятия химии» он еще в 1886 году писал:

«Я ставлю вопрос: не будет ли гипотеза Проута при некоторых условиях вполне истинной?

Поставить такой вопрос значит решиться отрицать абсолютное постоянство атомных весов, и я думаю, действительно, что нет причины принимать такое постоянство. Атомный вес будет для химика, главным образом, не чем другим, как выражением того весового количества материи, которое является носителем известного количества химической энергии. Но мы хорошо знаем, что при других видах энергии ее количество определяется совсем не одной массой вещества: масса может оставаться без изменения, а количество энергии тем не менее меняется, например, вследствие изменения скорости.

Почему же не существовать подобным изменениям и для энергии химической, хотя бы в известных пределах?»

При общих своих материалистических взглядах на природу Бутлеров кое в чем придерживался некоторых, несомненно, избыточных взглядов. Например, он искренне верил в спиритизм, он даже пытался подвести под него теоретическую базу. Будучи человеком религиозным, Бутлеров склонялся к тому, что именно спиритизм дает некую тонкую возможность наладить контакт между живыми людьми и душами умерших. Он даже предположил, что наблюдаемые спиритами медиумические явления являются как раз такими попытками установления контактов с «той стороны». Разумеется, официальная церковь отнесла необычную гипотезу Бутлерова к разряду прямой ереси, а специальная ученая комиссия из двенадцати человек, как сторонников, так и противников спиритизма, созданная в 1875 году по инициативе Менделеева при Русском физико-химическом обществе, опубликовала в популярной газете «Голос» отзыв, заканчивавшийся выводом, что «…спиритические явления происходят от бессознательных движений или от сознательного обмана, а спиритическое учение есть суеверие».

Тем не менее, Бутлеров до самой смерти публиковал в русских и в иностранных журналах многочисленные статьи в защиту спиритизма. Интересно, тени каких великих предшественников он пытался вызвать на медиумических сеансах, какие вопросы им задавал? Древние алхимики, например, редко бывали готовы к встрече с необъяснимым, которого так упорно добивались. Известна история, когда один такой алхимик, обескураженный неожиданным появлением дьявола, спросил его: «А что, собственно, хотел сказать Аристотель своей энтелехией?» В ответ дьявол рассмеялся и исчез.

Бутлеров всегда любил живую природу.

К концу жизни он потянулся к земле, к простому труду, пытался приучать своих крестьян к сельскохозяйственной технике, которую специально покупал для них. В своем большом имении, расположенном в Спасском уезде Казанской губернии, он организовал большую пасеку. Он мог часами просиживать возле улья со стеклянной стенкой, сделанного по его специальному чертежу. Итогом долгих наблюдений стал труд «Пчела, ее жизнь и главные правила толкового пчеловодства. Краткое руководство для пчеляков, преимущественно для крестьян», а брошюра Бутлерова «Как водить пчел», изданная им в 1885 году, выдержала двенадцать изданий.

Умер Бутлеров 5 августа 1886 года.