Иоганн Вольфганг Дёберейнер

Иоганн Вольфганг Дёберейнер - ученый, определявший в первой половине XIX в. уровень развития химии в Иенском университете, родился 15 декабря 1780 г. вблизи баварского городка Хофа. Бедственное материальное положение семьи не позволило Дёберейнеру получить среднего образования. Лишь благодаря необычайному упорству и прилежанию ему удалось стать одним из лучших профессоров университета, советником по вопросам химии своего знаменитого друга и покровителя - Гёте. Его становление как человека и ученого происходило в период больших потрясений в политике и науке. Дёберейнер в годы юности и в пору возмужания жил в мелких немецких государствах, отсталых экономически и политически. В это же время во Франции после буржуазной революции 1789 г. наблюдался подъем гражданского самосознания, а в Англии происходила промышленная революция.

Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1780-1849)

В Германии переход от феодализма к более высокой ступени организации общества - капитализму был длительным и сложным процессом. Политическое и экономическое развитие Германии сильно отставало от развития Англии и Франции. Политическая раздробленность страны тормозила формирование единого национального государства. Несмотря на это, капиталистический способ производства с нарастающей скоростью распространялся в это время и в Германии. Важным условием этого процесса было изменение характера производственных отношений в сельском хозяйстве благодаря реформам, проведенным в начале XIX в. В это время значительно возросло число мануфактур, появились первые фабрики, в качестве источника движущей силы стали применяться паровые машины. В таких условиях значительно возросла потребность в развитии естественнонаучных и технических знаний.

Эти обстоятельства сильно отразились на судьбе Дёберейнера. Сын бедных родителей, он в юности получил лишь скудные знания у приходского священника, а затем с громадными трудностями для него и его семьи талантливый юноша смог сдать экзамены на звание помощника аптекаря.

Лишь в Страсбурге - городе республиканской Франции, где господствовали более прогрессивные экономические и политические отношения, чем у него на родине, Дёберейнер в 1800 г. начал изучать естественные, политические и философские науки. После возвращения из Франции в 1803 г. Дёберейнер так и не смог получить права на заведование аптекой. Этому помешали цеховые ограничения фармацевтов и недостаток средств у выходца из бедной семьи. Не удались ему и попытки организовать предприятие для производства химических товаров и их продажи, а также основать учебное заведение для подготовки химиков-технологов. Многочисленные публикации Дёберейнера о совершенствовании способов получения различных веществ были с одобрением встречены специалистами в области химии и химической технологии. Благодаря этому в 1810 г., по совету Гёте, Дёберейнер был приглашен на должность профессора Йенского университета. Это избавило ученого и его многочисленную семью от крайней нужды. Однако материальная зависимость удерживала Дёберейнера до самой смерти (1849 г.) в Йенском университете, несмотря на мало удовлетворительные условия работы и низкую оплату нелегкого труда. Так, лишь спустя 5 лет после избрания его профессором химии, фармации и технологии Дёберейнер получил наконец более или менее приличную квартиру. Нужда заставляла профессора университета работать на выделенном ему земельном участке, где был разбит сад. И тем не менее Дёберейнер неоднократно отказывался от лестных приглашений в знаменитые университеты. Лишь впоследствии правительство Великого герцогства Саксен-Веймарского оценило это и отметило деятельность Дёберейнера высокими наградами, и даже ассигновало ему значительные средства на научную работу. Во многом это было связано с деятельностью Гёте - бывшего министром этого небольшого государства. Всеми силами Гёте хотел сохранить Дёберейнера в Йенском университете, считая, что "из активно работающих химиков едва ли кто-нибудь мог занять его место". Тем не менее недостаточная обеспеченность Дёберейнера и необходимость выполнять многочисленные обязанности для улучшения материального положения семьи не позволили ученому вести обширную переписку и поддерживать личные контакты с ведущими химиками и физиками его времени. Только учитывая все эти обстоятельства, можно в полной мере оценить значение выдающегося вклада Дёберейнера в науку.

Дёберейнер изучал химические явления с материалистических позиций, исходя из положений атомистической теории. Методологической основой своих работ немецкий химик избрал теорию познания английского философа Фрэнсиса Бэкона, которого Карл Маркс в ранних работах назвал "подлинным родоначальником английского материализма и всей современной экспериментальной науки".

После того как И. Б. Рихтер в 1792 г. потерпел неудачу при попытке систематизации элементов, лишь Дёберейнеру удалось в 1817 и 1829 гг. установить закономерности изменения свойств элементов. В первые тридцать лет XIX в. было открыто значительно больше химических элементов, чем за весь XVIII в. В то время, когда Дёберейнер стал профессором Йенского университета, было уже известно свыше сорока химических элементов и гораздо больше химических соединений. После того как Лавуазье разработал кислородную теорию, вещества стали классифицировать по их характерным качественным признакам. После признания атомистической теории Дальтона появилась возможность рассмотреть также количественные отношения элементов.

Эти работы создали предпосылки для изучения характера связи между свойствами различных химических элементов. Так стремление Дёберейнера изучить принципы систематизации химических элементов отвечало насущным задачам развития химии того времени.

Дёберейнер сгруппировал многие элементы и соединения различных классов по их аналогичным свойствам, разделив, их на группы по три члена. Немецкий ученый распределил элементы по "триадам", в которых разности атомных масс каждых двух элементов примерно постоянны и равны. Результаты этих исследований Дёберейнер обобщил в статье "Опыт группировки элементарных веществ по их аналогии" [39], которую опубликовал в известном немецком научном журнале "Анналы физики и химии, издаваемые под редакцией Поггендорфа" в 1829 г. В своих первых работах Дёберейнер опирался на изучение плотностей и атомных масс щелочноземельных металлов и в 1817 г. составил их первую "триаду": кальций, стронций, барий. Позже ученый заметил, что еще не известная атомная масса брома может быть определена как среднее арифметическое известных атомных масс хлора и йода. Это предположение было подтверждено Берцелиусом в 1829 г. Получив поддержку такого знаменитого химика, Дёберейнер распространил этот принцип также и на другие элементы (серу, селен, теллур, а также литий, натрий, калий). В основу такой классификации Дёберейнер положил не только аналогию некоторых количественных отношений, но также аналогию свойств и характерных признаков элементов и их соединений. Особенно отчетливо это видно на примере следующего утверждения Дёберейнера: "Мне еще не вполне удалось добиться достаточно полного совпадения при сопоставлении свойств земельных металлов и самих земель¹⁴ [39, с. 6]. "Я думаю поэтому,- продолжил автор,- что каждые шесть изоморфных оксидов должно сгруппировать по-иному, чем в триады" [39, с. 7].

Дёберейнер стремился решать эти вопросы не путем отвлеченных рассуждений, а на основании сопоставления атомных масс, для чего требовались обширные экспериментальные работы.

Иоганн Кристиан Швейгер (1779-1857); профессор физики и химии в Галле; с 1811 по 1833 гг. издавал Journal für Physik und Chemie

Работы Дёберейнера по систематизации элементов вначале не привлекли к себе достаточного внимания ученых. Лишь в опубликованном в 1840 г. 4-м издании "Справочного руководства по химии" Леопольд Гмелин, расширив принципы систематизации, принятые химиком из Йены, отчетливо показал, что характер классификации элементов по свойствам гораздо сложнее, чем подразделение их на "триады". Позднее, в 1858 г., М. Петтенкофер окончательно установил, что классификация элементов по триадам не является всеобщей. На основании этого он объединил в одну группу такие элементы, как азот, фосфор, мышьяк и сурьму.

Особенной заслугой Дёберейнера было то, что он первым обнаружил количественные отношения свойств химически близких элементов. Эти работы подготовили почву для создания Д. И. Менделеевым и Л. Мейером периодической системы элементов¹⁵.

Работы Дёберейнера по химии многообразны¹⁶. Он опубликовал свыше 100 научных статей по различным проблемам химии, главным образом в журнале, издаваемом Швейгером - авторитетном среди естествоиспытателей в первой половине XIX г.

В 20-е годы XIX в. Дёберейнер начал исследовать свойства металлов и их окислов. В 1821 г. он получил уксусную кислоту окислением этилового спирта в присутствии платиновой черни (мелкораздробленной платины). В 1822 г. Дёберейнер сообщил о воспламенении спирта при помощи различных нагретых металлов и оксидов металлов, а также о каталитических свойствах металлов, наиболее сильно проявлявшихся у платины. В 1823 г. ученый обнаружил воспламенение струи водорода, направленной на губчатую платину. На этой основе он сконструировал прибор, получивший название "огниво Дёберейнера". В Англии, Франции и других странах эти открытия Дёберейнера сразу же получили высокую оценку в научных журналах и академических кругах. Многие исследователи продолжили работы в этом направлении. В обзоре развития химии за 1823-1825 гг. Берцелиус назвал эту работу Дёберейнера важнейшим и блестящим открытием прошедших лет.

Приборы Дёберейнера, в которых использовались каталитические свойства платины

Дёберейнер, который с 1803 по 1810 г. занимался изучением процессов крашения тканей, пивоварения и винокурения и даже недолго владел предприятием, производящим лекарственные препараты, был выдающимся химиком-технологом. О громадном влиянии, оказанном работами Дёберейнера на развитие химической промышленности, можно судить по отдельным полученным им результатам. Дёберейнер организовал крахмально-паточное производство, предпринял попытки замены импортных красителей отечественными, разработал оригинальные способы получения стали и газа, ценных сортов оптических стекол и особенно изучал химизм брожения.

Дёберейнеру принадлежит также заслуга изучения окисления этилового спирта в этаноловую (уксусную) кислоту. Шютценбах, изобретатель быстрого способа получения уксуса¹⁷, назвал Дёберейнера подлинным основателем промышленного производства этого продукта. Тесная связь исследовательских работ Дёберейнера с потребностями практики указывает на отчетливое понимание им ответственности ученого перед обществом. В деятельности Дёберейнера - профессора университета и химика-исследователя наиболее полно воплотился высказанный им ранее принцип: "Основной заповедью истинного знания является служение только благородным целям для общего блага" [40, с. 470, 471]. Наиболее отчетливо стремление Дёберейнера к улучшению образования сограждан проявилось в организации (1811 г.) практических коллоквиумов по химии, а через десять лет - систематических лабораторных занятий; он оказывал также широкую поддержку системе обучения малоимущих слоев населения.

Дом и лаборатория Дёберейнера в Йене (1833 г.)

24 марта 1849 г. И. Дёберейнер скончался в Йене. Говоря о больших и разносторонних заслугах ученого перед химией нельзя не сказать о главном - он явился основателем катализа благородными металлами¹⁸, называемом сейчас "катализом на поверхности раздела фаз", и наметил путь к систематизации химических элементов.