Глава IV. Органическая химия

Фридрих Вёлер

Фридрих Вёлер¹ наряду с Юстусом Либихом является одним из основателей современной химии, создателем ее теорий и методов исследования в первой половине XIX в. Ему принадлежат исследования в разнообразных областях химии, на основе которых следующие поколения химиков возвели здание науки, в принципе оставшейся неизменной до настоящего времени.

Вёлер жил в эпоху, богатую важными политическими событиями, в эпоху бурного развития науки и промышленности. Он родился во время распада "Священной римской империи немецкой нации". В последующие годы жизни Вёлер был свидетелем быстрого подъема создаваемой "из железа и крови" Бисмарком и прусскими юнкерами германской империи.

При жизни Вёлера органическая химия, в создании которой он принял такое большое участие, стала самостоятельной областью химии; в последние годы его жизни и физическая химия начала превращаться в отдельную научную дисциплину.

Фрндрих Вёлер (1800-1882)

Большое значение для научной работы Вёлера и его современников имел резкий подъем экономики Германии после 1848 г. Развитию горного дела, металлургической, машиностроительной, а также легкой промышленности способствовало улучшение транспортного сообщения в стране (особенно строительство новых железных дорог). Значительное развитие в середине шестидесятых годов XIX в. получила также химическая промышленность, ставшая одной из ведущих отраслей производства.

Фридрих Вёлер родился 31 июля 1800 г. в Эшерсхайме (неподалеку от Франкфурта-на-Майне). Его отец, занимаясь сельским хозяйством, смог составить значительное состояние и позже стал именитым бюргером в свободном имперском городе Франкфурте, где Фридрих Вёлер учился в гимназии. Уже в юности Вёлер заинтересовался различными явлениями живой и неживой природы. Этот интерес особенно поддерживали доктор Бух - врач и член Зенкенбергского общества естествоиспытателей², а также его гимназические учителя - географ Риттер и историк Шлоссер.

Впоследствии Вёлер изучал в университетах Марбурга и Гейдельберга медицину. Один из его преподавателей - Л. Гмелин пробудил интерес Вёлера к химии, предоставив юноше возможность работать в лаборатории. Но тем самым Гмелин отвлек его от систематического изучения химической науки. Только в 1823 г., после того как Вёлер получил ученую степень в области медицины, он завершил свое химическое образование в Стокгольме у Берцелиуса, специализируясь главным образом как химик-аналитик.

Фридрих Штромейер (1776-1835); профессор в Гёттингене; открыл кадмий в 1817 г.

Такое образование Вёлер не мог получить в то время нигде в Германии, так как изучение химии было в подавляющем большинстве немецких университетов лишь частью медицинского образования, а немногие самостоятельные химические лаборатории были оборудованы весьма несовершенно.

В связи с развитием капитализма в Германии в первой половине XIX в. наряду с университетами возникали высшие учебные заведения нового типа, где готовились специалисты для промышленности, торговли и сельского хозяйства. К такого рода учебным заведениям относилась и только что основанная городская ремесленная школа в Берлине, где Вёлер преподавал химию с 1825 по 1831 г. В химической лаборатории Вёлера, расположенной на Нидервальштрассе, был сделан ряд выдающихся химических открытий: синтез мочевины, получение алюминия и фосфора. В 1828 г. Вёлер был избран профессором химии ремесленной школы в Берлине. Правда, эти учебные заведения не были столь же авторитетными для ученых, как университеты. К тому же проведение многочисленных мелких работ, которые Вёлер вынужден был выполнять в этой школе, он ощущал как обременительную нагрузку и стремился перейти в университет. Но в Берлине, где господствовавшая прусская бюрократия даже в университете чинила всяческие препятствия преподаванию естественных наук, Вёлер не смог найти удовлетворяющей его работы. Поэтому в 1831 г., когда к тому же в Берлине свирепствовала холера, он переехал в Кассель, где стал преподавать химию в ремесленной школе, и лишь в 1836 г. получил через Бунзена приглашение стать преемником Штромейера на кафедре химии в Гёттингенском университете. Здесь в хорошо оборудованной лаборатории Вёлер смог провести исследования по интересующим его темам. Громадное значение имели результаты деятельности Вёлера как преподавателя высшей школы. Среди наиболее известных учеников Вёлера были Г. Кольбе, Р. Фиттиг и Ф. К. Бейльштейн. С 1846 по 1866 г. свыше 8200 студентов в Гёттингенском университете прослушали лекции по химии. Едва ли можно было в те годы найти химическую лабораторию, в которой было бы выполнено такое количество работ, как в лаборатории Вёлера в Гёттингенском университете.

Леопольд Гмелин (1788-1853); профессор химии в Гейдельберге, издатель 'Словаря теоретической химии'

Многолетний напряженный труд сильно подорвал здоровье Вёлера; в последние годы жизни он вынужден был часто отрываться от любимой работы, отдыхая в путешествиях. Вёлер скончался 22 сентября 1882 г.

На протяжении большей части жизни Вёлер живо интересовался важнейшими политическими событиями своего времени, особенно революционным движением 1848-1849 гг. Вёлер значительно менее открыто, чем Либих (особенно молодой Либих), высказывал свои политические симпатии. Так, в 1837 г. он даже не участвовал в протесте гёттингенских профессоров³. Правда, он приветствовал реформы, которые в конце концов вынуждено было провести правительство под угрозой революции и от которых оно ранее решительно отказывалось. Но Вёлер с большими оговорками отнесся к революционным требованиям рабочих и крестьян, так как исторические задачи пролетариата были ему непонятны. Как и многие другие, Вёлер опасался, что при господстве "малообразованного" пролетариата культура и наука могут быть уничтожены. Он писал Либиху: "Вряд ли кто хочет больше чем я... следить за основными событиями современности, но... проклятие нашего времени состоит в том, что каждый дурак сейчас думает, что он должен в этих важнейших событиях хорошо разбираться, имеет право судить о них и даже принимать, участие в руководстве ими" [46, с. 198].

Как и его современники Р. Бунзен и X. Шёнбейн, Вёлер был противником захватнической политики Бисмарка, которая особенно ярко проявилась в войне 1866 г. Наиболее отвратительна была Вёллеру война. "Черт бы побрал тех, кто принес в мир войну",- писал он Либиху [46, с. 320].

Лаборатория Вёлера в Гёттингене (1882 г.)

Как и большинство великих естествоиспытателей XIX в., Вёлер отрицал романтическую натурфилософию, поскольку она была бесплодной для дальнейшего развития естествознания. "Натурфилософия была не чем иным, как старой мертвой схоластикой" [46, с. 295],- писал он Либиху, который, правда, в еще более резкой форме, выступал против этого умозрительного направления в развитии философии.

По сравнению с Либихом Вёлер сильнее склонялся к стихийным материалистическим представлениям, что отчетливо проявлялось в его письмах к Либиху. В связи с известной академической речью, произнесенной Либихом в 1865 г., Вёлер писал: "Я полностью согласен с тобой, что для того, чтобы в естествознании понять факты, надо уже иметь в голове определенную идею; но все же остается вопрос, не возникают ли идеи благодаря предшествующим как будто бы бессознательным наблюдениям, обязанным чувственным восприятиям... и тогда теоретические идеи будут рождаться из наблюдавшихся фактов" [46, с. 315].

Так, по поводу работ Шёнбейна по исследованию озона Вёлер заметил, что это вещество впервые по-настоящему его заинтересовало лишь тогда, когда озон оказалось возможным уловить и положить на весы. Несмотря на стихийно-материалистические представления и неприязнь к умозрительной немецкой натурфилософии, Вёлер не был в состоянии понять теоретико-познавательное значение проведенных им синтезов.

Очень большую роль в жизни и деятельности Вёлера играли дружеские отношения с его учителем Берцелиусом и с Либихом. С ними Вёлера связывала оживленная и очень содержательная переписка, касающаяся не только научных исследований, но и многих личных и политических вопросов.

С Либихом Вёлер, например, провел совместную работу по изучению радикала бензойной (бензолкарбоновой) кислоты. Эти работы способствовали созданию теории радикалов и классификации органических соединений.

Ф. Вёлер вместе с Ю. фон Либихом, Г. Буффом и Г. Коппом. (Фотография более позднего времени.)

Уже у Берцелиуса Вёлер изучал соединения циановой кислоты и их изомеры. При этом он вместе с другими исследователями накопил материал для разработки представлений о конституции химических соединений⁴.

Полученные Вёлером результаты в некотором отношении противоречили дуалистическим представлениям, которые его учитель Берцелиус положил в основу созданной им электрохимической теории. Вёлер указывал, что свойства вещества зависят не только от того, какие "пары" образуют его составные части, но и от различия во взаимном расположении, как это утверждали сторонники унитарных взглядов. Впоследствии изучению этого вопроса способствовал А. В. Гофман.

В 1824 г. Вёлеру удалось при помощи гидролиза дициана получить щавелевую (этандикарбоновую) кислоту. Впервые это соединение было получено Шееле в 1776 г. при окислении сахара азотной кислотой. Принципиально новым в работе Вёлера было то, что это соединение впервые было синтезировано из исходных неорганических веществ.

Синтез мочевины через перегруппировку цианата аммония, осуществленный Вёлером в 1828 г., имел очень большое значение для развития органической химии⁵. Прежде всего это было одним из наиболее ярких примеров явления, которое Берцелиус назвал изомерией, и тем самым Вёлер способствовал развитию структурной теории. В то время шла необычайно оживленная полемика по поводу провозглашенной с позиций витализма противоположности между органической и неорганической химией. Вёлер сначала очень осторожно оценивал значение этого открытия и спрашивал мнение своего учителя Берцелиуса, действительно ли он провел синтез органического соединения. Либих охарактеризовал открытия Берцелиусом виноградной кислоты и Вёлером мочевины как подлинное начало новой науки - органической химии. А. В. Гофман назвал последнее "в полном смысле этого слова эпохальным открытием" [47, с. 38-39].

Однако искусственное получение мочевины не было для Вёлера и других химиков, например для Берцелиуса, достаточным основанием для того, чтобы отказаться от витализма. Даже в последнем издании своих "Очерков органической химии" Вёлер рассуждал о роли "жизненной силы" в органических химических реакциях, которая не имеет отношения к закономерностям в неорганической химии. Но даже если и сам Вёлер не смог правильно оценить значение своего открытия, оно помогло преодолеть виталистические представления в естествознании, способствовало становлению и распространению взглядов о материальном единстве мира. Значение новых органических синтезов Энгельс в 1876 г. охарактеризовал как вклад в разработку материалистического диалектического взгляда на природу: "Поразительно быстрое развитие химии со времени Лавуазье и особенно со времени Дальтона разрушило старые представления о природе еще и с другой стороны. Благодаря получению неорганическим путем таких химических соединений, которые до того времени порождались только в живом организме, было доказано, что законы химии имеют ту же силу для органических тел, как и для неорганических, и была заполнена значительная часть той, якобы навечно непреодолимой пропасти между неорганической и органической природой, которую признавал еще Кант" [5, с. 353]. Энгельс считал получение мочевины одним из выдающихся достижений естествознания XIX в., которые подтвердили справедливость материалистических естественнонаучных представлений.

Действительно, в результате этой и многочисленных последующих работ по органическому синтезу из природы были изгнаны явления, казавшиеся ранее "таинственными и непонятными". На основании таких исследований Энгельс пришел к выводу: "Теперь вся природа простирается перед нами как некоторая система связей и процессов, объясненная и понятная по крайней мере в основных чертах" [5, с. 513].

Во время работы в Гёттингенском университете Вёлер получил карбид кремния, силан и трихлорсилан, а также установил аналогию между кремнийорганическими и углеродными органическими соединениями. В 1863 г.⁶ Вёлер впервые получил при взаимодействии карбида кальция и воды ацетилен, открыв тем самым реакцию, которая впоследствии приобрела большое значение для развития крупнотоннажное химической промышленности.

Среди работ Вёлера по неорганической химии особое значение имело получение чистого алюминия в виде "металлической канители" в 1827 г. Усовершенствованием способа получения алюминия Вёлер занимался долгие годы. Лишь в 1845 г. он смог сообщить Либиху, что "алюминий получен в виде столь больших шаров" [46, с. 149], что оказалось возможным определить его плотность, равную 2,50 ^г/_см³.

В то же время французскому ученому Анри Сен-Клер Девиллю удалось разработать способ промышленного производства алюминия. Возникший спор о приоритете между двумя учеными завершился лишь в 1855 г. признанием равноценности заслуг Вёлера и Сен-Клера Девилля в разработке способов получения алюминия.

В 1829 г. Вёлер опубликовал статью "О получении фосфора". Восстановив в своей лаборатории фосфат в фосфор, он наметил общий принцип получения фосфора, используемый в различных методах и в настоящее время.

Вёлер, кроме того, выделил бериллий, а также кристаллические бор и кремний.

Значительный вклад Вёлера в развитие химии в XIX в. заключался также в его замечательной многообразной литературной деятельности. Вёлер написал "Очерки неорганической и органической химии", а также руководство к практикуму по аналитической химии, которое вышло несколькими изданиями. Вёлер переводил на немецкий язык учебники и ежегодные обзоры развития химии, написанные Берцелиусом, а также некоторое время принимал участие в издании "Анналов химии и фармации".