4. «РЕАКЦИЯ ЗИНИНА» И ОТКРЫТИЕ РУТЕНИЯ
4. «РЕАКЦИЯ ЗИНИНА» И ОТКРЫТИЕ РУТЕНИЯ
Органическая химия в то время только что начинала свое самостоятельное существование, только что делала первые шаги к искусственному получению органических веществ, к синтезу. До того органическая химия только анализировала, открывала, но ничего не синтезировала, ничего не приготовляла вновь.
Неорганическая химия в это время имела уже ряд блестящих достижений по синтезу неорганических веществ.
Из достижений неорганической химии искусственное получение лазуревого камня было наиболее популярным. Этот минерал в том виде, в каком его находят в природе, приковывает к себе внимание прекрасным лазурно-голубым цветом, не изменяющимся под влиянием воздуха и при нагревании. Лазуревый камень доставлял наиболее ценную краску — ультрамарин.
Ультрамарин был дороже золота, и казалось, что создать его невозможно. При анализе тщетно искали в нем красящую составную часть. Он оказался состоящим из кремния, алюминия, натрия, серы, следов железа. Никакого другого вещества, которому можно было бы приписать его окраску, не было обнаружено. И все же путем соединения кремния, алюминия, натрия, железа и серы в установленных анализом пропорциях оказалось возможным производить тысячи фунтов этого вещества, причем этот искусственный ультрамарин был даже красивее природного, не говоря уже о том, что он был в сотни раз дешевле. Можно сказать, что с получением искусственного лазуревого камня проблема синтеза минеральных веществ получила свое решение.
Химики предсказывали, что подобный же период должен наступить и для органической химии.
Однако органические вещества получались все еще только путем переработки растительных и животных организмов, и потому предполагалось, что они образуются лишь в живых организмах под влиянием таинственной «жизненной силы».
Но вот в 1828 году в скромной лаборатории профессора Фридриха Вёлера в Берлине произошло событие. Работая с аммиачной солью циановой кислоты, которая могла быть добыта из неорганических веществ, Вёлер получил кристаллическое вещество, оказавшееся, как было неопровержимо доказано, мочевиной. Впервые в истории химии был получен путем синтеза из неорганических веществ такой типичный продукт жизнедеятельности организма, как мочевина.
Открытие Вёлера нанесло первый удар идеалистическому представлению о «жизненной силе». Впоследствии Энгельс по этому поводу писал:
«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»[1].
Открытие Вёлера свидетельствовало о том, что органические вещества можно получать искусственным путем.
В 1842 году в Казани Зинину удалось искусственным путем получить из нитробензола анилин, который он назвал «бензидамом». Николай Николаевич считал, что им создано искусственно совершенно новое вещество, не встречающееся в природе.
В статье «Описание некоторых новых органических оснований, полученных действием сероводорода на соединения углеводородов с азотистой кислотой», напечатанной в «Бюллетенях Академии наук» в том же 1842 году, Зинин описал свой «бензидам» и метод его получения.
В те годы в Петербурге жил адъюнкт Академии наук, впоследствии академик, директор завода искусственных минеральных вод Юлий Федорович Фрицше (1808–1871). Одним из объектов его исследований был индиго — высокоценная синяя краска, добываемая из некоторых растений. За два года до появления статьи Зинина Фрицше, перегоняя индиго с каустической содой, получил маслянистую, бесцветную, постепенно буреющую под действием света и воздуха жидкость, которую он назвал анилином. Ознакомившись со статьей Зинина, Фрицше с величайшим волнением увидел, что вещество, полученное казанским профессором синтетически и названное им «бензидамом», было не чем иным, как тем же анилином, который Фрицше выделил путем разложения органического индиго.
Фрицше немедленно уведомил об этом Зинина, полагая, что найденный Зининым способ искусственного получения азотистых органических оснований открывал перспективу искусственного получения сложных азотистых оснований стрихнина, хинина и другие алкалоидов, содержащихся в растениях и оказывающих удивительное действие на человеческий организм.
Открытие Зинина произвело большое впечатление на научный мир, хотя никто еще не мог предвидеть, как часто и с каким успехом этот способ будет впоследствии применяться при синтезе самых разнообразных органических веществ. Тем более никто не думал о том, что открытый Зининым способ явится первым звеном в цепи открытий, приведших к созданию современной промышленности органической химии.
Открытие Зинина вселило веру в мощь синтетической органической химии. Когда известный немецкий химик-органик, друг Маркса и Энгельса, Карл Шорлеммер в шестидесятых годах прошлого века, посетив один крупный химический завод в Германии, обратил внимание на строившееся тут же новое здание и спросил, что это за постройка, то получил ответ:
— Это наши будущие хинные заводы!
Хинин был синтезирован совсем недавно и лишь в лабораторных условиях, но в поисках способов приготовления хинина еще в 1856 году английский химик Перкин получил из анилина, при его окислении, фиолетовую краску.
Химики всех стран на основе открытия Зинина создали огромную отрасль промышленности, превратив анилин — эту бесцветную жидкость — в красители самых разнообразных цветов и оттенков. А применение «реакции Зинина» в других химических рядах повлекло за собой много новых открытий.
С «реакции Зинина» началось развитие синтетической промышленности органической химии, достигшей к нашему времени колоссальных размеров.
С помощью «реакции Зинина» современная химическая промышленность получает множество красителей, лекарств, взрывчатых веществ. «Реакция Зинина» ежедневно, ежечасно осуществляется в огромных масштабах на химических заводах всего мира.
Открытие Зинина, скромно совершенное в лаборатории Казанского университета, привело к последствиям необычайно широкого практического значения.
«Огромное техническое значение этого открытия, сделанного в интересах чистой науки, — замечает Бутлеров, — служит лучшим ответом на слышавшийся нередко в публике вопрос о том, какую пользу может принести то или другое научное исследование, не имеющее в данную минуту никакого утилитарного значения».
Через два года после того, как Зинин опубликовал свою работу, взоры всего мира вновь обратились на химическую лабораторию Казанского университета: другой казанский химик, профессор Клаус, предъявил научной общественности результаты исследований нового, открытого им элемента — рутения.
Рутений был выделен Клаусом из отходов уральской платиновой руды и носит поэтому имя своей родины: на латинском языке, которым обычно пользуются для новых химических терминов, рутений значит «Россия».
Карл Карлович Клаус (1796–1864) родился в старинном русском городе Юрьеве, носившем в его время название Дерпта. Будущий ученый очень рано осиротел и был отправлен родственниками в Петербург, учеником к знакомому аптекарю. Способный и трудолюбивый мальчик сдал экзамены, к которым он самостоятельно подготовился, и получил звание аптекарского ученика, а затем и провизора.
Открыв в 1826 году в Казани аптеку, Клаус, человек общительный и влюбленный в естествознание, сблизился с местными учеными, предаваясь занятиям по ботанике и химии. Первые его работы по ботанике были результатом экскурсий в Заволжье, совершенных совместно с профессорами университета.
Завоевав себе некоторое положение в ученом мире, Клаус оставил профессию аптекаря и в 1831 году возвратился в Дерпт, где получил место ассистента при химической лаборатории Дерптского университета. Он продолжает и здесь упорно учиться, сдает экзамены и получает ученую степень магистра философии. В 1834 году Клаус вновь перебирается в Казань и занимает место адъюнкта по кафедре химии в университете.
Заведуя химической лабораторией университета, Клаус в то же время не переставал учиться. Защитив диссертацию на докторскую степень, он с 1839 года становится профессором и всецело погружается в педагогическую и исследовательскую работу. Расцвет ее совпадает с открытием рутения.
По свидетельству Н. П. Вагнера, Карл Карлович Клаус был удивительным оригиналом и «добрейшим, симпатичнейшим, честнейшим» человеком. Небольшой, приземистый, коренастый, в пятьдесят лет он юношески весело сиял сквозь массивные золотые очки своими ясными голубыми глазами и сохранял яркий румянец на круглых щеках. Каждое утро Клаус проводил в лаборатории, занимаясь главным образом исследованием свойств металлов, сопровождающих платину. Он имел привычку пробовать все растворы на вкус. Никто не мог понять, как он не сжигает себе языка кислотами и не отравляется.
«Впрочем, язык его был до некоторой степени застрахован, — добродушно подсмеиваясь, говорит Вагнер: — на нем лежала широкая полоса нюхательного табаку, который он имел привычку постоянно, безостановочно нюхать. Очень часто при этом, — добавляет Вагнер, — в его серебряной, сундучком, табакерке табаку не оказывалось, тем не менее он продолжал инстинктивно запускать в пустую табакерку пальцы и нюхать их так, как будто на них была добрая щепотка табаку…»
В каждое дело, которым он занимался, Клаус вносил особую страстность; такую же страстность он вносил и в занятия ботаникой, которой отдавал все свободное время, остававшееся от химических исследований и лекций.
Плодом занятий Клауса ботаникой было большое сочинение о волго-уральской флоре; в результате его химических исследований явилось открытие рутения.
Желая приготовить главнейшие соединения платиновых металлов для химического кабинета университета, Клаус в 1841 году добыл два фунта отходов платиновой руды и подверг их тщательному анализу, желая извлечь некоторое количество нужного ему дорогого металла.
Уже в самом начале работы исследователь был удивлен богатством этих платиновых отходов: он извлек из них не только около десяти процентов платины, но и большое количество других платиновых элементов — иридия, родия, осмия и палладия. Но еще больше заинтересовала его оставшаяся сверх того смесь различных металлов, в которых, как он предполагал, заключался еще какой-то новый, не известный науке элемент.
Открытие нового химического элемента остается крупнейшим научным событием и в наши дни, когда на основе периодической системы Д. И. Менделеева можно предвидеть все свойства нового элемента, а на основании данных геохимии и физики — даже его местонахождение. До того же как был установлен периодический закон, открытие нового элемента являлось результатом исключительной наблюдательности исследователя, его аналитического таланта и невероятного трудолюбия, сопряженного с терпением и настойчивостью.
Тем не менее Карл Карлович справился со своей задачей самым блестящим образом. Ему удалось определить с большой точностью атомный вес нового элемента и дать превосходное по точности описание его отношения к различным химическим веществам. Описание Клауса вполне совпадает с нынешним, сделанным в современных лабораторных условиях.
Весь этот труд, «продолжительный и даже вредный для здоровья», как замечает Клаус, был выполнен им в два года. 13 сентября 1844 года Петербургской Академии наук было доложено об открытии Клаусом рутения; в том же году в Казани вышла его брошюра «Химическое исследование остатков уральской платиновой руды и нового металла рутения».
Работы Клауса по химии платиновых металлов доставили ему мировую известность, педагогическая же деятельность его немало способствовала выращиванию «школы казанских химиков». Зинин после своего открытия недолго оставался в Казани. В 1847 году он принял предложение занять кафедру химии в Медико-хирургической академии и переехал в Петербург. Клаус некоторое время один возглавлял химическую науку в Казанском университете и руководил практическими занятиями в лаборатории.
«Клаусу было тогда около пятидесяти лет, — вспоминает о втором из своих учителей А. М. Бутлеров, — он с истинно юношеским жаром предавался своей двойной любви к химии и ботанике. По временам он принимался за свой гербарий и сидел за ним почти безотрывочно целые дни в течение нескольких недель. А когда плодом этого сидения являлась капитальная статья по ботанической географии приволжских стран, то Карл Карлович с таким же рвением переходил к химическим работам, и ему случалось просиживать в лаборатории безвыходно даже летние долгие дни, с утра, не обедая, до вечера и закусив калачом в ожидании позднего обеда. Увлекаясь наукой до такой степени, Карл Карлович, понятно, не мог относиться к ищущей знания молодежи иначе, как с самым теплым вниманием».
Успехи русской химии в самом восточном научном центре страны выдвинули Казанский университет в центр общественного внимания и положили начало его исторической известности как «колыбели русской химии».
Окончательно мировую известность утвердили за Казанским университетом Бутлеров и его ближайшие ученики.