Глава 4
Глава 4
От мыловаренного завода до рельсовой стали. Золотая медаль. Путешествие по Италии. Ново-Александрия: встреча с А. Е. Арбузовым. На крутом переломе судьбы. Анна Петровна Остроумова-Лебедева. «Работа, работа, работа…». Что такое полимеры? Неудача за неудачей. Родной дом «химической дружины». Новые поиски.
Миновало тяжкое для свободолюбивого юноши испытание армейской муштрой. Университет окончен. Первое научное исследование опубликовано в журнале Русского физико-химического общества, пользующегося широкой известностью у химиков всего мира. Еще бы! Ведь на его страницах на протяжении десятков лет появлялись замечательные исследования выдающихся русских химиков Менделеева, Бутлерова, Марковникова, Меншуткина, Коновалова, Фаворского и других. Казалось бы, молодому талантливому и уже зарекомендовавшему себя ученому, удостоенному при окончании университета диплома высшей степени, открыта прямая дорога в науку — дорога творческих дерзаний и успехов.
Однако на этом пути розы встречались значительно реже, пестрели тернии. Сергей Васильевич не был оставлен при университете, и, чтобы сохранить за собой право творческой работы, ему нужно было прежде еще обеспечить свое существование. В те годы занятия наукой отнюдь не влекли с собой безбедное житие. Скорее наоборот: за радость занятия наукой приходилось расплачиваться подчас весьма дорого, ценой здоровья, а то и самой жизни.
По окончании университета Лебедев некоторое время работал на мыловаренном заводе Жукова (ныне завод имени Л. Я. Карпова). Акционерное общество заводов А. М. Жукова, основанное в 1845 году, охватывало четыре производства: маслобойное, масло-очистительное, мыловаренное и нефтеперегонное. Глава акционерного общества был сам недюжинным химиком, и неудивительно, что фирма завела небольшие лаборатории на заводах; у нее имелась и центральная лаборатория, занимавшаяся вопросами, выходившими за рамки отдельных производств.
Мыловаренный завод, на котором довелось работать С. В. Лебедеву в 1900–1901 годах, выпускал в год около 500 тысяч пудов мыла. Точных сведений о характере работы, выполняемой Сергеем Васильевичем на этом заводе, не сохранилось. Но, видимо, ни материальная сторона работы, ни ее существо не удовлетворяли молодого ученого, и, когда ему в 1900 году представилась возможность устроиться в комиссии по исследованию рельсовой стали при Институте инженеров путей сообщения (ныне Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта), он с радостью ухватился за это предложение. Ведь здесь он поступал под начало замечательного русского ученого — химика и металлурга Александра Александровича Байкова, с которым он на долгие годы сохранил добрые товарищеские и творческие отношения. А. А. Байков, начав работать в Институте инженеров путей сообщения в качестве ассистента, затем до 1902 года заведовал химической лабораторией.
В комиссии по исследованию рельсовой стали С. В. Лебедев занимался химическим анализом рельсовой стали (определялась присадка к ней кремния и фосфора), а также механическими испытаниями ее, в частности, на истираемость. Прирожденный талант исследователя давал себя знать при выполнении даже такой, казалось бы рутинной, аналитически-испытательной работы.
В отчете о работе своей за 1903 год Лебедев сообщал о завершении механических испытаний рельсовой стали, осуществлявшихся по способу истирания ее образцов на агатовых кругах. «Делаю текущие анализы материалов, поступающих в лабораторию: рельсы, котельное железо, медь». Но он не был бы Лебедевым, если бы был способен этим ограничиться. Тут же он добавлял: «Кроме того, мною предпринята работа научного характера для выяснения вопроса о совместном влиянии серы и марганца на свойства стали…»
Излагая далее научные предпосылки и намечая пути исследования, С. В. Лебедев заканчивал свой краткий отчет словами:
«Меняя произвольно содержание серы и марганца и определяя, какая часть серы связана с железом и какая часть с марганцем, я из полученных мною данных надеюсь получить искомые мною правильности. Применение полученных правильностей к суждению о свойствах рельсов, в зависимости от содержания серы и марганца, может, по моему мнению, дать осязательные результаты».
В этом маленьком наброске плана работ ярко проявляется характерная для Сергея Васильевича черта: подходить к решению практических вопросов не эмпирически, а вскрывая основные закономерности процесса («правильности», как их в данном случае называет Сергей Васильевич).
Не мудрено, что работы по исследованию рельсовой стали, проведенные в механической и химической лабораториях Института инженеров путей сообщения, были своеобразным научным событием. В 1906 году они были опубликованы отдельным изданием. Введение к объяснительному тексту написал выдающийся русский инженер-проектировщик, крупный ученый в области строительной механики и мостостроения Н. А. Белелюбский. А на международной выставке по железнодорожному делу в Милане в том же 1906 году коллектив авторов, выполнявших работу по исследованию рельсовой стали (ведущее место по праву принадлежало в ней Сергею Васильевичу), был отмечен золотой медалью.
Нет ничего удивительного и в том, что в сентябре 1902 года А. Е. Фаворский «покорнейше просил» физико-математический факультет Петербургского университета «ходатайствовать об определении лаборантом технической лаборатории, с жалованием 800 руб. (в год) окончившего по Естественному разряду с дипломом первой степени Сергея Васильевича Лебедева».
2 ноября 1902 года Сергей Васильевич был утвержден лаборантом этой лаборатории, и с этого времени началась его работа в стенах Петербургского университета, где он ранее получил свое специальное образование, а затем, выполняя свои замечательные исследования, вырос в крупного ученого. Но и получение места лаборанта в университете не давало еще ему материальной возможности отдавать время творчеству. Чтобы свести концы с концами, Лебедев первое время продолжал работать в комиссии по исследованию рельсовой стали, а затем вплоть до окончания магистерской диссертации постоянно давал уроки в средних учебных заведениях или брал на себя выполнение случайных анализов.
В 1903 году университет послал С. В. Лебедева в заграничную командировку для участия в V Международном конгрессе по прикладной химии в Берлине. Тяжелое душевное состояние Сергея Васильевича, вызванное, с одной стороны, сложностью семейной обстановки (он не был счастлив в браке со своей первой женой — Антониной Степановной Максимовой), и, с другой стороны, неудовлетворенностью сложившимися в первые годы после окончания университета условиями научной работы, очень беспокоило его близких.
Его друг, впоследствии профессор физической химии и одновременно большой знаток искусства В. Я. Курбатов уговорил его немного попутешествовать, чтобы отдохнуть, отвлечься от забот и набраться новых впечатлений. Ему не пришлось тратить больших усилий на уговоры: от природы наделенный способностью тонко и чутко воспринимать красоту природы, рано приобщившись к различным видам искусства, С. В. Лебедев очень любил знакомиться с природой, архитектурой и искусством в новых краях. Друзья решили воспользоваться поездкой в Европу, чтобы немного побродить по Италии.
В это первое свое путешествие за границу Сергей Васильевич совместно с таким прекрасным знатоком архитектуры и искусства, каким был его спутник Владимир Яковлевич Курбатов, посетил ряд городов Италии: Фиуме, Анкону, средневековый город Ассизи и, наконец, Рим.
В Риме к молодым путешественникам присоединилась знакомая художница Анна Петровна Остроумова со своей подругой. Затем они уже целой компанией посетили Флоренцию и Венецию. То были дни незабываемых, ярких переживаний. Вспоминая впоследствии чувства, охватившие его тогда, он говорил: «Как будто острый резец проводил в моей памяти неизгладимые черты».
В 1903 году, окончательно убедившись в невозможности продолжать семейную жизнь с первой женой, Сергей Васильевич начал дело о расторжении этого брака. Однако начавшаяся русско-японская война не позволила ему довести решение этого вопроса до конца. Он был призван в армию и направлен с пополнением в Белевский полк, размещенный в городе Ново-Александрии (ныне город Пулавы) Люблинской губернии.
Ново-Александрия, в то время захолустное местечко, располагалась вдали от железной дороги на правом берегу Вислы. Городок насчитывал около десяти тысяч жителей и имел только одну достопримечательность: в Ново-Александрии находился прославленный далеко за пределами России Институт сельского хозяйства и лесоводства. Достаточно сказать, что в этом институте долгое время работал В. В. Докучаев. Из стен химической лаборатории института вышло немало интересных исследований А. Л. Потылицына, одного из наиболее ярких представителей бутлеровской школы, Е. Е. Вагнера, Д. П. Павлова (брата великого русского физиолога И. П. Павлова), B. М. Семенова.
В момент появления С. В. Лебедева в Ново-Александрии ассистентом кафедры органической химии этого института работал Александр Ерминингельдович Арбузов, один из крупнейших современных представителей бутлеровского направления в органической химии, известный своими фундаментальными исследованиями в области органических соединений фосфора.
В этой-то лаборатории и произошло первое знакомство двух выдающихся русских ученых. Так зародилась их многолетняя дружба.
«Однажды, помню как сейчас, — вспоминает об этом А. Е. Арбузов, — в мою скромную ассистентскую комнату вошел стройный молодой человек в военной форме, с бледным энергичным лицом — это был C. В. Лебедев. Он стал излагать мне свои планы научных работ, которые меня несколько удивили. В то время внимание химиков сильно привлекали процессы окисления органических соединений свободным кислородом и пытавшиеся объяснить эти своеобразные процессы теории, высказанные независимо друг от друга Бахом и Энглером. Одним из хорошо изученных объектов пероксидного (по Энглеру, мольоксидного) окисления был триэтилфосфин, который легко присоединял молекулу кислорода и давал таким образом «мольоксид». У меня тогда были в полном ходу работы по эфирам фосфористой кислоты, строение которых в некоторых отношениях сходно со строением фосфинов. С. В. Лебедев предполагал изучить действие кислорода на синтезированные мною эфиры фосфористой кислоты и просил меня разрешить ему воспользоваться моими соединениями, на что я немедленно выразил согласие. Планы изучения пероксидного окисления у Сергея Васильевича остались планами, но с тех пор мы встали, можно сказать, в дружеские отношения, и эти отношения не изменились до самой его неожиданной кончины».
Жизнь в Белевском полку, расквартированном далеко от театра военных действий, проходила монотонно. Командир полка недолюбливал «господ универсантов», присланных с пополнением из Петербурга, старался держать этих «крамольников» подальше от офицерского корпуса, Сергею Васильевичу, например, поручил командовать так называемой «трахомной командой». Дело в том, что чудовищная нищета, в условиях которой жило большинство населения царской России, особенно на окраинах, и отсутствие медицинской помощи способствовали распространению трахомы — тяжелого хронического заболевания слизистых оболочек глаза. И среди призванных в армию число трахоматозных было сравнительно велико. Так вот, в Белевском полку было решено больных трахомой изолировать. Вся военная подготовка этой команды протекала в удалении от полка. С. В. Лебедев, так же как и в первый период своего пребывания в армии, четко выполнял все уставные требования и хотя тяготился духом царской казармы, проявлял себя дисциплинированным офицером и хорошим строевым командиром. В полку его уважали также за исключительную меткость стрельбы из личного оружия.
В конце 1904 года Сергей Васильевич вырвался на короткое время в Петербург, а затем в начале 1905 года получил отпуск из полка на пять месяцев. Он задумал перевестись на пороховой завод, где со своей специальностью химика был бы более полезен, чем командир «трахомной команды».
Весной 1905 года в личной судьбе Сергея Васильевича произошло важное событие, оказавшее далеко идущее влияние на все стороны его жизни. После оформления развода со своей первой женой, И мая 1905 года, Сергей Васильевич сочетался браком с Анной Петровной Остроумовой. Бракосочетание состоялось в Богоявленской церкви, расположенной в окраинном районе Петербурга, на Гутуевском острове.
Анна Петровна Остроумова-Лебедева, дальняя родственница Сергея Васильевича, родилась в Петербурге в 1871 году. С детских лет у нее проявилась способность к рисованию. Еще будучи ученицей последних классов гимназии, она одновременно посещала подготовительные классы частного училища технического рисования (ныне Высшее художественно-промышленное училище имени В. И. Мухиной), куда и поступила после окончания гимназии. Три года она усердно изучала живопись, рисунок и гравюру, а в 1892 году перешла в Академию художеств, где занялась исключительно живописью. С 1896 года ее взял в свою мастерскую Илья Ефимович Репин. Но, занимаясь живописью, Анна Петровна не утратила интереса к гравюре и мечтала возродить это высокое искусство, считавшееся в то время прикладной, почти ремесленной, во всяком случае, подсобной полиграфической специальностью. Получив в этом вопросе поддержку своего первого учителя по училищу, знаменитого гравера профессора В. В. Мате, Анна Петровна не остановилась в своем увлечении перед тем, чтобы уйти из мастерской Репина. Она перешла в мастерскую Мате и в 1900 году представила на академический конкурс четырнадцать черных и цветных гравюр. Известные своим консерватизмом члены совета Академии художеств не сумели по достоинству оценить новаторство, явившееся в представленных ей работах, и она получила звание при очень неблагоприятном соотношении голосов.
В дальнейшем Анна Петровна Остроумова-Лебедева завоевала себе широкое признание выдающегося графика и акварелиста. Главное место в ее творчестве занимал лирический пейзаж. Особенно прекрасны ее акварели и гравюры, посвященные архитектуре Петербурга — Ленинграда и его пригородов.
Анна Петровна большое внимание уделяла также искусству портрета и, в частности, сохранила для нас в своих произведениях проникновенно художнически раскрытый облик ученого — Сергея Васильевича Лебедева.
Многогранное творчество Анны Петровны Остроумовой-Лебедевой было весьма продуктивным. Почти во всех многочисленных музеях нашей необъятной Родины и во многих заграничных собраниях можно найти замечательные произведения ее кисти или резца. Советское правительство высоко оценило значение и роль Анны Петровны Остроумовой-Лебедевой в развитии отечественного изобразительного искусства. В 1942 году ей было присвоено звание заслуженного деятеля искусств РСФСР, а в 1946 году звание народного художника РСФСР. В 1949 году А. П. Остроумова-Лебедева была избрана действительным членом Академии художеств СССР.
На протяжении почти тридцати лет Анна Петровна была верным другом Сергея Васильевича. Творческий энтузиазм, владевший обоими, душевная чуткость, отзывчивость ко всему прекрасному позволяли искусству живописи отлично уживаться с наукой химией. К слову сказать, в творчестве Сергея Васильевича как ученого неуловимо проскальзывают порой незаметные штрихи, показывающие художественную одаренность этой богатой натуры.
После свадьбы Анна Петровна и Сергей Васильевич ненадолго поселились в Карелии в Нодендале. В весенние месяцы и первые месяцы лета прозрачные леса, озера и камни Карелии особенно прекрасны. Белые ночи, когда «одна заря сменить другую спешит, дав ночи полчаса», особо подчеркивают прелесть, казалось бы скупой и бедной, в действительности лишь скромной, но многоликой северной природы. Пронизанные неярким северным солнцем сосновые леса, сбегающие с песчаных косогоров к тихим, глубоким озерам, небольшие, но быстрые речки создают тот необыкновенный и неповторимый колорит, который способствует отдыху и располагает к творчеству. Анна Петровна Остроумова-Лебедева писала в своих примечательных «Воспоминаниях», что именно в этот период у Сергея Васильевича проявилось несомненное дарование к рисунку и живописи, а также тонкое чувство и понимание пейзажа. В дальнейшем Сергей Васильевич не занимался живописью систематически, но сохранившиеся немногочисленные его рисунки наглядно подтверждают справедливость мнения, высказанного его женой.
Их роднило тонкое понимание искусства во всех его формах. Воспитанию этой стороны дарований Сергея Васильевича способствовало его постоянное общение с крупнейшими русскими художниками, товарищами и друзьями Анны Петровны. В кругу семьи Лебедевых часто можно было встретить крупнейших русских и советских художников, композиторов и музыкантов. Художественность натуры Сергея Васильевича проявлялась и в его научном творчестве на протяжении всей его жизни.
Проводимые им, по свидетельству его друзей и соратников, химические эксперименты были всегда настолько строго, тонко и изящно оформлены, что невольно приходило на ум сравнение их с произведениями искусства.
В период, когда развертывались наиболее блестящие экспериментальные исследования, предпринятые Сергеем Васильевичем, химические лаборатории еще не имели вспомогательных мастерских. Стеклодувные и механические работы приходилось либо передавать немногочисленным мастерам, работающим в этой области, либо выполнять самим экспериментаторам. Не случайно многие русские химики в совершенстве владели стеклодувным искусством. Среди этих искусников история химии сохранила на первых местах имена Бутлерова и Арбузова. У последнего в числе его многочисленных трудов имеется, кстати сказать, и руководство по стеклодувному мастерству. Прекрасным стеклодувом являлся и С. В. Лебедев. Сложные стеклянные приборы, которые он изготовлял, являлись своеобразными произведениями искусства, удивляли и поражали тонкостью выполнения и замечательным соблюдением, если можно так выразиться, «архитектурных» пропорций. На одном из своих полотен Анна Петровна запечатлела Сергея Васильевича, работающего за стеклодувным столом. На этом полотне художник допустил некоторую вольность. Сергей Васильевич изображен на портрете одновременно в двух позах: за размышлением у стола химика-теоретика и за работой стеклодува.
Здесь фантазия художника своеобразно отражает характерную особенность творчества ученого, в котором орлиный полет мыслителя гармонично сочетается с умелой и целесообразной «приземленностью» практика.
Великим умельцем проявил себя Сергей Васильевич и при выполнении разнообразных механических работ. До сих пор в лаборатории высокомолекулярных соединений Ленинградского университета сохранились приборы, сделанные его руками. Они не только являют образцы «механического художества», о котором писал еще Ломоносов, но и до сих пор находят применение при проведении различных экспериментов.
Но вернемся к нашему повествованию. Супругам недолго пришлось отдыхать в прекрасной Карелии. Отпуск кончился, и командир «трахомной команды» должен был вернуться в полк. Жена последовала за ним.
Анна Петровна Остроумова-Лебедева вспоминала: «Бытовые условия жизни там были очень примитивны. Полковой командир продолжал относиться опасливо к Сергею Васильевичу и старался держать его подальше от полка. Он беспрестанно давал ему разные поручения, заставлявшие его уезжать на несколько дней, и я тогда оставалась совершенно одна».
Но осенью 1905 года состоялся, наконец, перевод в Петербург. С. В. Лебедев получил назначение на Охтинский пороховой завод.
1905 год вошел в историю как год первой революции эпохи империализма. В. И. Ленин писал в сентябре 1905 года: «Революция, переживаемая Россией, есть революция общенародная. Интересы всего народа пришли в непримиримое противоречие с интересами кучки лиц, составляющих самодержавное правительство и поддерживающих его».[5]
С. В. Лебедев и А. П. Остроумова-Лебедева принадлежали к прогрессивным кругам русской интеллигенции и не могли оставаться в стороне от революционных событий. Первые дни революции 1905 года внесли в сердца русской интеллигенции надежду на близкий рассвет. Выражая, видимо, не только свои мысли, но и думы близкого ей по духу человека, Анна Петровна в это время писала:
«Смотри, как все кругом зашевелилось. Не пройдет и году, как все закипит, тогда всем найдется работа, и жизнь станет интересной. Хотя без борьбы, и должно быть кровавой, все-таки ничего не будет, ничего не дадут. Ведь нельзя же считать этот «обгрызок» думы действительно за нечто. Не дадут — так возьмут. Теперь уже не удержаться, так все общество поднялось и чувствует за собой силу».
В период декабрьского вооруженного восстания в Москве Сергей Васильевич часто бывал в кругу близких Анне Петровне художников и писателей. Собираясь вместе, они не могли говорить ни о чем, кроме как о политических событиях в стране. Негодование на правительство, жестоко расправлявшееся с рабочими и крестьянами, поднявшимися в борьбе за свободу, требовало выхода. Этот выход был найден в решении выпускать журнал политической и художественной сатиры, который вскоре получил название «Жупел». Слово «Жупел» в церковнославянском языке имело значение «горящая сера» и вошло в широкий разговорный обиход после появления комедии А. Н. Островского «Тяжелые дни», где купчиха говорит: «Как услышу я слово «жупел», так руки и ноги затрясутся». Писатели и художники окрестили именно этим названием свое детище, появление которого «купчине» — самодержавию — должно было, по замыслу, внушать страх и ужас. В период подготовки к выходу в свет этого журнала писатели и художники для обсуждения организационных вопросов собирались у Максима Горького, жившего тогда на Петроградской стороне и в пригороде Петербурга Куоккола (ныне Репино), у художников Билибина и Добужинского и, наконец, у Лебедевых, которые жили тогда на 13-й линии Васильевского острова. Издание основывалось на добровольных взносах его инициаторов.
Первый номер журнала имел огромный успех. Весь тираж разошелся в несколько часов. Рисунок Анисфелода, помещенный на обложке, — «1905 год» изображал кровавые кошмары казни, рисунок Гржебина — «Орел-Оборотень, или политика внешняя и внутренняя», знаменитый рисунок Серова — «Солдатушки, браво ребятушки! Где же ваша слава?», изображавший разгон солдатами безоружной демонстрации трудящихся, прогремели на всю Россию и широко известны и сейчас по изданиям, посвященным истории первой революции.
В третьем номере был помещен рассказ Максима Горького «Собака» и рисунки Билибина, Добужинского, Кардовского, Остроумовой-Лебедевой. Но этот новогодний номер был последним. На квартиру художника Билибина нагрянула полиция и после обыска арестовала его как одного из организаторов журнала.
В 1905 году Сергею Васильевичу пришлось пережить потерю двух его близких друзей. 20 февраля 1905 года после кровавых событий 9 января покончил жизнь самоубийством Владимир Андреевич Мокиевский, а в дни декабрьского восстания в Москве случайной пулей был убит товарищ Сергея Васильевича по гимназии, друг его юности, случайно оказавшийся в Москве, Е. Е. Вагнер-младший.
Наступил 1906 год. С. В. Лебедев получил от университета командировку за границу с несколько неопределенной «ученой целью». Он едет в Париж, где сначала работает в Пастеровском институте у профессора Этара. Но, как вспоминает Анна Петровна, «откуда он скоро сбежал». «Он не мог видеть, — продолжает она, — находящихся там животных, или оперируемых, или ожидающих своей участи. Их страдания повергали его в угнетенное состояние, он терял равновесие и не мог работать». Лебедев перешел в Сорбонну, к профессору Анри.
Прилежно работая над углублением и расширением своих научных познаний, Сергей Васильевич и здесь находил время для ознакомления с архитектурными достопримечательностями Версаля, Сен-Клу, Медона, Шантилье. Он посещал музеи и различные памятные места в день празднования падения Бастилии 14 июля — любовался нарядным фейерверком.
По выполнении намеченной им для себя программы научной командировки С. В. Лебедев, по установившейся традиции, окончание своего пребывания за границей использовал для путешествия. Ему снова сопутствовала в нем Анна Петровна. Сергей Васильевич и Анна Петровна отправились в Тироль на Итальянские озера. Проездом через Базель и Милан они осматривали музеи и художественные галереи, а затем сделали маленькую остановку для отдыха на берегу уединенного озера Ледро.
По возвращении в Россию Сергея Васильевича ожидала напряженная научная деятельность. А. П. Остроумова-Лебедева в своих воспоминаниях отмечает, что «осень 1906 года, после нашего возвращения в Россию, надо считать началом его интенсивной научной работы, которую он продолжает со все возрастающим темпераментом и жаром до самой смерти. Работа, работа, работа. Вся жизнь прошла в работе».
По совету А. Е. Фаворского Сергей Васильевич выбирает для своих новых исследований процесс полимеризации непредельных соединений.
На реакции полимеризации — одной из интереснейших реакций органической химии — надо остановиться особо. Особенно легко осуществляется процесс полимеризации непредельных соединений, то есть органических соединений, в которых углеродные атомы соединены между собой не одной, а двумя или тремя валентностями, или, как принято говорить в химии, «имеют в своей структуре двойные или тройные связи». Молекулы непредельных соединений способны вступать не только в разнообразные реакции со многими классами химических соединений, но и реагировать между собой. А это и есть сущность процесса полимеризации, и осуществляется он именно, за счет имеющихся в непредельных соединениях двойных и тройных связей. В результате последовательных актов присоединения из исходного непредельного соединения (часто называемого мономером) получается новое высокополимерное вещество, построенное из большого количества звеньев мономера. Полученный продукт называют полимером. В то время как мономерные вещества в большинстве случаев являются жидкостями или газами, полимер в подавляющем большинстве случаев — твердое вещество.
Каждый читатель еще в младших классах школы узнает, что любое тело в зависимости от температурных условий существует в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Так же хорошо известно и то, что при одной и той же температуре и одном и том же давлении каждому телу присуще определенное агрегатное состояние. Например, вода при атмосферном давлении при низких температурах находится в твердом состоянии в виде льда, в интервале температур от 0 до 100° является жидкостью, а по достижении температуры 100° превращается в пар.
Каждое агрегатное состояние характеризуется определенным комплексом свойств. Для газообразного состояния характерна упругость, для жидкого состояния — текучесть и способность принимать любую форму, а для твердого состояния — высокая прочность. В высокополимерах же (так называются полимеры, состоящие из очень большого числа исходных «звеньев») в широком интервале температур одновременно могут проявляться свойства, характерные для газообразного, жидкого и твердого состояния. Так, например, изделия из каучука — этого типичного представителя высокополимерных веществ, — резиновые изделия, обладают высокой упругостью (свойство, присущее газу), могут принять под действием силы любую форму (свойство, присущее жидкости) и обладают высокой прочностью (свойство, присущее твердому телу). Такое сочетание свойств высокополимеров делает их неоценимо полезными для человека. Как известно, к классу высокополимерных (или высокомолекулярных) веществ относятся различные волокна, пластмассы и каучуки, без которых очень трудно представить нашу современную жизнь.
К началу XX века процессы превращения низкомолекулярных веществ в высокополимеры не только не были еще освоены техникой, но даже не имели и достаточного научного обоснования. Один из крупнейших современных специалистов в области высокополимеров, Герман Марк, откровенно признавался, что «гигантские молекулы долгое время не представляли для химиков особого интереса. У классической органической химии было достаточно интересных и важных задач. Однако в 20-х годах нашего века изучение таких крупных молекул, как целлюлоза и каучук, уже стало казаться привлекательным».
В России проблема полимеризации завоевала себе признание значительно раньше.
Превращения различных непредельных соединений в полимерные продукты привлекали внимание еще А. М. Бутлерова, исследования которого впервые пролили свет на механизм процесса превращения изобутилена под действием серной кислоты в полимерные формы.
В дальнейшем вопросами полимеризации занимались ученики Бутлерова, причем некоторые из них добились в этой области сравнительно многого (например, И. Л. Кондаков, на работах которого мы остановимся дальше), и если они не сумели достичь заметных результатов, то лишь потому, что не были поддержаны всем фронтом тогдашней химической науки: другие выдающиеся представители бутлеровской школы — Марковников, Зайцев, Вагнер, Львов, Фаворский и Арбузов, охотнее развивали в своих работах иные стороны многогранного направления исследований своего учителя.
Первым, кто из последователей А. М. Бутлерова начал фундаментальные и систематические исследования в области полимеризации, был Сергей Васильевич Лебедев.
Когда человек начинает какую-нибудь новую работу, он сначала примеривается, пробует, как лучше ее начать и как лучше и удобнее выполнить. Так и химик-исследователь, перед тем как выбрать основное направление своих исследований, сначала проводит предварительные опыты, производит подбор веществ, применяя которые можно лучше и нагляднее выяснить вопросы, интересующие исследователя. Лишь после получения предварительных результатов, на что порой затрачивается много времени и творческой энергии, вырисовывается основной план и направление его работы химика.
Первые предварительные исследования Сергея Васильевича Лебедева в новой области были посвящены полимеризации углеводорода стирола, бромистого винила и эфиров акриловой кислоты.
Стирол может быть получен из этилена, если один атом водорода в молекуле этого широко известного углеводорода заменяется остатком бензола, известным в химии под названием радикала фенила.
Стирол — это жидкость. Давно было известно, что при хранении или нагревании жидкость превращается в стеклообразную твердую массу — результат происходящего при этом процесса полимеризации. Подобно стиролу ведет себя и другое производное углеводорода этилена — бромистый винил. Но в бромистом виниле в отличие от стирола один атом водорода заменен не на радикал фенил (остаток бензола), а на атом брома. Способность бромистого винила к полимеризации также была к этому времени хорошо известна.
Начав изучать полимеризацию непредельных соединений, С. В. Лебедев решил выяснить, как влияет на скорость полимеризации этих соединений химическая природа растворителя. Для этого он растворял названные соединения в различных спиртах, органических кислотах, углеводородах и в других органических соединениях и затем выяснял, какая часть исходного вещества при одной и той же температуре и за определенные промежутки времени превращается в полимер.
Не обнаружив заметных изменений в скорости процесса, он прервал эти исследования.
Надо отметить, что в настоящее время процесс полимеризации этих соединений (особенно стирола) приобрел большое практическое значение при производстве пластических масс. В те же годы, когда Сергей Васильевич начинал свои исследования, производства пластических масс не было, и возможность применения полимеров этих веществ для практических целей не вырисовывалась даже в далекой перспективе.
Предметом своих дальнейших исследований Сергей Васильевич избрал эфиры акриловой кислоты. Акриловая кислота также является производным этилена, в котором один атом водорода заменен на кислотную, или, как химики говорят, корбоксильную, группу. В результате взаимодействия спиртов с кислотами получаются сложные эфиры. С. В. Лебедев поставил перед собой задачу выяснить, как будет изменяться скорость полимеризации эфиров акриловой кислоты, образованных за счет различных спиртов (метилового, этилового, пропилового и др.) В этом исследовании Сергей Васильевич впервые в истории химии начал выяснять вопрос о влиянии химической структуры и характера заместителей на скорость процесса полимеризации непредельных соединений. Но химика-органика, каким прежде всего был С. В. Лебедев, интересовал не только вопрос о скорости полимеризации, но и химическая структура получаемых полимеров. Это была исключительно трудная задача, ибо полимеры эфиров акриловой кислоты, так же как и полимеры стирола и бромистого винила, относятся к классу предельных соединений, то есть к таким веществам, в молекуле которых нет двойных связей и которые, следовательно, не способны к различным химическим реакциям.
Изучать химическую структуру подобных полимеров нелегко даже сейчас, когда на помощь ученому пришли физические методы исследования, разработанные в последние 20 лет. А в то время, предприняв несколько попыток определить структуру полученных полимеров, С. В. Лебедев был вынужден констатировать, что существовавшими в то время химическими методами эту задачу решить было невозможно. Рушился весь заманчивый план исследований, который, как мы помним, предполагал возможность установления взаимосвязи между химическим строением исходного непредельного соединения, скоростью его полимеризации и структурой получаемых полимеров.
Тем не менее при полимеризации эфиров акриловой кислоты С. В. Лебедеву удалось сделать ряд интересных наблюдений. Он выяснил, в какой мере скорость полимеризации зависит от химической природы эфира, обнаружил тормозящее действие некоторых веществ на процесс полимеризации. Эти результаты в дальнейшем, а именно 11 декабря 1908 года, были доложены им на заседании Русского физико-химического общества и опубликованы в краткой протокольной заметке журнала этого общества.
Чутье и здесь не изменило талантливому химику. Он выбрал для своих исследований один из наиболее многообещающих предметов исследования. В настоящее время полимеры эфиров акриловой кислоты находят применение для изготовления оптических линз, небьющегося органического стекла и многих других важных изделий. Не его вина, что, пользуясь ограниченным, хотя по тому времени исчерпывающе полным, набором химических «ключей», он не смог отпереть еще одной плотно запертой двери. Однако он не прекращал стучаться…
Русское физико-химическое общество[6] — родной дом «химической дружины», которую здесь собирал Менделеев, — было заинтересованным свидетелем этих усилий. О его роли в жизни русских химиков следует сказать особо.
Первый устав общества разрабатывался на квартире Д. И. Менделеева группой выдающихся русских химиков, выступивших инициаторами его создания. Сам Дмитрий Иванович Менделеев председательствовал на первом заседании вновь организованного (тогда еще по названию Русского химического) общества 6(18) ноября 1868 года.
В 1878 году по предложению Д. И. Менделеева произошло слияние Русского химического общества с Русским физическим обществом в единое Русское физико-химическое общество. С 1869 года общество стало выпускать свой печатный орган — журнал Русского химического общества (позднее Русского физико-химического общества), на страницах которого были опубликованы все основные выдающиеся исследования русских химиков, в том числе и первое сообщение Д. И. Менделеева о периодической системе элементов.
В 1924 году президент Английского химического общества Уильям Уинни в речи, произнесенной на годовом собрании этого общества, дал оценку значимости русского химического журнала, назвав его «сокровищницей ценностей», и призывал английских ученых изучать русский язык, чтобы получить доступ к этой сокровищнице.
После смерти Менделеева (эту тяжелую утрату мировая наука понесла в 1907 году) было решено устроить в Русском физико-химическом обществе торжественное чествование его памяти, и почти одновременно возникла мысль об организации при этом обществе Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Задача съезда по определениию положения о нем была следующей:
«Менделеевский съезд по общей и прикладной химии имеет целью способствовать успехам химии и ее приложений в России и вместе с тем сближению лиц, занимающихся химией и ее приложением».
1-й Менделеевский съезд по общей и прикладной химии состоялся в Петербурге 20–30 декабря 1907 года. В состав бюро этого съезда входил Сергей Васильевич Лебедев. С этого момента и началось его активное участие в работе Русского физико-химического общества. И при организации последующих менделеевских съездов он активно участвовал в их подготовке, являясь на первых съездах членом бюро, а затем входя в организационный комитет съездов. На ряде съездов он выступал с докладами. И в повседневной жизни Русского физико-химического общества С. В. Лебедев являлся активным деятелем этого прогрессивного объединения русских ученых.
С 7 февраля 1908 года по январь 1912 года Сергей Васильевич вел очень большую работу, связанную с протоколированием заседаний, осуществляя большую переписку с иностранными учеными и химическими обществами других стран. Многие годы (например, 1914, 1915, 1916, 1917, 1926, 1928, 1930, 1931) он избирался и работал членом совета Отделения химии (часть работы физики и химики осуществляли раздельно в рамках единого общественного коллектива).
В 1921 году, когда президентом общества был избран Н. С. Курнаков, Сергей Васильевич Лебедев и крупнейший химик, выдающийся знаток области синтеза красителей Александр Евгеньевич Порай-Кошиц были избраны вице-президентами общества.
Итак, начиная с 1900 года С. В. Лебедев всегда делал первые сообщения о своих экспериментальных исследованиях на заседаниях общества и первые публикации о них помещал на страницах журнала общества. Особенно часто он стал выступать на заседаниях общества с сообщениями о своих работах, когда их главной темой стали процессы полимеризации углеводородов ряда дивинила. Такова была та новая область, в тайны которой он пытался проникнуть.
Он действовал столь же успешно, столь же упорно, готовый мужественно встретить очередную неудачу. Горные тропы науки не для увеселительных прогулок… Но именно здесь его ждал успех — настолько большой, что далеко не весь научный мир мог сразу в него поверить.