ГЛАВА 4

ГЛАВА 4

Химическая лаборатория. — Учитель и друг. — Новые знакомства. — Съезд естествоиспытателей. — Путь найден. — Экскурсия в прошлое. — Первая самостоятельная работа.

Из всех дисциплин, которые Николай Зелинский слушал на первом курсе, больше всего его заинтересовала химия.

Учителями его по химии были Е. Ф. Клименко, А. А. Вериго, П. Г. Меликишвили, В. М. Петриашвили. Николай Дмитриевич всегда с благодарностью вспоминал их. Эти ученые сумели помочь молодому студенту Н. Д. Зелинскому разглядеть за сухими химическими символами сущность явлений.

Познакомившись с периодической системой Менделеева, он был покорен ее стройностью, строгой логичностью, великим предвидением еще не познанного.

Следующим открытием на его пути в химию была теория строения вещества, созданная Бутлеровым. Он сразу понял ее громадное значение, которое можно было сравнить только со значением менделеевского периодического закона. «Менделеев предугадал неизвестные элементы — Бутлеров предсказал еще никем не открытые органические соединения, — говорил Зелинский. — Бутлеровская теория дает возможность не только познавать существующие в природе органические соединения, но и создавать совершенно новые, изменять и дополнять природу».

Чем больше узнавал Николай Зелинский о химии, тем прекрасней казалась ему эта наука, тем сильнее овладевало им желание посвятить себя химии, пойти по пути Менделеева и Бутлерова.

В 80-х годах отечественная химия уже достигла несомненного расцвета. Ученые Западной Европы знали имена, продолжателей дела великого Ломоносова: «дедушки русской химии» А. А. Воскресенского Н. Н. Бекетова, Н. И. Соколова, Д. И. Менделеева Н. Н. Зинина, А. М. Бутлерова, В. В. Марковникова.

Два важных открытия, сделанные русскими химиками, — периодический закон Менделеева и теория химического строения Бутлерова — вывели химию из хаоса, в каком она находилась в 50-х годах, и дали возможность ее плодотворному развитию.

Громадная экспериментальная работа, проводимая химиками всего мира, в последующие годы давала подтверждение и дополнение к этим законам.

И все же химия в России с трудом прокладывала себе дорогу; в то время как за границей уже успели оценить и практически использовать ряд блестящих открытий русских химиков, Менделеев и другие ученые тщетно пытались пробить стену недоверия, косности, безграмотности в отечественной промышленности.

Но в высших учебных заведениях русским химикам удалось проводить подготовку молодежи на высоком уровне. Хорошо было поставлено преподавание и в Новороссийском университете.

О лаборатории Новороссийского университета Н. Д. Зелинский в своих воспоминаниях рассказывал:

«…Благодаря заботам и трудам Н. Н. Соколова и А. А. Вериго химическая лаборатория в Новороссийском университете, открытая 1 мая 1865 года, была уже в первые годы хорошо устроена и снабжена всеми необходимыми пособиями. Практические занятия привлекали многих, и лаборатория Новороссийского университета всегда являлась одним из наиболее деятельных учебно-вспомогательных учреждений университета».

На втором курсе обязательной для всех студентов-естественников была отработка качественного и количественного анализа — основных методов исследования химического состава вещества.

Лаборатория качественного анализа помещалась в большом зале, была она прекрасно оборудована. На столах, на каждом рабочем месте стоял набор необходимой посуды и реактивов для анализа. Одновременно работало 40 человек. Задачей качественного анализа является выяснение, из каких элементов, химических групп таблицы Менделеева состоит исследуемое вещество. Она решается путем проведения ряда специальных реакций, каждая из которых характерна для какого-либо одного из входящих в состав элементов. Занятия по качественному анализу увлекли Зелинского. Выполняя задание, он переживал чувство первооткрывателя, проникающего в волнующую тайну неизвестного. Получив колбу с бесцветной жидкостью, постепенно приливая к ней различные реактивы, наблюдал он то яркую окраску раствора, то пушистые хлопья осадка, характеризующие один из элементов, входящих в раствор.

Николай Зелинский полюбил и количественный анализ, ставящий своей целью определение процентного содержания входящих в состав исследуемого вещества элементов. В нем весовой метод основан на измерении веса продуктов реакции, в которой участвует определенный элемент, а объемный метод заключается в измерении объема реактива, израсходованного на реакцию с исследуемым веществом.

Сидя на высоком табурете перед столом, на котором установлена длинная узкая бюретка, наполненная раствором реактива, будущий химик подливал его в колбу с испытуемым раствором. Туда же добавлял он и каплю индикатора, незаменимого помощника в анализе: вещества, внезапным изменением своего цвета указывающего момент окончания реакции.

Зелинскому не казались скучными эти кропотливые операции. Не надоедали и бесконечные, тщательные взвешивания маленьких порций вещества на часовых стеклышках при весовом анализе.

Многие реактивы студенты готовили сами. «Каждый из нас должен был по методу Мора приготовить или сварить едкую щелочь, — вспоминает Н. Д. Зелинский. — В железные казанки наливался раствор углекислого калия, туда же помещался и гидрат извести; затем кипятили и ждали, когда все это усядется, испытывали, не выделяется ли угольная кислота при подкислении. Таким образом, едкая щелочь, которая служила для того, чтобы по концентрации щелочи можно было установить остальные титры, готовилась непосредственно самими студентами». Это приучало к ответственности и добросовестности в работе: плохо приготовишь, сам же пострадаешь — анализ даст неверный результат.

Занятиями по качественному анализу руководил П. Г. Меликишвили. Объемный анализ преподавал В. М. Петриашвили.

Когда Зелинский первый раз вошел в лабораторию, он даже оробел, таким суровым показался ему лаборант Петр Григорьевич Меликишвили (или Меликов, как называли его тогда, переделывая грузинскую фамилию на русский лад).

У Меликишвили было строгое восточного типа лицо, густые сдвинутые брови над сверкающими черными глазами. Ходил Петр Григорьевич, сутулясь, медленно, говорил с грузинским акцентом, скупо и тихо. Но когда возникал какой-нибудь спорный вопрос, в особенности вопрос химический, он терял хладнокровие, говорил горячо и страстно.

Вскоре Зелинский оценил беззаветную преданность Петра Григорьевича любимому делу. С утра до вечера Меликишвили ходил по залу, останавливаясь возле студентов, то объясняя что-нибудь, то показывая, как надо работать.

Петр Григорьевич жил исключительно жизнью лаборатории. Он проводил здесь целые дни в наблюдении за занятиями, а ночами частенько приготовлял необходимые реактивы и растворы. Жил он при университете, в маленькой, заставленной книгами комнатке, семьи у него не было, и все привязанности Петр Григорьевич отдавал студентам. Он умел безошибочно распознать среди них тех, кого влекла химия, и для них не жалел своего труда и времени.

Петр Григорьевич заметил способности Николая Зелинского, его исключительный талант экспериментатора. Нравилась ему и удивительная трудоспособность молодого студента. Зелинский вскоре перестал стесняться Петра Григорьевича, и между учителем и учеником установилась та особенная, незримая связь, которая соединяет людей, увлеченных любимым делом.

Петр Григорьевич Меликишвили привлекал к себе симпатии студентов не только как терпеливый, внимательный учитель, он был очень добрым человеком, всегда отзывавшимся на все нужды молодежи.

Он много помогал студентам.

А. М. Безредка вспоминал, как в 1890 году, когда многих студентов высылали из Одессы, Меликишвили вызвал его к себе.

«Впервые я видел в домашней обстановке Меликишвили, уважение к которому у меня граничило с благоговением. Видя мое смущение, он ласково взял меня за руку и сказал: «Я позволил себе вас побеспокоить, так как у вас, наверное, есть товарищи, которым приходится оставить Одессу. Теперь холодно, может быть, есть такой, у которого нет шинели, возьмите мою шубу и дайте ему». При этом он раскрыл сундук, стоявший тут же в комнате, и, вынув оттуда пакет, передал мне, сказав со смущенным видом: «А это мои сбережения, отдайте и это, но бога ради никому об этом не говорите».

Петр Григорьевич был интересным собеседником, любил музыку, искусство, увлекался путешествиями. Когда Н. Д. Зелинский ближе сошелся с Петром Григорьевичем, тот стал брать его с собой в далекие загородные прогулки. В редкие свободные вечера Меликишвили со своим «Нико», как он стал называть Зелинского, ходил к друзьям.

Чаще всего бывали они у профессора Василия Моисеевича Петриашвили.

Квартиру Петриашвили называли «караван-сараем», а столовую, в которой садилось за стол обычно до 20 человек, — «кунацкой». Семья Петриашвили славилась гостеприимством, здесь всегда было много приезжих из Грузии, главным образом молодежь. Здесь Петр Григорьевич всегда мог встретиться с земляками, поговорить на родном языке. Любимой темой была Грузия. О ней часами говорили, вспоминали, спорили. Любили петь застольные грузинские песни, то звучащие тоской по родине, то искрящиеся безудержным весельем. Тут же кто-нибудь из молодежи срывался с места и начинал танец — родную лезгинку. В такие «вечера воспоминаний» Петр Григорьевич преображался, глаза его теплели, губы улыбались, сам он удивительно хорошел.

Говорили здесь и о химии. Василий Моисеевич Петриашвили. как и Петр Григорьевич, страстно любил свое дело, и, сойдясь, два ученых всегда находили, о чем поговорить и поспорить. Молодежь с интересом слушала эти споры, в которых всегда узнавала что-нибудь новое для себя.

Разговоры о химии велись и у Ферсманов, куда Меликишвили несколько позже ввел Николая Дмитриевича. Евгений Александрович Ферсман был интереснейшим собеседником. Жена его Мария Эдуардовна— талантливая художница, прекрасно играла на пианино. Химию в этой семье представлял старший Ферсман — дядя Евгения Александровича. Был он завзятый спорщик, и здесь иногда возникали интересные диспуты на специальные химические темы.

Маленький сын Ферсманов Саша, впоследствии ученый — минералог и геохимик, стал, как и Зелинский, любимым учеником Меликишвили. Любовь к камню сначала увела его от химии, но, верный заветам своего учителя, Александр Евгеньевич сумел сблизить геологию и химию, связать их в единую науку — геохимию. Через много лет Зелинский и Ферсман стали близкими друзьями. Часто вспоминали они Одессу и общего друга — учителя.

«Память об этом человеке, бывшем моим первым учителем, я храню как лучшее воспоминание о студенческих годах, проведенных мною в Новороссийском университете», — писал Н. Д. Зелинский в своих воспоминаниях.

В 1883 году студент третьего курса Николай Зелинский был выбран делегатом от студентов на 7-й съезд естествоиспытателей и врачей.

Открытие съезда проходило в театре. Кресла партера были отведены семьям правителей города: губернатора, градоначальника, предводителя дворянства. Было видно много генеральских мундиров и мундиров различных ведомств. Среди аксельбантов, эполет, вензелей чернели строгие сюртуки делегатов — ученых и врачей, съехавшихся со всей России. Ярусы заняли одесские врачи, учителя естественной истории, члены недавно открытого Новороссийского отделения Общества любителей естествознания. На галерке толпились студенты-естественники. Среди них был и Николай Зелинский.

Участников съезда приветствовал Александр Онуфриевич Ковалевский. Он сказал короткую, горячую речь, в которой призвал участников съезда высоко нести знамя отечественной науки.

Профессор Ковалевский предложил избрать председателем съезда естествоиспытателей и врачей Илью Ильича Мечникова.

Аплодисменты, крики: «Профессора Мечникова! Господина Мечникова!» — были такими бурными, долгими и искренними, что заглушили отдельные недоброжелательные возгласы: «Ведь он даже не профессор университета!»

Среди докладчиков съезда был Александр Михайлович Бутлеров. О встрече с ним Николай Дмитриевич Зелинский писал через 41 год председателю Русского физико-химического общества:

«Вспоминаю то мое настроение и внимание, с которым я слушал, будучи студентом третьего курса, доклады Александра Михайловича на съезде естествоиспытателей в Одессе в 1883 году, и как был рад тому случаю, когда Александр Михайлович обратился ко мне, как к одному из юных сотрудников съезда, с просьбой прогуляться с ним по городу и указать, где почта и телеграф».

И дальше: «Не имея счастья быть непосредственным учеником Бутлерова, считаю себя в химическом образовании своем духовно с ним связанным».

Уже давно были окончены все полагающиеся по программе практические опыты, а Зелинский продолжал ежедневно посещать химическую лабораторию. Здесь начал он под руководством Меликишвили и Петриашвили работу по органическому синтезу. Зелинский давно уже решил, что станет химиком, но когда провел он свой первый синтез, то понял, что будет именно химиком-органиком. Если в аналитической химии его увлекала задача «познать», в органическом синтезе он нашел другую радость — «создать». Да, именно чувство творца, могущего силой своего разума, своего знания создавать новое, повторять многообразие природы, захватило юношу. Много дней, урывая время от других занятий, проводил он в лаборатории, занимаясь волшебным превращением одного вещества в другое.

Теперь уже он знал технику работы в совершенстве, все операции по перегонке, дистилляции, фильтрации проводил он исключительно четко. Помогала привитая бабушкой с детства любовь к аккуратности. Он не боялся затратить лишнее время, чтобы тщательно собрать прибор, пригнать пробки в перегонные колбы, проверить герметизацию. И поэтому всегда, на зависть другим студентам, опыты его удавались, выходы получаемых веществ были максимальными, чистота продуктов отличная. Так постепенно приходили мастерство, уверенность в своих силах.

Итак, Николай Зелинский решил посвятить себя работе в области органической химии.

Как самостоятельная наука органическая химия родилась всего на одно столетие раньше Зелинского. Считают, что впервые разделение на неорганическую и органическую химию было произведено Бергманом в 1777 году. Теперь: мы знаем, что разделение это условно, но в то время существовало воззрение, что соединения, образующиеся в растениях и животных, обязаны своим возникновением действию особенной «жизненной силы» и что «грубые и простые силы», определяющие течение. реакции в неорганической материи, не играют никакой роли в живом организме. Единственно она, эта «жизненная сила», обладает способностью создавать органическую материю из тел неорганических, то есть мертвых.

Но вот Вёлер в 1828 году доказал, что явление превращения неорганического тела в органическое, а именно — циановой кислоты в мочевину, может происходить не только в живом организме, но и в пробирке химика. Этим открытием был перекинут мост через пропасть, разделявшую две области химии.

Гипотеза «жизненной силы», однако, господствовала в умах химиков довольно долго. Еще в 1847 году Берцелиус поддерживал ее. Быстро следовавшие один за другим синтезы многих органических соединений опровергли, наконец, эти представления.

История развития теоретических взглядов в химии заинтересовала Зелинского; он все глубже входил в «дебри» органической химии, и теперь его уже не удовлетворяла только экспериментальная работа. С жадностью накинулся он на комплекты химических журналов прошлых лет (благо у Меликишвили были они собраны за многие годы); по ним молодой химик хотел проследить за развитием химии, за ходом мыслей своих предшественников и современников.

Первой значительной теорией в органической химии была «теория радикалов», возникшая в 30-х годах XIX столетия на основе трудов шведского химика Якоба Берцелиуса и немецких химиков Ю. Либиха и Ф. Вёлера. Эти ученые пришли к заключению, что органические вещества в отличие от неорганических, построенных из отдельных атомов, состоят из сложных атомных групп — радикалов. Радикалы очень прочны, неизменяемы в процессе реакций и существуют в свободном виде. Органическая химия стала определяться как химия сложных элементов-радикалов.

Вскоре, однако, французский химик Дюма доказал несостоятельность тезиса о неизменяемости радикалов. В противовес теории радикалов он выдвинул «теорию типов», позднее развитую французскими учеными Ш. Жераром и О. Лораном. Сопоставляя и группируя органические вещества по химическим свойствам, создатели теории типов предложили все органические соединения рассматривать как производные простейших неорганических веществ, образующиеся путем замещения в них атомов водорода на те или другие химические группы. В качестве основных типов были предложены водород, вода, хлористый водород и аммиак. Позднее к ним был добавлен метан (соединение водорода с углеродом). Теория типов учитывала состав соединения и придавала ему решающее значение в химическом поведении вещества. Эта теория давала возможность систематизировать органические соединения, но не ставила целью познать строение сложных органических молекул. Развивавший ее Жерар считал, что строение молекулы вообще непознаваемо, и химик может описать только «прошлое» и «будущее» молекулы, то есть из каких соединений произошло вещество и в какие соединения оно может быть превращено. Под химической формулой Жерар и его сторонники понимали лишь условный знак, при помощи которого выражалось не химическое строение, а метод получения данного вещества. Но так как методы получения одного и того же вещества могут быть разные, оно и записывалось химиками по-разному. Так, например, уже такое простое вещество, как уксусная кислота, имело 12 различных формул. В органической химии создавалось положение, при котором химики перестали понимать друг друга.

Вёлер писал об этом в 1835 году Берцелиусу: «Органическая химия может в настоящее время кого угодно свести с ума. Она представляется мне дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть».

Структурная теория Бутлерова стала той «путеводной нитью», которая вывела химиков из этого «дремучего леса» и внесла великолепную четкость в представление о молекуле вещества.

Бутлеров выступил решительным противником взглядов о непознаваемости молекулы, он писал, что все данные химии говорят о реальном существовании атомов и молекул, что взаимоотношения их вполне реальны и определенны и молекула имеет вполне определенную структуру.

«Химическая натура сложной частички определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением». Под химическим строением он понимал последовательность химической связи атомов друг с другом в молекуле.

Предыдущие теории признавали, что любое изменение в составе молекулы ведет к коренному изменению всех ее свойств — появлению молекулы нового вещества. Бутлеров утверждал, что и всякое изменение в структуре молекулы также влечет за собой кардинальное изменение ее свойств. Бутлеровская теория строения, устанавливая связь между внутренним строением молекулы и его внешним проявлением в свойствах, давала возможность химикам впервые исследовать порядок, в котором атомы соединялись друг с другом. Благодаря этому ведущее место в химии получил синтез, причем синтез плановый, когда химик, имея перед собой структурную формулу данного соединения, стремится по этому плану построить само вещество.

В иностранной литературе часто создателем структурной теории называют французского химика А. Кекуле.

В 1864 году, после того как теория Бутлерова стала уже широко известна, Кекуле утверждал, что подобные взгляды он развивал с конца 50-х годов, между тем до 1865 года он не дал ни одного научного изложения своих взглядов в духе теории химического строения и не сделал ни одной экспериментальной работы с целью ее проверки. Первоначальные же представления Кекуле о строении молекулы были туманны и неясны. Вот как писал он об этом сам:

«В одно прекрасное время я возвращался с последним омнибусом по улицам города (Лондона). Я сидел на крыше омнибуса и предался грезам. Перед моими глазами кружились атомы. Часто я рисовал себе в воображении движения этих маленьких существ, но до того времени никогда не удавалось мне проследить, какого рода эти движения.

Сегодня я видел ясно, как здесь и там два маленьких атома соединялись в пару, как большие атомы обнимали по два маленьких, еще большие держали в объятиях по три или по четыре и как все это кружилось в вихревом танце. Я видел, как большие атомы образовали ряды, на конце которых висели меньшие атомы… Голос кондуктора (назвавшего станцию) разбудил меня посреди этих грез. Но, придя домой, я просидел часть ночи, набрасывая эти картины в общих чертах. Так возникла структурная теория».

Главной заслугой Кекуле в создании теории строения следует считать развитие им понятия валентности, легшего в ее основу, и доказательство 4-валентности углерода. Впрочем, одновременно с Кекуле наличие четырех единиц сродства у углерода было установлено также шотландцем Купером и немецким химиком Кольбе.

Все развитие химии, по существу, подготовляло создание теории химического строения. Медленно, шаг за шагом, идут ученые по пути познания тайн природы. Одна случайно мелькнувшая мысль, наблюдение, описанное и забытое на долгое время, высказанное и не осознанное самим автором предположение… Шаг… еще шаг… И, наконец, одно, последнее, гениальное прозрение, которое впитало^ в себя, аккумулировало все ранее познанное, сумело из отдельных отрывочных звеньев построить цепь логических рассуждений, создать теорию. Этот последний гениальный шаг в создании теории строения был сделан Бутлеровым. Ему принадлежит и ясная формулировка учения и даже самое название «Теория структурного строения вещества».

Важнейшим фактом, который лег в основу теории строения, было открытие явления изомерии. Произошло оно при следующих обстоятельствах.

Немецкий химик Юстус Либих, работая над взрывчатыми соединениями с гремучей ртутью и гремучим серебром, выяснил, что они являются солями кислоты, которую он выделил и назвал «гремучей кислотой». Проведя подробный анализ, он установил, что она состоит из 24 частей углерода, 32 — кислорода, 2 — водорода и 28 — азота.

Николенька Зелинский с бабушкой М. П. Васильевой.

Н. Д. Зелинский — студент Новороссийского университета, 1884 г.

Н. Д. Зелинский — приват-доцент Новороссийского университета, 1890 г.

В тот же год другой немецкий химик, Фридрих Вёлер, описал вещество — циановую кислоту, — которое будто бы состояло из тех же элементов и точно в тех же соотношениях, но проявляло совершенно несхожие свойства. Либих заявил, что Вёлер ошибся. Разгорелся спор. За решением обратились к Якобу Берцелиусу, прозванному в то время «диктатором химии». Берцелиус тщательно проверил работу обоих ученых и заключил, что оба они правы.

Пришлось примириться с фактом, считавшимся до той поры невероятным, — что могут существовать вещества одинакового состава, но различающиеся химическими и физическими свойствами. Берцелиус дал этому явлению название изомерии, а вещества, одинаковые по составу, но различные по свойствам, назвал изомерами. Либих и Вёлер стали друзьями. Дружба эта продолжалась всю их жизнь. Начаты были совместные работы.

Вскоре выяснилось, что изомерия представляет собой не исключение, а весьма часто встречающееся явление, но тайна его долго оставалась нераскрытой.

Бутлеров писал в одной из своих работ: «Факты, не объяснимые существующими теориями, наиболее дороги для науки, от их разработки следует по преимуществу ожидать ее развития в ближайшем будущем».

Так было и с изомерией. Структурная теория строения, толчком для создания которой явилось открытие изомерии, дала ей простое и ясное объяснение:

«Изомеры — вещества, обладающие одинаковым составом, но различными свойствами, отличаются друг от друга своим химическим строением».

Детальное изучение изомерии было следующим. шагом в развитии теории строения. Большая заслуга в этой области принадлежала В. В. Марковникову. Бутлеров и Марковников дали примеры вывода всех теоретически возможных формул химического строения для веществ одного и того же состава. Дальнейшие экспериментальные исследования должны были выяснить, какой теоретически возможный случай химического строения представляет собою каждое вновь открытое вещество.

Одним из тех многочисленных исследований, на основе которых складывались знания об органических веществах, была и первая самостоятельная работа студента четвертого курса Николая Зелинского. Работа эта была опубликована в журнале русского физико-химического общества. Проводил ее Зелинский, конечно, под руководством своего учителя-друга П. Г. Меликишвили.

Петр Григорьевич в этот период занимался глицидными кислотами. Он был первым, кто синтезировал и дал название метилглицидной кислоте. Она являлась соединением, содержащим одновременно группы атомов, характерные для спиртов и для кислот. Подобные вещества были мало изучены в то время.

Воздействием метиламина (содержащего в молекуле азот) на глицидную кислоту надо было перейти к новой группе соединений — аминокислотам.

В ту пору, когда проводил свою работу студент Зелинский, аминокислоты интересовали химиков просто как углеводородные соединения, содержащие азот в молекуле, обладающие одновременно кислотными и основными свойствами. Теперь мы знаем, что аминокислоты являются теми кирпичиками, из которых построено сложное здание молекулы белка — основы всего живого. Знаем и как построена эта молекула. Этим мы обязаны работам многих ученых, неустанно собиравших крупицы знаний о белке. Потребовалось еще около двух десятилетий, чтобы химики отказались от мысли о непознаваемости белка, осмелились заглянуть в его тайну. Среди этих смельчаков был и профессор Н. Д. Зелинский.

В 1884 году Николай Дмитриевич Зелинский окончил университет и был оставлен при кафедре химии.