Александр Артеменко - Удивительный мир органической химии

И вот однажды...

Это был обычный опыт, и сам Ф. Вёлер не ожидал от него ничего необычного. Однако при нагревании раствора цианата аммония он обнаружил, что при выпаривании образуются кристаллы, напоминающие... мочевину. Еще со студенческих лет молодой ученый помнил такие кристаллы, выделенные когда-то из мочи. Но сейчас он был поражен.

Этого не может быть! Ведь мочевина — органическое вещество и образоваться может только в живых организмах. Разве могла она получаться в таком простом опыте? Да еще из неорганического вещества?!

Ф. Вёлер был в растерянности. Однако решил не спешить с выводами и ничего пока не говорить своему учителю. Нужно самому разобраться в этом, и лучше это сделать у себя дома, в Германии.

Вернувшись в 1824 г. на родину, Ф. Вёлер сразу же стал продолжать свои исследования. Опыт за опытом, десятки опытов... И наконец, вывод: ошибки быть не может. Ведь после каждого опыта он тщательно анализировал полученное вещество. Итак, это была мочевина! Сейчас схему этого синтеза можно представить так:

В 1828 г. Ф. Вёлер пишет статью о своем открытии и конечно же — письмо И. Берцелиусу. Статья вызвала большой и неоднозначный интерес среди химиков. Что же касается письма в Стокгольм, то в нем есть такая строка: «Я должен сообщить Вам, что я могу приготовить мочевину, не прибегая для этого к почкам человека, собаки или другого животного»{В те времена считали, что мочевина образуется в почках. Позже установили, что это происходит в печени.}. И тут же Ф. Вёлер спрашивает: «Можно ли рассматривать это искусственное получение мочевины как пример создания органического вещества из неорганического?» Другими словами, не является ли синтез мочевины из неорганических веществ опровержением теории «жизненной силы»?

Получив письмо, Й. Берцелиус испытал тяжелое чувство... Действительно, несколько строчек письма Ф. Вёлера перечеркивали все то, чему Й. Берцелиус посвятил пятнадцать лет жизни. Конечно же он не спешил с ответом на это письмо. Как ни старался, этот уже пожилой человек все же не смог скрыть своего раздражения. Но как настоящий ученый и честный человек, он хорошо понимал силу фактов. Правда, он не ответил прямо на вопрос своего ученика, но отдал должное его исследованиям и даже поздравил «с очень красивым открытием». Высоко оценив научные работы Ф. Вёлера, ученый все же до конца своей жизни останется верным своей теории...

Получив мочевину лабораторным путем, Ф. Вёлер впервые в истории химии осуществил синтез органического вещества из неорганического. Поэтому этот синтез оставил заметный след в истории органической химии. Кстати, несколько раньше, в 1824 г., Ф. Вёлер получил щавелевую кислоту — продукт растительного происхождения, но ни он, ни другие не придали этому факту особого значения.

Неожиданное открытие Ф. Вёлера не осталось незамеченным. Оно вдохновило химиков на попытки синтеза органических веществ. За сравнительно короткий срок химикам удалось синтезировать немало органических соединений. Это был настоящий прорыв в органической химии! Так, в 1831 г. французский химик Теофил Пелуз (1807-1867) получил муравьиную кислоту из синильной кислоты, а русский химик Николай Николаевич Зинин (1812-1880) в 1842 г. при восстановлении нитробензола получил анилин. В 1845 г. немецкий химик Адольф Герман Кольбе (1818-1884) смог синтезировать уксусную кислоту, используя в качестве исходных веществ древесный уголь (углерод), водород, серу и хлор. Если синтез мочевины Ф. Вёлером породил все же сомнения относительно существования «жизненной силы», то синтез уксусной кислоты из элементов окончательно подорвал веру в эту «силу». Но на этом успехи органической химии не закончились. Французский химик Пьер Марселей Бертло (1827-1907) в 1854 г. осуществил синтез жироподобного продукта, который оказался близким к природным жирам. Этот ученый уже в 1860 г. прямо заявил о том, что его исследования направлены на «устранения жизненной силы» из органической химии, а через год известный русский химик Александр Михайлович Бутлеров (1828-1886), действуя известковой водой на параформальдегид, получил сахаристое вещество.

Так началось великое вторжение химиков в мир органической химии. Уже никто не решался утверждать, что в получении органических веществ должна участвовать таинственная «сила». С каждым годом химики Германии, России, Франции, Англии наносили сокрушительные удары по виталистической теории, и в конце концов она была отброшена как ненаучная и мешающая их работе.

Успехи в органической химии были обязаны в немалой степени аналитическим методам, которые постоянно совершенствовались и уже позволяли установить с достаточной точностью простейшие — эмпирические (т. е. установленные экспериментально) формулы органических веществ. Эти формулы показывали число атомов каждого элемента, входящего в состав молекулы. И тут нельзя не отметить работы по органическому анализу немецкого химика Юстуса фон Либиха (1803-1873), который значительно (по сравнению с А. Лавуазье) усовершенствовал аналитические методы для количественного определения углерода и водорода в органических веществах. Уже в 1831 г. Ю. Либих смог получить точные эмпирические формулы многих органических веществ. Он также разработал метод определения азота. Два года спустя французский химик Жан Батист Дюма (1800-1884) сделал этот метод еще более точным, и в таком виде он применяется в настоящее время. Со временем менялось только его инструментальное оформление.

Особый вклад в развитие органической химии сделан русским химиком А. М. Бутлеровым. В 1861 г. он сформулировал основные положения своей теории строения органических соединений. Эта теория позволила впервые взглянуть на органическую молекулу как на систему, имеющую строгий порядок связи между атомами. Но об этом мы расскажем подробнее несколько позже.

Углерод — обязательный элемент всех органических соединений. Поэтому органическую химию часто называют химией соединений углерода. Кроме углерода, в состав органических веществ почти всегда входит водород, часто встречается кислород, несколько реже — азот, галогены, сера, фосфор. Как видите, органическая химия имеет дело с соединениями, содержащими не так уж много элементов. Действительно, из ста с лишним известных элементов требуется всего 10-12, чтобы образовать несметное количество разнообразных органических веществ. Остальные же элементы встречаются в соединениях неорганических. На первый взгляд может показаться, что органических веществ должно быть гораздо меньше, чем неорганических. Но это не так. Подсчитано, что органических соединений в настоящее время свыше десяти миллионов! И число это постоянно растет. Пока вы читаете эти строки, в лабораториях мира уже получены новые органические вещества. Но самое удивительное, что такому росту числа органических соединений не будет конца. Посмотрите, как росли темпы получения новых веществ: в 1880 г. их было всего 12 тыс., в 1910 г. — 150 тыс., в 1920 г. — 200 тыс., в 1940 г. — 500 тыс., в 1950 г. — 1 млн, в 1960 г. — 2 млн. А за последующие сорок лет их стало на 8 млн больше.