Вильгельм Штрубе - Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

Несмотря на то что Берцелиус пытался корректировать положения созданной им дуалистической теории, дополняя ее рядом гипотез, тем не менее после открытия еще нескольких случаев замещения на смену дуалистической пришла унитарная теория, согласно которой химическое соединение рассматривалось не как сумма частей, а как единое целое.

Примерно в то же время было установлено, что кислород не является элементом, который определяет кислотные свойства вещества. Это тоже подрывало позиции дуалистической теории. Берцелиус в соответствии с представлениями Лавуазье называл кислотами ангидриды кислот, а соли рассматривал как продукт взаимодействия "кислоты" и оксида металла. Установление элементарной природы хлора [51] Ранее долгое время хлор считали сложным веществом "муриевой кислотой" ("муриевым радикалом") (см. [184, с. 76]).- Прим. ред. и отсутствия кислорода в соляной кислоте ставили под сомнение представления Лавуазье и Берцелиуса о составе кислот. Старые взгляды были опровергнуты также открытием многоосновных кислот и работами Т. Грехема по исследованию фосфорных кислот: было установлено, что один и тот же оксид, соединяясь с различным количеством воды, дает различные кислоты.

Основываясь на этих данных, Либих сделал вывод, что кислоты представляют собой водородсодержащие соединения, в которых водород может быть замещен на металл. При этом образуются соли. Основность кислот Либих устанавливал путем определения числа замещенных атомов водорода. Он отличал одноосновные кислоты от двух- и трехосновных. Установленные таким образом формулы солей и кислот уже соответствовали положениям не дуалистической, а унитарной теории.

В 40-50-е годы XIX в. появилось множество гипотез, авторы которых пытались классифицировать все возрастающее количество органических соединений и объяснить реакции замещения. После открытия реакций замещения большинство химиков отказались от теории радикалов, в основе которой лежало положение о неизменности радикалов.

Группы атомов, свойства которых при замене водорода на другие элементы изменяются не очень значительно, Дюма назвал типами (см. выше). В 1836 г. французский химик Огюст Лоран сформулировал теорию ядер. Он различал "основные ядра" (состоящие из углерода и водорода), которые в какой-то мере соответствовали более раннему понятию "радикалов", и "производные ядра", которые можно получать из "основных" при замене водорода на другие атомы или группы атомов.

В 1853 г. Шарль Жерар, соотечественник Лорана, сформулировал свою (так называемую новую) теорию типов, согласно которой все органические соединения следует сопоставлять с одним из четырех основных типов молекул: Н 2, НСI, Н 2О и NH 3. Эта теория вследствие ее формального характера была подвергнута критике со стороны Э. Франкленда и Г. Кольбе [52] О жизни и деятельности Кольбе подробнее см. в работах [178, с. 246- 249; 195, с. 263-265, 267].- Прим. ред. , которые тоже пытались найти реальные типы всех органических соединений путем доказательства истинного строения органических веществ.

Кольбе вновь обратился к теории радикалов Берцелиуса и пытался обосновать ее на основе новых открытий. Он хотел, чтобы теоретические представления отражали свойства реальных веществ. Кольбе трудился упорно, сопоставляя свои идеи с результатами новых исследований. Очень важными для него оказались работы Франкленда, посвященные исследованию состава и свойств органических соединений азота, фосфора, мышьяка и сурьмы, а также металлоорга-нических соединений [53] Соединений, в которых связь с металлом осуществляется непосредственно через углерод. Франкленд изучал соединения цинка, сурьмы, олова, Ртути [178, с. 255-257].- Прим, перев. . В работе "Об естественной связи между органическими и неорганическими соединениями" (1860 г.) Кольбе писал: "Химические органические тела всегда являются продолжением неорганических соединений и возникают из последних непосредственно путем изумительно простого процесса замещения" [82]. Таким образом, Кольбе пытался рассматривать органические соединения как производные неорганических. При этом угольную кислоту ученый считал основным исходным веществом — "типом" органических кислот. Из нее путем замещения кислорода на водород или алкильный остаток получались спирты, карбоновые кислоты, альдегиды и углеводороды. Многоосновные кислоты, как и многоатомные спирты, Кольбе "получал" таким образом соответственно из двух или трех молекул угольной кислоты. Подобным же образом как производные неорганических веществ Кольбе рассматривал сульфокислоты, сульфоны, фосфорные и мышьяковые кислоты, амины, амиды и металлоорга-нические соединения. Пользуясь этой теорией, он пытался не только объяснить известные факты, но и предсказывать новые. Кольбе писал: "Нам кажется, что подобным же образом и в спиртах происходит замещение одного или двух атомов водорода на равное число метильных, этильных или других замещающих групп и в результате образуется новый ряд спиртов... И хотя до сих пор ни один из этих спиртов еще не получен, все равно я совершенно твердо убежден, что стоит только экспериментаторам начать работать в этом направлении, как очень быстро произойдет открытие таких спиртов".

В 1862 г., через три года после этого предсказания, которое в то время в органической химии представляло собой исключительный случай, Ш. Фридель (1832-1882) синтезировал пропиловый спирт, а в 1864 г. А. Бутлеров (1828-1886) получил бутиловый спирт [54] В 1863 г. А. М. Бутлеров получил третичный бутиловый спирт случайно, а в 1864 г. он установил структуру этого спирта. Затем А. М. Бутлеров вместе с сотрудниками приступил к изучению гомологов бутиловых спиртов. Подробнее об этом см. в [203, с. 40-41].- Прим. ред. . Предсказания Кольбе подтвердились также при изучении химических свойств спиртов (главным образом при их окислении).

Теоретические воззрения Кольбе не раз оказывались чрезвычайно плодотворными, в частности при предсказании характера изомерии насыщенных (жирных) кислот. Например, в 1864 г. он предсказал существование изомасляной кислоты, которая была получена год спустя одновременно Э. Эрленмейером (1825-1909) и В. В. Марковниковым [55] См. [203, с. 58-59].- Прим. ред. (1838-1904).

Эти успехи утвердили Кольбе в правильности его теоретических представлений о составе органических соединений. Поэтому он резко выступал против взглядов Арчибальда Купера, Августа Кекуле, Александра Михайловича Бутлерова, Эмиля Эрленмейера и Иозефа Лошмидта, работы которых и привели в 60-е годы к созданию структурной химии [56] См. [207, 208].- Прим. ред. .