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

В 1893 г. Вернер выдвинул идею пространственного строения комплексных соединений металлов. Его гипотеза о координационных соединениях, создавшая основы классификации и номенклатуры комплексных соединений, в начале XX в. была подтверждена результатами рентгеноструктурного анализа [73] См. [220].- Прим. ред. .

В 1896 г. Пауль Вальден открыл явление, названное им "обращением" знака оптической активности. Оказалось, что в случае замены одного из атомов или радикалов при тетраэдрическом асимметрическом углеродном атоме на другой атом или радикал может либо сохраниться такая же по знаку оптическая активность, либо знак вращения меняется на противоположный; таким образом левовращающее соединение превращается в правовращающее и наоборот.

Спустя четыре десятилетия было обнаружено, что все живые организмы усваивают только L-формы аминокислот. Поэтому все белки состоят только из L-аминокислот, хотя различие между D- и L-формами одного и того же вещества состоит в том, что они соотносятся друг с другом, как предмет и его зеркальное отображение.

Благодаря развитию стереохимии структурная химия перешла от изображения формул веществ на плоскости к их изображению в трехмерном пространстве. Экспериментальное подтверждение и дальнейшее успешное развитие стереохимических представлений стали возможными лишь благодаря открытию электрона и созданию теории строения атомного ядра.

В конце XIX в. и особенно в XX в. количество полученных органических соединений росло в геометрической прогрессии. Ф. Бейлынтейн [74] Фридрих (Федор Федорович) Бейлынтейн (1838-1906) — профессор Петербургского технологического института (с 1867 по 1896 г.), член Петербургской Академии наук (с 1886 г.). О Бейлыптейне см.: Шмулевич Л. А., Мусабеков Ю. С. Федор Федорович Бейлынтейн. 1838-1906.- М.: Наука, 1971.- Прим. перев. был одним из первых, кто осознал, какие трудности могут возникнуть у ученых в результате столь быстрого накопления данных. Все известные в то время соединения он систематизировал в "Справочнике по органической химии", который впервые вышел из печати в 1880-1882 гг. вначале в двух томах. Это издание разрасталось в том же стремительном темпе, в котором развивалась органическая химия. Оно продолжалось и после смерти Бейльштейна (1906 г.) под эгидой Немецкого химического общества. После второй мировой войны "Справочник" издается Институтом Бейльштейна (Франкфурт-на-Майне, ФРГ).

Хотя с 30-х годов прошлого столетия работы большинства химиков были посвящены успехам органической химии, тем не менее в области неорганической химии исследования не прекращались. К концу XVIII в. было известно 28 элементов869 г. (к моменту создания периодической системы) — уже свыше 60 элементов и изучено громадное количество их соединений [76] Общее число открытых элементов к 1800 г. составляло 34, а к 1875 г. их было уже 64 [184, с. 217].-Прим. ред. .

Однако к этому времени еще не было получено надежных доказательств реального существования элементов. Обычно пользовались определением Лавуазье и вещество считали элементом, если оно не могло быть подвергнуто дальнейшему разложению.

С современных позиций такая формулировка кажется в высшей )тепени неоднозначной. С одной стороны, если вещество разлагалось на несколько составных частей (элементов), то это уже считалось достаточным, чтобы доказать, что данное вещество не является элементом. С другой стороны, невозможность разложения вещества на составные части вообще нельзя считать доказательством того, что этотво является элементом; развитие экспериментальной химии может сделать впоследствии возможным дальнейшее химическое разделение этого вещества. Точное определение понятия "элемент" впервые стало возможным только благодаря рентгеноспектральному методу исследования.

Еще сложнее было с определением атома, представления о котором были лишены конкретности. Хотя понятие "атом" в литературе уже встречалось, но споры об атомной или эквивалентной массе, называемой тогда атомным весом, свидетельствовали о неопределенности этих понятий. Положение несколько улучшилось лишь после появления в 1860 г. работы Канниццаро [77] Подробнее см. в [192, с. 135-136].- Прим. ред. .

Атомистическая гипотеза Дальтона прояснила очень немногое относительно свойств атомов, и до 1913 г. все предположения о строении атома не имели точных доказательств. Ситуация изменилась только с открытием электрона и строения атомного ядра.

Тем не менее, несмотря на недостаточность существующих представлений, еще с конца XVIII в. делались попытки обнаружить какие-либо зависимости между элементами. Эти вопросы рассмотрены голландским ученым Иоганом Виллемом ван Спронсеном, который в 1969 г. опубликовал обширный труд, посвященный истории периодической системы элементов — "Периодическая система химических элементов — история первого столетия". Г. Кассебаум в работе о вкладе Ж. Б. Дюма и Адольфа Штрекера в создание периодической системы показал, что Д. И. Менделеев неоднократно ссылался на труды этих химиков [155].

В этой главе невозможно перечислить все попытки систематизации элементов и назвать имена всех ученых, которые внесли свой вклад в развитие учения о периодичности. В истории этого вопроса следует выделить три этапа: 1) накопление фактического материала (с конца XVIII в. до 60-х годов XIX в.), 2) кульминационный (1869 г.) и 3) последовавший за этим этап, в течение которого были сделаны многие открытия, подтвердившие периодическую систему и расширившие наши представления о причинах, лежащих в ее основе. Последний этап длился до тех пор, пока не было установлено, что каждый элемент характеризуется определенным зарядом ядра. Лишь после этого наступила качественно новая фаза.

Сначала ученые предполагали, что только между элементами с аналогичными свойствами существует какая-то взаимосвязь. Уже в попытке И. В. Рихтера расположить щелочные и щелочноземельные металлы в ряд по изменению их атомной массы П. Вальден [42] увидел зарождение такой идеи. Однако Рихтер [43] опирался лишь на понятие "эквивалентная масса". Он хотел определить количественные соотношения, в которых химические элементы могут соединяться друг с другом. Но Рихтер не знал атомных масс, которые оказались совершенно необходимыми для создания периодической системы.