Великие химики. В 2-х т. Т. 2

АВГУСТ КЕКУЛЕ (1829–1896)

Ясным весенним днем 1847 года господин Людвиг Карл Эмиль Кекуле неторопливо возвращался домой, наслаждаясь свежим воздухом и прекрасной погодой. Поглощенный своими мыслями, он не замечал почтительных поклонов, которыми приветствовали его знакомые. Последнее время он чувствовал недомогание — болело сердце. Мысль о смерти не пугала его, но тревога о будущем детей не давала покоя. Дальше откладывать нельзя, надо сегодня же все обсудить на семейном совете. Старший сын Эмиль, конечно, поедет в Гиссен и поступит в университет. Но Август? Мальчик поразительно одаренный. Он уже вполне свободно говорит на четырех языках — французском, латинском, итальянском и английском. Учителя восхищаются глубиной и оригинальностью его мыслей.

Господин Людвиг Кекуле остановился, глубоко вдохнул свежий воздух и неожиданно улыбнулся, он вспомнил рассказ учителя литературы Мейнца. Однажды на уроке тот предложил ученикам написать сочинение на заданную тему. Август, задумавшись, сидел за партой и что-то чертил на чистом листе. Господин Мейнц смотрел на него с укором, но Август, казалось, не замечал этого. В конце урока учитель вызвал нерадивого ученика к доске и попросил прочитать сочинение. К его удивлению, мальчик не смутился. Встав у доски и глядя на чистые листы, он «читал» сочинение. Импровизация была превосходной!

Да, у Августа исключительные способности, и пишет он оригинально, но какое будущее может быть у литератора в Дармштадте? Нужно выбрать более благоразумное занятие. В склонности Августа к естественным наукам тоже нет ничего хорошего, во всяком случае денег этим не заработаешь. Пожалуй, самые привлекательные перспективы сулит архитектура, к которой у Августа тоже обнаружились незаурядные способности. Друг семьи, архитектор Бауман, учил Августа чертить и рисовать. Тот оказался на удивление восприимчивым учеником. Занятия доставляли ему огромное удовольствие. В Дармштадте уже построено три дома по проекту гимназиста Августа Кекуле…

Погруженный в раздумья, Людвиг Кекуле незаметно подошел к дому, открыл калитку и, как всегда, с удовольствием бросил взгляд на цветник: как радовали глаз кустики примул!

— Это моя последняя весна, милая, — тяжело вздохнув, сказал он вышедшей к нему навстречу жене.

— Не говори так. Ведь каждую весну ты чувствуешь слабость.

— Нет, Маргарита, я вряд ли доживу до осени, а мне так хочется увидеть Августа студентом. Пусть он едет в Гиссен и учится на архитектора. Так будет лучше всего.

Печальные предчувствия старого Кекуле сбылись. Он умер за несколько недель до окончания Августом школы.

После смерти отца вопрос об овладении доходной профессией встал с особой остротой. По совету родных Август уехал в Гиссен, где уже год учился его брат Эмиль.

В университете Август стал изучать геометрию, математику, черчение, рисование. Он обладал необыкновенным даром речи, умел увлекательно рассказывать, умел тактично дать нужный совет и вскоре стал всеобщим любимцем.

В университете Август впервые услышал имя Юстуса Лвбиха. Студенты произносили его почтительно, с восторгом. Август Кекуле решил посещать лекции прославленного ученого, хотя и не интересовался химией.

Весной 1848 года Кекуле впервые вошел в лаборатории» Либиха. Профессор с мировым именем произвел на него неизгладимое впечатление. Уже после первой лекции Август решил, что будет постоянно ходить на занятия Либиха, и с каждым днем химия увлекала его все больше и больше. Эта новая наука казалась ему не просто интересной, а какой-то волшебной, таящей в себе неограниченные возможности. Вскоре, забросив архитектуру, он твердо решил, что будет заниматься химией.

Родственники в Дармштадте были недовольны. Когда Август приехал домой на летние каникулы, они начали его переубеждать. Химик в Дармштадте! Эта профессия представлялась очень сомнительной, отнюдь не сулящей житейских благ. И not настоянию родных Август был вынужден остаться в Дармштадте и поступить в Высшее ремесленное училище.

Но, уступив настояниям родственников, про себя Август твердо решил: его будущее химия, только химия! В первые же дни он сблизился с преподавателем химии Фридрихом Мольденгауэром, прославившимся изобретением фосфорных спичек» Занятия по аналитической химии, которые вел Мольденгауэр, доставляли Августу истинное удовольствие. Он так преуспел в овладении методами анализа, что коллеги часто обращались за. советом к нему, а не к ассистентам Мольденгауэра. Объяснения Августа были предельно ясными.

Убедившись, что Август не намерен отказаться от своего выбора, родные согласились отпустить его снова в Гиссен. Весной 1849 года он продолжил свои занятия по аналитической химии, но теперь уже в лаборатории Либиха под руководством ассистента Теодора Флейтмана.

В то время Юстус Либих был в зените своей славы. Кекуле познакомился с Либихом при необычных обстоятельствах: оба были вызваны в суд свидетелями по нашумевшему делу графини Герлиц. Графиня жила в особняке напротив дома Августа в Дармштадте, и Кекуле прекрасно помнил день, когда случился пожар.

В перерыве судебного заседания Август встретил знаменитого ученого в фойе.

— Рад познакомиться с вами. Вы все еще работаете у Флейтмана? — спросил Либих.

— Нет, в этом семестре я занимаюсь в лаборатории профессора Билля[73]. Кроме того, посещаю лекции по кристаллографии профессора Коппа[74].

— И что, Билль дал вам тему?

— Да. Анализ амилсерной кислоты для определения ее состава.

Либих держал в руке знаменитый перстень графини — двесплетенные змеи, одна из золота, другая из платины. Кекуле с любопытством взглянул на драгоценность — ведь исход дела зависел от заключения Либиха, который определял состав металлов.

— Белая змея сделана из платины, — сказал Либих. — Теперь вина камердинера графини очевидна, ведь платина используется в ювелирном деле с 1819 года, а он утверждает, что этот перстень попал к нему в 1805 году.

Звонок оповестил о начале заседания…

Кекуле продолжал заниматься анализами амилсерной кислоты. Исследование носило теоретический характер, и это было Августу особенно по душе. Еще в начале студенческой поры, в 1848 году, ему попалась на глаза книга Лорана и Жерара «Введение к изучению химии по унитарной системе»[75]. Он случайно заметил ее среди других разложенных в витрине книг. С тех пор его внимание было приковано к теоретическим проблемам органической химии.

Осенью 1850 года Кекуле начал проводить исследования в лаборатории, в которой работал сам Либих. Ученый поставил перед ним задачу: изучение клейковины пшеничной муки — глютена. Эти изыскания имели практическую направленность. Либих хотел доказать, что глютен — ценный пищевой продукт, и фабрики, производящие крахмал, должны его утилизировать. Хотя эти проблемы не занимали Кекуле, он работал тщательно и усердно.

Весной следующего года его дядя, Карл Кекуле, богатый лондонский торговец зерном, предложил племяннику совершить путешествие за границу. Сначала Август хотел поехать в Берлин[76], но потом остановил выбор на Париже, где работали Жан Батист Дюма, Адольф Вюрц, Шарль Жерар.

В мае 1851 года Кекуле уехал в Париж. Его дядя, взявший на себя расходы, оказался не очень-то щедр. Средства Августа были скромными. Чтобы купить билет в театр, он должен был порой отказывать себе в завтраке или ужине. Но, полный энергии, юноша не унывал. Он учился и жадно впитывал новые идеи, которые рождались в столице Франции.

О лекции Шарля Жерара по философии химии он узнал случайно, из афиши. Жерара заинтересовал любознательный юноша, задававший ему столь серьезные вопросы, и он пригласил Кекуле после лекции к себе в кабинет.

— Выяснение состава органических соединений связано с рядом трудностей самого различного характера.

— Но созданная вами теория типов — значительный вклад в развитие органической химии, — с жаром сказал Кекуле.

Жерар на минуту задумался.

— Если сравнивать теорию типов со старой теорией Дюма, то нельзя не заметить некоторых ее преимуществ. По мнению Дюма, в молекуле органического соединения один эквивалент данного элемента может быть замещен одним эквивалентом другого элемента — как один кирпич в стене может быть заменен другим. Если соединение теряет один эквивалент данного элемента и на его место не встает другой, молекула (как и здание без кирпича) разрушается.

— Сегодня эту точку зрения разделяют многие ученые, — почтительно прервал его Кекуле. — Согласно этой теории, путем последовательного замещения органические соединения могут быть расположены в ряд, в порядке их получения один из другого.

— Это, разумеется, совершенно формально. Есть несколько типов органических соединений, которые получаются путем замены одного эквивалента в основном типе соответствующим радикалом или эквивалентом другого элемента. Так, из основного типа — воды — получается спирт при замещении одного водородного атома радикалом углеводорода. Если и другой атом водорода заместить углеводородным радикалом, образуется эфир. К этому типу относятся и кислоты, и эфиры, и альдегиды. Вот посмотрите, полная схема: вода — спирт — эфир — кислота.

Жерар тщательно выписывал формулы, за соединениями типа воды последовали формулы других типов — аммиака, хлористого водорода. Кекуле с интересом слушал талантливого ученого. От теории типов они постепенно перешли к другим вопросам, которые Жерар освещал с совершенно новых позиций в своем четырехтомном «Учебнике по органической химии».

— Нужно изменить принцип написания формул на основе количества эквивалентов элементов, составляющих молекулу. Понятия «атом» и «соединительный вес», то есть «эквивалент», нельзя отождествлять, — продолжал развивать свои мысли Жерар. Увлекшись, собеседники потеряли всякое представление о времени, они просто не замечали, что беседа длится уже двенадцать часов.

Была глубокая ночь, когда Кекуле простился с Жераром и медленно зашагал к дому.

Да, сложными и запутанными были понятия и представления органической химии. Формулы органических соединений составлялись самыми различными способами, следствием этого была невероятная путаница, и потому введение теоретических положений казалось почти невозможным.

Жизнь в Париже протекала в непрестанном труде. Кекуле слушал лекции, занимался в библиотеке, беседовал с друзьями.

Он знакомился с новыми фактами, новыми методами исследования, стремился накопить как можно больше знаний, так как в запасе у него оставался всего год. Приближалась весна 1852 года, скоро он должен возвращаться на родину. Для систематизации собранных данных времени не оставалось. Кекуле надеялся по возвращении в Гиссен привести их в стройную систему.

Его первая научная работа об амилсерной кислоте получила высокую оценку профессора Билля. За эту работу в июне 1852 года Ученый совет университета присудил Кекуле степень доктора химии.

Как раз в это время место ассистента Теодора Флейтмана оказалось вакантным, но Либих не пожелал взять Кекуле, так как уже было известно, что тот придерживался взглядов, противоположных его воззрениям. Тем не менее он по достоинству ценил способности молодого ученого и рекомендовал его двум своим коллегам, которым требовались ассистенты. Работа у профессора Германа Фелинга[77] в Штуттгарте казалась более выгодной, но Кекуле выбрал Рейхенау.

Замок Рейхенау был расположен в одном из живописнейших уголков Швейцарии. Бывший монастырь, а теперь собственность Адольфа дон Планта[78], замок находился на маленьком острове, покрытом густой зеленью.

Планта происходил из богатого швейцарского рода. Получив солидное химическое образование, он удалился в замок и занимался там научными исследованиями. Вот уже несколько лет Планта изучал алкалоиды — органические вещества, содержащиеся в соке некоторых растений и являющиеся сильными ядами.

Это место очень привлекало Кекуле. Закончив дела в лаборатории, он мог спокойно обдумывать и систематизировать данные, привезенные из Парижа. Тишина, царившая вокруг, располагала к углубленной работе. В лаборатории, устроенной владельцем замка в бывшей столовой монастыря, они проводили анализы. Кроме алкалоидов, исследователи изучали состав вод окрестных минеральных источников, местные известняки…

Поглощенный анализом материала, привезенного из Парижа, и работой в лаборатории, Кекуле не замечал, как текли дни. Незаметно пришла зима, принеся с собой неожиданные осложнения. Комната молодого ученого, бывшая монастырская келья, не отапливалась, и порой бывало так холодно, что вода в оловянном кувшине замерзала. Жить и работать становилось очень трудно, и все чаще появлялись мысли покинуть Рейхенау. Кекуле написал письмо Либиху, в котором просил совета. Либих рекомендовал ему лабораторию Джона Стенхауза[79] в Лондоне.

Незадолго до отъезда в Лондон Кекуле встретился с Робертом Бунзеном. Услышав о его намерении уехать в Англию, Бунзен сказал:

— Поезжайте, хотя в химии ничего нового вы там не узнаете.

Удивительное совпадение! То же самое пророчил и Либих перед отъездом Кекуле в Париж. Но ведь предсказание Либиха ее сбылось, и Кекуле много получил от пребывания в Париже.

Приехав в Лондон к дяде, Карлу Кекуле, Август встретил там и других соотечественников, большинство которых работало в области химии. Научные институты Англии приглашали на работу химиков из Германии, потому что степень подготовки научных кадров в Германии была чрезвычайно высока. Особенно славилась лаборатория Либиха.

Лаборатория Джона Стенхауза находилась в здании одной из больниц. Основная задача Стенхауза и его сотрудников состояла в анализе различных лекарственных препаратов, а также в разработке методов получения новых лекарств из природных продуктов, в основном из растений. Кекуле немедленно приступил к работе. Многочисленные и продолжительные анализы утомляли его и докучали своим однообразием, но он не жаловался. Удовлетворение после напряженного дня он находил в вечерних беседах с коллегами соотечественниками. Обычно он приводил с собой Генри Буфа, работавшего вместе с ним в лаборатории. Профессор Август Гофман и Рейнгольд Гофман, ассистент профессора Александра Уильямсона[80], тоже постоянно посещали эти дружеские собрания. Теоретические и философские проблемы органической химии были основным предметом их суждений. Такие понятия, как «соединительный вес», «атомный вес», «молекула», вызывали еще много споров. Теория типов, созданная Жераром, доказывала, что замещение одного элемента другим имеет место и в тех случаях, когда в реакции участвует элемент, весовое количество которого в два, три ила четыре раза больше соединительного веса. Франкланд ввел понятие «атомность» (мы это понятие называем валентностью). Идеи Франкланда развил Уильям Одлинг[81], предложивший валентность элементов обозначить черточкой у химического символа, например Н’, О”, Са”.

Вопрос о валентности чрезвычайно занимал Кекуле, и в его сознании постепенно назревали идеи экспериментальной проверки некоторых теоретических положений.

— Сера двухвалентна, как и кислород. Отсюда следует, что в некоторых органических соединениях, содержащих кислород, — спиртах, кислотах и эфирах — кислородный атом может замещаться атомом серы, если для этого будут подходящие условия, — вслух размышлял Кекуле.

— Это логично, но положение требует экспериментальной проверки, — поддержал его Уильямсон. — У вас есть какие-нибудь идеи на этот счет?

— Да. Сульфиды фосфора менее устойчивы, чем его окислы. Если нагреть смесь сульфида фосфора с органическим веществом, можно ожидать, что произойдет реакция обмена — образуется окись фосфора и серное производное органического соединения. Думаю начать с уксусной кислоты.

— Прекрасная идея! Для теории это будет иметь огромное значение, кроме того, если реакция пройдет успешно, вы, в сущности, введете в органическую химию новый реактив.

— К сожалению, я не могу сейчас начать опыты. И времени нет, да и негде. Даже трудно себе представить, чтобы в нашей лаборатории кто-нибудь мог заняться чем-то другим. Не думаю, что Стенхауз благосклонно отнесется к этой затее, ведь она непосредственно не связана с задачами лаборатории.

— Не думаю. Стенхауз — человек удивительно добрый. — Профессор Уильямсон на мгновение замолчал, размышляя о чем-то, затем продолжал: — Нужно найти выход, Кекуле. Иначе мне самому придется взяться за осуществление ваших идей.

После этого разговора Кекуле начал приходить в лабораторию ранним утром, за три-четыре часа до начала работы. Он готовил необходимые для синтеза вещества накануне, чтобы утром сразу же приступить к опыту. За короткое время, исходя из соответствующих кислородных соединений, он получил различные серосодержащие вещества — меркаптаны, диэтилсульфид, тиоуксусную кислоту и ее эфиры. Его работа не могла остаться не замеченной Стенхаузом по той простой причине, что тиосоединения обладали отвратительным стойким запахом. Узнав, что Август работает «для себя», Стенхауз рассердился, но тем не менее работать не запретил.

Профессор Уильямсон представил статью Кекуле в Королевское общество. В этой статье Кекуле делал попытку обобщить и расширить теорию типов, разработанную Жераром. К основным типам — воде, водороду, аммиаку, хлористому водороду и другим — он прибавил еще один — сероводород. Синтезированные им новые соединения представляли собой производные этого типа.

Предположения Кекуле оправдались. Сера действительно в эквивалентных количествах вытесняла кислород. Кекуле сравнивал свои выводы с главными положениями теории Одлинга. Понятие «валентность» атомов можно использовать как основу новой теории! Атомы соединяются по какой-то простой закономерности. Он представил себе атомы элементов в виде маленьких сфер, которые отличаются друг от друга только по величине. Кекуле закрывал глаза и отчетливо видел их. То крупные, то поменьше, они двигались, приближались друг к другу, сцеплялись.

Напряженная и утомительная своей монотонностью работа в лаборатории Стенхауза заполняла почти все время, и Кекуле не имел возможности обдумать и проверить опытным путем мысли, которые не давали ему покоя. Нужно искать другую работу. Он мечтал стать доцентом в каком-нибудь университете Германии, но из писем Либиха явствовало, что такой перспективы в ближайшем будущем не намечалось.

Весной 1855 года Кекуле покинул Англию и вернулся в Дармштадт. Он посетил университеты Берлина, Гиссена, Геттингена и Гейдельберга, но вакантных мест там не было. Тогда он решил просить разрешения определиться в качестве приватдоцента в Гейдельберге. Роберт Бунзен, профессор химии Гейдельбергского университета, одобрил эту идею. По его мнению, лекции Кекуле должны были привлечь слушателей, так как многие студенты интересовались органической химией. Получив разрешение, Кекуле снял помещение в большом трехэтажном доме, принадлежавшем торговцу мукой. Одну комнату отвел под аудиторию, а в другой устроил лабораторию. Места было мало, в лаборатории поместилось всего лишь два рабочих стола, но Кекуле был доволен. Деньги на оборудование дал опять дядя Карл.

Вначале лекции Кекуле по органической химии посещали только шесть человек, но постепенно аудитория заполнилась, и доходы Кекуле возросли — каждый слушатель вносил определенную сумму. Число практикантов, записавшихся в лабораторию, тоже увеличилось. Первым, кто начал работать в лаборатории Кекуле, был Рейнгольд Гофман. Еще в Лондоне они начали совместные с Кекуле исследования монохлоруксусной кислоты. Позже появился и второй практикант — Адольф Байер. Поселившийся в том же доме приват-доцент органической химии Эмиль Эрленмейер[82] разделил с Кекуле расходы по найму помещения.

Теперь Кекуле все свободное время мог посвятить исследовательской работе. Опыты, которые проводил он сам или вместе со своими практикантами, ставились с целью изучения двух основных теоретических вопросов, волновавших ученого еще в Лондоне: теории типов и валентности элементов. Несмотря на скудные средства, работа не приостанавливалась. Кекуле доставал химикаты, синтезировал новые вещества, изучал их свойства. Свое внимание он сосредоточил на гремучей кислоте и ее солях, строение которых оставалось еще не выясненным. Первые исследования Гей-Люссака и Либиха показали, что гремучая и циановая кислоты имеют одинаковый состав: в более поздних работах русского химика Л. Н. Шишкова[83], Ш. Жерара и того же Ю. Либиха доказывалась возможность получения и других продуктов с аналогичным составом — фульминуровой, изоциануровой и других кислот. Проследить этапы образования гремучей кислоты, установить тип, к которому она принадлежит, — это были важные вопросы, решение которых могло расширить и дополнить теорию типов.

К основным типам Кекуле добавил еще один — тип метана. В результате замещения четырех водородных атомов различными одновалентными радикалами получаются соединения типа метана.

Свои выводы он изложил в статье «О конституции гремучей ртути». Введя новый тип метана, Кекуле продолжал развивать и углублять теорию типов. Он решил подробнее коснуться этих вопросов в отдельной статье, тем более что в Германии было не так много химиков, которые знали бы и разделяли передовые идеи Жерара и Одлинга.

Когда лекции заканчивались и слушатели расходились, Кекуле сам брал метлу, подметал помещение и наводил порядок. В это время он обычно обдумывал планы дальнейшей работы.

Однажды, погруженный в свои размышления, он не заметил, как в комнату вошел высокий стройный человек.

— Прошу извинить за вторжение, — сказал вошедший. Кекуле поднял голову и от неожиданности выронил метлу.

— Профессор Либих!? Вот это сюрприз! Пожалуйста, проходите в лабораторию.

Кекуле был очень смущен тем, что Либих застал его с метлой в руках.

— Вижу, средства ваши более чем скромны, — начал Либих. — Вам надо подумать о другом месте, доктор Кекуле.

Они присели к рабочему столу, и Либих продолжил:

— Получил вашу статью о гремучей кислоте. Подобная тема обсуждается и в статье Шишкова. Он тоже здесь, в Гейдельберге. Почему бы вам не объединить статьи в одну общую? Мы с Вёлером обычно так и поступаем в подобных случаях.

— Я хорошо знаком с Шишковым. Вот уже несколько месяцев он работает у профессора Бунзена. Мы часто беседуем и могли бы, конечно, работать вместе, но наши точки зрения на гремучую кислоту абсолютно различны, поэтому ваше предложение неосуществимо.

— Вы уже закончили работу с гремучей кислотой или еще продолжаете?

— Продолжаю. Только что получил серебряную соль гремучей кислоты.

— Можно взглянуть?

Кекуле протянул руку к одной из стеклянных банок, наполненной белым кристаллическим веществом.

— Не двигайтесь! — неожиданно резко остановил его Либих. — Это соль серебра?

— Да, — недоумевая ответил Кекуле.

Либих подошел на цыпочках, осторожно открыл банку и быстро налил в нее концентрированной соляной кислоты.

— Что вы сделали, профессор?! — почти простонал Кекуле. — Этот опыт стоил мне стольких трудов и средств!

— Думаю, ваша жизнь стоит дороже, Кекуле. Радуйтесь, что еще живы остались! Как вы могли работать с таким огромным количеством? Если бы эта соль взорвалась, не только от вас, но и от всего дома не осталось бы и следа! Ведь кислота потому и называется гремучей! А гремучее серебро обладает еще большей взрывной силой. Проявить такое легкомыслие! Это непростительно! — Либих тяжело дышал от волнения. — У вас нет нигде другой банки? У меня такое чувство, будто подо мной пороховой склад.

Кекуле покачал головой.

— Запомните, здесь нужна исключительная осторожность, господин Кекуле. И такую небрежность вы допускаете не в первый раз. — Либих намекал на несчастный случай с Адольфом Байером.

— Но когда Байер получил метилдихлорарсин, никто не предполагал, что он так ядовит, — оправдывался Кекуле. — Открыв колбу, Адольф решил понюхать новое вещество. Запах был настолько резкий и раздражающий, что он сразу начал задыхаться. Когда я вошел в лабораторию, Адольф уже лежал на полу без сознания. Сам я едва успел выбраться на свежий воздух. Потом, конечно, все обошлось.

— Вот видите! Нужно быть очень осторожным. Ну, я прощаюсь с вами. А в отношении своей статьи вы абсолютно категоричны?

— Да.

Кекуле не располагал средствами, чтобы снова приняться за опыты с гремучей кислотой. Он решил вплотную заняться теоретическими проблемами. В статье «О теории многоатомных радикалов» Кекуле сформулировал основные положения своей теории валентности. Он обобщил выводы Франкланда, Уильямсона, Одлинга и разработал вопрос о соединительной способности атомов.

«Число атомов одного элемента, связанных с одним атомом другого элемента, зависит от валентности, то есть от величины сродства составных частей. В этом смысле элементы делятся на три группы:

— одновалентные — водород, хлор, бром, калий и натрий;

— двухвалентные — кислород и сера;

— трехвалентные — азот, фосфор и мышьяк»[84].

Так Кекуле развивал свою точку зрения на валентность, сущность которой все еще оставалась непостижимой для большинства химиков. В этой же статье Кекуле отмечал, что углерод занимает особое место среди всех элементов. В органических соединениях его валентность равна четырем, так как он соединяется с четырьмя эквивалентами водорода или хлора. Следовательно, самые простые соединения углерода с этими элементами имеют формулы CH₄ и CCl₄ соответственно. Но углерод образует и другие углеводороды, в которых эти соотношения не сохраняются. Таким образом, органические соединения углерода требуют особого изучения.

В статье «О составе и превращениях химических соединений и о химической природе углерода» Кекуле обосновал четырехвалентность углерода в органических соединениях. Он также отмечал, что попытка Жерара подвести все химические реакции под один общий принцип — двойной обмен — не оправдана, так как существуют реакции прямого соединения нескольких молекул в одну. Рассматривая состав органических радикалов в новом свете, он писал: «Относительно веществ, содержащих несколько атомов углерода, нужно принять, что атомы других элементов задерживаются в органическом соединении за счет сродства (валентности) углерода; сами углеродные атомы также соединяются друг с другом, причем часть сродства (валентности) одного углеродного атома насыщается таким же количеством сродства (валентности) другого углеродного атома».

Это были совершенно новые идеи, идеи об углеродных цепях. Это была революция в теории органических соединений.

Кекуле не только сформулировал версию углеродных цепей, он продолжал разрабатывать теорию структуры органических соединений, исходя из следующей предпосылки: если цепь состоит из га атомов углерода, то они могут соединяться с (2n+2) атомами водорода, а следовательно, состав любого насыщенного углеводорода можно выразить общей формулой? С_nН2n₊₂. Продолжая развивать эту мысль, Кекуле показал, что если одно вещество получается из другого путем простого превращения, можно принять, что атомы углерода в этих соединениях расположены одинаково, а при последовательных превращениях изменяется только место и тип других атомов. В качестве примера Кекуле приводил получение хлористого этила из этилового спирта. Гидроксильная группа в спирте замещается атомом хлора и получается хлористый этил, но взаимное расположение углеродных атомов в двух соединениях одно и то же.

Почти в то же время, в 1858 году, одновременно во Франции и в Англии вышла статья, вызвавшая оживленную дискуссию. В ней никому не известный английский химик Арчибалд. Скотт Купер[85] излагал свою теорию, немногим отличавшуюся; от представлений Кекуле. Приняв четырехвалентность атома углерода, Купер впервые заговорил о структуре органических соединений. Между химическими знаками элементов он ставил по одной черточке, обозначающей единицу сродства и связь между атомами.

Прочитав статью Купера, Кекуле сразу же написал еще одну статью, в которой подчеркнул, что приоритет в установлении четырехвалентности атома углерода и возможности образования цепей принадлежит ему, Кекуле, а не Куперу. В спор о приоритете вмешались и другие ученые — появились статьи Адольфа Вюрца и Александра Бутлерова. Русский ученый утверждал, что заслуга в установлении четырехвалентности атома углерода и его свойств образовывать цепи принадлежит Кекуле. Но, одновременно отмечал Бутлеров, идея существования определенной структуры в молекуле органических соединений и выражение ее посредством структурной формулы принадлежит Куперу. Вместе с тем он резко критиковал некоторые формулы Купера, так как размещение атомов в них делалось, совершенно произвольно и без каких-либо экспериментальных; доказательств.

Это были первые шаги в теории структуры органических; соединений. Критический разбор А. М. Бутлеровым работ Кекуле и Купера способствовал становлению основных положений его теории химического строения органических соединений, которая была создана русским ученым спустя несколько лет.

Весной 1858 года умер Жозеф Мореска, преподаватель химии Гентского университета (Голландия). Было решено пригласить на вакантную должность химика из Германии, так как школа Либиха пользовалась всемирной известностью. Жав Серве Стаc[86], которому было поручено подыскать подходящую» кандидатуру, советовался с Либихом и Бунзеном. Оба рекомендовали Августа Кекуле.

В конце 1858 года Кекуле вместе со своим помощником! Адольфом Байером уехал в Гент.

Весной 1859 года Кекуле навестил Жан Серве Стаc. Убедившись в полном отсутствии условий для научных исследований, он доложил об этом министерству. Через некоторое время началось строительство помещения для химического отделения. Чтобы сэкономить время, Кекуле предложил одновременно приступить к проводке газа.

В Генте ученый продолжил исследовательскую работу. Его по-прежнему занимал вопрос об углеродных цепях. Он считал, что при химических реакциях углеродная цепь остается неизменной. Настало время доказать это опытным путем. Он начал с уксусной кислоты, которая легко превращается в хлоруксусную и далее в гликолевую кислоту. Один из водородных атомов в уксусной кислоте последовательно замещается хлором, а затем гидроксильной группой. Аналогичные превращения происходят и с другими кислотами. Кекуле провел подобные реакции с янтарной, фумаровой и малеиновой кислотами. Так постепенно набирались факты, которые подтверждали его точку зрения: углеродная цепь прочна, устойчива и при химических реакциях остается неизменной.

Систематически занимаясь со студентами, Кекуле пришелк выводу о необходимости создания учебника по органической химии[87]. Работа над учебником ставила ряд новых проблем, поскольку по основным теоретическим вопросам между учеными существовали разногласия. Многие химики не разграничивали понятия «атом», «эквивалент», «молекула», а формулы соединений писали на основе эквивалентных весов. Кекуле же составлял формулы, исходя из атомного веса, но этот принцип не был официально принят другими учеными. Вот почему для одного и того же соединения можно было встретить совершенно различные формулы. Например, для этилового спирта Кекуле давал формулу

а другие химики

так как за основу они принимали соединительный вес кислорода, равный 8, вместо атомного веса 16, а для углерода — 6, вместо 12.

Осенью 1859 года Кекуле поехал в Карлсруэ, чтобы обсудить с Карлом Вельтцином[88] идею о созыве всемирного конгресса химиков. Вельтцин встретил эту мысль с воодушевлением, и двое ученых занялись организацией конгресса. Отправили письма Вюрцу во Францию и Гофману — в Англию с просьбой помочь в подготовке конгресса химиков. Сам Кекуле по возвращении в Гент также начал кропотливую организаторскую работу: уточнялись списки ученых, которые должны присутствовать на конгрессе, процедура заседаний, круг обсуждаемых вопросов. В начале июля 1860 года приглашения были разосланы, а 3 сентября конгресс начал свою работу.

Форум химиков прошел очень успешно, но Кекуле остался недоволен, так как центральной фигурой конгресса оказался итальянец Станислав Канниццаро, а не он, Кекуле, — инициатор конгресса.

Вернувшись в Гент, Кекуле узнал, что строительство лаборатории подходит к концу. Заканчивается и подводка газа. Директор завода светильного газа, господин Дрори, англичанин по происхождению, лично руководил монтажными работами. Он часто заходил к Кекуле отвести душу — поговорить с ним на родном языке, а Кекуле владел английским в совершенстве. Постепенно он сблизился с семьей директора. Дочь директора, красавица Стефания, завладела сердцем молодого ученого.

Девушка получила прекрасное образование. Красота ее нежного, тонкого лица, гибкий и острый ум покорили Кекуле. Молодые люди полюбили друг друга, что называется с первого взгляда. Господин Дрори благосклонно отнесся к предложению Кекуле, но посоветовал отложить свадьбу на лето следующего года, чтобы молодожены смогли во время летнего отпуска Кекуле совершить свадебное путешествие. Кроме того, в ближайшее время Кекуле должен был ехать на съезд естествоиспытателей в Шпейер.

На одном из заседаний съезда 19 сентября 1861 года русский химик А. М. Бутлеров выступил с докладом «О химическом» строении веществ». Кекуле весьма скептически отнесся к новым, структурным формулам, которые, по мнению Бутлерова, выражали не только расположение атомов в молекуле, но и показывали, каково их взаимное влияние. Разочаровавшись в теории типов, Кекуле не принимал и новую теорию Бутлерова. «А ведь и эта теория может оказаться бесплодной, — размышлял ученый. — Может быть, лучше вернуться к старым эмпирическим формулам? Нет, только после того, как все окончательно станет ясным, а главное, накопится достаточно фактов, подтверждающих одну истинную теорию, тогда, возможно, я приму ее…»

Вернувшись в Гент, он продолжил исследование фумаровой и малеиновой кислот. Не было сомнения, что эти кислоты — изомерные соединения. Но как объяснить их изомерию? Опытами было установлено, что молекула фумаровой кислоты присоединяет два атома водорода, в результате чего превращается в молекулу янтарной кислоты. Подобное свойство имеет и этилен: он превращается в этан в результате присоединения двух атомов водорода. Такое свойство кислот до сих пор известно не было. Объяснить это явление с точки зрения теории типов невозможно. Немало бессонных ночей провел ученый, пытаясь найти объяснение, но все усилия пока оказались тщетными. И Кекуле упорно продолжал ставить опыты и изучать свойства других кислот, набирать все больше и больше фактического материала.

Разрядкой огромного душевного напряжения явилась долгожданная свадьба, которая состоялась летом 1862 года. Сколько радости и счастья принесла ему Стефания! Силы его будто удвоились — вернувшись из свадебного путешествия, он работал с еще большим энтузиазмом: проводил опыты с ненасыщенными кислотами, заканчивал рукопись учебника. Но этот счастливый период оказался недолгим: грядущее материнство Стефании принесло тревогу за ее здоровье. Кекуле был очень обеспокоен состоянием жены, которое с каждым днем внушало все-больше опасения. И самые худшие опасения подтвердились — рождение сына стоило жизни матери. Кекуле был безутешен в горе.

Хоть какое-то успокоение могла дать только работа, и он буквально заточил себя в лаборатории.

Ненасыщенными кислотами теперь занимался его ассистент Шварц, а сам Кекуле принялся за изучение структуры бензола и его производных, требовавшее, прежде всего, отыскания подходящих средств для изложения учебного материала в разделе ароматических соединений. Он хорошо знал книгу Лошмидта[89], вышедшую в 1861 году, в которой впервые формулы органических соединений были представлены согласно атомной теории. Знал и теорию Бутлерова, которую еще полностью не принимал, но и не мог отвергнуть…

Атомы в молекуле взаимно влияют друг на друга, и свойства молекулы зависят от расположения атомов. Кекуле представлял себе углеродные цепи в виде змей. Они извивались, принимали самые различные положения, отдавали или присоединяли атомы, превращаясь в новые соединения. Кекуле обладал большим даром воображения, и, закрывая глаза, он реально представлял картину чудесных превращений одной молекулы в другую. И все-таки представить структуру бензола ему пока не удавалось. Как расположены шесть углеродных и шесть водородных атомов в его молекуле? Кекуле делал десятки предположений, но, поразмыслив, отбрасывал.

Утомленный работой, Кекуле отложил исписанные листы и подвинул кресло к камину. Приятная теплота постепенно окутала тело, и ученый забылся в полудреме. И снова в его сознании возникли шесть углеродных атомов, образуя причудливые фигуры. Шестиатомная «змея» непрерывно «извивалась» и вдруг, будто разозленная чем-то, она с ожесточением начала кусать себя за хвост, потом крепко ухватила его за кончик и так замерла. Нет, не змея, это же перстень графини Герлиц, который протягивал Кекуле Юстус Либих. Да, на его ладони лежит перстень — платиновая змея, переплетенная с золотой. Кекуле вздрогнул и очнулся. Какой странный сон! И длился-то всего мгновенье. Но атомы и молекулы не исчезали перед его глазами, он продолжал наяву вспоминать порядок расположения атомов в молекуле, увиденный во сне. Может быть, это ж есть решение? Кекуле поспешно набросал на листке бумаги новую форму цепи. Первая кольцевая формула бензола…[90]

Идея бензольного кольца дала новый толчок для экспериментальных и теоретических исследований. Статью «О строении ароматических соединений»[91] Кекуле послал Вюрцу, который представил ее Парижской Академии наук. Статья была напечатана в «Бюллетене Академии» в январе 1865 года. Наука обогатилась еще одной новой, исключительно плодотворной теорией строения ароматических соединений[92].

Дальнейшие исследования в этой области привели к открытию различных изомерных соединений, многие ученые стали проводить опыты по выяснению строения ароматических веществ, предлагали другие формулы бензола…[93] Но теория Кекуле оказалась наиболее правомерной и вскоре утвердилась повсеместно. На основе своей теории Кекуле предсказал возможность существования трех изомерных соединений (орто, мета и пара) при наличии двух заместителей в бензольном кольце. Перед учеными открылось еще одно поле деятельности, появилась возможность синтеза новых веществ. В Германии над этим работали Гофман, Байер, во Франции — Вюрц, в Италии — Канниццаро, в России — Бутлеров и другие. В 1867 году Кекуле был назначен директором нового химического института Боннского университета. Боннское правительство поддерживало кандидатуру Кольбе[94], который претендовал на это место с единственной целью — соперничества с Кекуле. Взгляды ученых были диаметрально противоположны, а вражда между ними стала пресловутой. Получив моральное удовлетворение от того, что его предпочли Кекуле, Кольбе отказался от места, и тогда Кекуле возглавил институт. В лаборатории Кекуле работали О. Баллах[95], Л. Кляйзен[96], Г. Шультц[97], Р. Ашпютц[98] и другие. Многие из них впоследствии стали известными учеными[99].

Слава Кекуле как одного из самых выдающихся ученых была общепризнанной; его избрали почетным членом многие академии мира, с его мнением считались не только ученые, но и промышленники. По инициативе учеников Кекуле, уже известных ученых, были организованы юбилейные торжества в честь выдающегося ученого. Особенно торжественно отмечалось 25-летие создания теории строения бензола 10 марта 1890 года.

Лекционный зал Берлинского университета был празднична украшен. На самом видном месте висели портреты Гофмана и Кекуле, только что законченные венским художником Ангели. Гофман демонстрировал присутствующим стеклянную ампулу с бензолом, впервые полученным Майклом Фарадеем в 1828 году. Гофман хранил ее как дорогой подарок от английского ученого. Многие ученые выступили с докладами о своих последних открытиях в области ароматических соединений.

Кекуле прочитал блестящий доклад о строении пиридина. На следующий день с обстоятельным сообщением о вкладе Кекуле в науку выступил Байер. Последовало много поздравлений я пожеланий. В ответной речи Кекуле подчеркнул, что он, как и ученые во все времена, воспользовался опытом и знаниями своих предшественников, и поэтому он не видит большой заслуги в том, что двадцать пять лет назад носившиеся в воздухе зародыши химических идей нашли благотворную почву именно в его голове. Провозглашением здравиц в честь великого Кекуле закончилось заседание Немецкого химического общества.

Несмотря на преклонный возраст, Кекуле продолжал работать с неослабевающей энергией: проводил опыты, читал доклады.

Весной 1896 года в Берлине вспыхнула эпидемия гриппа. Болезнь сильно подорвала здоровье Кекуле, давно страдавшего хроническим бронхитом. 13 июня 1896 года великий ученый скончался.