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.
ГЛАВА 5
Еще в годы студенчества Николай Дмитриевич Зелинский познакомился с сестрами Дроковыми — Раисой Ивановной и Ниной Ивановной. Это были девушки передовых взглядов, они жили собственным трудом, интересовались наукой.
Несмотря на то, что сестры были на несколько лет старше молодого студента, знакомство их с Зелинским скоро перешло в дружбу. Зелинского и Дроковых постоянно встречали втроем. Зелинский не отдавал видимого предпочтения ни одной из сестер, те также относились как будто одинаково к своему молодому другу.
Но однажды Николай Дмитриевич и Раиса Ивановна сказали друзьям, что они жених и невеста. Их поздравляли шумно, весело, сердечно. Всем стало ясно, что женой Николая Дмитриевича должна стать именно старшая из сестер. Вскоре была отпразднована скромная свадьба.
Теперь в семье Зелинских по вечерам часто собиралась молодежь. На «огонек» заходили и солидные профессора. Но сам Николай Дмитриевич иногда сбегал от гостей в лабораторию. На него не обижались, знали: молодой химик беззаветно увлечен наукой.
Раиса Ивановна с самого начала супружеской жизни проявляла удивительную чуткость и внимание к научной работе мужа, никогда не упрекая его за то, что большую часть времени он отдает лаборатории.
Для Зелинского это был период становления как химика, как ученого. Каждое синтезированное им вещество, каждая прочитанная книга расширяли кругозор, давали материал для размышлений. Впервые стал он думать о взаимосвязи явлений, осознавать те пути, которыми идет наука в познании тайн природы.
В это именно время изучение теоретических взглядов химиков подвело Зелинского к вопросам стереохимии. Большинство проводимых в 70 — 80-х годах экспериментальных работ давало материал, подтверждающий теорию Бутлерова. Но вскоре новые исследования открыли в царстве изомерии исключения из общего закона. Эти именно исключения дали 20-летнему доктору химии Вант-Гоффу повод к гениальному углублению структурной теории, к созданию понятий стереохимии.
Открыты были пары соединений, одинаковых по химическому составу и даже по химическим и физическим свойствам и лишь в одном отношении обнаруживающие удивительную противоположность — в действии на поляризованный свет.
Свет, как известно, представляет собой электромагнитные колебания, распространяющиеся с огромной скоростью. Эти колебания происходят перпендикулярно движению луча (почему и называются поперечными) обычно по всем направлениям. Обычно, но не всегда! При прохождении луча через некоторые вещества характер колебаний резко меняется. Так, кристалл кварца пропускает только те колебания, которые лежат в плоскости его продольной оси. Он как бы представляет собой непроницаемую преграду с узкой щелью, и при прохождении через него луч света «сплющивается», становится плоским, как говорят физики, поляризованным.
Благодаря наличию строго определенной плоскости поляризации поляризованный свет является очень удобным инструментом в исследовании различных химических соединений. Когда поляризованный свет пропускали через растворы некоторых, казалось, совершенно одинаковых веществ, ученые вдруг обнаружили, что в то время, как одни из них отклоняли плоскость поляризации на определенное число градусов влево, другие растворы отклоняли ее на столько же градусов вправо. Оказалось, растворенные вещества находятся в таком же отношении друг к другу, как предмет и его зеркальное изображение. Такие пары были названы «оптическими антиподами», а вещества — «оптически деятельными соединениями».
Объяснение этого явления дала гипотеза Вант-Гоффа.
В напечатанной Вант-Гоффом в 1874 году брошюре он приводил примеры, доказывающие, что плоскостные формулы химических соединений находятся в противоречии с опытами, и утверждал, что все трудности исчезают, если соединения углерода представить себе в виде четырехгранника, в середине которого помещен атом углерода, а в четырех вершинах — четыре соединенные с ним атома. Если атомы эти будут неодинаковы, то есть молекула асимметрична, то пара оптических антиподов представится как два сходных, но не тождественных четырехгранника, которые не могут быть совмещены, как правая и левая перчатки.
Одновременно к тем же выводам пришел Ле Бель. Вант-Гоффу и Ле Белю удалось доказать, что все известные тела, обладающие способностью отклонять плоскость поляризации, имеют асимметрический атом углерода.
Идея влияния асимметричности атома углерода на оптическую деятельность была высказана еще ранее Луи Пастером. В 1815 году Ж. Био открыл явление оптической активности растворов сахара. Это было еще только единичное наблюдение. В 1848 году Луи Пастер доказал, что вещества, оптически активные в растворе, всегда кристаллизуются так, что кристаллы правовращающего раствора являются зеркальным отображением кристаллов левовращающего. Из этого вытекало предположение об асимметрическом строении молекул этих веществ, являющемся причиной их оптической деятельности. Это было новое проникновение в неведомые законы природы. Оно послужило отправным пунктом для Вант-Гоффа при разработке гипотезы пространственного расположения атомов в, молекуле вещества.
«Современная химическая теория, — писал Вант-Гофф, — имеет два слабых пункта: ею нельзя объяснить ни относительное расположение, которое занимают атомы и молекулы, ни характер их движения; если признать существование атомов, то, рассматривая их расположение, необходимо согласиться, что это расположение пространственное».
Вплотную подошел к вопросу о пространственном расположении атомов в органических соединениях до Вант-Гоффа И. Вислеценус. Однако в то время он не сумел теоретически обосновать свои взгляды.
Представления о пространственном расположении атомов не были сразу приняты учеными: слишком далеки они были от прежних понятий химиков. К тому же фактов, на которые опирались авторы гипотезы, было еще так мало, что большинство ученых отнеслись к ней с недоверием. Особенно яростные нападки вызвала гипотеза Вант-Гоффа у Кольбе, стоявшего на позициях «непознаваемости» молекулы. Вот какой статьей разразился маститый химик:
«Побежденная 50 лет тому назад духом точного исследования природы натурфилософия в настоящее время снова выпущена псевдоестествоиспытателями из клетки, предназначенной для хранения отбросов человеческого ума. Переодев эту кокотку в модные одежды и покрыв ее лицо белилами и румянами, они хотят провести ее в порядочное общество, в котором для нее нет места. Кому эти опасения покажутся преувеличенными, пусть прочтет (если может) фантастическое сочинение г. Вант-Гоффа о расположении атомов в пространстве. Я умолчал бы об этом труде, как о многих других, ем