У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Е Н
і
I малекул (
Б.Я.РОЗЕН
Дзяржаўнае вучэбна-педагагічнае выдавец.тва Міністэрства асветы БССР
Мінск 1959
ПРАДМОВА
У першае стагоддзе свайго існавання хімія вывучала некалькі соцень розных злучэнняў. Але затым межы навукі пашырыліся. Ад хіміі аддзялілася новая галіна — арганічная хімія. Яна занялася даследаванне.м злучэнняў толькі аднаго хімічнага элемента — вугляроду. Але вуглярод, як аказалася, здольны даць некалькі мільёнаў розных злучэнняў.
У канцы мінулага стагоддзя ўзнікла новая галіна арганічнай хіміі, якая даследавала найбольш буйныя малекулы. Хімія вялікіх малекул, калі лічыць з бялковымі рэчывамі, вывучае ўжо не мільёны, а сотні мільярдаў розных злучэнняў.
У гэтай кнізе расказана аб той галіне хіміі, якая вывучае вялікія малекулы.
Калі б гэтая кніга якім-небудзь чынам была выдадзена 350 гадоў назад, безумоўна, і кнігу і яе аўтара спалілі б на кастры, таму што расказанае ў кнізе ніяк не вяжацца з рэлігійнымі ўяўленнямі аб прыродзе.
Гадоў паўтараста таму назад аўтара западозрылі б у страце разумнага сэнсу, таму што расказваць у той час аб тым, што з палена можна прасці шаўковыя ніткі, з гароху рабіць шэрсць, з дыму — пасуду мог бы толькі вялікі фантазёр.
Цяпер жа гэта самая звычайная кніга аб самых звычайных рэчах. Яна расказвае аб тым, як чалавек, даследуючы прыроду, пазнаючы яе законы, вучыцца карыстацца гэтымі законамі для таго, каб ствараць новыя рэчывы — рэчывы з загадзя зададзенымі ўласцівасцямі.
1. Прадказанне, якое здзейснілася
Выхаванцы пансіёна адразу пасля заняткаў гуртам кінуліся на прасторны двор і распачалі гульню ў лапту. На сонечным прыгрэве мірна драмаў выхавацель Роланд, якога выхаванцы за круты нораў і празмерную строгасць празвалі «шалёным». Здавалася, нішто не засмучала супакою «шалёнага» і весялосці гуляючых дзяцей.
Раптам з боку кухні раздаўся грукат, быццам недзе абвалілася каменная сцяна або стрэліла лушка.
«Шалёны» Роланд, як кошка, скачком кінуўся ў кухню і праз некалькі мінут вывалак за каўнер на двор дзесяцігадовага Сашу Бутлерава, віноўніка выбуху, з асмаленымі валасамі і бровамі, у перапэцканай куртачцы.
Паколькі злачынства Бутлерава было надзвычайным, то на педагагічным савеце, які сабраўся для абмеркавання гэтага выпадку, вырашана было Аляксандра пакараць.
Роланд на савеце паведаміў, што ён яшчэ раней заўважаў за Аляксандрам любоў да хімічных заняткаў. Бутлераў заўсёды вазіўся з нейкімі бутэлькамі, слоікамі, лейкамі, пераліваў з адной бутэлечкі ў другую ўсялякія рознакаляровыя вадкасці.
Хімічныя доследы Бутлерава — паводле слоў Роланда — заўсёды знаходзілі падтрымку ў настаўніка фізікі, які даставаў яму патрэбныя рэчывы і даваў парады.
Нягледзячы на тое, што Роланд усяляк перашкаджаў Аляксандру ў яго хімічных занятках і часта адбіраў у яго колбы, бутэлькі і рэактывы, апошні не сунімаўся і працягваў употай, у падвале кухні, праводзіць свае захапляючыя доследы.
На наступны дзень пасля злашчаснага выбуху ў сталовай пансіёна былі сабраны ўсе выхаванцы і выкладчыкі пансіёна. Сюды Роланд увёў правініўшагася Бутлерава з чорнай дошкай на грудзях. На гэтай дошцы белымі буйнымі літарамі быў выведзены надпіс—«Вялікі хімік».
«Шалёны» правёў Аляксандра каля таварышаў, якія выстраіліся шарэнгамі, і адправіў яго ў карцэр. На працягу некалькіх дзён Бутлерава выводзілі з карцэра на паказ таварышам. Ніхто з педагогаў і вучняў не думаў тады, што насмешлівы надпіс на чорнай дошцы з’явіцца прарочым і Бутлераў у сапраўднасці стане карыфеем хімічнай навукі.
У хуткім часе пасля гэтага выпадку бацька ўзяў Аляксандра Бутлерава з пансіёна і аддаў у Казанскую гімназію.
Вучэнне Бутлераву давалася лёгка. Бацька хацеў, каб ён стаў матэматыкам, але маладога Бутлерава больш цікавілі прыродазнаўчыя навукі — батаніка, хімія.
У шаснаццаць гадоў Бутлераў закончыў гімназію і паступіў у Казанскі універсітэт на прыродазнаўчае аддзяленне фізіка-матэматычнага факультэта. Але па маладосці гадоў ён не адразу быў залічаны студэнтам. Яго дапусцілі толькі да слухання лекцый.
Любоў да хіміі ва універсітэце праявілася з новай сілай. Хімічныя заняткі Бутлерава сталі цяпер больш асэнсаванымі, хоць у той час і не праводзіліся сістэматычныя лабараторныя заняткі па асобных раздзелах хіміі, якія ўведзены цяпер у вышэйшых навучальных установах.
Студэнты выконвалі толькі выпадковыя заданні прафесараў або асістэнтаў, якія кіравалі практычнымі заняткамі.
Універсітэцкая лабараторыя была дрэнна абсталявана. Асабліва назалялі Бутлераву клопаты з гарачым вуголлем у хімічных печах. Праз дваццаць гадоў, будучы ўжо прафесарам Пецярбургскага універсітэта і ўспамінаючы свае студэнцкія гады, ён пісаў:
«Сучасная шчаслівая хімічная моладзь, што карыстаецца газам і не зазнала спальванняў на вуголлях, наўрад ці можа ўявіць сабе дастаткова ясна ўсю карпатлівую цяжкасць такой работы, злучанай з паступовым уважлівым падкладваннем гарачых вуголляў».
Асабліва справядлівымі аказаліся гэтыя словы Бутлерава ў нашу эпоху. Савецкія студэнты працуюць не ў паўцёмных, змрочных памяшканнях, напоўненых сажай і дымам, а ў светлых, добра абсталяваных лабараторыях, аснашчаных электрычнымі плітамі і газавымі гарэлкамі.
Спачатку Бутлераў працаваў пад кіраўніцтвам К. К. Клауса — выдатнага вучонага, які адкрыў невядомы тады яшчэ хімічны элемент рутэній, названы ім так у гонар Расіі.
Затым Бутлераў перайшоў да Н.Н. Зініна — чулага і вопытнага педагога, у далейшым акадэміка, які адкрыў спосаб вырабу аніліну.
Настаўнікі Бутлерава, абодва таленавітыя вучоныя, аднак рэзка разыходзіліся ў поглядах. Клаус працаваў у галіне неарганічнай хіміі і быў гарачым староннікам тэорыі Берцэліуса. Ен і лекцыі чытаў, тлумачачы ўсе важнейшыя ўласцівасці мінеральных рэчываў на аснове гэтай тэорыі.
Зінін жа займаўся даследаваннем арганічных рэчываў і выкладаў арганічную хімію, гэта значыць той раздзел хіміі, які вывучае вугляродныя злучэнні. Ен рэзка крытыкаваў электрахімічныя погляды Клауса. Тэорыя Берцэліуса, якая даволі здавальняюча тлумачыла ўласцівасці неарганічных злучэнняў, была бяссільна ахапіць усю разнастайнасць арганічных рэчываў.
Рыс. 1. Нікалай Нікалаевіч Зінін.
Бутлераў адносіўся з глыбокай павагай да абодвух вучоных.
Тэарэтычныя спрэчкі, гарачыя дыскусіі любімых настаўнікаў прымусілі Бутлерава больш глыбока задумацца над актуальнымі пытаннямі хімічнай навукі.
Атмасфера бесперапынных навуковых спрэчак выклікала ў маладым хіміку крытычныя адносіны да вывучаемага прадмета і вызваліла ад сляпой пашаны перад «свяціламі» навукі.
I Бутлераў вырашыў самастойна разабрацца ў супярэчлівых тэорыях, якія панавалі ў той час у хіміі.
2. Барацьба супрацьлеглых тэорый
Працуючы над сваёй дысертацыяй, Бутлераў вывучыў працы ўсіх буйнейшых хімікаў свайго часу. За першую палавіну XIX стагоддзя хімія зрабіла велізарныя поспехі. Узнікалі і разбураліся розныя тэорыі, адкрываліся і атрымліваліся невядомыя раней рэчывы.
У 1808 годзе Берцэліус раскладаў з дапамогаю электрычнага току розныя хімічныя злучэнні. Апусціўшы два плацінавыя драты ў раствор хлорыстай медзі, наліты ў шкляную кювету, ён назіраў, як пад дзеяннем току на адным электродзе адкладваўся бліскучы слой чырвонай медзі, а каля другога збіраліся пузыркі газу — хлору.
Берцэліус браў для сваіх доследаў кіслоты, шчолачы, растворы розных солей — салетры, соды, буры. I заўсёды на адным электродзе збіралася адно рэчыва, а на другім — другое.
Значыць, разважаў Берцэліус, тая састаўная частка раскладзенага токам рэчыва, якая збіраецца каля супрацьлеглага электрода, зараджана адмоўна, а другая, якая збіраецца каля адмоўнага,— дадатна.
Вадарод і ўсе металы вядуць сябе ў хімічных рэакцыях як дадатна зараджаныя, а хлор, кісларод і некаторыя іншыя элементы — як адмоўпа зараджаныя. Значыць, не таямнічая любоў хлору да натрыю з’яўляецца прычынай утварэння спажыўной солі і не роднасць характараў серы і вадароду вядзе да ўзнікнення серавадароду. Хімічныя злучэнні ўтвараюцца таму, што адмоўныя і дадатныя элементы прыцягваюцца адзін да другога. Іменна электрычныя сілы звязваюць атамы розных элементаў у трывалыя хімічныя злучэнні.
Гэтая думка лягла ў аснову электрахімічнай тэорыі ўтварэння малекул Берцэліуса. Паводле яго тэорыі кожны атам зараджаны адначасова і дадатнай і адмоўнай электрычнасцю. Але хоць атамы і нясуць два розныя па знаку зарады, адзін з іх перасільвае другі, і таму ў хімічныя рэакцыі адны элементы заўсёды ўступаюць як электрададатныя, а другія — як электраадмоўныя.
Вось як ён апісваў, напрыклад, утварэнне глаўберавай солі.
Атам металу натрыю пры ўзаемадзеянні з атамам кіслароду ўтварае вокісел. Вокісел гэты зараджаны дадатна, таму што дадатны зарад натрыю мае перавагу над адмоўным зарадам кіслароду.
Сера ж, злучаючыся з кіслародам, утварае адмоўны вокісел, таму што атам серы менш дадатны, чым атам кіслароду.
Абодва вокіслы за кошт узаемнага прыцяжэння розных па знаку электрычных зарадаў утвараюць глаўбераву соль.
Электрахімічная тэорыя ўдала тлумачыла будову малекул неарганічных рэчываў. Таму ўзнікла пытанне: чаму б не паспрабаваць з яе дапамогаю растлумачыць характар утварэння арганічных малекул?
Даследуючы розныя арганічныя злучэнні — кіслоты, тлушчы, спірты, эфіры,— Берцэліус заўважыў, што большасць арганічных злучэнняў расклалася на дадатна або адмоўна зараджаныя палавінкі.
У атамаў, якія ўваходзілі ў састаў арганічных малекул, не было пастаянных зарадаў, як у атамаў металаў і металоідаў.
Чым больш вывучаў Берцэліус арганічныя рэчывы, чым настойлівей спрабаваў ён пранікнуць у тайны будовы арганічных малекул, тым глыбей ён заблытваўся ў непраходных нетрах супярэчлівых фактаў.
Гады ішлі. Хімікі адкрывалі ўсё новыя і новыя арганічныя рэчывы, праводзілі новыя каштоўныя назіранні.
У 1828 годзе вучань Берцэліуса, нямецкі хімік Велер, награваючы цыянаваамоніевую соль (NH4 CNO), атрымаў мачавіну (CO (NH2)2). Гэта быў першы ўдар па поглядах віталістаў. Соль, якая можа быць без усякіх цяжкасцей падрыхтавана з неарганічных элементаў, лёгка пераходзіць у мачавіну — прадукт, выпрацоўваемы ў жывёльных арганізмах у працэсе абмену рэчываў.
«Я павінен Вам заявіць,— пісаў Велер свайму настаўніку,— што магу рабіць мачавіну, не маючы патрэбы пры гэтым у почках і наогул у жывёле, няхай гэта будзе чалавек або сабака».
КНІГІ ОНЛАЙН
