У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Hi рэзкая крытыка з боку вучоных, абаронцаў тэорыі радыкалаў, ні спробы высмейвання не маглі пахіснуць пазіцый, заваяваных у той час тэорыяй замяшчэння. Новыя назіранні давалі неабходныя аргуменіы, якія сцвярджалі яе правільнасць.
Больш дзесяці гадоў працягваліся спрэчкі вакол тэорыі замяшчэння.
Спрэчкі не заставаліся бясплоднымі і адыгралі вельмі важную ролю ў развіцці перадавых поглядаў у арганічнай хіміі.
Хімікі ўжо больш не глядзелі на арганічныя злучэнні, як на бінарныя, гэта значыць якія складаюцца з дзвюх палавінак з супрацьлеглымі зарадамі. Яны цяпер разглядалі малекулы арганічных рэчываў як адзінае цэлае. Такі пункт гледжання стаў называцца ўнітарным.
Тэорыя замяшчэння падрыхтавала фундамент для новай тэорыі, якой хутка ўступіла сваё месца.
Доследы Жэрара, Ларана, Вільямсона, Вюрца і іншых даследчыкаў паказалі, што ў рэакцыях арганічных рэчываў назіраецца вялікае падабенства з рэакцыямі неарганічных злучэнняў.
Яны дазволілі французскім хімікам Ларану і Жэрару стварыць новую тэорыю, названую тэорыяй тыпаў. Гэтая тэорыя дапамагла знайсці разгадку з’явам, якія тэорыя замяшчэння толькі фіксавала з дакладнасцю фатаграфічнага апарата.
Берцэліус і яго прыхільнікі прынялі ў штыкі з'яўленне новай тэорыі, якая прадстаўляла сабой далейшае развіццё ідэй Дзюма, што знайшлі сабе месца ў тэорыі замяшчэння.
Для іх тэорыя тыпаў здаецца заснаванай на фразах, на простых разліковых суадносінах. Берцэліус выказваецца яшчэ больш рэзка. Ен лічыць, што гэтая тэорыя не мае для навукі ніякай рэальнай каштоўнасці, а хімічныя тыпы з’яўляюцца толькі плодам фантазіі.
Злосныя выпады і рэзкія крытычныя заўвагі не змаглі спыніць кола гісторыі. Перамога засталася за тэорыяй тыпаў.
Згодна з гэтай тэорыяй арганічныя рэчывы падраздзяляліся на чатыры тыпы, якія адпавядалі малекулам больш простых тыпаў неарганічных рэчываў — вадароду, вады, аміяку, хлорыстага вадароду. Пры замене ў гэтых асноўных тыпах арганічных злучэнняў атамаў вадароду радыкаламі атрымліваюцца розныя арганічныя рэчывы.
Напрыклад, пры замене вадароду ў ^алекуле вады радыкалам метылам атрымліваўся драўняны спірт. а радыкалам этылам — вінны
1 У адным з лонданскіх навуковых часопісаў быў апублікаваны пад псеўданімам артыкул, таксама высмейваючы тэорыю замяшчэння. Яго аўтар пісаў, што яму ўдалося ў бавоўне ўсе атамы замясціць хлорам. 3 гэтага часу з ваты, якая складаецца з чыстага хлору, у Англіі будуць рабіць цёплыя набрушнікі.
спірт. Гэтак жа сама, замяшчаючы ў малекуле аміяку адзін вадарод радыкалам фенілам, можна атрымаць анілін.
Паводле думкі Ларана і Жэрара, малекула арганічнага рэчыва не складаецца з адмоўна і дадатна зараджаных «палавінак». Яна прадстаўляе адзіную часцінку рэчыва, пабудаваную па пэўнаму ўзору.
Для іх малекула ўяўлялася будынкам, у якім можна замяняць асобныя цагліны і блокі іншымі металамі, не парушаючы агульнага тыпу гэтай пабудовы.
He зменіцца ж тып будынка, калі драўляныя дзверы замяніць жалезнымі або толевы дах замяніць чарапічным.
Арганічная малекула, арганічны тып, прадстаўляе сабой будынак, пісаў Дзюма, «у якім можна замяніць адну сцяну (вадарод) другой сцяной (хлор, бром або кісларод), не разбураючы пры гэтым вонкавыя абрысы будынка. Неабходна, аднак, выдаляючы адну сцяну — вадарод, унесці на яго месца што-небудзь узамен, каб пазбегнуць развалу або перабудовы ўсяго будынка».
Тэорыя тыпаў здавальняюча тлумачыла характар і ўласцівасці толькі тых арганічных злучэнняў, малекулы якіх складаюцца з невялікай колькасці атамаў, але яна адразу рабілася бездапаможнай, калі справа датычыла вялікіх мнагаатамных малекул. Між тым, у вялікага ліку арганічных рэчываў колькасць атамаў у малекуле вылічваецца дзесяткамі і сотнямі.
Чым больш складаная арганічная малекула, тым цяжэй аднесці яе да таго або іншага прасцейшага тыпу,
Таму некаторыя хімікі прапаноўвалі ўводзіць змешаныя тыпы, выдумвалі новыя тыпы, па якіх можна было б кваліфікаваць больш складаныя арганічныя злучэнні.
Але ўсё гэта яшчэ больш ускладняла тэорыю тыпаў.
4. У спрэчку ўступае Бутлераў
Вывучаючы працы сваіх папярэднікаў і сучаснікаў, Бутлераў уважліва праглядаў старыя факты і параўноўваў іх з новымі адкрыццямі.
На яго вачах адбывалася вострая, напружаная барацьба паміж прыхільнікамі тэорыі радыкалаў і тэорыі тыпаў. Hi тыя, ні другія не маглі даць вычарпальнага тлумачэння ўсяго матэрыялу, накопленага арганічнай хіміяй.
Бутлераў бачыў, што вучоныя, ствараўшыя гэтыя тэорыі, абапіраліся толькі на выпадковыя, адрывачныя даныя.
Яны не ахоплівалі ўсёй разнастайнасці хімічных з’яў, напрыклад ніхто не мог растлумачыць, чаму некаторыя рэчывы маюць зусім аднолькавы састаў, ал^ ў той час валодаюць рознымі ўласцівасцямі.
Два атамы вугляроду, шэсць атамаў вадароду і атам кіслароду, злучаючыся разам, могуць утварыць і ўсім вядомы вінны спірт, і метылавы эфір, які прадстаўляе сабой газ з рэзкім, непрыемным пахам.
Чатыры атамы вугляроду, восем атамаў вадароду і два атамы кіслароду даювь восем розных хімічных злучэнняў: масленую кіслату, якая
Рыс. 2. Алякеандр Міхайлавіч Бутлераў.
ўваходзіць у састаў сметанковага масла, незвычайна духмяны, з прыемным пахам этылацэтат і г. д.
Такія рэчывы атрымалі назву ізамераў. Тэрмін складзены з грэчаскіх слоў: «іза» — роўны, аднолькавы, «мерас» — частка.
Ізамерыя здавалася вучоным тайнай за сямю пячаткамі, у якую
яны нават не адважваліся пранікаць.
Рыс. 3. Аднолькавая колькасць атамаў у малекуле, па-рознаму размяшчаючыся, утварае розныя рэчывы, якія адрозніваюцца па сваіх уласцівасцях (ізамеры);
1 — метылавы эфір; 2 — этылавы спірт.
Гэта была невырашальная загадка, якая прывяла да таго, што вучоныя таго часу пачалі лічыць прыроду арганічнага рэчыва наогул непазнавальнай.
3 геніяльнай празорлівасцю Бутлераў зразумеў, што ключом да пазнання ўсёй разнастайнасці арганічных рэчываў можа быць толькі тая тэорыя, якая грунтуецца па паглыбленым веданні самой прыроды рэчыва.
Ужо даўно прайшоў той час, калі арганічнымі злучэннямі называлі толькі тыя рэчывы, якія выпрацоўваліся расліннымі і жывёльнымі арганізмамі. Хімікі ў сваіх колбах атрымлівалі многа новых арганічных рэчываў, не існуючых у раслінным і жывёль-
ным свеце.
Але ў большасці выпадкаў хімікі рабілі гэта як бы воб.мацкам, наўздагад. Яны не мелі яшчэ яснага ўяўлення аб тым, што ад-
бываецца ў іх колбах.
У Лонданскім хімічным каледжы ў пяцідзесятых гадах мінулага стагоддзя вучыўся Вільям Перкін. Неяк прафесар Гофман, у якога малады студэнт слухаў лекцыі, даў яму заданне атрымаць штучным шляхам хінін. У той час яго атрымлівалі толькі з кары хіннага дрэва, якое расце ў Перу, Чылі, Бразіліі.
Выконваючы гэтае даручэнне, Вільям Перкін узяў для доследу анілін, спосаб вытворчасці якога быў адкрыты рускім хімікам Н. Н. Зініным яшчэ ў 1842 годзе. Перкін спрабаваў апрацоўваць анілін рознымі кіслотамі, солямі і шчолачамі. Аднойчы ён стаў награваць анілін разам з сернай кіслатой і хромавакаліевай соллю, у надзеі на гэты раз кан-
чаткова атрымаць жадаемы прэпарат.
Але якім жа было яго здзіўленне, калі замест крышталяў хініну на дне колбы к канцу доследу ўтварылася густая смалістая маса, якая шчыльна прыліпла да шкла.
Юны хімік — яму ў той час было ўсяго восемнаццаць гадоў — стаў адмываць гэтую масу спіртам, і раптам спірт афарбаваўся ў пурпурны колер. Такую ж афарбоўку набыў і маток шарсцяной пражы, апушчаны
ў раствор. Так з’явіўся на свет першы анілінавы фарбавальнік — мавеін.
Выявілася, што ён вельмі добра фарбуе і шэрсць і шоўк. Афарбаваныя мавеінам рэчы не мяняюць колеру пры мыцці і не выгараюць на сонцы.
Але ніхто — ні прыхільнікі тэорыі замяшчэння, ні тэорыі радыкалаў, ні тэорыі тыпаў — не мог растлумачыць, чаму з аніліну замест хініну атрымаўся мавеін — яркая пурпурная фарба.
Такія выпадковыя адкрыцці павялічвалі колькасць арганічных рэчываў, атрыманых штучным шляхам, але не рухалі навуку ўперад.
Без кіруючай тэорыі хімікі не маглі ствараць новыя рэчывы з тымі ўласцівасцямі, якія ім былі патрэбны. А прамысловасць, якая хутка расла, прад’яўляла ўсё новыя і новыя патрабаванні,
Фарбавальшчыкі патрабавалі танных штучных фарбавальнікаў, якія змаглі б замяніць дарагія раслінныя фарбы, прывозімыя з далёкіх краін.
Металургі хацелі выкарыстаць каменнавугальную смалу, якая загрувашчвала заводскія двары.
Медыкі мелі патрэбу ў лякарствах, ваенная прамысловасць — у выбуховых рэчывах.
Усе гэтыя патрэбы немагчыма было задаволіць без яснай і выразнай тэорыі, якая тлумачыла б прыроду арганічных злучэнняў.
Ужо ў першыя гады навуковай і прафесарскай дзейнасці Бутлерава ў яго складваюцца асновы будучай тэорыі, якая ў хуткім часе зрабіла ў арганічнай хіміі поўны пераварот.
У 1852 годзе англійскі вучоны Франкланд вызначыў, што атам металу можа далучыць да сябе толькі строга пэўную колькасць іншых атамаў або радыкалаў. Напрыклад, атам калію можа ўтрымаць толькі адзін радыкал, тады як да атама цынку можа далучыцца ў два разы больш радыкалаў. Атам жа алюмінію можа далучыць да сябе толькі тры радыкалы.
Выявілася, што ўсе хімічныя элементы злучаюцца адзін з другім або з арганічнымі радыкаламі ў пэўных суадносінах.
Гэтае адкрыццё прымусіла хімікаў па-новаму глянуць і на хімічную роднасць, гэта значыць на здольнасць розных атамаў звязвацца адзін з другім.
Кожны атам мае строга пэўную колькасць сувязей. Калі хімічная роднасць атамаў аднолькавая, то яны злучаюцца атам на атам — хлор і натрый, кальцый і сера, кісларод і цынк і г. д.
Калі ж у аднаго з атамаў колькасць сувязей большая, чым у другога, то на атам аднаго рэчыва прыпадае два, тры атамы другога рэчыва.
Напрыклад, у хлорыстым алюмінію на адзін атам алюмінію пойдзе тры атамы хлору, а ў серавадародзе атам серы злучыцца з двума атамамі вадароду.
Уласцівасць атамаў аднаго элемента далучаць да сябе строга пэўную колькасць атамаў другога элемента была пазней названа валентнасцю.
Увядзенне ў хімію паняцця аб валентнасці элементаў дало магчымасць прадказаць састаў малекулы, утвараемай пры злучэнні тых або іншых атамаў.
У 1857 годзе было зроблена другое важнае адкрыццё. Хімік Кекуле вызначыў, што атам вугляроду чатырохвалентны, гэта значыць ён мае
КНІГІ ОНЛАЙН
