Бутлерову очень хотелось знать: только ли здесь это удалось? Под этим ключом надо понимать новую теорию химии, а ни одна теория не возникает на пустом месте, она вытекает из фактов, имеющих всеобщее распространение. Он отправился в 1861 году в командировку по университетским центрам Европы. Блестяще образованный, безупречно владеющий многими европейскими языками, молодой русский встретил любезный прием и нимало не смущался покровительственным тоном разъяснений, которые получал в ответ на волнующие его вопросы.
Он посетил во Франции Вюрца и Дюма, в Германии он побывал у Кекуле, Кольбе, у Коппа, ухитрившегося, кстати сказать, в своей четырехтомной «Истории химии» ни разу не упомянуть имен Авогадро и Жерара. Все они единодушно признавали, что молодой химик из неведомой Казани отлично разбирается в сложнейших вопросах. Он спрашивал как раз о том, что очень хотели бы сами знать его знаменитые собеседники: нельзя ли в химической формуле прочитать не только состав молекулы, но и то, как она построена? И не может ли в этом помочь понимание индивидуального «химического влияния», которое оказывают друг на друга атомы различных элементов? Французы отвечали на это решительным «нет». Другие, как Август Кекуле. не проявляли такой решительности в отрицании, но отказывались и утверждать что-либо положительное. Кекуле уже приходилось размышлять над тем, как используют атомы для того, чтобы сцепляться друг с другом, образуя молекулу, свой запас «химического влияния», свою «атомность», как называли в то время силу атомных связей. Но он не придавал этим соображениям большого веса. Во всяком случае, в своих руководствах он не рисковал перейти от теории «типов» к рассмотрению поведения отдельных атомов в сложной молекуле. Бутлеров был поражен. Он вспоминал свое удивление в отчете о заграничной поездке, опубликованном в 1862 году в «Ученых записках Казанского университета».
«Все воззрения, встреченные мною в Западной Европе, представляли для меня мало нового»,-писал он. Далее он сдержанно, но ясно говорил, что казанская лаборатория опередила иностранных химиков. Поразившие их новости «сделались в ней общим ходячим достоянием и частью введены в преподавание».
Он ожидал найти у признанных мастеров химии смелость в постановке научных вопросов, но вместо этого он находил медлительность в выводах, обязанную своим происхождением не столько осторожности, сколько отсутствию воображения. Он порывался высказаться, но всякий раз его останавливало опасение, что возражения, высказанные в частной беседе малоизвестным русским исследователем, прозвучат неубедительно, хотя и приобретут впоследствии присущую им силу убеждения, пересказанные авторитетом. Это не имело бы никакого значения, если бы дело касалось самого Бутлерова. Но Бутлеров не верил, что какой-либо авторитет, из числа тех, с которыми он встречался, пожелал бы утвердить за Казанской химической лабораторией ее первенство в произнесении последнего слова химической науки. Каждое новое слово в науке рождается в определенной стране. Он хотел, чтобы это не было забыто, когда новое станет всеобщим достоянием.
Он собирался было отложить опубликование своих новых идей – таких простых, таких естественных и таких своеобразных, никем еще не сформулированных – до возвращения в Казань. Но обстоятельства ускорили развязку. В Шпейере в это время собрался тридцать шестой съезд немецких врачей и натуралистов. Бутлеров выслушал все доклады по химии, которые были вынесены на съезд, и в заключение попросил поставить и его сообщение «О химическом строении вещества». «Выступление Бутлерова было встречено холодно», – бесстрастно отмечает один из его биографов. На самом деле, Бутлеров очутился в атмосфере всеобщего недоброжелательства. Организаторы съезда готовы были вопить о неблагодарности: тот, к кому они отнеслись снисходительно, осмеливался поучать. Его терпели, а он заставлял с собой считаться!
А не считаться с ним было нельзя. Предложенная молодым русским ученым теория строения химических веществ не только с более широкой, с более объемлющей точки зрения объясняла совокупность существующих фактов. Она, как и всякая другая настоящая теория, предвидела новые факты. Проверка ее предсказаний должна была послужить либо к ее общему признанию, либо к ее отклонению. И факты свидетельствовали о ее неопровержимости…
Построения Бутлерова были холодно-логичны, и тем большую бурю они вызывали… Конспективное их изложение не может, конечно, дать полного
представления о всей красоте и стройности аппарата доказательств, использованного исследователем для развития своих идей. Но мы все-таки попытаемся за некоторыми из этих доказательств проследить, придерживаясь терминологии того времени. Современному химику это изложение представится несколько упрощенным, но нельзя упускать из виду, что и сам Бутлеров стремился к некоторой схематичности своих построений, чтобы иметь возможность резче подчеркнуть основную мысль.
Ход его рассуждений был примерно таков:
Если анализировать воду, хлороводород (или, что то же, соляную кислоту) и болотный газ (метан), у них у всех можно обнаружить одну общую составную часть: водород. Заключенный в каждом из этих соединений, он, тем не менее, относится к действию разных реагентов [34] совсем не одинаково. Для того чтобы вытеснить его из хлороводородной кислоты, на нее достаточно воздействовать цинком или железом. На чистую воду эти элементы почти не действуют; из воды водород может быть вытеснен только очень энергичным, например, щелочным металлом. Тот же водород, находящийся в составе молекулы болотного газа или большинства других углеводородов, вовсе не поддается действию металлов, даже самых энергичных.
Чем объясняется такое различие в поведении одного и того же элементарного вещества в различных соединениях? – спрашивал Бутлеров и отвечал: «натурой элемента, с которым это вещество является связанным, натурой той зависимости, которая существует между составными частями данного соединения…» Два атома водорода в молекуле воды находятся в зависимости от атома кислорода; четыре атома водорода в молекуле болотного газа находятся в зависимости от атома углерода. Как эта зависимость проявляется, легче всего проследить на углеводородных соединениях.
Для «удовлетворения стремления к соединению», для насыщения одного атома водорода нужен один атом хлора. Таким образом, атомы водорода и хлора химически равнозначны, «эквивалентны». Эта эквивалентность находит свое выражение в том, что в молекуле болотного газа водород может быть заменен хлором атом за атом. Соединение четырех атомов хлора с одним атомом углерода повторяет «тип» молекулы болотного газа. Это так называемый четыреххлористый углерод. (В болотном газе на такой же атом углерода приходилось четыре атома водорода.) Между этими двумя веществами – болотным газом и четыреххлористым углеродом – находится ряд промежуточных веществ, в которых с углеродом соединены, в разных долях, и хлор и водород. На атом углерода может приходиться три атома водорода и один атом хлора. Это вещество описывается формулой СНзС1 и называется хлористым метилом. Равное соотношение атомов хлора и водорода – СН2С2 – соответствует хлористому метилену; из сочетания одного атома углерода с одним атомом водорода и тремя атомами хлора – СНСlз – образуется хлороформ.