Здесь 0,2729 — это отношение атомной массы углерода к молекулярной массе СO2, т. е. доля углерода в диоксиде углерода.
Аналогично содержание водорода можно определить по формуле
Вернемся к расчетам Зинина. Сжигая 0,369 г вещества, он получил количества СO2 и Н2O, соответствующие содержанию в соединении 86,57% углерода и 5,20% водорода. Остальное — 8,33% — приходится на кислород. Для определения общей формулы, как говорят, брутто-формулы, нужно разделить процентное содержание каждого элемента на его атомную массу:
Делим все числа на наименьшее. В частном получаем число атомов данного элемента в молекуле:
Теперь можно прикинуть формулу: С14Н10О или С28Н20О2 или С42Н30О3... По некоторым соображениям Зинин выбирает формулу С28Н20O2. Если рассчитать в ней содержание элементов, то окажется, что оно очень близко к найденному.
На основании данных анализа Зинин делает вывод: "Следовательно наше тело есть изомер оксилепидена. Мы сейчас увидим, что и октаэдрические кристаллы, образовавшиеся вместе с пластинчатыми из расплавленного оксилепидена, представляют также изомер с оксилепиденом, поэтому я буду называть эти три изомера по их кристаллическому виду: оксилепиденом игольчатым, оксилепиденом пластинчатым и оксилепиденом октаэдрическим".
Действуя на пластинчатый оксилепиден пентахлоридом фосфора PCI5, Зинин получил новое вещество, которое подверг анализу. Цитируем дальше.
"Анализ дал следующие результаты: из 0,497 г тела, высушенного при 140 °С, получено: 1,456 г С02 и 0,2085 г Н20, т. е. 79,59% С и 4,66% Н. Из 0,361 г тела получено 0,122 AgCl или 8,26% С1.
Формула С28Н19СlO2 требует 79,52% С, 4,49% Н и 8,40% С1. Следовательно, анализированное тело есть однохлороксилепиден".
Подведем итоги. В результате кропотливой, долгой работы Зинину стало известно, что оксилепиден может существовать в виде трех изомеров. Кроме того ученый установил, что атомы водорода в оксилепидене могут замещаться на хлор. Вот, собственно, и все. Что такое оксилепиден, каково его строение, Зинин не знал.
А нам кажется все так просто: октаэдрический и игольчатый оксилепидены — это транс- и цис-изомеры дибензоилстильбена, а пластинчатый оксилепиден — еще одно производное стильбена.
Да, сегодня химику понадобилось бы всего несколько дней, а то и часов, чтобы полностью разобраться в этих "оксилепиденах" и нарисовать их структурные формулы (Ph — фенил С6Н6):
Дело, конечно, в том, что в распоряжении современных химиков под рукой находятся такие Средства, такие методы познания строения вещества, о которых великий Зинин и догадываться не мог. И за все эти методы мы должны благодарить физиков.
Химик "видит" молекулу
Возможности обычного оптического микроскопа не безграничны. В него нельзя разглядеть предмет, размеры которого соизмеримы с длиной световой волны. Так что если бактерии еще хорошо видны в световой микроскоп, то более мелкие вирусы уже невидимы. На помощь приходит электронный микроскоп* Изобретение этого прибора позволило резко снизить минимальные размеры видимых объектов. Теперь стали различимы вирусы и мельчайшие образования живой клетки. Теперь стали видны и молекулы, правда, только самые крупные. Но "разглядеть" отдельные атомы в молекуле электронный микроскоп не способен, и "разобраться" Зинину с его оксилепиденами он тоже не помог бы.
"Увидеть" молекулу можно и другим способом. В кристаллах, в отличие от аморфных тел, атомы и молекулы расположены строго упорядоченно, они образуют кристаллическую решетку. Если пропустить через такую решетку лучи света, то они будут рассеиваться. Причем рассеянные на разных атомах и молекулах лучи могут накладываться друг на друга и при этом, в зависимости от направления движения
лучей, они будут гасить или усиливать друг друга. Одним словом, если через кристалл пропустить лучи света и поставить рядом с ним фотопленку, то на этой пленке получим чередующиеся светлые и темные пятна — области усиления и гашения лучей.
Тут есть одно "но". Длина волны нашего света должна быть соизмерима с расстояниями между атомами и молекулами в кристалле. Видимый свет и даже ультрафиолетовый — слишком "грубые" излучения. Зато как раз по длине подходят рентгеновские лучи. Образец рентгенограммы кристалла ДНК приведен на стр. 107.
Итак, имея один-единственный кристаллик размером менее миллиметра, получаем с него множество рентгенограмм. Теперь предстоит основная работа — измерить расстояния между пятнами на рентгенограммах и оценить их интенсивности. После этого на основании всех полученных чисел по специальным формулам (и, в частности, по формуле, выведенной русским кристаллографом Г. В. Вульфом и английскими физиками, отцом и сыном Брэггами) можно определить расстояние между молекулами в кристалле, их взаимное расположение, рассчитать расстояния между атомами в молекулах и углы, образуемые межатомными связями, т. е. получить полную модель молекулы, как бы "увидеть" ее. Стоит ли подчеркивать, что рентгеноструктурный анализ поставляет наиболее богатую информацию о молекуле? Вспомните: элементный анализ дает нам так называемую брутто-формулу вещества, и только.