Изучение реакции бензальдегида все более увлекало Канниццаро. При нагревании бензальдегида с углекислым калием запах горького миндаля быстро исчезал. Продукт реакции обладал совершенно другим, даже приятным запахом. Исследователь приступил к расшифровке строения полученного вещества. Он начал с количественного анализа реакционной смеси. Разделив на компоненты реакционную смесь, он приступил к их количественному определению. Уже через несколько дней был получен неожиданный результат: количество углекислого калия во время реакции не изменилось. Значит, поташ играет роль катализатора? Но тогда что же за превращения происходят с бензальдегидом? Ведь в реакционной смеси нет другого вещества, с которым он мог бы соединиться.
Загадочность этой необычной реакции волновала Канниццаро. Ведь не было сомнений в том, что бензальдегид превращался в другое вещество.
— А может быть, не другое, а другие…
В продуктах реакции была обнаружена бензойная кислота и еще одно вещество — жидкость с весьма высокой температурой кипения, около 205°С. Эта жидкость с приятным запахом по своим Двойствам напоминала спирт, но обладала и некоторыми свойствами бензола. Она легко реагировала с концентрированными серной и азотной кислотами. Новое вещество представляло собой бензиловый спирт — первый открытый и изученный ароматический спирт.
Дальнейшие исследования Канниццаро показали, что половина исходного количества бензальдегида превращается в бензиловый спирт, а другая половина — в бензойную кислоту. Результаты этих исследований он опубликовал в 1853 году; реакцию, при которой получались эти вещества, мы сегодня называем «реакцией Канниццаро».
Получение бензилового спирта влекло за собой обширные дальнейшие исследования. Надо было изучить реакции, в которые могло вступать новое вещество, установить его точный состав. Канниццаро нуждался в сотрудниках-единомышленниках, с которыми он мог бы обсуждать свои идеи. Переписка с Бертаньини и Пириа давала очень многое, но не могла полностью заменить личных контактов. Канниццаро продолжал исследование бензилового спирта вместе с Бертаньини, работавшим в Генуе. Они часто встречались, чтобы обсудить результаты и наметить пути дальнейших исследований. Однако работа в разных городах мешала нормальной деятельности ученых. Пириа, их учитель и друг, понимал это лучше других и, воспользовавшись своим влиянием, дал возможность обоим ученым объединиться. В 1885 году Канниццаро получил место профессора в Генуэзском университете. Почти в то же время сам Пириа переехал в Турин.
Это благоприятно сказалось на работе ученых. Теперь все трое собирались и обсуждали общие проблемы.
Первое время Канниццаро не мог в полную силу продолжить работу, начатую в Алессандрии, поскольку лаборатория университета в Генуе была плохо оборудована. В ней не было приборов даже для самых элементарных демонстраций на лекциях. На оборудование новых помещений, находившихся на верхнем этаже университетского здания, Канниццаро потратил почти целый год.
В конце концов лаборатория приобрела надлежащий вид, и он продолжил работу вместе с ассистентом и двумя студентами. Исследования в лаборатории Канниццаро проводил с необыкновенным энтузиазмом. Он ежедневно обсуждал свои идеи с сотрудниками, выслушивал их мнения и всегда одобрительно встречал любое новое предложение и начинание. Как считал Канниццаро, в лаборатории каждый должен был чувствовать себя свободным, полет в науке может совершить лишь человек на собственных крыльях.)
В Генуе вместе с Бертаньини они завершили исследования производных бензилового спирта, из которого Цолучили бензилхлорид, а затем превратили его в фенилуксусную кислоту. Параллельно с этими исследованиями Канниццаро все чаще обращался к основным теоретическим вопросам химии.
— Особенно важным сейчас и в то же время очень сложным является вопрос о строении веществ, — в лаборатории шло обсуждение дальнейших исследований.
— Ты прав, Станислао. Да, Дальтон ввел понятие «атомный вес», но мы имеем дело не только с простыми, но и сложными атомами, говорим также и о радикалах, — Бертаньини, как всегда, легко угадывал мысли друга.
— Амедео Авогадро назвал частицы газов молекулами. Такого же мнения придерживается и Шарль Жерар. А вот какова суть частиц, из которых построены другие вещества? Можно ли отождествлять их с частицами газов?
— В своих лекциях Рафаэле Пириа тоже говорит о молекулах как о мельчайших частицах.
— Если добавить к этому и радикалы, картина усложнится, — Канниццаро помолчал. — Эти мысли давно занимали меня. В сущности, я уже пытаюсь сделать первые шаги в этом направлении. Вот рукопись моей новой статьи «Очерк развития философии в химии»[6].
— Расскажи, пожалуйста, хотя бы кратко, в чем ее суть, а потом я внимательно прочту ее.
— Мне кажется, ключ ко всему в законах Авогадро и Гей-Люссака. Согласно взглядам Авогадро, в равных объемах различных газов при одинаковых условиях — температуре и давлении — содержится равное число частиц. Эти частицы надо называть молекулами, а не сложными атомами, иначе картина получается запутанной. Например, если один объем газа А реагирует с двумя объемами газа В и образуются два объема газа С, то каждая частица С должна состоять из одной частицы В и половины частицы А. Можно ли называть частицы А атомами, когда в состав С входит лишь половина частицы А?
— Конечно, нет. Ведь само название «атом» означает «неделимый», и это основное свойство атома — самой малой неделимой частицы.
— Отсюда следует, что каждая частица газа А состоит из двух атомов. Такая частица и есть молекула газа.
— Я понял твою идею.
Статья Канниццаро привлекла внимание ученых всего мира. Посылки, которые он развивал, не были новы, но они рассматривались с новых позиций, по-новому освещался вопрос об атомах, молекулах, атомных и молекулярных весах.
Конечно, в одной статье было невозможно охватить всю проблему в целом. Через два года после публикации статьи Канниццаро получил письмо от Карла Вельтцина[7], профессора Политехнической школы в Карлсруэ, который приглашал его принять участие в Международном конгрессе 1860 года. В письме, подписанном 45 выдающимися химиками во главе с организационным комитетом, в который входил Август Кекуле, Адольф Вюрц и Карл Вельтцин, говорилось:
«Химическая наука достигла такого уровня развития, что нижеподписавшиеся считают необходимым созвать конгресс с целью уточнения важнейших положений этой науки. Необходимо обменяться мнениями, чтобы устранить разногласия по следующим важным вопросам:
точные определения понятий «атом» и «молекула», «эквивалентность», «атомность» и прочее;
валентность элементов;
формулы соединений;
новая номенклатура химических соединений».
Письмо датировано 10 июля 1860 года.
Канниццаро поехал в Карлсруэ в конце августа. Вместе с ним на конгресс прибыли его коллеги и друзья Пириа и Бертаньини.
Несколько дней в Карлсруэ происходило знаменательное событие. Почти все выдающиеся химики Европы собрались здесь, чтобы обсудить наиболее важные положения химической науки.
Ранним утром 3 сентября Политехническая школа широко распахнула двери перед ста пятьюдесятью светилами науки.
Наиболее представительной была группа ученых Германии, она составляла около одной трети всех делегатов. Среди них — Роберт Бунзен[8], Генрих Копп[9], Август Кекуле, Лотар Мейер[10]и другие. Францию представляли более 20 ученых — Батист Буссенго, Мишель Эжен Шеврель, Анри Сент-Клер Девилль, Марселей Жак Бертло и другие. От Англии присутствовали сэр Уильям Перкин, Август фон Гофман, Томас Грэм. В состав русской делегации входили Дмитрий Иванович Менделеев, Александр Порфирьевич Бородин, Николай Николаевич Зинин и другие[11].
6
Автор имеет в виду знаменитую работу Канниццаро “Sunto”, ила «Краткий очерк курса химической философии» (1858 г.). Подробный разбор этой работы и о Канниццаро как об историке химии см.: Быков Г. В., Крицман В. А., ук. соч., с. 74–78, 96–112 и ел.
7
Карл Вельтцин (1813–1870) — немецкий химик-органик, теоретик, один из организаторов Международного конгресса химиков в Карлсруэ в 1860 г.
8
Роберт Вильгельм Бунзен (1811–1899) — известный немецкий химик; разработал способы электролитического получения магния (1862 г.), алюминия, хрома, кальция и др. (1854 г.); вместе с Густавом Кирхгофом (1824–1887) разработал метод спектрального анализа, при помощи которого открыл щелочные металлы рубидий и цезий (1860 г.); изобрел газовую горелку, носящую его имя; изучал химические реакции доменного* процесса и т. д. О Бунзене см.: Lockemann G. Robert Wilhelm Bunsen. Lebensbild eines deutschen Naturforschers. — Stuttgart, 1949; Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я. Выдающиеся химики мира: Библиографический указатель. — М.: Книга, 1971, с. 156–159; Становление химии как науки. — М.: Наука, 1983, с. 185–188 и др. — (Всеобщая история химии); Волков В. А. и др., ук. соч., с. 85; Сабадвари Ф., Робинсон А. История аналитической химии. Пер. с англ. — М.: Мир, 1984, с. 203 и ел.; Биографии великих химиков. Пер. с нем. — М.: Мир, 1984, с. 231–236.
9
Герман Франц Мориц Копп (1817–1892) — немецкий химик и историк химии, автор многотомных трудов по истории химии. Основные направления исследований связаны с решением проблемы состав — свойство» вещества; ввел понятие мольного объема. О Коппе см.: Крицман В. А., Быков Г. В. Герман Копп. 1817–1892. — М.: Наука, 1978; Становление химии как науки, ук. соч., с. 81 и др.; Соловьев Ю. И. История химии: Развитие химии с древнейших времен до конца XIX века. — 2-е изд., перераб. — М.: Просвещение, 1983, с. 195–198; Волков В. А. и др., ук. соч. с. 253.
10
Юлиус Лотар Мейер (1830–1895) — немецкий химик, работавший в области неорганической, физической и органической химии. В книге «Современные теории химии и их значение для химической статики» (1864 г.) дал таблицу 27 элементов, расположив их по валентности, — первый шаг к периодической системе. В 1870 г. опубликовал кривую зависимости атомных объемов от атомных весов. О Мейере см.: Меншуткин Н. А. Журн. Русского физико-химического общества, вып. 4, отд. 1,197 (1895); Seubert К. Бег., 28, 1109–1146 (1896); Макареня А. А. Вопр. истории естествозн. и техн. вып. 4 (29), 77–82 (1969); Биографии великих химиков, ук. соч., с. 129–134; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 330.
11
Кроме перечисленных в состав делегации русских химиков входили Л. Н. Шишков, В. И. Савич, Я. Натансон и Т. Лесинский.