Конец лета Бутлеров провел в. Бутлеровке, но даже работая на грядках или наблюдая за строительством новой оранжереи, он не переставал думать о разговоре с Зининым и теории Лорана и Жерара. При исследовании эфирных масел он выделил вещество, представляющее собой изомер камфоры[158]. Это вещество натолкнуло его на вопрос, перед которым теория типов оставалась бессильной. Как объяснить явление изомерии? Одинаковый химический состав, а свойства различны! Не найдя подходящего объяснения, ученые решили остановиться на том, что неодинаковые свойства объясняются различным происхождением изомеров. Но так ли это?
Бутлеров не удовлетворялся таким объяснением различных свойств изомерных соединений. Ясно было одно: теория типов бессильна справиться с бесчисленным множеством новых фактов и открытий, нужно искать новый путь, а этот путь требует создания новой теории.
События разворачивались с невероятной быстротой. Сразу же после получения докторской степени Бутлеров был назначен исполняющим обязанности профессора химии Казанского университета. В начале 1857 года он стал уже профессором, а летом того же года получил разрешение на заграничную командировку.
Наконец-то его желание сбылось, и он увидит известные европейские лаборатории, познакомится со знаменитыми учеными.
— Мне не хотелось бы засиживаться на одном месте, Николай Иванович, — делился Бутлеров своими планами с Лобачевским. Несмотря на разницу в возрасте, между ними установились дружеские отношения, и они подолгу беседовали.
— И хорошо сделаете, Александр Михайлович. Постарайтесь увидеть побольше, познакомьтесь с методами преподавания химии в разных городах. Я уверен, вернувшись в наш университет, вы сделаете его достойным соперником западных университетов. Несколько лет назад с этой же целью ездил Зинин,и его успехи замечательны.
— Да, Николай Николаевич — удивительный человек. Он прославил русскую науку далеко за пределами России.
— Может быть, и вас, Александр Михайлович, ждет мировая слава. Поживем увидим.
— Не стоит говорить об этом, Николай Иванович. Вы, математики, действительно склонны к фантазиям.
Бутлеров прибыл в Берлин в конце лета 1857 года. Он внимательно осмотрел лабораторию, в которой когда-то работал Эйльгард Митчерлих, поговорил с некоторыми учеными и через несколько дней уехал в Висбаден, а затем в Бонн. Пробыв в Бонне непродолжительное время, он продолжил поездку по Германии, Швейцарии, Италии и Франции. Конечной целью его путешествия был Париж — мировой центр химической науки того времени. В Париж его влекла прежде всего встреча с Адольфом Вюрцем. Бутлеров посетил его сразу же по приезде — встреча состоялась в кабинете профессора Вюрца в Высшей медицинской школе.
— Условия у меня самые скромные, — говорил Вюрц. — После того, что вы уже видели, моя лаборатория покажется вам очень бедной.
— Я побывал в крупнейших лабораториях Европы, — живо отозвался Бутлеров. — Больше всего меня поразило то, что почти все лаборатории пользуются газовыми установками. Какое это удобство! Как только вернусь в Казань, сразу же оборудую и нашу лабораторию.
— А что вы хотели бы увидеть у меня?
— Мне хотелось бы поработать у вас, чтобы познакомиться с методами анализа и синтеза органических соединений. Меня интересуют специфические методы, применяемые вами.
Вюрц на минуту задумался, потом открыл письменный стол и вынул из ящика маленькую стеклянную ампулу с бесцветной жидкостью.
— Это йодистый метилен. Многие исследователи пытались изучать его, и все-таки состав этого вещества до сих пор с достоверностью не установлен. Если хотите, можете начать с него.
— С удовольствием, — ответил Бутлеров. — Само вещество для меня не имеет значения. Меня интересует методика работы.
Бутлеров досконально знал теорию типов. Благодаря Зинину и Клаусу он еще со студенческой скамьи отлично владел техникой лабораторной работы, поэтому начал свои исследования с легкостью и в короткое время собрал богатый материал. Бутлеров, отбросив традиционную систему, обобщил его по своему новому методу. Его доклад в Парижской Академии наук вызвал всеобщий интерес и оживленные прения.
— Способность атомов соединяться друг с другом различна. Особенно интересен в этом отношении углерод, который, по мнению Августа Кекуле, является четырехвалентным. Если представить валентность в виде щупальцев, с помощью которых атомы связываются между собой, нельзя не заметить, что способ связи отражается на свойствах соответствующих соединений.
Подобных мыслей никто до сих пор не высказывал.
— Может быть, настало время, — продолжал Бутлеров, — когда наши исследования должны стать основой новой теории химического строения веществ. Эта теория будет отличаться точностью математических законов и позволит предвидеть свойства органических соединений[159].
Воистину пророческие слова!
Через несколько лет, во время второй заграничной командировки, Бутлеров представил на обсуждение созданную им теорию. Сообщение он сделал на 36-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере.
Съезд состоялся в сентябре 1861 года. Бутлеров приехал в Шпейер с единственной целью — встретиться с представителями немецкой химической науки, познакомить их со своим» взглядами относительно строения органических веществ, чтобы затем в ходе дискуссии усовершенствовать свою теорию и вместе с тем предать ее гласности[160].
Он выступил с докладом перед химической секцией. Тема носила более чем скромное название: «Нечто о химическом строении тел»[161].
«Каждый химический атом, входящий в состав тела, участвует в его образовании и действует с определенными силами. Эти силы влияют на окружающие его атомы, вследствие чего» последние связываются в химическую частицу — молекулу. Распределение действия этих сил, ведущее к связи атомов в определенном порядке, я называю химическим строением. Отсюда следует, что химическая природа сложных частиц определяется природой элементарных ее составных частей, их количеством и химическим строением».
Бутлеров говорил просто и ясно. Не вдаваясь в ненужные подробности, он познакомил аудиторию с новой теорией химического строения органических веществ. Его доклад вызвал небывалый интерес и произвел особенно сильное впечатление на Эмиля Эрленмейера и Августа Кекуле. Они продолжали беседу и после того, как все покинули зал.
— Одним из основных пунктов вашей теории является допущение, что атом углерода четырехвалентен и обладает исключительным свойством образовывать цепи, — говорил Эрленмейер.
— Именно так, — утвердительно кивнул Бутлеров.
— Но к этим выводам первым пришел коллега Кекуле! — сказал Эрленмейер, переглянувшись с Кекуле.
— Бесспорно, — согласился Бутлеров. — Нет сомнений и в том, что Купер впервые попытался написать структурные формулы некоторых органических соединений, но в то время это была безуспешная попытка, поскольку условий для этого еще не было.
Кекуле внимательно слушал, не спуская взгляда с одухотворенного лица Бутлерова.
— И все-таки теория типов — столп, на котором зиждется наша наука, — Кекуле старался скрыть свое волнение.
— Теория типов? Ни в коем случае! — воскликнул Бутлеров. — Ведь сам Жерар, создатель теории типов, непоследователен. Он, с одной стороны, отрицает существование радикалов, а с другой — во многих случаях сам прибегает к ним, объясняя свойства соединения. Вот, например…
Из вороха книг Бутлеров вытащил маленький томик и стал торопливо перелистывать страницы, чтобы найти нужное место.
— Основное, что я утверждаю в своей новой теории, это то, что при соединении атомы занимают определенное положение по отношению друг к другу. Этим и определяется различие в их взаимодействии. Иначе говоря, в зависимости от этого они проявляют различные свойства.
158
О первых экспериментальных исследованиях Бутлерова в области органической химии см.: Быков Г. В., ук. соч., с. 42–48.
159
Автор имеет в виду работу Бутлерова «Сообщение об йодистом метилене» [Ann. Chim. Phus., 53, 313–321 (1858)]. В течение 1858–1860 гг. он опубликовал шесть работ о производных метилена (Соч., т. 3, с. 357–358). Бутлеров работал в лаборатории А. Вюрца два месяца. Именно здесь он начал свои экспериментальные исследования, которые в течение последующих двадцати лет увенчались открытиями десятков новых веществ и реакций. «Многочисленные образцовые синтезы Бутлерова — этанола и этилена, диизобутилена, третичных спиртов, уротропина, триоксиметилена, полимеризации этиленовых углеводородов — лежат у истоков ряда отраслей промышленности и, таким образом, оказали на нее самое непосредственное стимулирующее влияние. Теория же химического строения служит принципиальной основой всех без исключения современных разделов синтетической химии; категориями структурной химии мыслят, создают новые производства, конструируют все инженеры и техники» (Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 197).
160
О создании Бутлеровым теории химического строения органических соединений см.: Быков Г. В., ук. соч., с. 49–65; основные положения теории изложены в книге: Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 196–197.
161
На русском языке доклад-статья Бутлерова опубликована под названием «О химическом строении веществ».