Успехи Бертло в области органического синтеза становились почти фантастическими. После того как ученому не удалось осуществить реакцию взаимодействия водорода с углеродом даже в печах Девилля, он решил попробовать действие электричества. Электрические искры не решили проблемы, но электрическая дуга между двумя угольными электродами, находящимися в сосуде с водородом, оказалась эффективной: газ, выходивший из сосуда, содержал ацетилен. Воодушевленный, Бертло приступил к новой серии синтезов. Присоединяя водород к ацетилену, он получил этилен, а затем и этан.
«Соотношение углерода и водорода в ацетилене такое же, как и в бензоле, — размышлял Бертло, и эта мысль побудила молодого з^ченого заняться синтезом бензола. — Этим будет переброшен мост между жирными и ароматическими соединениями». Для синтеза Бертло решил опять прибегнуть к высоким температурам и повторить опыт, как он проводился для получения окиси углерода. Стеклянную реторту наполнили ацетиленом, запаяли и стали постепенно нагревать. Лишь при температуре 550–600°С ацетилен начал полимеризоваться. Когда охладили реторту, на ее дне собралось небольшое количество желтоватой жидкости.
Теперь нужно было только терпение и упорство для того, чтобы провести опыт десятки раз и собрать достаточное для анализа количество жидкости.
В полученной жидкости Бертло обнаружил бензол, толуол, нафталин и другие ароматические соединения. Параллельно он осуществил еще один синтез, который тоже подтвердил, что ароматические соединения можно получить из углеводородов жирного ряда. Бертло подверг продолжительному нагреванию метан в сосудах из специального стекла. Он повысил температуру настолько, что стекло начало размягчаться. После охлаждения в сосудах образовалось белое кристаллическое вещество.
Как только ученый открыл сосуд, лаборатория наполнилась характерным запахом нафталина. Дополнительные исследования подтвердили, что полученное вещество — действительно нафталин.
Началась новая серия синтезов и анализов. Рождались идеи, и почти каждый день осуществлялся новый синтез. Казалось, возможности беспредельны, Бертло мог синтезировать все, достаточно лишь правильно поставить задачу.
Профессор Балар высоко ценил способности своего молодого коллеги и всячески старался помочь ему. Профессорское место в Высшей фармацевтической школе, которое Бертло занимал с 1859 года, явно не соответствовало уровню такого большого ученого. При энергичном содействии Балара в 1864 году Бертло получил кафедру органической химии в Коллеж де Франс — старейшем высшем учебном заведении Франции. Профессор Балар предложил Марселену пользоваться его лабораторией, чтобы не приостанавливать работ по синтезу органических веществ. Одновременно Бертло занялся оборудованием нескольких помещений на первом и верхнем этажах здания. Прошло почти три года, пока лаборатории были полностью укомплектованы, а тем временем в тесной и бедно оборудованной лаборатории профессора Балара непрерывно осуществлялся один синтез за другим.
Бертло добился больших успехов в изучении углеводородов, углеводов, спиртового брожения; он предложил универсальный метод восстановления органических соединений йодистым водородом и многое другое. За выдающиеся достижения в органической химии в 1867 году Бертло получил вторично награду «Жакер». Семь лет назад первая награда была присуждена ему за успехи в области органического синтеза[24].
В лабораториях Коллеж де Франс Бертло начал осуществлять новое направление в своих исследованиях. Синтезы десятков и сотен органических веществ показали, что реакции между органическими и неорганическими соединениями подчиняются одним и тем же законам. Синтез веществ является новым мощным способом их исследования. Если до этого каждое соединение изучалось с помощью анализа, то работы Бертло показали, что не менее эффективен для этой цели и синтез.
На первом этаже Бертло оборудовал лабораторию для проведения синтезов и анализов, а лабораторию на верхнем этаже отвел для термохимических исследований. Он все чаще задумывался о причинах протекания химических реакций, о связи с выделением или поглощением энергии, сопровождающим их.
Соединение двух элементов обычно сопровождается выделением тепла. Каково количество этого тепла? Возможно ли по количеству выделенного тепла судить о свойствах соединения? Каким закономерностям подчиняются эти явления?
Бертло начал свои термохимические исследования с определения тепла, выделяющегося при гидролизе некоторых хлорпроизводных органических кислот, затем определял теплоту сгорания, нейтрализации, растворения, изомеризации и так далее.
24
Большую роль в формировании понятий о кинетике и механизме реакций сыграл цикл работ Бертло и Л. Пеан де Сен-Жилля 1862—1863 гг. [Berthelot M., Pean de Saint-Gilles L. Ann. chim. phys., 65, 385 (1862); 66, 5–110 (1863); 68, 225 (1864)], посвященных подробному кинетическому исследованию наиболее известной в 50-х годах XIX в. обратимой органической реакции этерификации — омыления; па примере этой реакции авторы дали частную формулировку закона действия масс, применили кинетический метод для определения строения молекул и обнаружили существование «начального ускорения реакции».