«Число атомов одного элемента, связанных с одним атомом другого элемента, зависит от валентности, то есть от величины сродства составных частей. В этом смысле элементы делятся на три группы:
— одновалентные — водород, хлор, бром, калий и натрий;
— двухвалентные — кислород и сера;
— трехвалентные — азот, фосфор и мышьяк»[84].
Так Кекуле развивал свою точку зрения на валентность, сущность которой все еще оставалась непостижимой для большинства химиков. В этой же статье Кекуле отмечал, что углерод занимает особое место среди всех элементов. В органических соединениях его валентность равна четырем, так как он соединяется с четырьмя эквивалентами водорода или хлора. Следовательно, самые простые соединения углерода с этими элементами имеют формулы CH4 и CCl4 соответственно. Но углерод образует и другие углеводороды, в которых эти соотношения не сохраняются. Таким образом, органические соединения углерода требуют особого изучения.
В статье «О составе и превращениях химических соединений и о химической природе углерода» Кекуле обосновал четырехвалентность углерода в органических соединениях. Он также отмечал, что попытка Жерара подвести все химические реакции под один общий принцип — двойной обмен — не оправдана, так как существуют реакции прямого соединения нескольких молекул в одну. Рассматривая состав органических радикалов в новом свете, он писал: «Относительно веществ, содержащих несколько атомов углерода, нужно принять, что атомы других элементов задерживаются в органическом соединении за счет сродства (валентности) углерода; сами углеродные атомы также соединяются друг с другом, причем часть сродства (валентности) одного углеродного атома насыщается таким же количеством сродства (валентности) другого углеродного атома».
Это были совершенно новые идеи, идеи об углеродных цепях. Это была революция в теории органических соединений.
Кекуле не только сформулировал версию углеродных цепей, он продолжал разрабатывать теорию структуры органических соединений, исходя из следующей предпосылки: если цепь состоит из га атомов углерода, то они могут соединяться с (2n+2) атомами водорода, а следовательно, состав любого насыщенного углеводорода можно выразить общей формулой? СnН2n+2. Продолжая развивать эту мысль, Кекуле показал, что если одно вещество получается из другого путем простого превращения, можно принять, что атомы углерода в этих соединениях расположены одинаково, а при последовательных превращениях изменяется только место и тип других атомов. В качестве примера Кекуле приводил получение хлористого этила из этилового спирта. Гидроксильная группа в спирте замещается атомом хлора и получается хлористый этил, но взаимное расположение углеродных атомов в двух соединениях одно и то же.
Почти в то же время, в 1858 году, одновременно во Франции и в Англии вышла статья, вызвавшая оживленную дискуссию. В ней никому не известный английский химик Арчибалд. Скотт Купер[85] излагал свою теорию, немногим отличавшуюся; от представлений Кекуле. Приняв четырехвалентность атома углерода, Купер впервые заговорил о структуре органических соединений. Между химическими знаками элементов он ставил по одной черточке, обозначающей единицу сродства и связь между атомами.
Прочитав статью Купера, Кекуле сразу же написал еще одну статью, в которой подчеркнул, что приоритет в установлении четырехвалентности атома углерода и возможности образования цепей принадлежит ему, Кекуле, а не Куперу. В спор о приоритете вмешались и другие ученые — появились статьи Адольфа Вюрца и Александра Бутлерова. Русский ученый утверждал, что заслуга в установлении четырехвалентности атома углерода и его свойств образовывать цепи принадлежит Кекуле. Но, одновременно отмечал Бутлеров, идея существования определенной структуры в молекуле органических соединений и выражение ее посредством структурной формулы принадлежит Куперу. Вместе с тем он резко критиковал некоторые формулы Купера, так как размещение атомов в них делалось, совершенно произвольно и без каких-либо экспериментальных; доказательств.
Это были первые шаги в теории структуры органических; соединений. Критический разбор А. М. Бутлеровым работ Кекуле и Купера способствовал становлению основных положений его теории химического строения органических соединений, которая была создана русским ученым спустя несколько лет.
84
Вместо слова «валентность» Кекуле употреблял слова «основность» и «атомность», хотя в 1857 г. он уже сформулировал определение валентности элементов.
85
Арчибалд Скотт Купер (1831–1892) — английский химик; прославился своей единственной статьей «О новой химической теории» (1858 г.), в которой выдвинул предположение о существовании в органических соединениях связей С—С. Купер рано прекратил работать вследствие нервного заболевания. О Купере см.: Быков Г. В. Август Кекуле: Очерк жизни и деятельность. — М.: Наука, 1964, гл. 6; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 272.