100 великих научных открытий - [38]

И все же Берцелиус сомневался, что можно получить органические вещества из неорганических путем синтеза, считая такой синтез «несовершенным подражанием» природе. Одним из первых, кто осуществил «подражание», был ученик Берцелиуса, немецкий химик и врач по образованию Фридрих Вёлер (1800–1882).

Большую часть своей профессиональной жизни Фридрих отдал изучению и преподаванию органической химии. В частности, исследовал свойства мочевой кислоты и алкалоидов опия, а также открыл щавелевую кислоту. Но самое значимое свое открытие Вёлер совершил почти случайно.

В 1822 г. он получил соли циановой кислоты и установил ее состав (HOCN), который оказался тождественным составу гремучей кислоты (CNOH). Соотечественник Вёлера, Ю. Либих, который тоже исследовал эту кислоту, усомнился в правильности данных Фридриха и написал ему, что анализ циановой кислоты проведен неточно. Вёлер вновь повторил опыты и убедился — результаты получаются прежними. Не зная, чем это вызвано, он обратился за помощью к Берцелиусу, и тот, сопоставив данные обоих химиков, пришел к выводу, что среди органических веществ обнаружены соединения одинакового состава, но с разными свойствами. Это явление Берцелиус назвал изомерией.

В том же 1822 г., изучая циановую кислоту и ее соединения, Вёлер собирался приготовить циановокислый аммоний (NHCNO), однако в процессе синтеза получил вещество, которое не реагировало ни как аммоний, ни как циановая кислота. После серии дополнительных исследований стало ясно, что полученные кристаллы не что иное, как мочевина, или диамид угольной кислоты (NH)CO, ― органическое соединение, которое, как оказалось, вполне можно получить и без добавления «жизненной силы».

В письме к Берцелиусу Вёлер заявил, что может «делать мочевину, не нуждаясь при этом в почках». Однако тут же высказал сомнение: «Можно ли рассматривать это искусственное получение мочевины как пример создания органического вещества из неорганического? Ведь для того, чтобы получить циановую кислоту (а также аммиак), мы должны исходить из органического вещества, и «натурфилософ» сказал бы, что животный уголь, равно как и полученные из него циановые соединения, все еще сохраняют в себе нечто из органической природы. А потому вполне естественно, что из них можно получить какое-нибудь другое органическое вещество». Берцелиус не ответил прямо на вопрос Вёлера, но поздравил его с «красивым открытием».

Как ни странно, даже после того, как Вёлер опубликовал результаты своих экспериментов, многие ученые не отказались от концепции витализма и «жизненной силы». Несколько лет синтез мочевины из неорганических веществ рассматривался скорее в качестве исключения из общего правила, несмотря на то, что в 1824 г. Вёлер выделил щавелевую кислоту — вещество растительного происхождения — из «неорганического» газа дициана.

Витализм как концепция ушел из химии лишь в 1860-х, когда французский химик М. Бертло синтезировал целый ряд органических соединений, от простейших углеводородов до жиров и спиртов, а русский ученый А. Бутлеров сформулировал основные положения теории строения органических веществ.

Водород

Водород — самый распространенный химический элемент во Вселенной. Он составляет примерно половину массы Солнца и других звезд, а также межзвездного пространства и газовых туманностей. На Земле водород находится в связанном состоянии — в виде соединений. Вместе с углеродом он входит в состав нефти, природных газов и всех живых организмов. Немного свободного водорода содержится и в воздухе, но там его совсем мало — 0,00005 %. В атмосферу он попадает из вулканов.

Еще средневековый ученый Парацельс заметил, что при действии кислот на железо выделяются пузырьки какого-то «воздуха», но что это такое — объяснить не смог. Теперь известно, что это был водород.

Латинское название элемента Hydrogenium состоит из двух греческих слов — «вода» и «рождаю», то есть «рождающий воду». Так в XVIII в. его назвал французский естествоиспытатель А. Лавуазье. Понятие «водород» было предложено в 1824 г. русским химиком М. Соловьевым по аналогии с «кислородом». А до XIX в. в химической литературе России можно было встретить названия «горючий газ», «загораемый воздух», «водотвор», «водородный газ», «водотворное существо».

Очень долго опыты по изучению и открытию газов оставались без внимания, поскольку ученые попросту не замечали этих невидимых веществ. Лишь со временем стало ясно, что газ — полноценная материя, без исследования которой невозможно полностью понять химическую основу мира.

Открытие водорода произошло еще на заре развития химии как науки. Горение этого газа наблюдали Парацельс, Р. Бойль и другие ученые, а М. Ломоносов в 1745 г. описал получение кислорода при действии кислот на металлы. Тем не менее большинство ученых в те годы были приверженцами теории флогистона — гипотетической «сверхтонкой огненной субстанции», якобы наполняющей все горючие вещества и высвобождающейся из них при горении.

Гипотезу о флогистоне высказывал даже химик Генри Кавендиш (1731–1810), который более или менее подробно исследовал свойства водорода и дал ему название «горючий воздух». В частности, Кавендиш обнаружил, что водород — необычайно легкий газ, в 14 раз легче воздуха, и наполненный им резиновый шарик непременно взлетит в небо. Первый воздушный шар, построенный братьями Монгольфье, был наполнен дымом от горения шерсти и соломы: видимо, братья не были знакомы с законами физики и наивно полагали, будто эта смесь образует «электрический дым», способный поднять их легкий шар. А вот физик Ж. А. Шарль наполнил шар водородом, и этот летательный аппарат (шарльер), в отличие от детища Монгольфье (монгольфьера), не только взлетел, но и одолел 20 км за 45 мин.