Эта увлекательная химия - страница 13

Заметим, что современные химики широко оперируют самим понятием "радикал" (вспомним, например, радикалы метил СН_>3, этил С_>2Н_>5). Но не стоит забывать, что мы вкладываем в понятие "радикал метил" совсем иной смысл, нежели сторонники этой теории. Так, они считали, что радикалы, как и атомы, могут спокойно существовать в свободном состоянии и что изменить радикал, как и атом, невозможно.

Каково же было замешательство Берцелиуса и его учеников, когда всего через несколько лет французский химик Дюма провел хлорирование уксусной кислоты! По теории радикалов уксусная кислота состоит из радикала ацетила С_>2Н_>3О и гидроксильной группы ОН. Дюма нашел, что в уксусной кислоте атом водорода легко замещается на хлор, причем образующаяся хлоруксусная кислота не сильно отличается по свойствам от уксусной:

Что же это значит? Радикал ацетил легко изменяется? Берцелиус, Вёлер и другие сторонники теории радикалов не могли смириться с этим открытием. Результат Дюма подвергся сомнению. Но факты — упрямая вещь. От теории радикалов пришлось все-таки отказаться. Ее сменила теория типов, развитая в 1840-1860 годах Жераром и Лораном. По этой теории молекула не состоит из разноименно заряженных частей, а представляет единое целое. При реакции молекулы распадаются на остатки, которые в отличие от радикалов не могут существовать в свободном состоянии. Исходя из реакций, характерных для данных соединений, эти вещества относятся к нескольким типам.

Жерар считал, что все органические соединения можно подразделить на четыре типа:

Ангидриды одноосновных органических кислот следовало, таким образом, отнести к типу воды, в молекуле которой оба атома водорода замещены на остатки кислот:

Позже Кекуле предложил новые типы соединений, в том числе и тип метана. К этому типу относились хлорпроизводные метана, нитрометан:

Пока химики имели дело с относительно простыми веществами, все было гладко. Теория типов позволяла даже наглядно и понятно записывать химические реакции. Например, замещение водорода на хлор в метане выглядело таким образом:

Но потом теория типов под натиском новых открытий начала трещать по швам. Вот пример "предсказательной" возможности этой теории: соединение с формулой С_>6Н_>6 должно существовать в виде двух изомеров:

тогда как на самом деле известен лишь один-единственный этан.

Был открыт глицерин, и оказалось, что в его молекуле три гидроксильные группы. Пришлось изобретать "кратные типы". А уже известную нам хлор-уксусную кислоту пришлось отнести к двум типам сразу — к типу воды и к типу хлороводорода:

Возникла путаница, и неудивительно, что и Жерар, и Кекуле считали, что формулами можно изобразить превращения веществ, но не их строение, что одному и тому же веществу может соответствовать несколько рациональных формул.

Да, в трудном положении оказались органики первой половины прошлого столетия. Уже известный нам сторонник теории радикалов Фридрих Вёлер писал в 1835 г., что органическая химия представляется ему дремучим лесом, чащей, из которой нельзя выбраться.

Вёлер ошибся. Выход из "дремучего леса" был найден в 1861 г.

19 сентября в городе Шпейере на съезде немецких естествоиспытателей и врачей был прочитан доклад, называвшийся "Нечто о химическом строении тел". Автором доклада был профессор Казанского университета Александр Михайлович Бутлеров.

Вот это самое "нечто" и составило теорию химического строения, которая легла в основу наших современных представлений о химических соединениях. Начинался доклад Бутлерова так: "Ныне, после открытия массы неожиданных и важных фактов, почти все сознают, что теоретическая сторона химии не соответствует ее фактическому развитию. Теория типов, принятая теперь большинством, начинает оказываться недостаточною..."

Бутлеров критикует теорию типов за положение о непознаваемости строения молекулы. Он говорит, что молекула — это частица с определенной химической структурой, т. е. с определенным расположением атомов, и это расположение можно установить опытным путем, исследуя химические свойства вещества. И наоборот, если известно строение вещества, то можно предсказать его свойства. Бутлеров не голословен: он не только предсказывает возможность существования не известных ему веществ, но и синтезирует некоторые из них.