
книги из ГПНТБ / Старосельский П.И. Альфред Вернер и развитие координационной химии
.pdfОсновные теоретические концепции, развитые Вернером в его докторской диссертации, выдержали проверку временем, и сейчас они рассматриваются специалистами как классические в стереохимии азотсодержащих сое динений.
|
Защита |
докторской диссертации Вернера состоялась |
в |
октябре |
1890 г. в Цюрихской высшей школе, так как |
в |
то время Цюрихский политехникум не имел права при |
сваивать докторскую степень. Одни из оппонентов, про фессор А. Абелянц, отметил в своем отзыве, что диссер тант обладает исключительным знанием литературы и проявляет совершенно независимое и оригинальное мышление. По его мнению, докторская диссертация Вер нера — «выдающееся достижение», так как она не только внесла крупный вклад в объяснение хорошо известных случаев изомерии, но и привела к открытиям новых стереоизомериых азотсодержащих соединений.
Цюрихская высшая школа присудила Альфреду Верперу степень доктора философии «с особым признанием заме чательных успехов». Профессор Гапч, поздравляя своего ученика, испытывал чувство большого удовлетворения от того, что именно он открыл этот самобытный талант. Да, Вернеру повезло — в начале своего творческого пути он встретил искреннее расположение и дружескую поддержку авторитетных ученых. Ему не пришлось тра тить свои душевные силы на преодоление недоброжела тельного сопротивления консервативно настроенных кол лег.
Диссертация принесла Вернеру не только ученую степень, но может быть гораздо большее — чувство иск реннего расположения и большой симпатии людей науки, известных ученых Цюрихского политехникума и Цю рихской высшей школы, которые ждали теперь от моло
дого |
доктора философии новых |
творческих |
дерзаний. |
«Я |
уже чувствую определенную |
сердечность, |
которую |
все окружающие неизменно проявляют ко мне», — читаем мы в одном из его писем в Мголуз [1, стр. 19].
После блестящей защиты диссертации Вернер испыты вал необычайный прилив сил. Его не покидало светлое приподнятое настроение. «Я начинаю занимать свое место среди химиков нашего времени, — делился он со кровенными думами с родителями, — и, если небо сохранит
мне здоровье, |
я собираюсь превзойти их всех, одного за |
за другим, так |
как слава — не пустое слово. Это личное |
20
удовлетворение человека, которое столь необходимо в мо менты слабости» [1, стр. 20].
С самого начала научной деятельности для Вернера была характерна страстная, почти религиозная преданность химии. Вот что он писал в 1890 г. своим близким: «С воз растом я становлюсь энтузиастом. Меня часто охватывает экстаз перед красотой моей пауки. Чем дальше я погру жаюсь в ее тайны, тем больше она кажется мне огромной, величественной, слишком красивой для простого смертного» [1, стр. 20].
Можно сказать, что в 1890 г. Вернеру удалось прочно и надежно обосновать свою «великолепную» самоуверен ность. Произошло его второе рождение — рождение как ученого, в полной мере осознавшего силу своего могуче го интеллекта, силу своего «химического чутья».
Альфред был готов к новым научным свершениям ...
«Конкурсная работа»
Можно понять желание Вернера скорее «стать па но ги», так как он болезненно переживал материальную за висимость. Весной 1891 г. Альфред писал отцу: «Я часто себя спрашиваю, когда наконец наступит время, что я смогу сам зарабатывать себе на жизнь» [1, стр. 20J. Но все же не радн денег молодой ученый мечтал о студен ческой аудитории, о том дне, когда с кафедры прозвучит его слово. С нетерпением ожидал он, когда же, наконец, сбудутся его мечты и он станет членом преподавательской корпорации Цюрихского политехникума.
Чтобы получить звание приват-доцента и вместе с ним заветное право чтения лекций, нужно было «взять еще одни барьер» — представить Высшему швейцарскому ученому совету «конкурсную работу», которая свидетельствовала бы о научной эрудиции претендента. Кафедра в студен ческой аудитории предоставлялась как бы в награду за экспериментальное искусство и за зрелость теорети ческого мышления. «Конкурсная работа» должна была представлять собой оригинальное и вполне самостоятель ное исследование.
После защиты докторской диссертации, в течение 1890—1891 гг. Вериер проводил в лаборатории Цюрих ского политехникума исследование в области органи ческой химии, посвященное стереоизомерии производных беизгидроксамовой кислоты [7, 8]. Ему удалось устано-
21
вить пространственное строение этих соединений. Полу ченные экспериментальные данные вполне обоснованно и надежно доказали существование геометрической изо мерии у некоторых производных бензгидроксамовой кис лоты.
В конце 1891 г. экспериментальная часть «конкурсной работы» была закончена и представлена на отзыв А. Ганчу, который высоко ее оцепил. «А. Вернер, — писал он,— преуспел в задаче, за решение которой безуспешно брался ряд известных исследователей. Проблема очень сложных изомерных отношений между определенными производ ными гидрокспламипа разрешена, по крайней мере в в принципе» [1, стр. 21].
Большой, можно сказать исключительный, интерес представляла теоретическая часть «конкурсной работы», опубликованная под названием «К теории сродства и ва лентности» [9].
Вернер выдвинул оригинальные идеи о химическом сродстве. Он утверждал, что «сродство есть сила притя жения, действующая из центра атома равпомерпо ко всем частям его шарообразной поверхности» 19, стр. 133]. Принимая атом «ради простоты» шарообразным, он рас сматривал его как определенную пространственную часть «единой матерпп».
Атом, образуя связь с каким-либо другим атомом, затрачивает часть своего сродства, которая соответствует определенному кругообразному участку на его шаровой поверхности. Этот участок Вернер назвал «связевой по верхностью», а точки соприкосновения двух шарообраз ных атомов получили пазваине «валентных мест».
Вернер с полным основанием мог предполагать, что его новаторские воззрения подвергнутся ожесточенной критике.
В письме родителям от 4 апреля 1891 г. он выразил нетерпение помериться силами в предстоящей борьбе5 . Он писал: «Вторая теоретическая работа, более дерзкая, чем первая (диссертация), в настоящее время в печати. Поскольку она появится под одним моим именем, мне придется одному собственными силами защищаться про-
5В 60—80-х годах X I X в. в обсуждении проблемы химического сродства п валентности принимали участие, многие ученые п сре ди них А. М. Бутлеров, Д . И. Менделеев, А. Наке, К. В. Бломстранд, А. Вюрц, А. Кекуле.
22
тив всех атак. Надеюсь выйти победителем, но битва будет горячей» [1, стр. 23].
Г*' Однако ожидаемая Верпером дискуссия в то время не разгорелась. Это, видимо, объясняется тем, что его статья была опубликована в малоизвестном «Квартальнике Цюрихского общества естествоиспытателей» и про шла незамеченной. А может быть причина другая — ученые нашли мысли молодого «бунтаря» из Цюриха настолько парадоксальными, что не сочли возможным
инужным их обсуждать0 .
А.Гапч в своем отзыве отметил, что воззреиия Верие ра, его концепции представляют собой существенный прогресс в области теоретической химии. По его мнению, статья «К теории сродства и валентности» убедительно доказывает, что Вернеру свойственна «незаурядная ори гинальность мышления». Ганч особо подчеркнул, что автору статьи удалось изложить свои идеи, касающиеся весьма сложных теоретических проблем, в ясной., вполне понятной форме.
Характеризуя в целом «конкурсную работу» Вернера, т. е. обе ее части — экспериментальную и теоретическую, — Гаич писал, что ее следует рассматривать не только как хорошее, но «превосходное научное произведение». «Хотя
Вернер является пока автором небольшого |
числа ра |
бот, — заметил Гаич, — но они уже сделали |
известным |
его имя в ученом мире». |
|
ВПариже
Воктябре 1891 г. Вернер представил Высшему швей царскому ученому совету завершенную конкурсную ра боту и просил разрешить ему преподавание химии в Цю рихском политехникуме. Не дожидаясь решения Учено го совета, Вериер, по совету Гаича, собрался отправиться на семестр за границу. Но куда ехать? В Англию? Фран цию? Германию? После долгих раздумий Вернер остано вился па Аиглпц, но Гаич его отговорил. «Поймите, мой
друг, — убеждал он Альфреда, — что лучшее место из всех — это Париж, поскольку там до сих пор процветает старая французская химия с ее утонченными методами».
6Такой вывод можно сделать на основании того факта, что извест ный пемецкпй журнал, в который Вернер послал статью «К тео рии сродства н валонтиости», отказался ее опубликовать. •
23
Итак, решено — Вернер едет в Париж к прославленному французскому ученому Марселену Бертло7 .
«Мне представляется, — писал Вериер родителям,— абсолютно необходимым поехать на один семестр за гра ницу для расширения научного горизонта и чтобы иметь представление о том, как наша наука развивается в дру гих местах ... Париж для этой цели, без сомнения, самое подходящее место» [1, стр. 24].
Г. Лунге, принимая активное участие в судьбе Альф реда, обратился к его отцу с длинным посланием, в кото ром убеждал разрешить сыну поехать за границу и пре доставить ему необходимые для этого средства. Одновре менно Лунге написал в Мголуз Нелтиигу, чтобы он также повлиял на старого Вернера [10]. Уговорить отца было нелегко, так как он был против научной карьеры Альф реда. Он по-прежнему хотел, чтобы сын вернулся на ро дину и завел собственное коммерческое дело. Но Нел тиигу все же удалось выполнить возложенную на него мис сию — он добился согласия Жана-Адама Вернера на про должение образования сына, убедив его, что Альфреда ожидает блестящее будущее, если он посвятит себя на учному творчеству.
Осенью 1891 г. Вернер прпехал в Париж. Он сейчас же, без всяких формальностей, начал работать в термо химической лаборатории М. Бертло в Коллеж де Франс — этом прославленном, старейшем и весьма своеобразном высшем учебном заведении Парижа. Знаменитый фран цузский писатель Анатоль Франс так писал о нем: «Там преподают самые старые пауки в мире наряду с самыми новыми. Образование, которое дают там, ничему не слу жит и поэтому сохраняет несравненное благородство ...
Это учебное заведение соединяет в себе |
старые приемы |
7 Марселей Бертло (1827—1907) — французский |
химик и полити |
ческий деятель. Профессор Коллеж де Франс. Ч Л Р П Парижской
Академии наук. Иностранный член-корреспондент Петербургской Академшт наук. Автор многочисленных работ по органической химия, термохимии п агрохимии. Особенную цепность имеют ра боты по синтезу органических соединений. Впервые епптезпровал основные компоненты животного жпра — стеарпп, пальмитин п олеин. Осуществил синтез ацетилена из углерода н водорода. Из ацетилена получил этилен, этап и бензол, показав своими син тезами генетическую связь жпрпого и ароматического рядов. Провел обширные калориметрические измерения. Выдвинул «принцип максимальной работы», сыгравший, несмотря на его неточность, положительную роль в развитии термохимии. Автор работ по истории химии [12].
24

Он не признавал периодический закон Д. И. Менделе ева, так как его нельзя было сформулировать на основе столь «полюбившихся» ему эквивалентов [12, стр. 209].
Французский ученый отвергал и теорию химического строения, поскольку она являлась логическим развитием атомно-молекулярного учения. Он скептически относился и к теории электролитической диссоциации С. Арреннуса.
«От Бертло в Париже, — вспоминал впоследствии Вериер, — я узиал, что вполне возможно разрешать хи мические проблемы на основе концепций, отличающихся от тех, которые признавались в то время» [1, стр. 24]. Вернер, последовательно проводивший в своих работах взгляды, вытекающие из атомно-молекулярного учения, никак не мог симпатизировать этим «отличающимся кон цепциям» французского ученого. Ему оставалось только с грустью констатировать, что большой мастер класси ческого органического синтеза отдал щедрую дань многим
теоретическим заблуждениям. |
Однако |
в одном |
вопросе |
их позиции совпадали — оба |
ученых |
пегативно |
относи |
лись к господствовавшим тогда представлениям о валент ности. Но и здесь было весьма существенное различие. Вернер выдвинул свои, весьма оригинальные, взгляды на проблему валентности, тогда как Бертло рассматривал учение о валентности как совсем иллюзорную категорию [12, стр. 207J. Вернер, отрицая старое, предлагал взамен новое, а французский ученый ограничивался только отри цанием.
Верыеру вместе с тем импонировало, что Бертло пе признавал никаких авторитетов и решительно отстаи вал своп взгляды по злободневным вопросам теорети ческой химии.
В термохимической лаборатории Коллеж де Франс Вернер выполнил, по-видимому по совету Бертло, первое исследование по неорганической химии — «Об основном нитрате кальция» [14]. В этой работе определен тепловой эффект образования синтезированного соедпнения; это сви детельствует о том, что автору удалось овладеть довольно сложной методикой термохимических измерений. В Париже был опубликован прочитанный там Вернером доклад «Стереохимия азота», в котором ярко излагались его новаторские представления о пространственном строении аммониевых солей (см. гл. I I I , стр. 218).
Вернер с удовольствием окунулся в парижскую жизнь: посещал картииные галереи Лувра, бывал на художест-
2G
венных выставках, наслаждался искусством прославлен ных музыкантов, восхищался театральными постановка ми и, наконец, частенько заглядывал в знаменитые кабач ки французской столицы.
Время летело быстро, Вериеру казалось даже слишком быстро, и вот настала пора проститься с очаровательным Парижем, осушить прощальный бокал за французских друзей, пожать в последний раз руку доброго, сердечного Марселена Бертло.
В Париже он сделал не столь уже значительную ра боту, для выполнения которой не обязательно надо было
ехать во |
Францию, ио |
зато он |
близко |
познакомился с |
||||
с М. Бертло и другими парижскими светилами. |
|
|
||||||
Весной 1892 |
г. Вернер покинул |
гостеприимную |
Фран |
|||||
цию. Теплые |
воспоминания о ней |
он |
сохранил |
на |
всю |
|||
жизнь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Приват-доцент Цюрихского политехникума |
|
|
||||||
В январе 1892 г., когда Вернер |
находился в Париже, |
|||||||
Высший |
швейцарский |
ученый |
совет, |
рассмотрев |
его |
«конкурсную работу», признал, что ученый вполне до стоин звания приват-доцента. Наконец-то осуществилось заветное желание Вернера — он мог выступить перед студенческой аудиторией, начать чтение лекций в Цюрихском политехникуме.
Итак, первая в жизни лекция ... Она состоялась во вре мя летнего семестра 1892 г. На лекции присутствовали не только учащиеся, но и многие представители преподава тельской корпорации Цюрихского политехникума. Для своей вступительной лекции Вернер выбрал весьма ак туальную, можно даже сказать злободневную, тему: «Критическое освещение современной теории'строения бен зола». Он сделал глубокий анализ литературного материа ла, сопоставил различные структурные формулы бензола, предложенные в свое время А. Кекуле, А. Клаусом, И. Лошмидтом и другими учеными. С исчерпывающей ясностью ои показал сильные и слабые стороны каждой из этих формул. Затем ои изложил свои взгляды на строе ние бензола. Вернер исходил из предположения, что срод ство — это сила, передаваемая способом, аналогичным излучению света. По его представлениям, некоторые ато мы в бензоле ярко освещены, тогда как другие находятся в тени (см. рис. на стр. 28). Опираясь на свою оригинальную
27
аналогию, Вернер пытался объяснить многие наблюдае мые на опыте явления в области химии ароматических соединений. Однако его воззрения ^по данному вопросу представляют теперь только исторический интерес.
Формула бензола по Вернеру
Во время того же летнего семестра 1892 г. Вернер читал свой первый курс лекций (один час в неделю) по одному из теоретических разделов химии — «Атомная теория». В следующем, зимнем семестре (октябрь 1892 г.— март 1893 г.) Вернер читал лекции по двум дисциплинам (каждая по одному часу в неделю) — «Избранные темы неорганической химии» и «Сравнительная органическая химия». 4
В первые годы на педагогическом пути нового приватдоцента было больше шипов, чем роз. Это было вполне понятно, ибо сказывалось отсутствие опыта. К тому же отношения с коллегами и студентами у Вернера иногда осложнялись, его прямолинейностью.
Приват-доцент был всего на несколько лет старше
своих |
студентов. |
Чтобы придать себе |
более |
солидный |
вид, |
он отпустил |
бороду и усы; с бородой, правда, |
||
скоро |
расстался, но усы носил до конца жизни. |
|||
В |
летнем семестре (апрель—август) |
1893 |
г. Вернер |
в последний раз выступал перед студентами Цюрихского политехникума. Он прочел курс лекций по дисциплине «Стереохимия органических соединений». На зимний семестр 1893/94 года намечалось повторение курса лекций по неорганической химии и новый лекционный курс «Химия нафталина, антрацена и других многоядерных ароматических соединений». Но эти курсы так и остались непрочитанными — 29-го сентября 1893 г. Вернер по кинул Цюрихский политехникум. В его жизни произош ло большое"1 событие — он1 был-5 избран профессором Цюрихской высшей школы. Как же случилось, что совсем молодому приват-доценту, недавно рожденному доктору философии, которому еще не исполнилось 27 лет, было
28
оказано такое высокое доверие? Всему «виной» — гени альность Вернера, ярко проявившаяся в его знаменитой координационной теории.
Не эволюция, а революция
В 1893 г. в истории современной неорганической хи мии произошло событие, которое невозможно переоце нить — в немецком «Журнале неорганической химии» появилась большая, на 63 страницах, статья Вернера «О строении неорганических соединений» [15], в которой автор мастерски изложил основные положения созданной им координационной теории, той самой теории, которая знаменовала новую эпоху в развитии представлений о при роде и строении комплексных соединений.
В 70—90-х годах прошлого века некоторые видные ученые, и среди них в первую очередь такой глубокий мыслитель, как Д. И. Менделеев, осознавали, что господ ствовавшие в неорганической химии воззрения на строе ние комплексных соединений наталкивались на серьезные затруднения, вызванные тем, что они не находились в со гласии с экспериментальными данными. Однако только Вериеру удалось, откликаясь на «зов времени», «загля нуть» в сердцевину комплексных соединений, выдвинув такие теоретические представления, которые до него
внауке вообще не существовали.
Влитературе указывалось, что координационная тео рия появилась в результате «озарения», родилась благо даря внезапной «вспышке» гения. Вот что писал в своих воспоминаниях П. Пфейффер: «Мы знаем, со слов самого Вернера, что озарение пришло к нему молниеносно. Однажды он проснулся в два часа ночи в состоянии край него возбуждения — явилось наконец-то решение, кото рое его мозг так долго и настойчиво искал. Он немед ленно поднялся с постели и к пяти часам вечера ко
ординационное |
учение |
в основном было описано» [16, |
стр. 1096]. |
|
|
Можно ли |
как-то |
объяснить эту «вспышку» гения, |
в результате которой появилась «экзотическая» коорди национная теория? Можно ли обнаружить генезис этого внезапного и поразительного, казалось бы, фантастическо го озарения, пришедшего однажды ночью к молодому ученому? Почему в мозгу Вернера вдруг как бы сверкнула молния, пролившая яркий свет на темную и таинствен-
29