книги из ГПНТБ / Старосельский П.И. Альфред Вернер и развитие координационной химии

«Разнообразные функции кислотных остатков в ком­ плексных соединениях могли бы (в соответствии с теорией электролитической диссоциации, выдвинутой вашим зна­ менитым ученым, профессором Арреииусом) быть объяс­ нены постулированием, что кислотные остатки в прямой

Поэтому должна была быть вероятность обеспечить экспериментальное физико-химическое доказательство для сделанного вывода посредством определения электролити­ ческой проводимости. Результат этого исследования, ко­ торое я провел совместно с моим другом А. Миолати, це­ ликом подтвердил наши выводы, так как мы открыли, что соединения, которые, как предполагалось, содержали все кислотные остатки в прямой связи с атомом металла, оказались столь мало диссоциированными электролити­ чески, что они вели себя практически как непроводники. Этим способом мы обеспечили экспериментальную основу, в соответствии с которой могла быть обоснована новая теория строения комплексных соединений» [21, стр. 258— 259].

Почти четверть века продолжались научные поиски Вериера, посвященные всестороннему обоснованию ко­ ординационной теории, ее экспериментальному подкреп­ лению.

С 1893 по 1900 г. в «Журнале неорганической химии» появилось около 20 статей Верпёра с сотрудниками под об­ щим названием «О строении неорганических соединений». Примерно столько же работ было опубликовано в «До­ кладах Немецкого химического общества». Это — рас­ пространенные периодические издания, и поэтому каждая новая работа Вериера быстро становилась известной в хи­ мических кругах, вызывая неизменный и острый интерес.

Отношение к координационной теории

Работы Вернера привлекли к себе внимание многих ученых. Разгорелась острая дискуссия. Высказывались самые различные взгляды.

А. Ганч рассматривал координационную теорию как «самое значительное достижение в сфере чистой химии, поистине открывающее новые горизонты, прокладывающее в науке новые пути». Э. Фишер, оценивая статью Вернера,

40

динений, заявил, что он потрясен его «удивительным да­

гаников, особенно тех, кто сам претендовал на разработку теории строения комплексных соединений.

В лице С. М. Иергеисена [24] Вернер встретил сильного противника, уверенного в своей правоте. Этот крупней­ ший знаток химии комплексных соединений, прославив­ шийся своим экспериментальным искусством, опубли­ ковал в 1894 г. на страницах «Журнала неорганической химии» статью, в которой указывалось, что теория Вер­ нера может встретить сочувственный прием только у тех химиков, которые не занимались изучением сложных не­ органических соединений. Что же касается специалистов в области химии комплексных соединений, то они, по убеж­ дению Иергеисена, могут отнестись к воззрениям Вернера только скептически [30, стр. 317].

Порывистый п горячий, Вернер столкнулся с медли­ тельным и скрупулезным исследователем, который пуб­ ликовал каждую новую работу только после длительного размышления. Вернер прекрасно понимал, что в Ко­ пенгагене работает серьезный оппонент координационной теории. Как надо было быть точным н строгим в своих суждениях, как надо было верить в каждую цифру опыта, чтобы отдать их на суд противнику! Возможно, что если бы не было Иергеисена, Вернер не мобилизовал бы так свои силы и в цюрихской лаборатории не царил бы тот ус­ тремленный и упорный труд, которым так славилась шко­ ла Вериера.

Много лет в химии комплексных соединений существо­ вали две теории: цепная теория Бломстраида — Иергеи­ сена и координационная теория Вернера. В известных хи­ мических журналах того времени печатались обширные статьи, в которых строение одного п того же соединения трактовалось с разных точек зрения 125]. С. Иергенсен, П. Клеве, П. Класон и их ученики настойчиво отста­ ивали своп позиции. Вернеру приходилось часто садиться за письменный стол, чтобы отвечать своим противникам.

41

ВРоссии первый обзор работ Вернера был опубликован

в1893 г. на страницах «Журнала Русского физико-хими­ ческого общества». В нем мы читаем: «...Исходным поло­ жением гипотезы Вернера для объяснения соединений

типа Me(NH3 )„X3 является допущение группировки ше­ сти молекул (воды пли аммиака) вокруг атома металла...

Взаключение своей статьи Вернер приводит некоторые соображения по вопросу о причине столь своеобразного строения неорганических соединений. Он представляет атом металла как шар; (3 молекул, непосредственно свя­ занных с ним, находятся на первой описанной вокруг пего

посредственно связапы с металлом, и образующийся та­ ким образом радикал может соединяться с определенным числом одпоатомных элементов и остатков. Число групп,

ностью к непосредственному присоединению 6 групп ато­ мов...» [31].

В 1895 г. Д. И. Менделеев совместно со своим лаборан­ том С. С. Колотовым написал для Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона статью «Кобальтиаковые соединения», в которой говорилось: «А. Вернер па осно­ вании своих исследований дает ... новую гипотезу строе­ ния этих солей, гипотезу стереохимнческого характера, которая, по-видимому, хорошо объясняет случаи изо­ мерии (комплексных соединений. — 77. С, Ю. С.)... и даже предвидит устойчивость пли неустойчивость того пли дру­ гого изомера. Эта гипотеза, однако, здесь не излагается, потому что ее нельзя еще считать вполне обоснованной» [32]. Однако они сочли нужным отметить, что при сопо­ ставлении взглядов Иергепсеиа и Вернера «перевес явно склоняется на сторону последнего, несмотря на то что его теоретические представления ие согласны с обыч­ ной теорией атомности» [32, стр. 482].

Ссылаясь на работы Вернера, авторы курсивом вы­ деляют вывод о том, что «аммиачные соединения и гидра­ ты солей суть аналогично построенные соедипеиия, а потому те и другие не только по составу сходны, но и по химическим свойствам». Этот вывод имел для Менделеева важное значение, ибо он подтверждал его представления

42

об аналогии двух обширных классов веществ, у которых, по воззрениям того времени, было лгало общего.

Мы видим, что в 1895 г. Менделеев еще воздерживался от того, чтобы изложить в Энциклопедии основное содер­ жание «гипотезы Вернера», считая ее недостаточно обо­ снованной. В 1895—1897 гг. он ознакомился с рядом ста­ тей, опубликованных Вернером, и убедился, что получен­ ные новые данные подтверждали его гипотезу. К 1898 г. Менделеев пришел к выводу, что теория Вернера лучше других объясняет «большинство известных фактов». В этом же году Менделеев и Колотов написали для Энциклопе­ дического словаря Брокгауза и Ефрона новую статью «Платиновоаммиачпыесоединения». «Чтобывозможно крат­ ко п ясно представить химическую природу платпповоаммпачных соединений, — писали они теперь, — и дать понятие о большом разнообразии их, лучше всего вос­ пользоваться теорией Вернера... Эта теория, как и другие, сюда относящиеся, не общепринята, но большинство из­ вестных факторов удовлетворительно ею объясияютсякроме того, она уясняет состав и отношения соляных гид­ ратов, двойных солей, вообще так называемых молекуляр­ ных соединений» [33, стр. 831].

Признание Менделеевым теории Вернера произошло тогда, когда многие хн.мики-неорганпкп относились к ней весьма скептически.

Таким образом, есть все основания пересмотреть уста­ новившуюся в исторнко-химической литературе точку зрения о том, что признание теории Вернера пришло толь­

А. И. Горбов и Д. И. Менделеев в 1903 г. писали, что «Вернер оказал большую услугу науке, дав, по-видимому, правильную классификацию «молекулярных» соединений и сведя их к небольшому числу типов» [34, стр. 864].

Многочисленные исследования Вернера, таким обра­ зом, не оставили н тени сомнения в полной справедливости выдвинутых им идей. Противники Вернера в течение ряда лет не складывали оружия, настойчиво отстаивали свои позиции. Борьба закончилась полной победой вериеровских воззрений. Постулаты координационной теории с те­ чением времени перешли на страницы учебников и зна­ чительно содействовали развитию неорганической химии.

43

Профессор Цюрихской высшей школы

Цюрихская высшая школа, основанная в 1833 г., была преобразована в 1912 г. в Цюрихский университет. В Химическом институте университета имелось два от­ деления. Одним из них (так называемая лаборатория «А», предназначавшаяся для студентов химического факуль­ тета) руководил профессор В. Мерц. Другое отделение (лаборатория «В»), где обучались студенты всех других факультетов, возглавлял профессор А. Абеляиц.

В шопе 1893 г. Мерц по состоянию здоровья ушел в отставку. Была назначена комиссия из четырех круп­ нейших ученых, которой было поручено избрать его преемника. Комиссия пригласила приват-доцента Цюрих­ ского политехникума А. Вернера принять участие в конкурсе. Это лестное предложение, совершенно неожи­ данное для молодого ученого, явилось закономерным следствием влияния его оригинальных работ, вызвавших огромный интерес в научных кругах.

Тринадцать ученых выразили желание занять вакант­ ное место заведующего отделением в Химическом инсти­ туте Высшей школы в Цюрихе. Комиссия, отклонив кан­ дидатуры десяти претендентов, оставила для тщательного обсуждения кандидатуры трех ученых, в том числе и Вер­ нера. Были взвешены все аргументы за и против каждого нз претендентов. При этом принималось во внимание мне­ ние таких известных химиков, как А. Байер, Э. Фишер, А. Ганч, В. Мейер, I I . Внслнценус. Все эти ученые дали самое лестное заключение о научных трудах Вернера, отметив, что на них лежит печать исключительного да­ рования.

Комиссия уже готова была остановиться на кандида­ туре Вернера. Единственно, что ее несколько смущало — это молодость претендента, отсутствие опыта администра­ тора. Однако Ганч рассеял эти сомнения, убедив комиссию, что его бывший ученик безусловно справится со своими новыми обязанностями, сумеет наладить административноорганизационную работу. Следует еще упомянуть, что Бертло, узнав о конкурсе в Цюрихской высшей школе, счел своим долгом прислать весьма хвалебную характе­ ристику своему бывшему практиканту. Маститый фран­ цузский ученый выразил мнение, что комиссия не оши­ бется, если изберет Вернера профессором Цюрихской выс­ шей школы.

44

Комиссия поручила двум своим представителям побы­ вать на лекциях Вернера в Политехникуме. Лекции про­ извели сильное впечатление: поражали эрудиция лекто­ ра, красочное изложение предмета «не без теплоты и воодушевления».

26 нюня Вернер выступил в Цюрихском обществе есте­ ствоиспытателей с докладом на тему «Об образовании не­ органических соединений». Комиссия присутствовала на докладе в полном составе. Этот доклад и решил судьбу Вернера. Все сомнения и колебания остались позади: члены комиссии убедились, что перед ними крупнейший ученый — мыслитель и к тому же блестящий лектор. Комиссия единодушно «выразила желание иметь этого человека в Высшей школе». Она учла также, что Вернер, отказавшись от германского подданства и оформляя как раз в то время швейцарское гражданство, сможет в течение более длительного времени работать в Цюрих­ ской высшей школе, чем другие кандидаты. Это предпо­ ложение полностью оправдалось — Вернер не расста­ вался с Цюрихской высшей школой до конца своей жизни.

Летом 1893 г. Цюрихский правительственный совет назначил Вернера экстраординарным профессором ор­ ганической химии Цюрихской высшей школы на обычный срок (шесть лет) с окладом 2500 швейцарских франков. Так исполнилось предсказание Нелтиига: как раз через восемь лет после беседы с ним Вернер действительно стал профессором, па которого возлагалось чтение лекций по органической химии и дополнительно по специальному курсу теоретической химии, а также руководство лаборато­ рией «А».

С зимнего семестра (октябрь 1893 г. — март 1894 г.) началась блистательная педагогическая и научная дея­ тельность Вернера в Цюрихской высшей школе — одна из самых ярких страниц в истории этого учебного заведения.

Учитель

С того момента, как Вериер был назначен экстраорди­ нарным профессором Цюрихской высшей школы и стал совершенно самостоятельно руководить научным коллек­ тивом и студенческой молодежью, жизнь его наполнилась новым содержанием; перед ним открылось широкое поле деятельности, о чем ои мечтал с юношеских лет.

45

Педагогическая работа А. Вернера неотделима от его научного творчества. Она, несомненно, была его при­ званием, он не мыслил себя без студенческой аудитории, он лично руководил исследованиями многих докторантов.

Молодежь понимала, что ее учитель — это творец в на­ уке, «генератор идей», ученый, создающий новое, ориги­ нальное, человек, который с дерзостью крушит все от­

учеников Вернера Пауль Каррер1 1 : «Химический инсти­ тут отличался всеми недостатками, какие только в состоя­ нии представить наше воображение. Если мы скажем, что лаборатории ни в малейшей степени не соответство­ вали самым элементарным санитарным и техническим ус­ ловиям, то мы еще почти ничего не скажем... Лаборатор­ ные занятия студентов и исследования докторантов прово­

под погреб, а другое — под дровяной сарай. В этих «ката­ комбах» (такое название с полным основанием дали сту­ денты помещениям, в которых им приходилось заниматься) даже в полдень требовалось искусственное освещение. Холодный цементный пол погреба, плохое отопление н от­ сутствие настоящей вентиляции создавали крайне нездо­ ровую обстановку для учащихся. Такое положенно оста­ валось без изменения в течение многих лет педагогической и исследовательской деятельности Вернера» [4, стр. 199 — 200].

Вернер придавал большое значение практическим заня­ тиям студентов, и это совершенно понятно — без экспери­ ментаторского мастерства нет химика и вообще нет есте­ ствоиспытателя.

1 1 Пауль Каррер (1889) — швейцарсклй химик. Профессор Цюрих­ ского унпверептета (с 1918 г.). Его многочисленные работы по­ священы различным разделам органической хпщш. Изучал, в частности, мышьякоргашгческне соединения, углеводы, расти­ тельные красящие вещества, каротипонды, витамины и флавпиы. Автор «Курса органической химии», переведенного на русский язык. Лауреат Нобелевской премии (1937 г.).

46

В. И. Алиева (Туппцыиа), одна из русских студенток1 2 , учившаяся в Цюрихском университете в 1910—1914 гг., пишет в своих воспоминаниях: «Мне пришлось познако­ миться с постановкой работы в лабораториях, которые возглавлял Вернер. Она резко отличалась от нашей. На Высших женских курсах (в Москве. — П. С , 10. С.) с каж­ дым недоуменным вопросом можно было обратиться к ла­ боранту (а их было три на одну лабораторию), и он ста­ рался подробно разъяснить: как, что и почему. Не то полу­ чилось в Цюрихском университете: мне дали образец ка­ кого-то минерала и предложили определить, что и в каких количествах входит в его состав. При обработке получился осадок, который ни в чем ие растворялся. Я обратилась к ассистенту (там он один на две лаборатории — качест­ венного и количественного анализа). Спрашиваю: «Как быть — что это за осадок, который ни в чем не раство­ ряется?» Ассистент смерил меня взглядом с головы до ног

от специальной библиотеки, которая имеется при хими­ ческой лаборатории. И пользуются этой библиотекой сту­ денты на правах самообслуживания; библиотекаря пет: имеются лишь два каталога — предметный и алфавитный, и пользуйся ими, как умеешь.

Не скрою: много пришлось пережить и даже выстра­ дать, пока мне удалось встать на «собственные ноги». Но зато я на всю жизнь сохранила благодарность за эту

2Цюризсскнй университет был первым европейским университетом, который открыл свои двери для женщин (1840 г.). В .70—80-е годы прошлого столетия слова «цюрихская студентка» произ­ носились с большим уважеппем. Большинство из них были рус­ скими. Лаборатория Вернера была так переполнена русскими студентами, что в одном из выпусков студенческой газеты хими­ ческого факультета в шутку объявлялось, что «с начала сле­ дующего семестра профессор Вернер будет читать лекции на русском языке. Те студенты, которые не особенно сильны в этом языке, должны обзавестись репетиторами» [1, стр. 46|.

47

являлся в лаборатории. Медленно, без единого слова, обходил рабочие столы студентов, внимательно присмат­ риваясь ко всему, что происходило в лаборатории. Про­ фессор любил аккуратность и раздражался, когда видел беспорядок на лабораторном столе студента. Однажды Вернер, проходя по лаборатории, заметил на одном сту­ денческом столе страшный беспорядок. Не говоря ни слова, он резким движением руки смахнул на пол всю посуду, которая с грохотом разбилась вдребезги. «Юные энту­ зиасты в битве за знание» порой замирали от страха, ко­

только ои выходил из своего кабинета, моментально рас­ пространялось тревожное сообщение: «Старик идет!» Все студенты бросались к своим рабочим местам и с сосредо­ точенным видом начинали что-нибудь делать ... Лишь бы не попасться на глаза профессору праздношатаю­ щимся! Потому что если он словом не выразит своего не­ удовольствия, то так посмотрит, что душа уходит в пят­ ки ... А уж если застапет целую компанию, разговари­ вающую, без работы, то без «грозы» дело не обходилось. Вернер ... кричал на студентов, как па приготовишек, да еще ногой притопнет: «Что? Болтать? Работать надо в ла­ боратории, а не болтать!» [35, стр. 2077]. «Старику» тогда не было п 45 лет.

Портрет Вернера как учптеля был бы, конечно, не­ полным, если бы мы не обрисовали его лекторское мастер­ ство.

Вернер был блестящим оратором. Ясность и логичность мыслей, эффектная форма изложения, великолепные демонстрационные опыты — все это было характерно для его лекций. На лекциях Вернера студенты получали яркое представление о тернистом пути становления научной истины. Он освещал химические теории в историческом развитии. Останавливаясь па ошибочных концепциях и ложных воззрениях, лектор с большим мастерством рас­ сказывал о тех громадных усилиях, которые требовались для их преодоления. Вернер постоянно внушал слуша­ телям, что фундаментом научных достижений является труд — повседневный, настойчивый, кропотливый и целе­ устремленный [4, стр. 200].

С зимнего семестра 1902/1903 учебного года Вернер наряду с лекциями по органической химии стал читать

48

курс неорганической химии. Все вопросы, обсуждавшиеся на лекции, он освещал, пользуясь самыми последними на­ учными данными. Когда Вернер, читая курс неорганиче­ ской .химии, излагал студентам содержание периодическо­ го закона и описывал строение периодической системы, он отмечал, что в зависимости оттого, желательно ли осве­ тить только наиболее характерные свойства элементов пли же рассмотреть закономерности второго порядка, можно воспользоваться тем пли иным способом выражения периодической системы. Ои говорил студентам, что этим, главным образом, и объясняются причины существования различных форм периодической системы.

В 1905 г. Вернер сам предложил новую форму перио­ дической системы. Первый период состоял из двух эле­ ментов (водорода и гелия). Затем следуют два «малых» периода, каждый из которых состоит из восьми элементов (литиевый и натриевый периоды). Далее идут два «боль­ ших» периода (калиевый и рубидиевый), содержащие по 18 элементов, а затем самый большой (цезпевый) период, заключающий 32 элемента, из которых большую часть составляют редкоземельные элементы. Система завер­ шается началом седьмого периода, первым известным пред­ ставителем которого является радий, затем идут акти­ ний, торий, полоний и уран; за ураном оставлено 12 пу­

актиния.]

Постепенное удлинение отдельных периодов Вернер объяснял тем, что большие периоды произошли из малых путем включения ряда элементов, обладающих промежу­ точными свойствами по отношению к начальному и конеч­ ному членам ряда, между которыми они вдвинулись. Эти, как бы «вторичные», элементы представляют собой нечто вроде «вариации на тему крайних членов ряда».

выделением так называемых побочных подгрупп, которые, как считал ученый, «только затемняют картину периоди­ ческой системы, приводят к неправильным заключениям о свойствах отдельных элементов» [36, стр. 917].

49