Однако хотя способ, предложенный О. Г. Филипповым, и был в то время одним из лучших, но и он давал очень низкий выход дивинила. Чтобы получить 2 грамма дивинила, надо было переработать 100 граммов диэтилового эфира!
Для получения дивинила по предложенному О. Г. Филипповым способу Сергей Васильевич пропускал пары эфира через накаленную медную трубку и образующиеся при этом газообразные продукты направлял в стеклянные склянки, конструкцию которых разработал русский химик Тищенко. Эти склянки были наполнены жидким бромом, и в них происходила реакция, в результате которой четыре атома брома присоединяются к одной молекуле дивинила. Газообразный углеводород дивинил превращался тем самым в твердый продукт, называемый тетрабромидом дивинила.
С тетрабромидом уже можно работать значительно спокойнее, чем с газообразным дивинилом. При его очистке и различных вспомогательных операциях не надо было опасаться, что он улетит и что все труды, затраченные на получение дивинила, в прямом смысле слова «растают» в воздухе.
Чтобы получить дивинил в чистом виде, этот тетрабромид пришлось несколько раз перекристаллизовать из спирта, и только после этого можно было приступить к обратному получению из него дивинила, но уже свободного от многочисленных примесей, неизбежных при получении его из эфира.
На кропотливые подготовительные работы, связанные с разложением эфира, бромированием дивинила и очисткой тетрабромида, у Сергея Васильевича ушли первые месяцы 1910 года.
13 апреля 1910 года, не побоясь мнения о несчастьях, приносимых цифрой «13», — он не был суеверен — Сергей Васильевич приступил к получению чистого дивинила из тетрабромида. А спустя два дня, 15 апреля, он уже имел 21 грамм желанного углеводорода. Как же бережно он хранил свое детище, словно мать, оберегающая новорожденного!
Уже на другой день, 16 апреля, словно торопясь из-за боязни, что кто-то отнимет у него желанный углеводород, Сергей Васильевич запаивает дивинил в тугоплавкие стеклянные трубки и помещает их для нагревания в термостат при 150 градусах. При такой температуре в трубках, заполненных дивинилом, создается давление выше 15 атмосфер, и для предосторожности в случае возможного взрыва ученый помещает их в предохранительные металлические патроны. Но все было так тщательно продумано, подготовлено и с блеском прекрасного экспериментатора выполнено, что никакого взрыва не последовало.
Пошли томительные дни. Оправдаются ли предположения, являющиеся плодом смелой творческой мысли ученого? Превратится ли дивинил в полимер при нагревании?
И вот спустя шесть дней, 23 апреля, Сергей Васильевич с трепетом вынимает из термостата одну, а затем и другую трубки.
Глазам ученого представилась именно та картина, которую он и предвидел.
Содержимое трубок состояло, как он сам образно записал в дневнике, «из желе и густой жидкости». Это и был полимер. При вскрытии трубок давление в них оказалось ничтожным, что указывало на почти полное окончание процесса полимеризации.
Выгрузив из трубок продукты превращения дивинила, С. В. Лебедей выделил 13,1 грамма жидкости, представляющей собой димер дивинила (продукт соединения двух молекул полимеризуемого углеводорода), и 2,3 грамма полимера.
Неважно, что выход полимера был относительно невелик и составлял всего 15 процентов. Ведь прежде никто не держал в руках полимера дивинила, даже не было известно, возможно ли вообще его образование.
С лихорадочной быстротой, с увлеченностью, характерной только для самого высокого научного творчества, Сергей Васильевич начал кропотливые и сложные исследования химической структуры и изучения свойств полученных продуктов полимеризации.
Для выяснения структурных особенностей полимера дивинила и химического строения димера дивинила С. В. Лебедев провел шесть химических реакций с димером и полимером дивинила, выделил восемь индивидуальных веществ, по образованию которых можно было определить общую формулу и структуру обоих веществ, провел четыре полных химических анализа этих двух веществ, определил температуру кипения и плавления восьми, а удельный вес и показатель преломления двух веществ. Поистине Сергей Васильевич в этой работе проявил себя не просто замечательным химиком-экспериментатором, но, лучше сказать, прекрасным химиком-ювелиром.
Опыты с такими малыми количествами вещества с одновременным получением богатых экспериментальных данных невольно заставляют вспомнить подвиги русских умельцев-туляков, так прекрасно описанные Лесковым в его бессмертном «Левше».
Еще раз надо напомнить состояние техники эксперимента того времени и трудности при работе с дивинилом, связанные с его физическими особенностями. Чтобы обеспечить конденсацию дивинила в жидкость, необходимо применять глубокое охлаждение и все время следить, чтобы ни один кубический сантиметр дивинила не был потерян. Ведь один литр газообразного дивинила весит около 2 граммов, а Сергей Васильевич располагал всего 21 граммом дивинила.
Единственной помощницей Сергея Васильевича в этой работе была студентка-дипломантка Н. А. Скавронская, которая потом вспоминала:
«Я работала с Сергеем Васильевичем в 1909–1910 годах. Два семестра: осенний и зимний. Мы кончили работу нашу в мае 1910 года. Работа называлась: «Полимеризация дивинила». Я помню, что Сергей Васильевич весь уходил в свою работу, увлекался ею сильно и тем самым втягивал меня. Работали много и подолгу, совершенно забывая о всех других делах. Над некоторыми опытами, как сжигание и получение тетрабромида, который Сергей Васильевич любил поручать мне, я иногда проводила в лаборатории всю ночь, уходя домой в 5–6 часов утра. А сколько радости, но этого мало — какое у него было торжество, когда мы получили первую порцию каучука из дивинила! Я помню, что к нам, в нашу маленькую лабораторию, началось целое паломничество химиков, чтобы посмотреть на новорожденного! Можно ли было думать, что эти опыты разовьются в такую громадную работу, будут построены заводы!»
О своих работах по полимеризации дивинила Сергей Васильевич сделал первое сообщение на заседании Русского физико-химического общества 5 мая 1910 года.
С этой даты история химии ведет начало новой эпохи, ознаменованной рождением реальной возможности создания искусственных продуктов, заменяющих— и даже превосходящих! — натуральный каучук.
В результате проведенных исследований по полимеризации углеводородов ряда дивинила и аллена С. В. Лебедев установил фундаментальные закономерности для этих процессов, которые в дальнейшем получили название правил С. В. Лебедева. Этими правилами была установлена взаимосвязь между химической структурой полимеризуемых углеводородов и скоростью процесса, влияния температуры на образование полимера и димера, выяснены условия, при которых димер, являющийся нежелательным продуктом реакции, образуется в наименьших количествах. Одновременно С. В. Лебедев установил, что процесс образования полимеров может быть значительно ускорен при применении катализаторов.
