Вёлер писал об этом в 1835 году Берцелиусу: «Органическая химия может в настоящее время кого угодно свести с ума. Она представляется мне дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть».
Структурная теория Бутлерова стала той «путеводной нитью», которая вывела химиков из этого «дремучего леса» и внесла великолепную четкость в представление о молекуле вещества.
Бутлеров выступил решительным противником взглядов о непознаваемости молекулы, он писал, что все данные химии говорят о реальном существовании атомов и молекул, что взаимоотношения их вполне реальны и определенны и молекула имеет вполне определенную структуру.
«Химическая натура сложной частички определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением». Под химическим строением он понимал последовательность химической связи атомов друг с другом в молекуле.
Предыдущие теории признавали, что любое изменение в составе молекулы ведет к коренному изменению всех ее свойств — появлению молекулы нового вещества. Бутлеров утверждал, что и всякое изменение в структуре молекулы также влечет за собой кардинальное изменение ее свойств. Бутлеровская теория строения, устанавливая связь между внутренним строением молекулы и его внешним проявлением в свойствах, давала возможность химикам впервые исследовать порядок, в котором атомы соединялись друг с другом. Благодаря этому ведущее место в химии получил синтез, причем синтез плановый, когда химик, имея перед собой структурную формулу данного соединения, стремится по этому плану построить само вещество.
В иностранной литературе часто создателем структурной теории называют французского химика А. Кекуле.
В 1864 году, после того как теория Бутлерова стала уже широко известна, Кекуле утверждал, что подобные взгляды он развивал с конца 50-х годов, между тем до 1865 года он не дал ни одного научного изложения своих взглядов в духе теории химического строения и не сделал ни одной экспериментальной работы с целью ее проверки. Первоначальные же представления Кекуле о строении молекулы были туманны и неясны. Вот как писал он об этом сам:
«В одно прекрасное время я возвращался с последним омнибусом по улицам города (Лондона). Я сидел на крыше омнибуса и предался грезам. Перед моими глазами кружились атомы. Часто я рисовал себе в воображении движения этих маленьких существ, но до того времени никогда не удавалось мне проследить, какого рода эти движения.
Сегодня я видел ясно, как здесь и там два маленьких атома соединялись в пару, как большие атомы обнимали по два маленьких, еще большие держали в объятиях по три или по четыре и как все это кружилось в вихревом танце. Я видел, как большие атомы образовали ряды, на конце которых висели меньшие атомы… Голос кондуктора (назвавшего станцию) разбудил меня посреди этих грез. Но, придя домой, я просидел часть ночи, набрасывая эти картины в общих чертах. Так возникла структурная теория».
Главной заслугой Кекуле в создании теории строения следует считать развитие им понятия валентности, легшего в ее основу, и доказательство 4-валентности углерода. Впрочем, одновременно с Кекуле наличие четырех единиц сродства у углерода было установлено также шотландцем Купером и немецким химиком Кольбе.
Все развитие химии, по существу, подготовляло создание теории химического строения. Медленно, шаг за шагом, идут ученые по пути познания тайн природы. Одна случайно мелькнувшая мысль, наблюдение, описанное и забытое на долгое время, высказанное и не осознанное самим автором предположение… Шаг… еще шаг… И, наконец, одно, последнее, гениальное прозрение, которое впитало^ в себя, аккумулировало все ранее познанное, сумело из отдельных отрывочных звеньев построить цепь логических рассуждений, создать теорию. Этот последний гениальный шаг в создании теории строения был сделан Бутлеровым. Ему принадлежит и ясная формулировка учения и даже самое название «Теория структурного строения вещества».
Важнейшим фактом, который лег в основу теории строения, было открытие явления изомерии. Произошло оно при следующих обстоятельствах.
Немецкий химик Юстус Либих, работая над взрывчатыми соединениями с гремучей ртутью и гремучим серебром, выяснил, что они являются солями кислоты, которую он выделил и назвал «гремучей кислотой». Проведя подробный анализ, он установил, что она состоит из 24 частей углерода, 32 — кислорода, 2 — водорода и 28 — азота.
Николенька Зелинский с бабушкой М. П. Васильевой.
Н. Д. Зелинский — студент Новороссийского университета, 1884 г.
Н. Д. Зелинский — приват-доцент Новороссийского университета, 1890 г.
В тот же год другой немецкий химик, Фридрих Вёлер, описал вещество — циановую кислоту, — которое будто бы состояло из тех же элементов и точно в тех же соотношениях, но проявляло совершенно несхожие свойства. Либих заявил, что Вёлер ошибся. Разгорелся спор. За решением обратились к Якобу Берцелиусу, прозванному в то время «диктатором химии». Берцелиус тщательно проверил работу обоих ученых и заключил, что оба они правы.
Пришлось примириться с фактом, считавшимся до той поры невероятным, — что могут существовать вещества одинакового состава, но различающиеся химическими и физическими свойствами. Берцелиус дал этому явлению название изомерии, а вещества, одинаковые по составу, но различные по свойствам, назвал изомерами. Либих и Вёлер стали друзьями. Дружба эта продолжалась всю их жизнь. Начаты были совместные работы.
Вскоре выяснилось, что изомерия представляет собой не исключение, а весьма часто встречающееся явление, но тайна его долго оставалась нераскрытой.
Бутлеров писал в одной из своих работ: «Факты, не объяснимые существующими теориями, наиболее дороги для науки, от их разработки следует по преимуществу ожидать ее развития в ближайшем будущем».
Так было и с изомерией. Структурная теория строения, толчком для создания которой явилось открытие изомерии, дала ей простое и ясное объяснение:
«Изомеры — вещества, обладающие одинаковым составом, но различными свойствами, отличаются друг от друга своим химическим строением».
Детальное изучение изомерии было следующим. шагом в развитии теории строения. Большая заслуга в этой области принадлежала В. В. Марковникову. Бутлеров и Марковников дали примеры вывода всех теоретически возможных формул химического строения для веществ одного и того же состава. Дальнейшие экспериментальные исследования должны были выяснить, какой теоретически возможный случай химического строения представляет собою каждое вновь открытое вещество.
