200 лет спустя. Занимательная история каучука
Шрифт:
Правда, эта близость к журналу может подсказать и еще одну гипотезу о знакомстве Фарадея с каучуком. Вполне вероятно, что он столкнулся с какими-нибудь сообщениями об исследовании этого нового материала, либо редактируя их, либо отклоняя по каким-то причинам.
Ну, словом, какими бы ни были обстоятельства пробуждения его интереса к каучуку, привели они к тому, что в 21 томе журнала Королевского института за 1826 год в № 41 опубликовано сообщение ассистента Королевского института Майкла Фарадея, где впервые приводится анализ каучукового сока, полученного автором из южной части Мексики.
Вот этот анализ:
В этой же статье Фарадей писал, что само каучуковое вещество — это несомненно углеводород, то есть оно состоит всего из двух элементов — из углерода и водорода. Элементарный анализ углеводорода, произведенный Фарадеем, показал, что в нем примерно на 5 атомов углерода должно быть около 8 атомов водорода.
Несколько приблизительный состав связан с тем, что в то время еще не существовало способа получения химически чистого каучука из природного продукта. Когда несколько позже этот способ был найден, оказалось, что Фарадей совершенно прав. Так каучук благодаря исследованию Фарадея из некоего экзотического вещества превратился во вполне определенное химическое вещество с вполне определенной химической формулой.
Впоследствии еще не один ученый должен будет внести свою лепту в более тщательное изучение каучука, и некоторые сделают даже больше, чем Фарадей, но Фарадей был первым. И анализ этот был, как теперь нам ясно, не абсолютно точным, но он был первым. И в главном Фарадей не ошибся: каучук действительно углеводород.
Эта работа для Фарадея несколько случайна, впрочем, как и открытие бензола. Он выполнил анализ и забыл о нем думать, его волновали вещи поважнее — магнитные поля, электрические явления. Однако, как ни кратковременна была встреча Фарадея с каучуком, она оставила в судьбе последнего несомненный след.
Фарадей не знал, что это за углеводород: вещество с такой формулой в то время не было известно. Он даже не назвал его никак. Но и того, что он сделал, вполне достаточно, ибо с этого момента каучук сразу же начинает интересовать химиков всех стран. Французы, немцы, англичане, русские — всех интересует новый углеводород. Его изучают, открывают, называют, разлагают и синтезируют вновь, о нем пишут десятки статей на разных языках, по нему защищают диссертации, ему посвящают многие тома, но теперь все ученые вынуждены начинать свои работы со ссылки на первый анализ, выполненный в 1826 году великим физиком и несколько менее великим химиком Майклом Фарадеем.
Одним из первых, кто принял эстафету из рук Фарадея, был английский химик Ф. Химли. В 1835 году он решил тщательно исследовать состав каучука. Он взял маленький его кусочек и стал постепенно нагревать в стеклянной реторте без доступа воздуха. Когда термометр показал, что температура достигла 120 градусов, каучук начал размягчаться. Когда столбик поднялся до 250 градусов, появились белые пары — каучук стал разлагаться. Когда температура поднялась еще выше, каучук превратился в густое бурое масло. И, наконец, на дне реторты остался черный уголек.
Все, что выделилось при разложении, Химли охлаждал в водяном холодильнике и собирал в колбу. В конце концов в колбе накопилась какая-то жидкость.
Исследовав ее, Химли пришел к выводу, что она состоит не из одного углеводорода, как думал Фарадей, а по меньшей мере из трех. Первый из них, молекула которого построена из 5 атомов углерода и 8 атомов водорода, Химли назвал в честь его первооткрывателя фарадеином. Второй, чья молекула была в два раза тяжелее, он назвал каучином. Через два года после Химли французский ученый Аполлинер Бушарда обнаружил в продуктах сухой перегонки каучука еще одно вещество, еще более тяжелое; он назвал его гевеен, от слова “гевея”.
Обнаружить вещество — это очень важно. Назвать его — не так важно, но тоже необходимо. Ибо название типа “фарадеин” или “каучин” ничего не говорит химику о том, как построены эти соединения, как они химически уживаются в каучуке.
Чтобы установить роль фарадеина в молекуле каучука, надо было установить его формулу и химическое строение.
В 1860 году соотечественник Фарадея Гревилл Вильяме установил, что фарадеин представляет собой химическое соединение с формулой C5 H8 . И назвал его изопреном. А в каучине оказалось 10 атомов углерода и 16 атомов водорода. Это пишется так: C10 H16 .
С каждым годом каучук привлекает к себе новых ученых. Но все же дело движется медленно. Настолько медленно, что сын, решивший пойти по стопам отца, начинает с того, чем отец занимался 40 лет назад. Я имею в виду Гюстава Бушарда, сына Аполлинера Бушарда. Правда, Гюставу, унаследовавшему от родителя любовь к химии, удалось сделать в этой науке гораздо больше.
Для начала он в 1875 году повторил работу Вильямса и подтвердил его результаты. Он также пришел к выводу, что формула изопрена — C5 H8 . Однако ни он, ни Вильямс ничего не сказали о его пространственном строении. Ведь 5 атомов углерода могут соединиться между собой различными способами, и от того, как это сделано, зависят свойства вещества.
Первым, кто высказал правильное предположение на сей счет, был член Лондонского королевского общества профессор химии У. Тильден. Он опубликовал в научном журнале статью, где привел структурную формулу изопрена в таком виде:
Правда, никаких доказательств в пользу своего предположения он не привел. А в науке никто никому на слово не верит. Хочешь, чтобы тебя сочли правым, докажи экспериментально и опиши этот эксперимент, чтобы каждый мог повторить его и убедиться в твоей правоте.
Поэтому структура изопрена была признана доказанной только после работ русских химиков — профессора И.Л. Кондакова и академика В.И. Ипатьева.
Чтобы доказать, что изопрен построен именно так, а не иначе, они его синтезировали из исходных веществ. Ученые синтезировали изопрен из таких веществ и таким путем синтеза, что в результате должно было образоваться химическое соединение лишь одного возможного строения. И когда полученное соединение сравнили с изопреном, добытым из каучука, они оказались совершенно похожими — как близнецы. Сомнений больше не было: каучук построен из изопрена.