Открытие Шорлеммером исходного пункта органической химии и разработка его диалектики
Может показаться с первого взгляда, что открытия Шорлеммера в области органической химии и ее истории носили чисто специальный характер. Однако при более глубоком их анализе обнаруживается, что оПи являются образцом конкретного применения в научном исследовании марксистского диалектического метода. В начале 60-х годов XIX в. органическая химия вступила в полосу грандиозной перестройки. К этому времени уже сложились представления о валентности, о способности углерода образовывать цепи, о структурных формулах органических соединений, причем большую роль сыграли в этом отношении работы химика А. Кекуле. В 1861 г. А. М. Бутлеров обобщил вновь родившиеся представления и создал теорию химического строения органических соединений. И все же в органической химии оставался незаполненным большой пробел, причем в самой важной части, касающейся ее простейших соединений. Если исходить из идеи развития органического вещества, то именно эти простейшие соединения должны были стать основой органической химии, ее началом, ее «клеточкой». Этими простейшими, а потому исходными для всей органической химии веществами являются парафины, т. е. предельные, или насыщенные, углеводороды жирного ряда. Поиск такой исходной Простейшей формы органических соединений выступил как одна из важнейших задач, стоявших перед химиками-органиками. Эту задачу решил Шорлеммер. «К шестидесятым годам, — писал Энгельс, — относятся его открытия в области химии, составившие эпоху в этой науке. Органическая химия продвинулась, 465
наконец, настолько в своем развитии, что из скопления разрозненных, более или менее несовершенных сведений о составе органических тел она могла превратиться в действительную науку» [22, с. 322]. Задачу отыскать и обосновать исходный пункт органической химии, ее «клеточку», и тем самым вскрыть всю диалектическую цепь превращений органического вещества, Шорлеммер поставил перед собой вполне сознательно. Этим объясняется то, почему таким внутренним единством, такой целеустремленной направленностью пронизаны все без исключения его экспериментальные и теоретические, а также историко-научные работы в области органической химии. Почти треть века он посвятил изучению парафинов. Он провел более пятидесяти экспериментальных работ, нацеленных на открытие и изучение еще неизвестных ранее парафинов, исследуя их превращения (через хлорирование прежде всего) в более сложные органические соединения. На этом богатейшем фактическом и экспериментальном материале он доказал, что все четыре валентности углерода тождественны между собой; без этого открытия сама теория строения органического вещества не могла бы правильно отразить истинное строение вещества. В некрологе, посвященном своему другу, Энгельс писал: «Тем, что нам сейчас известно об этих парафинах, мы обязаны главным образом Шорлеммеру. Он исследовал имеющиеся вещества, принадлежащие к ряду парафинов, отделил одни от других и многие из них впервые получил в чистом виде; другие вещества, которые теоретически должны были существовать, но в действительности не были еще известны, были открыты и получены также им. Таким образом, он стал одним из основоположников современной научной органической химии» [22, с. 323]. В этих словах дана высокая оценка роли Шорлеммера в истории науки. Еще до этого, 27 февраля—1 марта 1883 г., Энгельс писал о Шорлеммере Э. Бернштейну: «Теперь он... самый крупный авторитет в мире по своей специальности — химии простых углеводородов (парафины и их производные)» [35, с. 371]. Для того чтобы понять, в чем состояло главное теоретическое открытие, сделанное Шорлеммером в данной области, необходимо учесть наличие в сознании химиков того времени двоякого рода пережитков: во-первых, оставшиеся наивные представления о том, будто генезис вещества (его происхождение) оставляет какой-то устойчивый след на конечном продукте; во-вторых, непреодоленное влияние метафизической теории углеводородных радикалов, которые будто бы сохраняются как прочные устойчивые атомные группы, играющие в органической химии якобы роль неделимых атомов. Таковы были взгляды сторонников теории радикалов Кольбе (Германия) и Франклэнда (Англия). Первый из них получил ди-метил (или, как сначала полагали, свободный метил) при элек- 466
тролизе уксусной кислоты, второй — тот же диметил при нагревании йодистого метила с цинком и водородистый этил — при нагревании йодистого этила с цинком и водой. В итоге «этан С2Н6 — долгое время считался существующим в двух изомерных модификациях» [Ш, с. 167]: СН3 — СН3 (диметил) и С2Нб — Н (водородистый этил, или этилгидрид). Отсюда получалось великое множество мнимых изомеров у более сложных парафинов. Так, казалось бы, говорили факты; Кекуле их принимал, но не объяснял. Бутлеров же ввел представление о различии единиц сродства, участвующих в образовании обоего рода «изомерных» веществ — соединенных между собой радикалов и водородистых радикалов. Шорлеммер выступил против подобных взглядов и экспериментально опроверг то, что Франклэнд и Кольбе, Кекуле и Бутлеров считали твердо установленными «фактами», а тем самым и даваемое этим «фактам» ложное теоретическое объяснение. В этом отношении, так же как и во всем остальном, он следовал примеру своих друзей — Маркса и Энгельса: проверять теоретические построения на опыте, на практике и отбрасывать ложное, принятое за факт положение, вытекающее из ложной теоретической посылки. В 1864 г. Шорлеммер опубликовал две работы, опровергавшие утверждения Кольбе и Франклэнда. Это были статьи «О действии хлора на метил» и «Об идентичности водородистого этила и метила». В них, по словам автора, «было доказано, что не только физические, но и химические свойства диметила и этилгидрида вполне тождественны, так как оба эти соединения превращаются хлором в хлористый этил. С тех пор тождество четырех единиц сродства углерода было подтверждено множеством других доказательств» [Ш, с. 168, 169]. Рассказывая далее об открытии Вюрцем смешанных радикалов (например, этиламила C2H5—C5H11), Шорлеммер писал, что эти факты «рассматривались в качестве убедительного доказательства правильности того взгляда, что гомологи болотного газа (метана, т. е. из ряда парафинов. — Ред.) образуют две различные группы: 1) гидриды и 2) смешанные радикалы, т. е. два радикала, соединявшиеся в одну молекулу так, как два атома водорода соединяются для образования водородной молекулы». «Подобный взгляд,—продолжал Шорлеммер,—держался до тех пор, пока в 1865 г. автор не обнаружил, что между двумя указанными группами не существует никакого различия. Под действием хлора на этиламил он получал хлористый гептил C7H15Cl, между тем как и диметил и этилгидрид давали хлористый этил, этим была установлена тождественность предполагаемых двух групп» [Ш, с. 220]. Если выразить в сжатой форме существо этого открытия, то можно сказать так: раньше химики считали, что существуют два разных вещества с формулами СН3—СН3 и C2H5—H. Шорлеммер же доказал экспериментально и объяснил теоретически, что суще- 467
ствует лишь одно вещество — этан С2Н6 и что все валентные связи (единицы сродства), прежде считавшиеся различными, совершенно одинаковы. Тем самым была доказана правильность начертания формулы этана, согласно общей теории строения органических соединений:
(без всяких подразделений внутри нее на обособленные радикалы СН3 или C2H5). Строго говоря, ее следовало бы называть формулой Шорлеммера (для этана) подобно тому, как первая формула бензола именуется формулой Кекуле. Во всяком случае совершенно прав Шпигель, объявивший открытие Шорлеммера, касающееся этана и всего ряда парафинов, поворотным пунктом в развитии воззрений на органическое вещество, в результате которого мы зовем сегодня этаном то, что раньше обозначали то как метил, то как водородистый этил. В итоге из органической химии были изгнаны пережитки и наивные представления о том, что генезис вещества влияет на его природу, а устарелая теория радикалов была отброшена. Отметим теперь, какое отражение нашли открытия Шорлеммера, касавшиеся парафинов и их производных, в трудах Энгельса и какую философскую трактовку давал им сам Шорлеммер. В анализе закона перехода количественных изменений в качественные Энгельс нередко опирался на материал, заимствованный из химических исследований Шорлеммера. В 1876 г. Энгельс указывал на то, что целый ряд качественно различных тел образуется «простым количественным прибавлением элементов, притом всегда в одной и той же пропорции. В наиболее чистом виде это явление выступает там, где в одинаковой пропорции изменяют свое количество все элементы соединения, как, например, у нормальных парафинов СnН2n+2: самый низший из них, метан СН4, — газ; высший же из известных, гексадекан С1бН34, — твердое тело, образующее бесцветные кристаллы, плавящееся при 21° и кипящее только при 278°» [20, с. 131]. Дальнейшую часть рассуждений Энгельса Шорлеммер привел в своей книге: «Каждый новый член образуется прибавлением СН2, т. е. одного атома углерода и двух атомов водорода, к молекулярной формуле предыдущего члена, и это количественное изменение молекулярной формулы вызывает каждый раз образование качественно иного тела» [Ш, с. 170]. Эту фразу из «Анти-Дюринга» Энгельса Шорлеммер процитировал с ссылкой на источник. Так классическое сочинение по марксистской философии впервые получило поддержку со стороны естествоиспытателя в специальном историко-научном труде. Отметим, что, приведя цитату из «Анти-Дюринга», Шорлеммер обновил и расширил фактический материал, относящийся к данному вопросу. Он писал: «... на примере парафинов видно, как постепенное усложнение молекулярной структуры сопрово- 468
ждается непрерывным изменением физических свойств членов ряда. Начальный член ряда метана СН4 представляет собою газ, при температуре —164° конденсирующийся в жидкость, а при более низкой температуре затвердевающий в снегообразную массу. Наивысший член парафинового ряда с известным составом, полученный сравнительно недавно, был пентатриаконтан С35Н72 — белое кристаллическое тело, плавящееся при 74,7° и кипящее под уменьшенным давлением лишь при 331°. В настоящее время нам известен еще более высокий член ряда, гексаконтан C60H122, плавящийся при 101—102° и разлагающийся при кипении даже под пониженным давлением» [Ш, с. 170]. Дальше, в качестве обобщающего вывода, следует приведенная выше цитата из «Анти-Дюринга». К исследованиям Шорлеммера Энгельс обращается и в связи с изомерией, на материале которой он рассматривает тот же закон диалектики. Если число атомов углерода в молекуле парафина не превышает трех, они могут соединяться между собой только в прямую цепь. Если же их число достигнет четырех (у бутана), возникает качественно новое явление, поскольку может начаться разветвление цепи:
Здесь, замечает Энгельс, «опять-таки количество атомов в молекуле обусловливает возможность, а также — поскольку это показано на опыте — реальное существование подобных качественно различных изомеров» [20, с. 389]. Шорлеммер, исходя из своего открытия тождественности единиц сродства у атома углерода, также указывает, что этан C2H6 и пропан С3Н8 могут существовать только в одном виде, а углеводород С4Н10 — в виде двух изомеров, причем у бутана точка кипения +1°, а у изобутана —17°. Углеводород C5H12 существует в виде трех изомеров: пентан (кипит при 38°), изопентан (при 30°) и тетраметилметан (при 9,5°). Как видим, у изомеров наблюдается понижение температуры кипения по сравнению с соответствующим нормальным парафином. По мере перехода к высшим членам ряда число изомеров быстро возрастает. Шорлеммер приводит следующий ряд:
«Из этого множества парафинов, — пишет он далее, — нам известно лишь незначительное количество и среди них 48 парафинов с установленным строением. Однако нет никакого сомнения, что все парафины, предсказанные теорией, могут быть получены» [III, с. 169], 469
Итак, определенная область органической химии, разработанная Шорлеммером, позволяла Энгельсу делать далеко идущие выводы относительно диалектики естествознания, а самому Шорлеммеру развить эти выводы в своем историко-химическом исследовании. Вместе с тем именно при изучении парафинов Шорлеммером раскрылись такие важные вопросы научного развития, которые касались взаимодействия между правильной теорией с правильно установленными фактами, с одной стороны, и между ложной теорией и ошибочно принимаемыми за факты положениями — с другой. В этом последнем случае можно обнаружить, следя за критикой Шорлеммером своих противников, как сначала ложная теория радикалов толкала мысль химиков на обнаружение (придумывание) соответствующих ей «фактов», а затем как эти «факты», в свою очередь, толкали мысль химиков на придумывание для их объяснения ложных теоретических допущений. В итоге вся эта история, прослеженная в деталях Шорлеммером, активным участником которой он был сам, является блестящей иллюстрацией к тем положениям марксистской концепции истории естествознания, которые были рассмотрены в главе V.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Открытие Шорлеммером исходного пункта органической химии и разработка его диалектики» з дисципліни «Марксистка концепція історії –XIX століття»
