Обязанность учёного – уметь отказаться
Органическая химия одержала немало побед, создав многое из того, что ловко умеет синтезировать природа. И было время, когда казалось, что для химиков-органиков никаких преград нет. Великие химики, и среди них француз Марселен Бертло, прочили органической химии грандиозное будущее. Увы, эти прогнозы оказались ошибочными. Многие мечты так и не сбылись. Во всяком случае, пока.
Пьер Эжен Марселен Бертло (Pierre Eugène Marcellin Berthelot) родился 27 октября 1827 года в Париже в семье врача. Марселен учился в начальной школе, а затем в Коллеже Генриха IV, где особое внимание уделялось литературе, истории и философии. Он владел немецким, английским, латинским, греческим, древнееврейским языками, санскритом.
Выросший в небогатой семье врача и впитавший в себя республиканские идеи, Марселей Бертло с детских лет столкнулся с нелёгкими судьбами простых людей. Невысокий и худощавый, внешне он был ничем не примечателен, но высокий лоб и проницательный взгляд говорили о незаурядности его натуры. Этот юноша, ходивший в старом, потёртом костюме, в интеллектуальном развитии далеко опередил своих сверстников. У него были лучшие среди лицеистов сочинения на философские темы, за одно из которых ему присудили первую премию; он читал Шекспира на английском языке, Гёте на немецком, Тацита на латинском, Платона на греческом.
В течение двух лет он изучал медицину и точные науки в Парижском университете, посещая также лекции по философии, физике и химии в Коллеж де Франс. Под влиянием лекций Жюля Пелуза и Ж. Дюма решил посвятить себя химии.
Окончив университет в 1849 г., он работал в лаборатории Ж. Пелуза, а с 1851 — в Коллеж де Франс у А. Ж. Балара. В 1854—1858 гг. Бертло продолжил своё образование в Высшей фармацевтической школе в Париже. Защитив диссертацию 29 ноября 1858 г., он получил степень фармацевта первого класса и возможность возглавить новую кафедру органической химии в Высшей фармацевтической школе. В 1859—1864 гг. Бертло был профессором химии Высшей фармацевтической школы в Париже. В 1864 г. для профессора Бертло была создана специальная кафедра органической химии в старейшем и демократичнейшем универ¬ситете Франции Коллеж де Франс. Основанный в 1530 г., уни¬верситет имеет свои традиции: нет обязательного студенчества, лекции читаются бесплатно, экзамены и зачёты отсутствуют, слу¬шать профессоров приходят только подлинно заинтересованные люди. В этом университете и в его лабораториях М. Бертло про¬работал всю свою жизнь.
В 1851 г. он начал работы по синтезу органических соединений из элементов, что способствовало сближению органической и неорганической химии. За эти исследования он был удостоен звания аптекаря первого класса. Бертло синтезировал многие простейшие углеводороды — метан, этилен, ацетилен, бензол, а затем на их основе — более сложные соединения. В 1853—1854 гг. взаимодействием глицерина и жирных кислот Бертло получил аналоги природных жиров и таким образом доказал возможность их синтеза. Попутно он установил, что глицерин — трёхатомный спирт.
Бертло был замечательным фантастом, он умел мечтать. И эта способность выдвигать самые невероятные фантастические предположения помогала ему и в повседневной работе. Для осуществления всех идей, рождавшихся в его голове, не хватило бы и нескольких жизней. Как правило, Бертло проводил опыты вместе с сотрудниками лаборатории. Исследуя глицерин совместно с Люком, он установил, что гидроксильные группы легко замещаются хлором, бромом или иодом. Воспользовавшись этим, Бертло и Люк синтезировали ряд производных пропана, а применяя аллилиодит и роданит калия, синтезировали горчичное масло — другой природный продукт, содержащийся в семенах сизой горчицы. Позже Марселену Бертло удалось превратить метан в хлористый метил и далее — в метиловый спирт. А так как спирты легко окисляются, образуя альдегиды и кислоты, это означало, что осуществлен полный синтез и этих веществ.
Принципиальное значение имел синтез этилового спирта гидратированием этилена в присутствии серной кислоты (1854); до этого этиловый спирт получали только брожением сахаристых веществ. Этими синтезами Бертло нанёс окончательное поражение представлениям о «жизненной силе», согласно которым органиче¬ские вещества могли порождаться только самой природой.
Бертло женился в возрасте тридцати двух лет. Его жена Софи Ниодэ была на десять лет его моложе. Её черты сохранило поколениям изображение святой Елены в церкви Сан-Этьен дю Мои.
Софи Бертло, женщина высокой культуры, старалась оставаться в тени возле мужа и во времена его душевной тревоги умела успокоить и отвлечь. Супруги прожили вместе сорок шесть лет, в их чувствах и мыслях никогда не было разлада. В семье Бертло было шестеро детей — четыре сына и две дочери. В 1895 г. после болезни умерла совсем ещё молодой их старшая дочь Элен, оставив после себя сына. В 1904 г. девятнадцатилетним юношей он погиб при железнодорожной катастрофе. Эти утраты приблизили смерть Софи Бертло, а через три часа после смерти жены скончался от сердечного приступа и Марселен Бертло. Он часто говорил своим взрослым детям: «Я чувствую, что не переживу вашу мать». Удивительно счастливо сложи¬лась личная жизнь учёного. Один из его шестерых сыновей вспоминал: «Мои мать и отец молились друг на друга; никогда ни малейшая тень не застилала их счастья».
С 1864 г. Бертло занимался термохимией, обобщив результаты в многотомном труде "Термохимия". Соотечественники называли Бертло «изобретателем термохи¬мии». В этом преувеличении присутствует, однако, и некоторая доля ис¬тины. Конечно, Бертло не «изобрёл» термохимию: уже до него она начала оформляться в самостоятельную дисциплину. Заслуга учёного состояла в том, что он поднял термохимические исследования на прин-ципиально новый уровень. Он провёл обширные калориметрические исследования, приведшие, в частности, к изобретению в 1881 г. калориметрической бомбы (герметичного толстостенного стального цилиндра, в котором сжигают исследуемое вещество), ввёл понятия «экзотермической» (химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты) и «эндотермической» (реакция с поглощением тепла) реакций. Развивая термохимические идеи датского химика Ю. Томсена, Бертло выдвинул в 1867 г. принцип максимальной работы (принцип Бертло — Томсена), согласно которому все самопроизвольные процессы протекают в направлении наибольшего теплообразования.
Поразительная особенность Бертло состояла в том, что любая проблема, привлёкшая его внимание, начинала сверкать неожиданными гранями. Органический синтез и термохимия — лишь наиболее яркие примеры. А ведь он ещё стоял у истоков формирования основных постула¬тов химической кинетики.
Кроме этого, Бертло исследовал действие взрывчатых веществ: температуру взрыва, скорости сгорания и распространения взрывной волны и др. Результаты его работ по изучению взрывчатых веществ были использованы в горном деле и для военных целей.
Бертло добился больших успехов в изучении углеводородов, углеводов, спиртового брожения; он предложил универсальный метод восстановления органических соединений йодистым водородом и многое другое. За выдающиеся достижения в органической химии в 1867 году Бертло получил вторично награду «Жакер». Семь лет назад первая награда была присуждена ему за успехи в области органического синтеза.
Важнейшие синтетические работы Бертло можно разделить на три группы. Первая — синтезы природных соединений — жиры, горчичное масло. Вторая группа — элементные синтезы простейших органических веществ. Третья — пирогенные синтезы углеводородов.
Им были заложены основы изучения терпенов. В 1867 г. Бертло предложил общий метод восстановления органических соединений йодистым водородом. Занимаясь агрохимическими исследованиями, Бертло выяснил значение углерода, водорода, азота и др. элементов в растениях и высказал предположение о возможности фиксации свободного азота почвой, населённой микроорганизмами и не покрытой растительностью.
В 1870 г., во время осады немцами Парижа, правительство обратилось к Бертло с просьбой в кратчайшие сроки разработать наиболее эффективный способ производства селитры — в осаждённом городе не хватало пороха.
Буквально через несколько дней Бертло подготовил и представил доклад, в котором указывались способы сбора древесной золы для получения поташа, необходимого в производстве калийной селитры. В докладе указывалось, как соскабливать налёт со стен конюшен и погребов, как снимать там тонкий слой земли, как собирать штукатурку и известь в разрушенных зданиях и каким образом извлекать из них соли, необходимые для изготовления селитры.
«Если все население Парижа включится в эту работу, в течение месяца можно будет извлечь сотни тысяч килограммов сырья», — говорилось в заключении учёного.
Указания Бертло оказались чрезвычайно полезными. Были созданы отряды, которые собрали много сырья, вполне достаточного для удовлетворения нужд порохового завода, построенного в течение двадцати пяти дней. На этом заводе ежедневно производилось свыше 7000 кг чёрного пороха; из пороха делали снаряды для пушек нового типа, обладавших большей дальнобойностью, чем пушки противника; с помощью французских учёных в короткое время было отлито около 400 таких пушек. Париж мужественно защищался, но исход борьбы был предрешен.
— Нас призвали спасать родину слишком поздно, это всё равно, что звать врача к больному, у которого уже началась агония. О нас вспомнили лишь тогда, когда Франция оказалась на краю гибели. — Бертло говорил с огорчением и неприязнью.
Убежденный республиканец, он ненавидел монархию и осуждал политику Наполеона III, который привёл страну к катастрофе. Позорный мир, заключенный во Франкфурте, и огромная контрибуция легли тяжким бременем на Францию. Это вызвало ещё большее возмущение народа. Выражением его недовольства явилось выступление парижских коммунаров. Несмотря на героическое сопротивление французских рабочих, реакционным силам удалось разгромить коммуну. Не затихали выстрелы на кладбище Пер-Лашез, где расстреливали мужественных сынов рабочего Парижа.
Подавленный, Бертло вернулся в лабораторию, чтобы продолжать свои научные исследования.
С 1885 по 1907 г.г. он интересовался вопросами физиологической химии и агрохимии. С Бертло поддерживал тесные связи А. М. Бутлеров, встречались Д. И. Менделеев, В. Ф. Лугинин, П. Д. Хрущев, В. В. Марковников и друние русские химики; некоторые из них подолгу работали в его лаборатории.
Автор знаменитых химических синтезов, Бертло порой был непоследовательным в вопросах химической теории. Он долго отрицал атомно-молекулярную теорию, теорию химического строения, периодический закон, теорию электролитической диссоциации. Понятие молекулы он считал неопределённым, атома — гипотетическим, а валентность — иллюзорной категорией.
Бертло защищал отжившую свой век и уже непонятную многим химикам эквивалентную систему химических символов. Современники Бертло с трудом расшиф¬ровывали его формулы. Так, этиловый спирт С2Н5ОН он изображал как С4Н4(О2Н2), уксусную кислоту СН3СООН — как С2Н4(О2), метан СН4 он называл «форменом» с составом С2Н4, этан С2Н6 —«гидрюр эти¬леном» с формулой С2Н2(С2Н4).
Бертло доказывал невозможность с помощью структурных фор¬мул отразить пространственную конфигурацию молекул. В 1890 г. весь научный мир отмечал триумф теории химического строения, но Бертло продолжал изображать бензол С6Н6 формулой С12Н6, нитробензол C6H5NO2 — формулой C12H5(AzO4)O2.
Когда в 1860 г. химики многих стран собрались в Карлсруэ на Международный конгресс по теоретической химии, Бертло отказался от участия в конгрессе. Непоследовательность и противоречивость воззрений Бертло проявлялись во многом: например, отрицая существование атомов и молекул, он в то же время утверждал возможность превращения химических элементов, считая, что их можно «фабриковать».
Изучение тепловых эффектов химических процессов показало, что экзотермические реакции, особенно сопровождающиеся значительным выделением теплоты, протекают самопроизвольно и часто весьма бурно. Более спокойно, но также самопроизвольно, т. е. без притока энергии извне, протекают экзотермические реакции с малым тепловым эффектом, многие из которых при повышении температуры обратимы. На основе этих наблюдений был сформулирован общ ий принцип (Бертло, 1867), утверждавший, что мерой химического сродства служит тепловой эффект реакции и что самопроизвольно протекают лишь такие ироцессы, которые сопровождаются выделением теплоты.
Однако будучи настоящим учёным, он уже на склоне лет, окруженный ореолом славы, нашёл в себе мужество отказаться от своих прежних представлений. Свой отказ он выразил следующими словами: «Главная обязанность учёного не в том, чтобы пытаться доказать непогрешимость своих мнений, а в том, чтобы всегда быть готовым отказаться от всякого воззрения, представляющегося недоказанным, от всякого опыта, оказывающегося ошибочным».
Немецкий химик Либих, представляя Бертло в 1869 г. в состав Баварской академии наук, писал: «Он оказал наиболее сильное и решительное влияние на развитие органической химии, он продолжает обогащать её почти ежедневно новыми и удивительными открытиями».
В 1889 г. Бертло был избран в число сорока членов Французской академии литературы и искусств (так называемых "бессмертных"). Он состоял членом почти всех академий мира, в том числе и Петербургской академии наук(с 1876 г.). Он – кавалер Большого Креста Ордена Почётного легиона.
Помимо научной работы, Бертло активно занимался общественно-политической деятельностью. С 1876 г. Бертло занимался вопросами просвещения: был генеральным инспектором высшего образования, а в 1886—1887 гг. — министром народного просвещения и изящных искусств. В 1895—1896 гг. Бертло был министром иностранных дел Франции. В 1881 г. Бертло был назначен пожизненным сенатором. Глубоко веря в преобразующую силу науки, Бертло полагал, что с её помощью без революционных потрясений могут быть решены и социальные проблемы.
Он пользовался большим уважением во всём мире, был членом Французской, Баварской Академий наук. Эмиль Фишер назвал его единственным химиком, который владеет материалом всей химии.
При жизни Бертло за 57 лет — с 1850 по 1907 г.— из печати вышло 2870 его произведений: книги (примерно 60 томов), научные статьи, брошюры, сборники писем, газетные статьи, речи. В отдельные годы Бертло печатал более чем по сто статей. Например, в 1877 г. им было опубликовано 123 статьи. Немецкий химик Либих, представляя Бертло в 1869 г. в состав Баварской академии наук, писал: «Он оказал наиболее сильное и решительное влияние на развитие органической химии, он продолжает обогащать ее почти ежедневно новыми и удивительными открытиями».
Бертло являлся также одним из крупнейших историков химии. В 1885 г. вышел его труд «Происхождение алхимии». В 1887—1893 гг. Бертло опубликовал собрания древнегреческих, западноевропейских, сирийских и арабских алхимических рукописей с переводами, комментариями и критикой. Бертло принадлежит книга «Революция в химии. Лавуазье» (1890).
Продолжатель традиций просветителей-энциклопедистов XVIII в., Бертло был последовательным атеистом, ратовал за расширение образования, за союз естествознания и философии. В своей статье «2000 год» учёный нарисовал идиллическую картину общества, пользующегося достижениями науки и предоставляющего все возможности для научного прогресса. Глубоко веря в преобразующую силу науки, Бертло полагал, что с её помощью без революционных потрясений могут быть решены и социальные проблемы.
Многосторонность его творчества имела и отрицательную сторону - большая часть работ Бертло не была до конца продумана и их результаты были вскоре пересмотрены на основе уточнённых данных.
Умер М. Бертло 18 марта 1907 года. Марселена Бертло вместе с женой похоронили по решению Парламента в Пантеоне рядом с останками Виктора Гюго, Сади Карно и других выдающихся деятелей Франции. Траурная процессия медленно двигалась к величественному зданию Пантеона. Проститься с великим учёным пришли президент республики, министры и депутаты, делегации со всех концов мира и десятки тысяч французов.
Состоялись лишь гражданские похороны, без участия церкви — учёный Бертло был атеистом. Орудийными залпами Франция отдавала последние почести своему великому сыну.
В день их похорон был объявлен национальный траур.
Рассказывают, что ...
М. Бертло прожил со своей женой Софи Ниоде счастливую долгую жизнь. А знакомство будущих супругов состоялось так. Сильный порыв ветра сорвал шляпку с головы Софи, девушка обернулась, чтобы поймать шляпу, и попала в объятия шедшего в задумчивости за ней молодого химика М. Бертло. Эта история позволила английскому химику У. Рамзаю сказать: «Если это не было любовью с первого взгляда, то это была любовь с первого прикосновения».
Знаменитый русский естествоиспытатель К. А. Тимирязев назвал Бертло «Лавуазье XIX столетия». Как и А. Л. Лавуазье, Бертло известен работами в различных областях знаний: физике и химии, философии и археологии, истории науки и физиологии... Будучи профессором наиболее известного института Франции — Коллеж де Франс и министром народного просвещения, он многое сделал для улучшения преподавания естественных наук.
* Вёлер, Кольбе и Бертло синтезировали относительно простые органические соединения, тогда как для живой природы характерны значительно более сложные соединения типа крахмала, жиров и белков. Изучать такие соединения гораздо труднее непросто даже установить их точный элементный состав. В целом изучение органических веществ обещало разгадку многих проблем, но подступиться к этим веществам химику прошлого века было совсем непросто.
В XVIII веке шведский химик Торнберн Бергман в своём труде «Размышления о естественной системе ископаемых» высказал убеждение, что вещества растительного и животного происхождения (всё, что мы называем органикой) образуются благодаря некой неуловимой таинственной «жизненной силе» (vis vitalis, если по-латыни). Это направление научной мысли получило название «витализм». Полагали, что нематериальная по своей природе «жизненная сила» всегда ускользает при химическом исследовании. А потому переход между неорганическим и органическим царствами невозможен ни при каких условиях...Бертло так оценивал деятельность своих предшественников: «До работ, изложенных в моей книге «Органическая химия, основанная на синтезе» (1860), в этом направлении не было проведено ни одного систематического исследования. Можно привести только два примера полного синтеза природных веществ из элементов: синтез мочевины Велера и синтез уксусной кислоты Кольбе. Эти синтезы чрезвычайно интересны; но вследствие самой природы этих веществ, они оставались единичными и без последствий. … История науки подтверждает также, что эти два синтеза не положили начало ни одному общему методу и даже не привели ни к какому другому частичному синтезу природных веществ».М. Бертло считал, что анализ и синтез являются двумя сторонами химической науки, и подчеркивал, что синтез стал возможен именно благодаря успехам анализа, так как можно синтезировать только те вещества, которые удалось аналитически разложить на составляющие, из которых они вновь могут быть получены, или полностью разложить путем последовательного отщепления элементов по примеру «лестницы сгорания». В связи с этим невозможность синтезировать в то время множество природных веществ, таких, как белки и алкалоиды, он объяснял тем, что они еще недостаточно хорошо изучены аналитически, т е. граница синтеза, по Бертло, определяется возможностями анализа».
Сегодня синтез — основа промышленной химии. Достаточно назвать синтетический каучук, синтетическое волокно, синтетическое топливо, синтетические моющие средства.
