Бутлеров А. М.: биография

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра Философии

Курсовая работа по дисциплине

«Концепции современного естествознания»

Вклад Бутлерова в развитие органической химии

Подготовил:

Проверил:

Введение – ст. 3

Глава I. Развитие органической химии в IX в.

1. . Состояние органической химии в середине XIX в. – ст.5
2. .Предпосылки создания теории химического строения органических веществ.- ст. 6
3. . Взгляды А.М. Бутлерова на строение органических веществ. – ст. 7

Глава II. Теория химического строения А. М. Бутлерова и её дальнейшее развитие.

2.1. Основные положения теории. – ст. 9

2.1.2. Зависимость свойств веществ от их химического строения. – ст. 11

2.1.3. Изомерия. – ст. 14

2.2. Развитие теории химического строения в xx в. – ст. 21

Заключение. - ст. 23

Список использованной литературы. – ст. 25

Введение

История науки знает немало великих имён, с которыми связаны фундаментальные открытия в области естественных наук, однако в подавляющем большинстве случаев это – учёные, работавшие в одном направлении развития наших знаний. Значительно реже появлялись мыслители, которые охватывали своим мудрым взором всю совокупность знаний своей эпохи и на столетия определяли характер научного мировоззрения. В XIX в. такой величиной в области естественных наук стал Александр Михайлович Бутлеров. Заслуги А. М. Бутлерова в области органической химии достаточно велики, чтобы отвести ему почетное место в истории мировой и отечественной науки.

Огромным вкладом А. М. Бутлерова в мировую науку было создание теории химического строения, лежащей в основе современных представлений о природе химических соединений. Он был основоположником крупнейшей школы русских химиков (« бутлеровской школы »), из которой вышли почти все выдающиеся отечественные химики-органики и которой страна обязана решением многих важных народнохозяйственных проблем, подобных открытию промышленного метода получения синтетического каучука.

Он, несомненно, принадлежал к тем немногим в истории не только своего народа, но и человечества, кому было по силам охватить могучим умом целостность органической химии и стать провидцем её дальнейшего развития

Актуальность данной темы заключается в том, что изучение органической химии становится все более важной и необходимой задачей. Это вызвано непрерывно возрастающим и усложняющимся воздействием человека на окружающую среду.

Изучать органическую химию без теоретического наследия Бутлерова невозможно. Недаром известный советский учёный академик А. Н. Несмеянов, выступая на Международном химическом симпозиуме в 1961г. в Ленинграде, сказал: "Вряд ли можно назвать другую отрасль науки, в которой единственная теория занимала такое доминирующее и определяющее курс положение, как теория строения А. М. Бутлерова в органической химии. 100 лет она служит стержнем развития и расцвета этой науки".

Именно поэтому наша научная общественность и вся страна до сих пор высоко чтут имя А. М. Бутлерова.

Цель работы - раскрыть аспекты теории химического строения органических веществ.

Для достижения данной цели, были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать состояние орг анической химии в середине XIX в.
2. Рассмотреть предпосылки теории химического строения
3. Сформулировать и сгруппировать основные положения этой теории
4. Проследить, как эта теории повлияла на дальнейшее состояние органической химии.

Глава I. Развитие органической химии в IX в.

1.1Состояние органической химии в середине XIX в.

В середине XIX в. в мировой органической химии господствовали доструктурные теории – теория радикалов и теория типов.

Теория радикалов (ее создатели Ж. Дюма, И. Берцелиус) утверждала, что

в состав органических веществ входят радикалы, переходящие из одной

молекулы в другую: радикалы постоянны по составу и могут существовать в

свободном виде. В дальнейшем было установлено, что радикалы могут

подвергаться изменениям в результате реакции замещения (замещение атомов водорода атомами хлора). Так, была получена трихлоруксусная кислота.

Теория радикалов была постепенно отвергнута, однако она оставила глубокий след в науке: понятие о радикале прочно вошло в химию. Верными оказались утверждения о возможности существования радикалов в свободном виде, о переходе в огромном числе реакций определенных групп из одного соединения в другое.

Наиболее распространенной в 40-е г.г. ХIХ века была теория типов.

Согласно этой теории все органические вещества считали производными

простейших неорганических веществ – типа водорода, хлоро-водорода, воды,

аммиака и др. Например, тип водорода

Согласно этой теории формулы выражают не внутреннее строение молекул, а только способы образования и реакции вещества. Создатель этой теории Ш.Жерар и его последователи считали, что строение вещества не может быть познано, так как молекулы в процессе реакции изменяются. Для каждого вещества можно написать столько формул, сколько различных видов превращений может испытывать вещество.

Теория типов в свое время была прогрессивной, так как она позволила

провести классификацию органических веществ, предсказать и открыть ряд

несложных веществ, если удавалось отнести их по составу и некоторым

свойствам к определенному типу. Однако далеко не все синтезируемые вещества укладывались в тот или иной тип соединений.

Теория типов обратила основное внимание на изучение химических превращений органических соединений, что важно было для познания свойств веществ.

В дальнейшем теория типов стала тормозом развития органической химии, так как она не в состоянии была объяснить факты, накопившиеся в науке, указать пути синтеза новых веществ, необходимых для техники, медицины, ряда отраслей промышленности и др. Нужна была новая теория, которая смогла бы не только объяснить факты, наблюдения,

но и прогнозировать, указывать пути синтеза новых веществ.

Фактов, требовавших объяснений много –

Вопрос валентности

Изомерии

Написание формул

1.2.Предпосылки создания теории химического строения органических веществ

К моменту появления теории химического строения А.М. Бутлерова многое уже было известно о валентности элементов: Э. Франкланд установил

валентность для ряда металлов, для органических соединений А.Кекуле

предложил четырехвалентность атома углерода (1858) , было высказано

предположение об углерод-углеродной связи, о возможности соединения атомов углерода в цепи (1859, А.С. Купер, А.Кекуле). Эта идея сыграла большую роль в развитии органической химии.

Важным событием в химии был Международный конгресс химиков (1860,

г.Карлсруэ), где были четко определены понятия об атоме, молекуле, атомном весе, молекулярном весе. До этого не было общепризнанных критериев для определения этих понятий, поэтому была путаница в написании формул веществ.

А.М. Бутлеров считал самым существенным успехом химии за период с 1840 по 1880г. установление понятий об атоме и молекуле, что дало толчок развитию учения о валентности и позволило перейти к созданию теории химического строения.

Таким образом, теория химического строения возникла не на пустом месте.

Объективными предпосылками ее появления явились:

• Введение в химию понятий о валентности и особенно, о четырехвалентности атома углерода,
• Введение понятия об углерод-углеродной связи.
• Выработка правильного представления об атомах и молекулах.

1.3.Взгляды А.М. Бутлерова на строение органических веществ

В 1861 году был произнесен доклад А.М. Бутлерова на ХХХVI съезде

немецких врачей и естествоиспытателей в Шпейере. Между тем его первое

выступление по теоретическим вопросам органической химии состоялось в

1858г, в Париже в Химическом обществе. В своем выступлении, а также в

статье о А.С. Купере (1859г.) А.М. Бутлеров указывает на то, что в создании теории химического строения должна сыграть роль валентность (химическое сродство). Здесь он впервые употребил термин «структура», высказал мысль о возможности познания строения вещества, об использовании

для этих целей экспериментальных исследований.

Основные идеи о химическом строении были изложены А.М. Бутлеровым в1861 году в докладе «О химическом строении веществ». В нем отмечалось отставание теории от практики, указывалось на то, что теория типов, несмотря на некоторые ее положительные стороны, имеет крупные недостатки. В докладе дано четкое определение понятия о химическом строении, рассмотрены пути установления химического строения (способы синтеза веществ, использование различных реакций).

А.М. Бутлеров утверждал, что каждому веществу соответствует одна

химическая формула: она характеризует все химические свойства вещества,

реально отражает порядок химической связи атомов в молекулах. В последующие годы А.М. Бутлеров и его ученики осуществили ряд экспериментальных работ с целью проверки правильности предсказаний, сделанных на основе теории химического строения. Так, были синтезированы изобутан, изобутилен, изомеры пентана, ряд спиртов и др. По значимости для науки эти работы можно сравнить с открытием предсказанных Д.И. Менднлеевым элементов (экабор,экасилиций, экаалюминий).

В полном объеме теоретические воззрения А.М. Бутлерова нашли отражение в его учебнике « Введение к полному изучению органической химии» (первое издание вышло в 1864-1866г.г.), построенном на основе теории химического строения. Он считал, что молекулы – это не хаотичное скопление атомов, что атомы в молекулах соединены между собой в определенной последовательности и находятся в постоянном движении и взаимном влиянии. Изучая химические свойства вещества, можно установить последовательность соединения атомов в молекулах и выразить ее формулой.

А.М. Бутлеров считал, что с помощью химических методов анализа и

синтеза вещества можно установить химическое строение соединения и,

наоборот, зная химическое строение вещества, можно предсказать его

химические свойства.

Глава II. Теория химического строения А. М. Бутлерова и её дальнейшее развитие

2.1. Основные положения теории

Основные положения и понятия теории химического строения образуют стройную логическую систему, вне которой немыслима работа современного химика-органика.

В эту систему входят следующие положения:

• атомы в молекулах соединены друг с другом попарно химическими связями в соответствии с их валентностью;
• молекулы обладают определенным порядком (или последовательностью) в распределении связей между атомами, т. е. определенным химическим строением;
• свойства химических соединений зависят от химического строения их молекул; из этого положения следует ряд выводов:

а) изучая свойства веществ, можно составить, представление об их химическом
строении, а зная химическое строение даже еще не полученных веществ, можно предсказать, какими свойствами они будут обладать;

б) причиной изомерии является различие в химическом строении веществ, имеющих одинаковый состав;

в) формулы химического строения дают представление и о свойствах соединений;

г) атомы в молекулах влияют друг на друга, это влияние не одинаково сказывается на свойствах атомов одних и тех же элементов, если химическое строение молекул различно.

Рассмотрим теперь каждое из этих положений и понятий подробнее.

2.1.1. Понятие химического строения

Вводя понятие химического строения, Бутлеров говорил: «Исходя от мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством принадлежащей ему химической силы (сродства), я называю химическим строением распределение действия этой силы, вследствие которого химические атомы, посредственно или непосредственно влияя друг па друга, соединятся в химическую частицу».

Краткое описание

История науки знает немало великих имён, с которыми связаны фундаментальные открытия в области естественных наук, однако в подавляющем большинстве случаев это – учёные, работавшие в одном направлении развития наших знаний. Значительно реже появлялись мыслители, которые охватывали своим мудрым взором всю совокупность знаний своей эпохи и на столетия определяли характер научного мировоззрения. В XIX в. такой величиной в области естественных наук стал Александр Михайлович Бутлеров. Заслуги А. М. Бутлерова в области органической химии достаточно велики, чтобы отвести ему почетное место в истории мировой и отечественной науки.

Содержание

Введение – ст. 3
Глава I. Развитие органической химии в IX в.
1.1 . Состояние органической химии в середине XIX в. – ст.5
1.2 .Предпосылки создания теории химического строения органических веществ.- ст. 6
1.3 . Взгляды А.М. Бутлерова на строение органических веществ. – ст. 7
Глава II. Теория химического строения А. М. Бутлерова и её дальнейшее развитие.
2.1. Основные положения теории. – ст. 9
2.1.1. Понятие химического строения. – ст. 10
2.1.2. Зависимость свойств веществ от их химического строения. – ст. 11
2.1.3. Изомерия. – ст. 14
2.1.4 Взаимное влияние атомов в молекулах. – ст. 16
2.1.5 Формулы химического строения. – ст. 17
2.1.6. Пространственное строение молекул. – ст. 18
2.2. Развитие теории химического строения в xx в. – ст. 21
Заключение. - ст. 23
Список использованной литературы. – ст. 25

БУТЛЕРОВ, Александр Михайлович

Русский химик Александр Михайлович Бутлеров родился в Чистополе Казанской губернии в семье помещика, офицера в отставке. Рано лишившись матери, Бутлеров воспитывался в одном из частных пансионов в Казани, затем учился в Казанской гимназии. В шестнадцатилетнем возрасте он поступил на физико-математическое отделение Казанского университета, который в то время был центром естественнонаучных исследований в России. В первые годы студенчества Бутлеров увлекался ботаникой и зоологией, но затем под влиянием лекций К. К. Клауса и Н. Н. Зинина заинтересовался химией и решил посвятить себя этой науке. В 1849 г. Бутлеров окончил университет и по представлению Клауса был оставлен на кафедре в качестве преподавателя. В 1851 г. он защитил магистерскую диссертацию «Об окислении органических соединений», а в 1854 г. – докторскую диссертацию «Об эфирных маслах». В 1854 г. Бутлеров стал экстраординарным, а в 1857 г. – ординарным профессором химии Казанского университета.

Во время заграничной поездки в 1857-1858 гг. Бутлеров познакомился со многими ведущими химиками Европы, участвовал в заседаниях только что организованного Парижского химического общества. В лаборатории Ш. А. Вюрца Бутлеров начал цикл экспериментальных исследований, послуживший основой теории химического строения . Её главные положения он сформулировал в докладе «О химическом строении вещества», прочитанном на Съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере (сентябрь 1861 г.). Основы этой теории сформулированы таким образом: 1) «Полагая, что каждому химическому атому свойственно лишь определённое и ограниченное количество химической силы (сродства), с которой он принимает участие в образовании тела, я назвал бы химическим строением эту химическую связь, или способ взаимного соединения атомов в сложном теле»; 2) «... химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением».

С этими постулатами прямо или косвенно связаны и все остальные положения классической теории химического строения. Бутлеров намечает путь для определения химического строения и формулирует правила, которыми можно при этом руководствоваться. Предпочтение он отдаёт синтетическим реакциям, проводимым в условиях, когда радикалы, в них участвующие, сохраняют своё химическое строение. Оставляя открытым вопрос о предпочтительном виде формул химического строения, Бутлеров высказывался об их смысле: «... когда сделаются известными общие законы зависимости химических свойств тел от их химического строения, то подобная формула будет выражением всех этих свойств». При этом Бутлеров был убеждён, что структурные формулы не могут быть просто условным изображением молекул, а должны отражать их реальное строение. Он подчёркивал, что каждая молекула имеет вполне определённую структуру и не может совмещать несколько таких структур.

Большое значение для становления теории химического строения имело её экспериментальное подтверждение в работах как самого Бутлерова, так и его школы. Бутлеров предвидел, а затем и доказал существование позиционной и скелетной изомерии. Получив третичный бутиловый спирт, он сумел расшифровать его строение и доказал (совместно с учениками) наличие у него изомеров. В 1864 г. Бутлеров предсказал существование двух бутанов и трёх пентанов, а позднее и изобутилена. Им было высказано также предположение о существовании четырех валериановых кислот; строение первых трёх было определено в 1871 г. Э. Эрленмейером , а четвёртая получена самим Бутлеровым в 1872 г. Чтобы провести идеи теории химического строения через всю органическую химию, Бутлеров издал в 1864-1866 гг. в Казани книгу «Введение к полному изучению органической химии», 2-е изд. которой вышло уже в 1867-1868 гг. на немецком языке.

Преподавательская деятельность Бутлерова длилась 35 лет и проходила в трех высших учебных заведениях: Казанском, Петербургском университетах и на Высших женских курсах (он принимал участие в их организации в 1878 г.). Под руководством Бутлерова работало множество его учеников, среди которых можно назвать В. В. Марковникова , Ф. М. Флавицкого , А. М. Зайцева (в Казани), А. Е. Фаворского , И. Л. Кондакова (в Петербурге). Бутлеров стал основателем знаменитой казанской («бутлеровской») школы химиков-органиков. Бутлеров прочитал также множество популярных лекций, главным образом на химико-технические темы.

Кроме химии, Бутлеров много внимания уделял практическим вопросам сельского хозяйства, садоводству, пчеловодству, а позднее также и разведению чая на Кавказе. С конца 1860-х гг. Бутлеров активно интересовался спиритизмом и медиумизмом, которым посвятил несколько статей; это увлечение Бутлерова и его попытки дать спиритизму научное обоснование стали причиной его полемики с Менделеевым. Умер Бутлеров в дер. Бутлеровка Казанской губернии, не дожив до окончательного признания своей теории. Два наиболее значительных русских химика –

• Казанский университет
• Санкт-Петербургский университет

Алекса́ндр Миха́йлович Бу́тлеров (3 сентября [15 сентября ] , Чистополь - 5 августа [17 августа ] , деревня Бутлеровка, ныне Алексеевский район Татарстана) - русский химик , создатель теории химического строения органических веществ , родоначальник «бутлеровской школы» русских химиков, учёный-пчеловод и лепидоптеролог , общественный деятель, ректор Императорского Казанского университета в 1860-1863 годах.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ БУТЛЕРОВ

✪ Знай наших. Александр Бутлеров, выпуск 25

✪ Бутлеров и теория строения. Учебный фильм по химии

✪ Органическая химия (рассказывает химик Евгения Лугинина)

✪ Бутлеров и теория строения

Субтитры

Русский химик Александр Михайлович Бутлеров родился в Казанской губернии в семье помещика офицера в отставке. Рано лишившись матери Бутлеров воспитывался в одном из частных пансионов в Казани, затем учился в Казанской гимназии. В 16 лет он поступил на физико-математическое отделение Казанского университета. В первые годы студенчества Бутлеров увлекался ботаникой и зоологией, но затем, под влиянием лекций Клауса и Зинина, заинтересовался химией и решил посвятить себя этой науке. Окончив университет, Бутлеров по представлению Клауса был оставлен в качестве преподавателя. Вскоре он защитил докторскую диссертацию об эфирных маслах, а через три года стал ординарным профессором химии Казанского университета. Во время заграничной поездки Бутлеров познакомился со многими ведущими химиками Европы. В лаборатории Вюрца (Шарль Адольф Вюрц) Бутлеров начал цикл экспериментальных исследований послуживший основой теории химического строения. Чтобы провести идеи теории химического строения через всю органическую химию Бутлеров написал книгу "Введение к полному изучению органической химии". В 1868 году по представлению Менделеева Бутлеров был избран ординарным профессором Петербургского университета, где и работал до конца жизни. Преподавательская деятельность Бутлерова длилась 35 лет и проходила в трёх высших учебных заведениях: в Казанском Петербургском университетах и на высших женских курсах. Также Бутлеров стал основателем знаменитой Бутлеровской школы. Кроме химии Бутлеров много внимания уделял практическим вопросам сельского хозяйства, садоводству, пчеловодству, а позднее также и разведению чая на Кавказе. Умер Бутлеров в деревни Бутлеровка, не дожив до окончательного признания своей теории. Два наиболее значительных русских химика Менделеев и Меншуткин лишь спустя 10 лет после смерти Бутлерова признали справедливость теории химического строения... Нас уже 7! Эмм... Ну, то есть, вот 7. А Ты ПОДПИСАЛСЯ?

Биография

Родился в семье помещика, офицера в отставке - участника Отечественной войны 1812 года , в Чистополе Казанской губернии. Детство его протекало сначала в деревне Бутлеровке - имении отца, затем в Казани.

Первоначальное образование получил в частном пансионе Топорнина - учителя французского языка 1-й Казанской гимназии , а затем и в самой гимназии , в 1844-1849 годах студент Казанского университета «разряда естественных наук». Получая широкую подготовку в области естествознания, он в первые годы проявил большой интерес к ботанике и зоологии . В 1849 году написал дипломную работу «Дневные бабочки волго-уральской фауны». Эта особенность полученного образования, по-видимому, была одной из причин того, что, уже став химиком с мировым именем, А. М. Бутлеров по-прежнему сохранял интерес к живой природе и, в частности, был одним из организаторов и постоянных сотрудников журнала «Пчеловодный листок».

По окончании университета Бутлеров был оставлен «при университете для подготовки к профессорскому званию». В 1854 году он сдал экзамен и защитил диссертацию на степень доктора химии. В последующие годы А. М. Бутлеров много размышлял над теоретической стороной химии и уже в 1858 году, во время первой поездки за границу, высказал на заседании Парижского химического общества свои теоретические взгляды, которые через три года в более развитом виде стали предметом его известного доклада «О химическом строении вещества».

С 1849 года он - преподаватель, с 1854 года - экстраординарный, а с 1857 года - ординарный профессор химии в Казанском университете; в 1860-1863 годах был ректором университета.

В следующем, 1859 г., А. М. Бутлеров писал:

Таким образом, уже в 1858 г. А. М. Бутлеров вышел за пределы представлений Ш. Ф. Жерара в весьма существенном пункте: он считал возможным говорить об определённой группировке атомов в сложных частицах, причём причину этой группировки видел в химическом сродстве. В этих словах содержалась, по существу, одна из основных идей теории химического строения.

В более развитой форме идея химического строения была изложена А. М. Бутлеровым три года спустя в докладе «О химическом строении вещества», с которым он выступил, прочитанном в химической секции Съезда немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере (19 сентября 1861) и опубликованном в том же году на немецком и в следующем - на русском языках . В этом докладе прежде всего говорилось, что теоретическая сторона химии не отвечает фактическому развитию, отмечалась, в частности, некомпетентность теории типов. А. М. Бутлеров при этом был далёк от огульного отрицания её; он справедливо указывал на то, что теория типов имеет и важные заслуги. Однако типические формулы указывали лишь направление возможных реакций замещения и разложения , но и не могли выразить реакций присоединения (например, образование йодистого этила из этилена и йодистого водорода). Так как вещество может разлагаться по нескольким направлениям, Ш.Жерар и его сторонники допускали возможность употребления нескольких рациональных формул для одного и того же вещества. Бутлеров полемизировал в докладе против утверждения Жерара, что

Критическое рассмотрение Бутлеров закончил словами:

(то есть на нашем современном языке - о валентности атомов).

Основы этой теории сформулированы таким образом:

С этим постулатом прямо или косвенно связаны и все остальные положения классической теории химического строения. Бутлеров намечает путь для определения химического строения и формулирует правила, которыми можно при этом руководствоваться. Предпочтение он отдаёт синтетическим реакциям, проводимым в условиях, когда радикалы, в них участвующие, сохраняют своё химическое строение. Однако Бутлеров предвидит и возможность перегруппировок, полагая, что впоследствии «общие законы» будут выведены и для этих случаев. Оставляя открытым вопрос о предпочтительном виде формул химического строения, Бутлеров высказывался об их смысле: «… когда сделаются известными общие законы зависимости химических свойств тел от их химического строения, то подобная формула будет выражением всех этих свойств».

Далее в докладе говорится о путях, которые могут применяться для изучения химического строения. О последнем можно судить, прежде всего, на основании способов синтеза вещества, причём наиболее надёжные заключения могут быть сделаны при изучении синтезов, «которые совершаются при температуре мало возвышенной, и вообще при условиях, где можно следить за ходом постепенного усложнения химической частицы». Реакции разложения - преимущественно тоже протекающие в мягких условиях - также дают возможность сделать заключения о химическом строении, то есть полагать, что «остатки (радикалы) находились готовыми в разложившейся частице». Вместе с тем, А. М. Бутлеров предвидел, что не все реакции пригодны для определения строения: существуют среди них такие, при которых «изменяется химическая роль нескольких паев, а значит, и строение». В переводе на наш современный язык это реакции, сопровождающиеся изомеризацией скелета или переносом реакционного центра.

Бутлеров впервые объяснил явление изомерии тем, что изомеры - это соединения, обладающие одинаковым элементарным составом, но различным химическим строением. В свою очередь, зависимость свойств изомеров и вообще органических соединений от их химического строения объясняется существованием в них передающегося вдоль связей «взаимного влияния атомов», в результате которого атомы в зависимости от их структурного окружения приобретают различное «химическое значение».

Таким образом, построенная на базе химического строения рациональная формула, подчёркивал А. М. Бутлеров, будет однозначной:

Самим Бутлеровым и особенно его учениками В. В. Марковниковым и А. Н. Поповым это общее положение было конкретизировано в виде многочисленных «правил». Уже в XX веке эти правила, как и вся концепция взаимного влияния атомов, получили электронную интерпретацию.

Большое значение для становления теории химического строения имело её экспериментальное подтверждение в работах как самого Бутлерова, так и его школы. Он предвидел, а затем и доказал существование позиционной и скелетной изомерии. Получив третичный бутиловый спирт , он сумел расшифровать его строение и доказал (совместно с учениками) наличие у него изомеров. В 1844 Бутлеров предсказал существование двух бутанов и трёх пентанов, а позднее и изобутилена. Чтобы провести идеи теории химического строения через всю органическую химию, Бутлеров издал в 1864-1866 в Казани 3 выпусками «Введение к полному изучению органической химии», 2-е издание которого вышло в 1867-1868 на немецком языке.

Бутлеров впервые начал на основе теории химического строения систематическое исследование полимеризации, продолженное в России его последователями и увенчавшееся открытием С. В. Лебедевым промышленного способа получения синтетического каучука .

Современное значение теории химического строения им. А. М. Бутлерова

С тех пор как А. М. Бутлеров создал свою теорию химического строения органических соединений прошло больше ста пятидесяти лет. За это время наука вообще и органическая химия в частности сделали колоссальные успехи. Естественно, встаёт вопрос: каково место бутлеровской теории в современной органической химии? Ответ на этот вопрос затрудняется тем, что сам А. М. Бутлеров не сформулировал теорию химического строения пункт за пунктом: она рассеяна во многих публикациях, пронизывает всё его научное творчество. О многих сторонах теории химического строения у нас уже была речь. Постараемся теперь провести сравнение первозданной теории с её нынешним, усовершенствованным вариантом.

• Атомы в органических соединениях связаны друг с другом в определённом порядке химическими силами. Современная наука гораздо глубже проникла в природу химических сил и химической связи. Во времена Бутлерова лишь в общих словах говорили о силах валентности и условно изображали чёрточкой химическую связь между атомами. В наше время выяснено, что силы валентности имеют электронную природу: чёрточка символизирует ковалентную связь , пару электронов. Применяя законы квантовой механики , можно математически описать химическую связь в полном соответствии с тем, что предвидел А. М. Бутлеров.
• Строение можно изучать химическими методами - второе важнейшее бутлеровское положение - также не потеряло своего значения в наши дни. Изучение строения органических соединений - природных и синтетических - было и остаётся основной задачей органической химии. При этом, как и во времена А. М. Бутлерова, мы пользуемся методами химического анализа и синтеза. Однако, наряду с ними в наше время широко применяются физические методы исследования строения - разные виды спектроскопии , ядерный магнитный резонанс , масс-спектрометрия , определение дипольных моментов , рентгенография , электронография .
• Формулы должны выражать порядок химической связи атомов . Современная наука полностью принимает это положение, но в те времена различали формально лишь три типа связи - простую, двойную, тройную, то теперь мы знаем о химических связях гораздо больше: мы можем характеризовать каждую конкретную связь её физическими параметрами. Например, длиной, валентным углом, энергией, полярностью, поляризуемостью. Нередко свойства связей меняются под влиянием соседних атомов, соседних связей. В этом проявляется взаимное влияние атомов - понятие введённое в науку А. М. Бутлеровым и В. В. Марковниковым, а ныне раскрытое в конкретных формах электронных эффектов (индукционного , мезомерного) и пространственных влияний.
• Каждое вещество имеет одну определённую формулу строения . Это положение, естественно, сохранило силу. Часто спрашивают о том, как это согласуется с явлением таутомерии - способностью некоторых органических веществ существовать в виде находящихся в равновесии нескольких изомерных форм? Прекрасно иллюстрирует выполнение этого пункта при таутомерии - это моносахариды , способные существовать в альдегидной и циклической формах. Правила Бутлерова это никак не нарушает: в равновесии находятся два вещества, каждое из которых имеет определённую структурную формулу. Это изомеры, всё своеобразие которых в том, что они в обычных условиях легко переходят друг в друга.
• Формула должна отражать строение реально существующей молекулы . Это положение философски правильно, однако, всю сумму современных знаний об органическом веществе уже нельзя уложить в простейшую структурную формулу, изображающую молекулу как сочетание символов атомов и чёрточек связей. Поэтому нередко можно видеть в составе структурных формул всевозможные стрелки, пунктиры, знаки зарядов и другие символы позволяющие полнее понять строение молекулы. Всё это улучшает соответствие между формулой и реальной молекулой, то есть отвечает принципам теории строения, а не отменяет её.

С развитием науки мы будем дополнять имеющийся материал органической химии новыми сведениями, но основные положения бутлеровской теории навсегда сохранят свою силу как часть объективной истины.

Наиболее известны В. Е. Тищенко, в Санкт-Петербурге».

Бутлеров был поборником высшего образования для женщин, участвовал в организации Высших женских курсов в 1878, создал химические лаборатории этих курсов. В Казани и Петербурге Бутлеров прочитал много популярных лекций, главным образом на химико-технические темы.

Кроме химии, Бутлеров много внимания уделял практическим вопросам сельского хозяйства, садоводству, пчеловодству, а позднее также и разведению чая на Кавказе . Был основателем и, первое время, главным редактором «Русского Пчеловодного Листка ». Будучи одним из организаторов Русского общества акклиматизации животных и растений , внес большой вклад в развитие садоводства и пчеловодства. Написанная им книга «Пчела, её жизнь и главные правила толкового пчеловодства» выдержала более 10 переизданий до революции, выходила также и в советское время.

Сочинения

1. Бутлеров А. М. Дневные бабочки Волго-Уральской фауны. - Казань: тип. Имп. Казанск. ун-та, 1848. - 60 с.
2. Бутлеров А. М. Отчет об опыте перерождения овса в рожь // Записки Казанского экономического общества, 1855, часть 2, отд. 2. - С. 109-112.
3. Бутлеров А. М. Введение к полному изучению органической химии, в. 1-3, Казань, 1864-1866.
4. Бутлеров А. М. Пчела, её жизнь и главные правила толкового пчеловодства. Краткое руководство для пчеляков, преимущественно для крестьян. - СПб. , 1871.
5. Бутлеров А. М. Статьи по медиумизму . - СПб. , 1889.
6. Бутлеров А. М. Статьи по пчеловодству. - СПб. , 1891.
7. Бутлеров А. М. Избранные работы по органической химии. - М. , 1951 (библ. трудов по химии).
8. Бутлеров А. М. Сочинения: В 3 т. - М. , 1953-1958 (библ. трудов).
9. Бутлеров А. М. Научная и педагогическая деятельность: Сборник документов. - М. , 1961.

Бутлеров Александр Михайлович

Бутлеров, Александр Михайлович (1828–1886), русский химик, создатель теории химического строения, основатель знаменитой казанской («бутлеровской») школы химиков-органиков.

Родился 3 сентября 1828 в Чистополе Казанской губернии в семье помещика, офицера в отставке. Рано лишившись матери, воспитывался в одном из частных пансионов в Казани, затем учился в Казанской гимназии. В возрасте 16 лет поступил на физико-математическое отделение Казанского университета, который в то время был центром естественнонаучных исследований в России.

В первые годы студенчества увлекался ботаникой и зоологией, а затем под влиянием лекций К.К.Клауса и Н.Н.Зинина заинтересовался химией и решил посвятить себя этой науке.

В 1849 Бутлеров окончил университет и по представлению Клауса был оставлен на кафедре в качестве преподавателя. В 1851 защитил магистерскую диссертацию, а в 1854 – в Московском университете – докторскую. В том же году стал экстраординарным профессором химии Казанского университета, в 1857 – ординарным профессором.

Во время заграничной поездки в 1857–1858 сблизился со многими ведущими химиками Европы (Ф.Кекуле, Э.Эрленмейером), участвовал в заседаниях только что организованного Парижского химического общества. Здесь же, в лаборатории Ш.Вюрца, начал первые исследования, послужившие основой теории химического строения. Ее главные положения он сформулировал в докладе О химическом строении вещества, прочитанном на Съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере (сентябрь 1861).

В 1868 по представлению Д.И.Менделеева Бутлеров был избран ординарным профессором Петербургского университета, где и работал до конца жизни. В 1870 стал экстраординарным, а в 1874 – ординарным академиком Петербургской академии наук.

Попытки создать учение о химическом строении органических соединений предпринимались и до Бутлерова. Этому вопросу были посвящены многочисленные работы крупнейших химиков-органиков того времени – Ф.Кекуле, А.Кольбе, Ш.Вюрца и др.

Так, Кекуле, придя к выводу о четырехвалентности углерода, считал, что для одного и того же соединения может существовать несколько «развернутых рациональных формул» в зависимости от того, какое химическое превращение рассматривается. Формулы, полагал он, никоим образом не могут выражать химическое строение молекул.

Кольбе счел принципиально невозможным выяснение химического строения молекул по структурным формулам.

Бутлеров пришел к убеждению, что структурные формулы не могут быть просто условным изображением молекул, а должны отражать их реальное строение. При этом он подчеркивал, что каждая молекула имеет вполне определенную структуру и не может совмещать несколько таких структур. Ученый указывал, что химическое строение определяет «все свойства и взаимные отношения веществ».

Таким образом, Бутлеров впервые в истории органической химии высказал идею, что, изучая химические свойства веществ, можно установить их химическое строение и, наоборот, по структурной формуле вещества можно судить о его свойствах. Бутлеров наметил пути определения химического строения и сформулировал правила образования химических соединений. Провел большое количество экспериментов, подтверждающих выдвинутую им теорию: синтезировал и установил строение третичного бутилового спирта (1864 г.), изобутана (1866 г.) и изобутилена (1867 г.), выяснил структуру ряда этиленовых углеводородов и осуществил их полимеризацию. В соответствии с правилами изомерии, также следовавшими из теории Бутлерова, было высказано предположение о существовании четырех валериановых кислот. Строение первых трех было определено в 1871 Эрленмейером и Галлем, а четвертая получена самим Бутлеровым в 1872.

На основе теории химического строения Бутлеров начал систематические исследования полимеризации. Эти исследования были продолжены его учениками и завершились открытием С.В.Лебедевым промышленного способа получения синтетического каучука. Многочисленные синтезы Бутлерова – этанола из этилена, диизобутилена, третичных спиртов и т.д. – лежат у истоков целых отраслей промышленности.

Изучал (1873 г.) историю химии и читал лекции по истории органической химии. Высказал и обосновал ряд положений, относящихся к логике развития науки, в частности о научной истине, о соотношении гипотезы и теории, о включении рациональных идей устаревших теорий в новые теории.

Написал «Введение к полному изучению органической химии» (1864 г.) - первое в истории науки руководство, основанное на теории химического строения.

Создал школу русских химиков, в которую входили В. В. Марковников, А. М. Зайцев, Е. Е. Вагнер, А. Е. Фаворский, И. Л. Кондаков и др. Активно боролся за признание Петербургской АН заслуг русских ученых.

Профессорская деятельность Бутлерова длилась 35 лет и проходила в трех высших учебных заведениях: Казанском, Петербургском университетах и на Высших женских курсах (он принимал участие в их организации в 1878).

Являлся председателем Отделения химии Русского физико-химического общества (1878-1882гг.). Был избран почетным членом 26-ти отечественных и иностранных университетов и научных обществ. Его труды и исследования известны всему миру.

Являясь не только теоретиком, но и практиком, А.М. Бутлеров пользовался большой известностью как натуралист, один из основателей рационального пчеловодства, садовод и цветовод, инициатор разведения культуры чая на Кавказе.

Основоположник органической химии немецкий ученый Фридрих Велер говорил, что органическая химия может любого довести до сумасшествия, что это дремучий лес и чтобы войти в него, нужно иметь большое мужество.

И наш великий соотечественник Александр Михайлович Бутлеров нашел в себе мужество, расчистил этот «дремучий лес» и разработал теорию строения органических соединений, которая стала основой всех без исключения современных разделов синтетической химии.

Александр Бутлеров был эффектным и сильным человеком. В молодости крепости его мускулов мог позавидовать любой атлет. Рассказывают, что, придя к знакомым и не застав их дома, Бутлеров обычно находил кочергу, сворачивал ее в виде буквы «Б» - первой буквы своей фамилии - и оставлял на столе вместо визитной карточки!

Александр Михайлович Бутлеров родился в семье помещика, отставного офицера, участника войны 1812 г. - как раз в том году (1828), когда немецкому химику Фридриху Велеру впервые удалось получить искусственным путем органическое вещество - мочевину. Так был похоронен миф о том, что органические вещества могут рождаться лишь в живых организмах. С этого момента началась новая химия, органическая, в которую Александр Бутлеров внес самый большой и важный вклад.

Однако Александр Михайлович не сразу пришел в химию. На естественном факультете Казанского университета, где учился студент Бутлеров, он сначала больше внимания уделял не химии, а бабочкам и жукам. Им была собрана и позднее передана Казанскому университету уникальная коллекция дневных бабочек, содержавшая 1133 вида этих насекомых. А за разработанный определитель дневных бабочек волго-уральской фауны А.М. Бутлеров был удостоен степени кандидата естественных наук.

Вместе с тем пытливый ум молодого Бутлерова все больше тянул его к тайнам строения химических соединений и он начал ставить химические опыты под руководством известного химика Н.Н. Зинина. Эти опыты так увлекли будущего ученого, что он продолжал их даже после занятий, в домашней лаборатории. Результаты были выдающимися: ему, студенту третьего курса, удалось получить несколько неизвестных органических соединений!

В 1849 г. Александр Михайлович окончил Казанский университет и был оставлен на кафедре химии в качестве преподавателя. Уже через два года он подготовил и защитил магистерскую диссертацию «Об окислении органических соединений», а в 1854 г. приехал в Москву, сдал экзамены и защитил в Московском университете докторскую диссертацию «Об эфирных маслах». В том же году А.М. Бутлеров стал экстраординарным профессором химии Казанского университета, в 1857 г. - ординарным профессором.

В отличие от многих ученых А.М. Бутлеров был твердо убежден в существовании атомов, в первостепенной важности их связей, а также в том, что строение молекул, этих мельчайших «кирпичиков» любого вещества, вполне познаваемо. Вот почему именно ему, гениальному химику, удалось открыть структурные формулы, описывающие строение различных органических веществ, хотя его коллеги в такую возможность не верили.

В 1862-1865 гг. А.М. Бутлеров высказал основное положение теории обратимой изомеризации таутомерии, механизм которой, по его представлению, заключался в расщеплении молекул одного строения и соединении их остатков с образованием молекул другого строения. Это была гениальная мысль. Великий ученый утверждал необходимость динамического подхода к химическим процессам, т.е. рассматривать их как равновесные. 1863-й - самый счастливый год в жизни великого ученого: ему удалось впервые в истории химии получить самый простой третичный спирт - третичный бутиловый спирт, или триметилкарбинол.

Откровением А.М. Бутлерова стала книга «Введение к полному изучению органической химии», которая вобрала в себя весь накопленный наукой материал по новому принципу, по принципу химического строения.

А.М. Бутлеров разработал новую методику обучения студентов, предложив ныне повсеместно принятый лабораторный практикум, в котором студенты обучались приемам работы с разнообразной химической аппаратурой.

Отличительной чертой Бутлерова как руководителя было то, что он учил примером - студенты всегда могли сами наблюдать, над чем и как работает профессор.

Весной 1868 г. по инициативе Д.И. Менделеева Александра Михайловича пригласили в Петербургский университет, где он начал читать лекции и получил возможность организовать собственную химическую лабораторию. За время работы в Петербургском университете Александру Михайловичу удалось синтезировать много новых, чрезвычайно ценных соединений - углеводородов и спиртов. В Петербурге за большие научные достижения А.М. Бутлеров был избран академиком.

Широта интересов новоявленного академика не знала границ. Через всю жизнь А.М. Бутлеров пронес страсть к пчеловодству. Он разрабатывал рациональные методы ухода за пчелами, постройки ульев, обработки сот, лечения пчел от распространенной в средней полосе России болезни гнильца, изучал инстинкты пчел. Его труд «Пчела, ее жизнь и главные правила толкового пчеловодства» была удостоена почетной Золотой медали Императорского Вольного экономического общества и выдержала 12 изданий.

Многих удивляло, что Бутлеров, ученый с мировым именем, не скрывал, что признает реальность паранормальных явлений, таких как спиритизм, ясновидение, телепатия. Интерес к ним появился у него в юности и еще больше возрос в зрелости. Разумеется, об увлечении прославленного ученого спиритизмом стало широко известно. Находились газеты, которые не только критиковали, но и высмеивали взгляды Бутлерова.

В конце января 1886-го, доставая книги из высокого шкафа в кабинете петербургской квартиры, Александр Михайлович упал со стремянки и повредил колено. Ему была сделана операция и все, казалось бы, обошлось. Бутлеров даже несколько раз сходил на охоту, как вдруг утром 5 августа его пронзила страшная боль. Он стал задыхаться и умер вследствие закупорки кровеносного сосуда тромбом.

Огромная заслуга Бутлерова - создание первой русской школы химиков. Еще при его жизни ученики Бутлерова по Казанскому университету - В.В. Марковников, А.Н. Попов, А.М. Зайцев - заняли профессорские кафедры в университетах. Из учеников Бутлерова по Петербургскому университету наиболее известны А.Е. Фаворский, М.Д. Львов и И.Л. Кондаков.

Память о Бутлерове была увековечена только при советской власти:

Было осуществлено академическое издание его трудов

В 1953 г. перед зданием химического факультета МГУ ему был открыт памятник

В 1970 г. в честь А.М. Бутлерова назван кратер на Луне

К 100-летию со дня рождения А.М. Бутлерова в Казани открыли Научно-исследовательский химический институт его имени, а памятник в центре Казани был сооружен к 150-летию ученого.

С 2003 г. Химический институт им. А.М. Бутлерова, созданный путем слияния химического факультета Казанского госуниверситета и Научно-исследовательского химического института имени А.М. Бутлерова, является преемником и продолжателем славных традиций Казанской химической школы, одним из ведущих научно-образовательных центров России.

Александр Михайлович Бутлеров выступал за всеобщее обязательное образование, считал, что популяризация науки является необходимым залогом развития общества. Вот лишь некоторые из глубоких философских высказываний выдающегося ученого о месте науки в жизни человечества:

Легко и привольно живется науке лишь там, где она окружена полным сочувствием общества. Рассчитывать на это сочувствие наука может, если общество достаточно сближено с нею.

Как из ряда слов составляется речь, а из совокупности теней - определенные образы, так из массы постигнутых фактов, состоящих в связи друг с другом, рождается знание в его возвышенном, лучшем смысле.

Нельзя не удивляться, оглядываясь назад, какой огромный шаг сделала органическая химия за время своего существования. Несравненно больше, однако, предстоит ей впереди.

Научное знание одного смиряет опасного слугу, силу природы, и направляет его, куда захочет. А основы этого знания слагаются из фактов, между которыми никогда нет ни одного, которым бы пренебрегла наука. Факт, сегодня кажущийся мелочным, одиночным и не имеющим значения, завтра в связи с новыми открытиями, может сделаться зерном новой плодотворной отрасли знания.

Только тогда, когда является понимание явлений, обобщение, теория, когда более и более постигаются законы, управляющие явлениями, только тогда начинается истинное человеческое знание, возникает наука.

Установить научную теорию - это серьезная научная заслуга; предсказать факт на основании готовой теории - это то, что доступно каждому химику и что требует нескольких часов времени; но фактическое доказательство или опровержение такого предсказания потребует целых месяцев, иногда годов физических и умственных усилий.

Только при посредстве теории знание, слагаясь в связное целое, становится научным знанием; стройное соединение фактического знания составляет науку. Но как бы ни была совершенна теория, она только приближение к истине.

Факты, не объяснимые существующими теориями, наиболее дороги для науки, от их разработки следует по преимуществу ожидать ее развития в ближайшем будущем.

Факт, сегодня кажущийся мелочным, одиночным и не имеющим значения, завтра в связи с новыми открытиями, может сделаться зерном новой плодотворной отрасли знания.

Люди, обогатившие народ не одними фактами, но и общими принципами, люди, двинувшие вперед научное сознание, то есть содействовавшие успеху мысли всего человечества, должны быть поставлены - и становятся обыкновенно - выше тех, которые занимались исключительно разработкою фактов.

Как из ряда слов составляется речь, а из совокупности теней — определенные образы, так из массы постигнутых фактов, состоящих в связи друг с другом, рождается знание в его возвышенном, лучшем смысле.

Главная » ЧП, БП и иже с ними » Бутлеров А. М.: биография