Читаем Академик А. Е. Арбузов онлайн бесплатно

Александр Ерминингельдович Арбузов является одним из старейших химиков нашей страны. Благодаря своим блестящим экспериментальным исследованиям в области органической химии он широко известен как у нас в Советском Союзе, так и далеко за его пределами.

По целеустремленности и характеру своих исследований А Е. Арбузов является достойным продолжателем лучших научных традиций славной казанской школы химиков. В течение 40 лет он является главой этой школы.

Особо следует отметить, что А. Е. Арбузов является первым академиком, избранным в Академию наук СССР непосредственно из нашего родного города Казани, и третьим по счету химиком академиком из числа казанских ученых, работавших в стенах Казанского университета после корифеев отечественной химической науки Н. Н Зинина и А. М. Бутлерова.

Пройдя большой путь крупнейшего ученого, А. Е. Арбузов все свои знания и силы отдает на благо любимой Родины и трудящихся. Однако только после великого Октября интересы ученого-патриота совпали с интересами государства и народа.

А. Е- Арбузов родился 12 сентября 1877 года в селе Арбузов Баран, б. Спасского уезда Казанской губернии. Первоначальное образование будущий ученый получил в сельской школе. Девятилетним мальчиком он был привезен из своей деревни в город Казань и определен в приготовительный класс 1-й гимназии.

После ее окончания А. Е. Арбузов в 1896 году поступает студентом на естественное отделение физико-математического факультета Казанского университета, который заканчивает в 1900 году с дипломом 1-й степени и званием кандидата естественных наук.

Еще до поступления в университет Александр Ерминингельдович в гимназии увлекался естественными науками, в особенности физикой и химией, мастерил физические приборы: электромагниты, катушки Румкорфа, производил простейшие химические опыты.

В университете в то время курс химии читали известные профессора: неорганической — Ф. М. Флавицкий, органической — А. М. Зайцев, — оба выдающиеся ученики А. М. Бутлерова.

С первых же лекций, среди других многочисленных дисциплин, преподававшихся на естественном отделении, А. Е. Арбузов особенно стал увлекаться химией.

Уже в конце второго курса после успешного окончания практических занятий по количественному анализу А. Е. Арбузов приступил к разработке темы, предложенной ему приват-доцентом А. Я. Богородским, а именно: разработка титрометрического метода определения высших степеней окисления марганца титрованием соединениями низших степеней окисления марганца.

Вскоре, однако, внимание будущего ученого было привлечено лекциями А. М. Зайцева к органической химии. Этому способствовала интенсивная научная работа в области органического синтеза, которая велась в лаборатории органической химии А. М. Зайцевым и его многочисленными учениками.

В этой лаборатории А. Е. Арбузов, будучи студентом третьего, а затем последнего курса, выполнил свою первую экспериментальную работу по органической химии на тему: „Синтез аллилметилфенилкарбинола“. Проводилась она под непосредственным руководством профессора А. М. Зайцева и позднее была напечатана под заглавием „Об аллилметилфенилкарбиноле“.

В этой работе А. Е Арбузов первым из русских химиков применил для синтеза этого спирта магнийорганическое соединение, вместо употреблявшихся ранее А. М. Зайцевым цинкорганических соединений.

По окончании Казанского университета А. Е. Арбузов по представлению проф. А. М. Зайцева был оставлен при кафедре органической химии профессорским стипендиатом (по современной номенклатуре аспирантом). Однако в конце 1900 гола А. Е. Арбузов, не дождавшись утверждения профессорским стипендиатом министерством, по рекомендации проф. Ф. М. Флавицкого занимает должность ассистента по кафедре органической химии и химического сельскохозяйственного анализа в Ново-Александрийском институте сельского хозяйства и лесоводства (г. Ново-Александрия, Люблинской губернии).

^{Казанский филиал Академии наук СССР}

На плечи молодого, еще неопытного научного работника легла трудная задача: вести хозяйство кафедры и фактически руководить практическими занятиями студентов большой и сложной по своей обстановке лаборатории. Надо прибавить, что Александр Ерминингельдович был единственным ассистентом Лаборатория имела 80 студенческих мест и выполняла две функции: в осеннем семестре студенты изучали количественный анализ, в весеннем—анализ почв и удобрений. Кроме того, в его же обязанности входило ассистирование на лекциях по органической химии.

И все же со всеми этими многочисленными обязанностями молодой ученый не только успешно справлялся, но и находил время для теоретических и экспериментальных занятий по химии.

Вскоре от руководителя кафедры проф. Ф. Ф. Селиванова А Е. Арбузов получил тему — синтез третично-бутилуксусной кислоты. Тема, несомненно, представляла научный интерес, но в экспериментальном отношении оказалась весьма трудной.

К тому же проф. Ф. Ф. Селиванов, образованный и широко эрудированный химик, был, по словам А. Е Арбузова плохим экспериментатором и потому слабым руководителем в лаборатории. В итоге, после двух лет упорной работы, были получены весьма небольшие в научном отношении результаты.

Будучи скромным и требовательным к себе, А. Е. Арбузов, несмотря на предложение Ф. Ф. Селиванова опубликовать полученные результаты по синтезу третично-бутилуксусной кислоты, не дал своего согласия, и они так и остались неопубликованными.

Считая продолжение работы в этом направлении малопродуктивным и почти безнадежным делом, А. Е. Арбузов решительно отказывается от темы.

После встретившихся неудач молодой ученый не ослабляет энергии и начинает подготовку к испытаниям на степень магистра химии.

Во время этой подготовки А. Е. Арбузов, штудируя знаменитый курс великого учителя русских химиков Д. И. Менделеева „Основы химии“, заинтересовался вопросом строения фосфористой кислоты и ее органических производных и решил сделать его темой своих самостоятельных научных исследований.

После преодоления некоторых трудностей работа в этом направлении пошла чрезвычайно быстрым темпом и уже в 1903 году на заседании Общества естествоиспытателей при Варшавском университете А. Е. Арбузов сделал свое первое научное сообщение „О соединениях полугалоидных солей меди с эфирами фосфористой кислоты“

„Раздумывая над вопросом, каким образом можно было бы подойти к выяснению строения производных фосфористой кислоты, — вспоминает А. Е. Арбузов, — мне как-то поздно вечером пришла в голову счастливая мысль попытаться найти надежный метод, с помощью которого можно было бы уверенно отличить производные так называемого трехвалентного фосфора от пятивалентного. Тогда, думал я, распутывание сложной картины фосфор-органических соединений решалось бы весьма просто. Окрыленный этой мыслью, в первом часу ночи, я отправился в лабораторию и начал поиски соединений, способных давать характерные кристаллические производные трехвалентного фосфора. Более двух часов пытался я найти неорганические соли, которые, по моим соображениям, могли дать кристаллические соединения с приготовленным мной фениловым эфиром фосфористой кислоты. Однако все мои старания были безрезультатны. Ожидаемые вещества или вовсе не получались, или получались в виде густых некристаллизующихся сиропов. На следующее утро — все та же безотрадная картина. Однако, внимательно присмотревшись, я заметил на дне одной из чашечек два маленьких кристаллика, блестящих, как ограненный алмаз. Эти кристаллики представляли собой соединения однохлористой меди с фениловым эфиром фосфористой кислоты и являлись первым найденным мной представителем класса соединений, характерных для трехвалентного фосфора“. Так описывает А. Е. Арбузов начало своих известных исследований, которые он продолжал вести с возрастающим успехом.

Здесь уместно отметить большие экспериментальные способности А. Е. Арбузова, особенно его чрезвычайные успехи, а позднее мастерство в стеклодувном искусстве, которое сыграло большую роль в осуществлении многих интересных работ ученого.

Еще студентом А. Е Арбузов познакомился в лаборатории профессора А. М. Зайцева с простейшими стеклодувными приемами. Лаборант Е. И. Любарский руководил органическим анализом и по принятому в лаборатории методу обучал студентов производить анализ в трубке, закрытой с одного конца. Для этой цели один конец трубки оттягивался в виде шеи и головы гуся.

А. Е. Арбузов в течение каких-нибудь 2—3 недель усвоил приемы стеклодувного искусства и в дальнейшем для себя и своих товарищей по лаборатории (а их было 12), как тогда выражались, „тянул гуся“ и делал ампулки дли взятия навески.

Эти начальные навыки по стеклодувному искусству чрезвычайно пригодились впоследствии. В институте не было стеклодува. А. Е. Арбузову пришлось применить свой опыт в стеклодувном деле и значительно его обогатить. По существу не только простейшие, но и более сложные стеклянные приборы, необходимые для химических исследований, приходилось делать самому. Следует отметить, что некоторые более сложные приемы стеклодувного искусства А. Е. Арбузов перенял от ученика А. М. Бутлерова проф. Н. М. Семенова, занимавшего в институте кафедру неорганической химии.

В дальнейшем А. Е. Арбузов в стеклодувном искусстве достиг необычайных успехов: все необходимые для своих разнообразных работ приборы и сложные аппараты он делает сам.

А. Е. Арбузов представляет редкий пример химика-экспериментатора, который не зависит от стеклодува-профессионала. Свой многолетний опыт в стеклодувном деле ученый обобщил в „Руководстве к самостоятельному изучению стеклодувного искусства“. Первое издание этого руководства вышло в 1912 году. Второе, значительно расширенное, вышло в 1934 году. Это руководство пользуется большим успехом у химиков и физиков, занимающихся экспериментами. К нему часто прибегают и стеклодувы-профессионалы.

В 1905 году А. Е. Арбузов опубликовал свою магистерскую диссертацию „О строении фосфористой кислоты и ее производных“. В том же году после сдачи магистерских испытаний он блестяще защитил ее при Казанском университете.

Магистерская диссертация А. Е. Арбузова в свое время была высоко оценена многими выдающимися химиками: Г. Г. Густавсоном, Н. Я. Демьяновым, А. Е. Фаворским и др. За эту же работу в 1905 году А. Е. Арбузов был удостоен Русским физико-химическим обществом премии имени Зинина и Воскресенского, которая присуждалась один раз в четыре года за лучшие работы по химии, выполненные молодыми русскими химиками в России. Этой работой А. Е. Арбузов положил начало систематическому изучению некоторых отделов органических производных фосфора.

Интерес химиков к изучению эфиров фосфористой кислоты появился давно. Он возник в связи с необходимостью решить вопрос о строении этой кислоты, полученной Дэви в 1812 году при действии воды на треххлористый фосфор.

По вопросу о строении фосфористой кислоты среди химиков долгое время существовало два мнения. Часть ученых во главе с Гремом, Райльтоном считала фосфористую кислоту трехосновной, обладающей тремя гидроксилами, и придавала симметрическую формулу с трехвалентным атомом фосфора.

Представители второго направления Вюрц и другие принимали фосфористую кислоту за двухосновную и придавали ей формулу строения с пятивалентным фосфором. Этот взгляд на строение фосфористой кислоты основывался на том, что при обменной реакции со щелочами или другими основаниями только два водородных атома способны замещаться на металл. Отсюда делали вывод, что фосфористая кислота содержит один атом водорода, непосредственно связанный с фосфором. Этого взгляда придерживались Розе, Берцелиус и особенно Вюрц.

Против такого воззрения возражал Н. А. Меншуткин который стоял за то, что фосфористая кислота не может быть насыщенным соединением, как это требует формула Вюрца, потому что она прямо присоединяет кислород. Н. А. Меншуткин считал фосфористую кислоту двухосновной, но трехатомной, подчеркивая этим неравноценность частей водорода в ней.

Наиболее капитальным исследованием в этом направлении является труд А. Е. Арбузова. В противоположность ранее проведенным исследованиям русских и зарубежных химиков А. Е. Арбузов этот трудный и сложный вопрос о строении фосфористой кислоты блестяще разрешил, изучая органические производные этой кислоты, именно ее сложные эфиры. Он синтезировал и выделил в химически чистом виде большое число полных и кислых эфиров фосфористой кислоты и изучил все главнейшие их свойства. Он выработал методику их получения, определил их физико-химические константы и изучил многочисленные реакции с ними.

А. Е. Арбузов впервые получил в химически чистом виде метиловый, этиловый, н-пропиловый, изопропиловый и изобутиловый эфиры фосфористой кислоты. Он показал, что все предыдущие исследователи как Райльтон, Циммерман и другие не вмели в своих руках чистых препаратов, а принимали за них сложную смесь, состоящую из полных и кислых эфиров фосфористой кислоты, а также эфиров фосфорной кислоты.

Как было показано А. Е. Арбузовым, полные эфиры фосфористой кислоты, являясь производным трехвалентного фосфора, характеризуются сильно выраженной способностью к реакциям присоединения. Так, они легко окисляются, переходя в соединения пятивалентного фосфора, легко реагируют с хлором, бромом, иодом.

Как уже сказано выше, А. Е. Арбузовым был найден прекрасный реактив на трехвалентный фосфор — одногалоидные соли меди. Полученные впервые в чистом виде А. Е. Арбузовым эфиры фосфористой кислоты давали с указанным реактивом хорошо кристаллизующиеся соединения, что доказывало присутствие трехвалентиого фосфора в полных эфирах фосфористой кислоты.

Все испытанные А. Е. Арбузовым эфиры с пятивалентным фосфором в реакции с одногалоидными солями меди не вступают.

Одной из замечательных реакций полных эфиров фосфористой кислоты, найденных А. Е. Арбузовым, является превращение их при действии галоидных алкилов в соединении с пятивалентным фосфором в так называемые эфиры алкилфосфиновых кислот. Это превращение эфиров фосфористой кислоты в дальнейшем получило в химической литературе название „арбузовской перегруппировки“. С помощью этой перегруппировки получается большое количество разнообразных фосфорорганических соединений. По образному выражению академика А. Н. Несмеянова, „она стала столбовой дорогой синтеза фосфор органических соединений“.

„Арбузовская перегруппировка“ имеет значение не только как новый путь получения органических производных фосфора, но и представляет большой теоретический интерес. Эти работы сразу выдвинули молодого ученого в первые ряды русских химиков и создали ему известность в науке.