Гений химии: жизнь и научное наследие Александра Бутлерова

Общественная деятельность[править]

Александр Бутлеров активно выступал за права женщин получать высшее образование. Открытие первых Высших женских курсов состоялось при его непосредственном участии. Для их слушательниц он читал курсы органической () и неорганической химии ( — 86). По предложению Бутлерова в помещении курсов была устроена полноценная химическая лаборатория (). Многие годы профессор Бутлеров курировал земские учреждения Казанской губернии, помогал решать текущие вопросы крестьянства, содействовал формированию местных касс взаимопомощи и запасов продовольствия. При участии профессора открывались сельские школы, сам же Александр Михайлович продолжал выступать с бесплатными общедоступными лекциями различных учебных заведениях. Приезжая в своё имение, Александр Михайлович, как и его отец, бесплатно лечил жителей Бутлеровки и всех окрестных деревень. Он оказывал помощь как людям, так и домашним животным.

Влияние на науку

Теория имеет огромное значение для развития химического моделирования и представления общенаучной картины мира. Она позволила:

• классифицировать органические соединения по свойствам и строению атомов;
• использовать формулы для отражения строения молекул и химической связи между атомами сложных веществ;
• предсказывать свойства неоткрытых элементов и разрабатывать способы их синтеза в лабораторных условиях;
• изучить явление изомерии и выявить отличия в качественном и количественном составе органических соединений.

На основе бутлеровской теории была создана классификация углеводородов, являющихся объектом изучения органической химии. Она включает в себя 8 основных подклассов:

1. Галогенопроизводные: образованы от галогенов (химических элементов, находящихся в 17 группе периодической системы Д. И. Менделеева).
2. Спирты: включают в себя несколько гидроксильных групп.
3. Простые и сложные эфиры: имеют 2 углеводородных радикала. Являются производными карбоновых кислот.
4. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны): их молекулы содержат карбонильную группу.
5. Карбоновые кислоты: в молекулах содержатся карбоксильные группы.
6. Амины: являются производными аммиака. В их молекулах атомы водорода замещаются углеводородными радикалами.
7. Нитросоединения: в молекулах содержится несколько нитрогрупп, состоящих из азота и кислорода.
8. Сульфокислоты: содержат в себе сульфогруппы, состоящие из серы, кислорода и водорода. Выделяются ароматические, гетероциклические сульфокислоты и алкансульфокислоты.

Основные наименования представителей этих групп содержатся в общей номенклатуре ИЮПАК, созданной Международным союзом теоретической и прикладной химии. Переход между классами осуществляется посредством ряда последовательных химических реакций, при этом углеродная основа соединений не изменяется.

Увлечения

Любил петь, играя на рояле. В зрелые годы любил слушать оперу.

Будучи воспитанником пансиона, собственноручно пытался изобрести порох и бенгальские огни. Неудавшийся эксперимент завершился взрывом. За это его наказали – повешали на шею табличку: «Великий химик».

На 3-м курсе, Бутлеров выделил и синтезировал несколько неизвестных химических соединений.

Внес вклад в развитие пчеловодства. Бутлеров доставил из Италии две пчелиные семьи. Пчелиные домики со стеклянными стенками стояли и в комнате ученого. Описал преимущества рамочных ульев и недостатки ульев-колод. Написал книгу «Пчела, ее жизнь и главные правила толкового пчеловодства», эта книга переиздавалось 11 раз.

Благодаря стараниям ученого в 1882 году на Всероссийской выставке в Москве появился сектор пчеловодства, а в 1886 году –первый российский журнал о пчеловодстве.

Был премирован императорским Волынским экономическим обществом и награжден золотой медалью. Стремился к распространению знаний о пчеловодстве по всей России: читал лекции, организовывал выставки, обсуждал проблемы с пчеловодами, открыл школу пчеловодства, самостоятельно создал пасеку на Кавказе и в родовом именье в Бутлеровке (Александровский район, Татарстан).

Систематизировал и составил справочник дневных бабочек для энтомологов. Бабочки сгруппированы по схожести наружных признаков.

На Кавказе начал выращивать чайные кусты. Подготовленный доклад о чае заинтересовал не только ученых мужей, но и предпринимателей.

Интересовался медициной. Оказывал медицинскую помощь крестьянам.

Другие сферы интересов

В конце 1860-х он, вернувшись из поездки за рубеж, занялся газификацией университета. По его проекту здание освещалось газом, который по трубам поступал в люстры. Это было совершенной новинкой для России.

На протяжении всей жизни А. Бутлеров питал особую любовь к пчелам. По воспоминаниям друзей, у Александра Михайловича в имении повсюду были превосходные пчельники: и в лесу, и возле дома, даже в самом доме. Их он конструировал сам. Наверное, такая увлеченность и позволила ему создать свою теорию разведения пчел. Он хотел своим примером помочь крестьянам освоить основы рационального пчеловодства, выпустил книгу, переиздававшуюся множество раз, организовал и журнал на эту тему.

Любопытно, не с биографии Бутлерова ли Конан Дойл списал некоторые черты своего самого знаменитого персонажа, помимо всего прочего, талантливого химика и пчеловода на пенсии? А, может статься, сложность пчелиной организации завораживает всех людей, имеющих аналитический ум…

Интересовался он и растениеводством: разводил чай и особые сорта роз.

Занятия в Казанском университете, переезд в Казань

Вопреки желанию отца, после окончания гимназии Александр Михайлович решил стать слушателем естественнонаучного отделения университета в Казани. Через год, в 1845-м, его приняли на первый курс. В это время юноше исполнилось 17 лет.

Биография Бутлерова отмечена в 1846 г. неприятным событием – он заболел тифом. Парень чудом выжил, а вот отец, заразившийся от него, скончался. Бутлеров осенью переехал вместе с тетей в Казань. В университете он занимался усердно, но вскоре заметил, что больше всего ему нравятся лекции по химии. Его не удовлетворяли лекции профессора Клауса, поэтому он стал посещать занятия, которые вел Николай Николаевич Зинин. Последний, наблюдая во время лабораторных работ за Александром, заметил, что тот одарен.

Слайд 14 12. Кто из известных русских ученых химиков

дал высочайшую оценку книге А.М. Бутлерова «Введение к полному изучению

органической химии»: «Эта книга составила тогда эпоху в развитии теоретических представлений, положенных в основу современной химии и открывала обширный горизонт для совершенно новых исследований»?

Владимир Васильевич Марковников – русский химик родился 13 (25) декабря 1837 г. в с. Княгинино Нижегородской губернии в семье офицера. в 1856 г. поступил в Казанский университет на юридический факультет. Одновременно посещал лекции А.М, Бутлерова по химии, прошёл практикум в его лаборатории.

В. В. Марковников1837 – 1904

Научные интересы помимо химии

Получая во время учёбы в Казанском университете обширную подготовку в области естествознания, Бутлеров в начале своей научной карьеры больше интересовался ботаникой и зоологией. В 1849 году он написал выпускную дипломную работу под названием «Дневные бабочки волго-уральской фауны». Собранная им обширная коллекция бабочек, свыше 1000 экземпляров, позволила молодому натуралисту сделать вполне обоснованные выводы о распределении чешуекрылых в Казанской губернии. Как лучший студент курса, в 1849 году Бутлеров получил за эту работу степень кандидата естественных наук. Данная коллекция до сих пор хранится в музее университета.Уже став химиком с мировым именем, Бутлеров начал уделять много времени и сил пчеловодству. Он стал одним из организаторов и постоянных сотрудников первого в России периодического журнала «Пчеловодный листок». Читал лекции по размножению пчелиных семей, устраивал выставки-продажи мёда, разрабатывал ульи новых конструкций и активно пропагандировал эти темы в прессе. Для отработки своих идей содержал две образцовые пасеки — в родной Бутлеровке, и на Кавказе, недалеко от Сухуми. Его исследование, 1871 года: «Пчела, её жизнь и главные правила толкового пчеловодства» было удостоено почётной Золотой медали, награждено Императорского Вольно-Экономического общества Еленинской премией и выдержало 10 изданий, в том числе несколько и после Октябрьской революции.

Знание химии, ботаники и опыт экспериментатора позволили А. М. Бутлерову использовать различные способы приготовления чая из листьев чайных кустов, завезенных и прижившихся на Кавказе. В 1885 году он демонстрировал приготовленный из них чай на заседании Вольного экономического общества, и специалисты-эксперты этот чай одобрили. Первые образцы чайного куста, выращенного на Кавказе, демонстрировались в Санкт-Петербурге на выставке ещё во второй половине ХІХ века, однако идея культивировать чай на Кавказе была осуществлена лишь много лет спустя — уже при советской власти. В своём имении Бутлеров разводил цветы, и ему удалось вывести особую породу русских роз, похожих на шиповник, которые цвели с весны до поздней осени..

Бутлеров интересовался спиритизмом и пытался дать ему научное обоснование. Он посвятил этой теме несколько статей и даже вступил в серьёзное противостояние со своим коллегой — Д. И. Менделеевым. В 1875 году при Петербургском университете собрали специальную комиссию для изучения спиритических явлений. Медиумы не смогли в присутствии комиссии учёных продемонстрировать свои способности, однако на убеждения Бутлерова это не повлияло, и их отношения с Менделеевым так и не восстановились.

Как свидетельствуют многие современники, Бутлеров был одним из лучших лекторов своего времени:

В Санкт-Петербургском университете также к нему на лекции ходили не только студенты, но и профессора.

Теория строения органических соединений Бутлерова

Именно создание теории, объяснившей разные состояния и свойства органических веществ с одинаковыми молекулярными формулами, является главным его достижением. Впервые русский химик Бутлеров изложил постулаты теории в работе «О химическом строении вещества», о которой рассказал на съезде немецких естествоиспытателей и врачей (г. Шпейер, 1861). В процессе развития теории он смог объяснить существование веществ, различия которых определены не составом, а структурой молекул (изомеров), и предсказать неоткрытые органические вещества.

Работы Бутлерова получили электронное подтверждение только в ХХ веке, когда было открыто строение атома.

Биография

Александр Михайлович Бутлеров родился в семье Михаила Васильевича Бутлерова ( — ) помещика, подполковника в отставке — участника Отечественной войны 1812 года. Мать его, Софья Александровна Стрелкова ( — ), внезапно умерла через несколько дней после рождения сына. В 1838 году 10-летний Саша Бутлеров поступил в Казанский частный пансион А. С. Топорнина, а затем в гимназию № 1, которую закончил с отличием. В  —  годах Александр Бутлеров — в числе лучших студентов Казанского университета. Благодаря ходатайству профессора К. К. Клауса Бутлерова оставили при университете, и с 1849 года он — преподаватель неорганической химии, физической географии и физики. В 1853 году Александр Михайлович представил диссертацию на степень доктора химических наук, под названием «Об эфирных маслах». Однако мнения его коллег по поводу этого научного труда разделились и Учёный совет Казанского университета рекомендовал Бутлерову обратиться для соискания докторской степени в другое высшее учебное заведение. В июле 1854 года учёный защитил диссертацию в Московском университете. С 1854 года А. М. Бутлеров экстраординарный (внештатный), а с 1857 года — ординарный (штатный) профессор химии Императорского Казанского университета. В  —  годах дважды занимал пост ректора.

С по 1868 годы Александр Михайлович неоднократно выезжает в европейские университеты Германии, Швейцарии, Италии, осматривает их лаборатории, знакомится с химическими производствами. В 1858 году во Франции Бутлеров несколько месяцев работает в лаборатории члена академии Парижа Ш. А. Вюрца, исследуя йодистый метилен. В том же году в Германии он слушает лекции химиков Р. В. Бунзена и Ю. Либиха. Под влиянием опыта зарубежных командировок Александр Михайлович приступает к реорганизации и модернизации университетской химической лаборатории. Работу в новой лаборатории учёный по-прежнему совмещает с преподавательской деятельностью, а с 1860 года ещё и с обязанностями ректора.Летом 1861 года во время очередной командировки в Германию, в городе Шпейере, Бутлеров выступил с докладом «Нечто о химическом строении тел», в котором наметил основы нового учения о строении молекулы. В последующие годы были выпущены несколько научных работ, посвящённых этой теме, создан учебник по химии, сразу же ставший классическим, и переведённым на все европейские языки. Параллельно с этим учёный провёл ряд исследований, целью которых было объяснение, при помощи выдвинутой им теории, явления изомерии химических соединений, когда разные по свойствам вещества имеют одинаковый атомный состав и молекулярную массу. Полученные им практические результаты полностью подтверждали его теоретические выводы. От должности ректора его освободили только в 1863 году.

В 1868 году, по предложению Д. И. Менделеева, А. М. Бутлеров избран ординарным профессором химии Петербургского университета. Бутлеров принял это предложение, в январе 1869 года он закончил в Казани чтение курса лекций, сдал кафедру и лабораторию Владимиру Васильевичу Марковникову, и переехал в Петербург. Должность профессора он занимал следующие 16 лет, до 1885 года. В был избран адъюнктом, в экстраординарным, а в ординарным академиком Петербургской Академии Наук. В  — 82 годах преемник Н. Н. Зинина на посту председателя Отделения химии Русского физико-химического общества. В А. М. Бутлеров вышел в отставку, но продолжал читать в университете специальные курсы лекций. Умер 17 августа 1886 года в своём имении Бутлеровка Казанской губернии (ныне Алексеевский район Республики Татарстан), где и был похоронен. Деревня не сохранилась, однако могила Бутлерова, с возведённой над ней часовней — архитектурным памятником начала XX века — существует до сих пор.

Научная деятельность

Замечание 1

Александр Михайлович Бутлеров – создатель теории строения органических веществ, теории, лежащей в основании современной органической химии.

В 1861 году ученый презентовал работу «О химическом строении веществ», в которой

• указал на ограниченность существующих теорий в химии;
• выделил основополагающее значение теории атомности;
• впервые указал, что разная реакционная способность различных соединений можно объяснить энергией связи, которая имеет разные значения для связывающихся атомов или неполным потреблением единиц сродства;
• дал определение химическому строению вещества как распределение сил сродства, принадлежащих атомам, в результате чего образуются химические связи разной прочности.

Много работы Бутлерова было посвящено изучению изомеризации. Он предвидел и смог объяснить изомерию многих органических соединений (бутанов, пентанов, разных спиртов, включая амиловые). В подтверждение своей теории провел целый ряд экспериментов, в результате которых были получены третичный бутиловый спирт, изобутан, изобутилен. Бутлеров описал строение синтезированных веществ, выяснил структуру некоторых этиленовых углеводородов и провел с ними реакции полимеризации.

Бутлеров заложил основы учения о таутомерии, показав возможности обратимой изомеризации.

Другие научные достижения:

• нашел новый способ получения метилениодида и его производных;
• осуществил первый синтез сахаристого вещества: синтезировал метилена диацетат, в результате его реакции омыления получил полимер формальдегида, и на его основе выделил уротропин (гексаметилентетрамин) и метиленитан – сахаристое вещество;
• подкрепил доказательствами теорию о взаимном влиянии атомов в молекуле.

А.М. Бутлеров изучал историю химии и давал лекции по истории органической химии. Им написано первое в мире руководство, базирующееся на теории химического строения – «Введение к полному изучению органической химии».

Бутлеров основал школу русских химиков. В нее входили А.М. Зайцев, В.В. Марковников, Е.Е. Вагнер, И.Л. Кондаков, А.Е. Фаворский и многие другие выдающиеся химики.
Прилагал все усилия за признание заслуг русских ученых Петербургской академией наук. Был борцом за права женщин получать высшее образование.

А.М. Бутлеров был председателем Отделения химии Русского физико-химического общества, почетным членом множества научных обществ.

Замечание 2

Бутлеров увлекался вопросами сельского хозяйства: занимался пчеловодством, садоводством, разводил на Кавказе чай. Организатор и неизменный сотрудник журнала «Пчеловодный листок».

Слайд 15 13. Величайшей заслугой А.М. Бутлерова является тот факт,

что он создал всемирно известную казанскую школу химиков – продолжателей

развития идей ученого. Кто из перечисленных ниже ученых химиков не принадлежал к бутлеровской школе?

в Петербурге; получив среднее образование в одном из лучших пансионатов Петербурга и в немецком училище Святого Петра, в 1858 г. он поступил в Петербургский университет на естественное отделение физико-математического факультета. Меншуткин вместе с А.А. Воскресенским, Н.Н. Зининым и Д.И. Менделеевым был инициатором основания в 1868 г. Русского химического общества.

Русский химик Николай Александрович Меншуткин родился

Н. А. Меншуткин1842 – 1907

Награды и память[править]

Гражданский чин	Ордена Российской империи	Лауреат премий	Почётное членство в научных обществах	Памятники	Улица Бутлерова в городах	Переулок Бутлерова	Другие виды памятных знаков
Действительный статский советник	Святой Анны I степени	Ломоно́совская пре́мия () (Императорская Санкт-Петербургская Академия наук)	Американское химическое общество	У химического факультета Московского университета к 125-летию со дня рождения. (1953 год — скульптор З. И. Азгур).	Волгоград	Астрахань	В 1929 году было осуществлено академическое издание его трудов.
	Святой Анны II степени	Еле́нинская премия() (Императорского Вольного экономического общества)	Лондонское химическое общество	В Казани в честь 150-летия со дня рождения (1978 год — скульптор Ю. Г. Орехов)	Даугавпилс (Латвия		Бронзовая медаль, отчеканенная в 1961 году к 100-летию разработанной А. М. Бутлеровым теории химического строения.
	Святого Станислава I степени		Немецкое химическое общество		Дзержинск		В 1970 году в честь А. М. Бутлерова назван кратер, находящийся в северном полушарии обратной стороны Луны.
	Святого Владимира III степени		Русское физико-химическое общество		Днепр		В 1978 году издан художественный маркированный конверт, посвященный ученому.(Художник — П. Бендель)
			Чешское химическое общество		Донецк		Зеленушка Бутлерова (Callophrys butlerovi)  — дневная бабочка из семейства голубянок.
			Казанский Университет		Казань		Почтовая Марка СССР из выпуска «Ученые нашей Родины» А. М. Бутлеров, Художник В. Завьялов.1951 год.
			Московский университет		Киев
			Петербургский университет		Москва
					Сальск
					Санкт-Петербург
					Сарапул
					Чистополь	Чистополь

Теория Бутлерова: химическое строение органических веществ[править]

А. М. Бутлеров внёс су­ще­ст­вен­ный вклад в раз­витие тео­рии хи­мического строе­ния ор­га­нических ве­ществ. Основные по­ло­же­ния этой тео­рии он из­ло­жил в док­ла­де «Нечто о хи­ми­че­ском строе­нии тел», про­чи­тан­ном в хи­мической сек­ции съез­да немецких ес­те­ст­во­ис­пы­та­те­лей и вра­чей в Шпай­е­ре (сентябрь ). Основные положения этой теории:

1. Соединение атомов в молекулах происходит согласно их валентности;
2. изменение последовательности соединения приводит к формированию нового вещества с иными свойствами;
3. порядок соединения атомов влияет на свойства вещества;
4. по продуктам химических превращений можно определить строение химического вещества.

Другими словами свойства органических соединений зависят не только от входящих в их состав химических элементов и их количества, но также от строения самой молекулы. Бутлеров считал, что самое главное — это то, как связаны атомы между собой. Благодаря этой теории стало понятным существование изомеров — соединений с одинаковым химическим составом, но с разным расположением атомов, как правая и левая перчатки — несмотря на «одинаковость» надеть не на ту руку не получится. На съезде разграничили понятия «атом», «молекула», утвердили атомно-молекулярное учение, основное положение которого «атомы при взаимодействии образуют молекулу». Результаты работ Бутлерова позволили ученым отвергнуть представления агностиков, принявших в химии форму «теории типов». Согласно положениям этой теории, якобы было принципиально невозможно познать строение молекул. Атомно-молекулярное учение послужило основой создания теории химического строения Бутлерова, которая быстро завоевала признание в международном научном сообществе. Вскоре Бутлеров написал учебник: «Введение к полному изучению органической химии». Он впервые издан в Казани в течение  — 1866 годов и в 1868 году был переведен с дополнениями под редакцией автора на немецкий язык под заглавием: «Lehrbuch d. organischen Chemie zur Einführung in das specielle Studium derselben» (Лейпциг). По словам немецкого исследователя Виктора Мейера, учебник Бутлерова стал:

Также по словам его ученика, В.Марковникова, эта книга:

В 1868 году учёному была присуждена Ломоносовская премия. В то же время два наиболее значительных русских химика того времени — Д. И. Менделеев и Н. А. Меншуткин — лишь спустя десять лет после смерти Бутлерова признали справедливость его теории химического строения.

Александру Михайловичу Бутлерову удалось создать первую русскую школу химиков. Уже при его жизни профессорами в университетах стали:

• В. В. Марковников, А. Н. Попов, А. М. Зайцев — ученики Бутлерова по Казанскому университету;
• А. Е. Фаворский, М. Д. Львов и И. Л. Кондаков — воспитанники уже по Петербургскому университету.

В разное время практикантами в лаборатории известного профессора работали Е. Е. Вагнер, Д. П. Коновалов, Ф. М. Флавицкий и другие видные русские химики. Отличительной чертой Бутлерова как педагога было то, что он учил своим примером — студенты всегда могли лично наблюдать, над чем и как именно работает профессор.

Увлечения

Любил петь, играя на рояле. В зрелые годы любил слушать оперу.

Будучи воспитанником пансиона, собственноручно пытался изобрести порох и бенгальские огни. Неудавшийся эксперимент завершился взрывом. За это его наказали – повешали на шею табличку: «Великий химик».

На 3-м курсе, Бутлеров выделил и синтезировал несколько неизвестных химических соединений.

Внес вклад в развитие пчеловодства. Бутлеров доставил из Италии две пчелиные семьи. Пчелиные домики со стеклянными стенками стояли и в комнате ученого. Описал преимущества рамочных ульев и недостатки ульев-колод. Написал книгу «Пчела, ее жизнь и главные правила толкового пчеловодства», эта книга переиздавалось 11 раз.

Благодаря стараниям ученого в 1882 году на Всероссийской выставке в Москве появился сектор пчеловодства, а в 1886 году –первый российский журнал о пчеловодстве.

Был премирован императорским Волынским экономическим обществом и награжден золотой медалью. Стремился к распространению знаний о пчеловодстве по всей России: читал лекции, организовывал выставки, обсуждал проблемы с пчеловодами, открыл школу пчеловодства, самостоятельно создал пасеку на Кавказе и в родовом именье в Бутлеровке (Александровский район, Татарстан).

Систематизировал и составил справочник дневных бабочек для энтомологов. Бабочки сгруппированы по схожести наружных признаков.

На Кавказе начал выращивать чайные кусты. Подготовленный доклад о чае заинтересовал не только ученых мужей, но и предпринимателей.

Интересовался медициной. Оказывал медицинскую помощь крестьянам.

Слайд 20 18. Горячий поборник просвещения и рационального ведения хозяйства

в своей родной усадьбе А.М. Бутлеров внедрял много разных новшеств,

которые затем получали широкое признание у сельских хозяев и крестьян. Какое из ниже перечисленных изобретений было внедрено в Бутлеровке впервые в России в 19 веке и получило затем широчайшее распространение?

Весьма небезразличен был Бутлеров и к технике, а также – как и Лобачевский – к агрономии. Первым в России он построил в Бутлеровке изобретённый во Франции “гидравлический таран”, силой собственного течения воды способный поднимать ее выше

уровня источника. Эта “бутлеровская самокачка”, изумляя окрестных жителей, обеспечивала водой расположенные довольно высоко над речкой сад и огород, двор и дом в усадьбе Бутлеровке под Чистополем, доставшейся великому химику в наследство от отца.

Схема гидравлического тарана

Педагогическая деятельность[править | править код]

Огромная заслуга Бутлерова — создание первой русской школы химиков. Ещё при его жизни ученики 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 В. Е. Тищенко, А. Е. Фаворский, М. Д. Львов и И. Л. Кондаков. В разное время в бутлеровской лаборатории работали практикантами Е. Е. Вагнер, Д. П. Коновалов, Ф. М. Флавицкий, А. И. Базаров, А. А. Кракау, А. П. Эльтеков и др. видные русские химики. Отличительной чертой Бутлерова как руководителя было то, что он учил примером — студенты всегда могли сами наблюдать, над чем и как работает профессор.