Шарль Адольф Вюрц: Жизнь и научные труды

Введение

Французский химик (1817–1884)

Шарль Адольф Вурц (vyʁts; 26 ноября 1817 – 10 мая 1884) был французским химиком из Эльзаса. Он наиболее известен своей многолетней поддержкой атомной теории и представлений о структуре химических соединений, в противовес скептическим взглядам таких химиков, как Марселин Бертелло и Анри Этьен Сент-Клер Девилль. Органические химики хорошо знакомы с реакцией Вурца – способом образования углерод-углеродных связей посредством взаимодействия алкилгалогенидов с натрием, – а также с его открытиями этиламина, этиленгликоля и алдольной реакции. Вурц также был влиятельным автором и педагогом.

Жизнь

Адольф Вурц (он никогда не использовал имя "Чарльз") родился в Страсбурге, где его отец, Иоганн Якоб (Жан Жак) Вурц, был лютеранским пастором в близлежащем городе Вольфсайм. Его жена, мать Адольфа, Софи Крайс, умерла в 1878 году. Когда он покинул протестантскую гимназию в Страсбурге в 1834 году, отец позволил ему изучать медицину, как наиболее подходящую альтернативу теологии. Он посвятил себя особенно химической стороне своей профессии и достиг такого успеха, что в 1839 году был назначен руководителем химических работ на медицинском факультете в Страсбурге. Летний семестр 1842 года он изучал под руководством Юстуса фон Либиха в университете Гиссен. После окончания Страсбурга в 1843 году с диссертацией об альбумине и фибрине, он отправился в Париж, где Жан-Батист Дюма представил его Антуану Балару. Его работа с Баларом продлилась несколько месяцев, после чего Вурц начал работать в частной лаборатории Дюма. В 1845 году он стал ассистентом Дюма в École de Médecine, а четыре года спустя начал читать лекции по органической химии вместо него. Поскольку в его распоряжении не было лаборатории в École de Médecine, он открыл частную лабораторию в 1850 году на улице Гарансьер; но через три года здание было продано, и лабораторию пришлось закрыть. В 1850 году он получил должность профессора химии в новом Национальном институте агрономии в Версале, но институт был упразднен в 1852 году. В следующем году кафедра "Фармации и органической химии" на медицинском факультете стала вакантной в связи с отставкой Дюма, а кафедра "Медицинской химии" – в связи со смертью Матье Орфилы. Обе эти кафедры были упразднены, и Вурц был назначен на вновь созданную должность "Органической и минеральной химии". (В то же время новая кафедра, посвященная исключительно фармации, была присуждена Эжену Субейрану). В 1866 году Вурц принял на себя обязанности декана медицинского факультета. На этом посту он приложил усилия для обеспечения перепланировки и реконструкции зданий, предназначенных для научного обучения, утверждая, что Франция сильно отстает от Германии в обеспечении надлежащим образом оборудованных учебных лабораторий (см. его доклад Les Hautes Etudes pratiques dans les universités allemandes, 1870). В 1875 году, оставив должность декана, но сохранив титул почетного декана, он стал первым преподавателем новой кафедры органической химии в Сорбонне, которую правительство учредило благодаря его влиянию. Однако ему было очень трудно получить подходящую лабораторию. Здания новой Сорбонны, которые в конечном итоге обеспечили современные научные лаборатории, были завершены только в 1894 году, десять лет после его смерти. Вурц был почетным членом почти всех научных обществ в Европе. Он был главным основателем Парижского химического общества (1858), был его первым секретарем и трижды занимал пост президента. В 1880 году он был вице-президентом, а в 1881 году президентом Французской академии наук, в которую он был избран в 1867 году после Теофиля Жюля Пелуза. В 1881 году Вурц был избран пожизненным сенатором. Имя Вурца – одно из 72 имен, выгравированных на Эйфелевой башне. Вурц умер в Париже 10 мая 1884 года, вероятно, от осложнений, вызванных диабетом, и был похоронен на северо-востоке города на кладбище Пер-Лашез.

Adolphe Wurtz (he never used the name "Charles") was born in Strasbourg, where his father, Johann Jacob (Jean Jacques) Wurtz, was a Lutheran pastor in the nearby town of Wolfisheim. His wife, Adolphe's mother, Sophie Kreiss, died in 1878. When he left the Protestant gymnasium at Strasbourg in 1834, his father allowed him to study medicine as next best to theology. He devoted himself specially to the chemical side of his profession with such success that in 1839 he was appointed Chef des travaux chimiques at the Strasbourg faculty of medicine. For the summer semester of 1842 he studied under Justus von Liebig at the University of Giessen. After graduating from Strasbourg as M. D. in 1843, with a thesis on albumin and fibrin, he went to Paris, where he first was referred by Jean Baptiste Dumas to Antoine Balard. His employment with Balard lasted a few months, after which Wurtz began work in Dumas's private laboratory. In 1845, he became assistant to Dumas at the École de Médecine, and four years later began to give lectures on organic chemistry in his place. As there was no laboratory at his disposal at the Ecole de Médecine, he opened a private one in 1850 in the Rue Garanciere; but three years later the building was sold, and the laboratory had to be abandoned. In 1850, he received the professorship of chemistry at the new Institut National Agronomique at Versailles, but the Institut was abolished in 1852. In the following year the chair of "pharmacy and organic chemistry" at the faculty of medicine became vacant by the resignation of Dumas, and the chair of "medical chemistry" by the death of Mathieu Orfila. Both of these chairs were now abolished, and Wurtz was appointed to the newly defined post of "organic and mineral chemistry". (At the same time, a new chair devoted exclusively to pharmacy was awarded to Eugene Soubeiran). In 1866, Wurtz undertook the duties of dean of the faculty of medicine. In this position, he exerted himself to secure the rearrangement and reconstruction of the buildings devoted to scientific instruction, urging that in the provision of properly equipped teaching laboratories France was much behind Germany (see his report Les Hautes Etudes pratiques dans les universités allemandes, 1870). In 1875, resigning the office of dean but retaining the title of honorary dean, he became the first occupant of a new chair of organic chemistry at the Sorbonne, which the government had established due to his influence. However, he had great difficulty in obtaining an adequate laboratory. The buildings of the new Sorbonne that ultimately provided modern scientific laboratories were not completed until 1894, ten years after his death. Wurtz was an honorary member of almost every scientific society in Europe. He was the principal founder of the Paris Chemical Society (1858), was its first secretary and thrice served as its president. In 1880, he was vice president and in 1881 president of the French Academy of Sciences, which he entered in 1867 in succession to Théophile Jules Pelouze. In 1881, Wurtz was elected life senator. Wurtz's name is one of the 72 names inscribed on the Eiffel tower. Wurtz died in Paris on 10 May 1884, probably of complications due to diabetes, and was buried in the north east of the city at Père Lachaise Cemetery.

Научная и академическая работа

Под влиянием таких ведущих деятелей, как Либих и Дюма, к 1856 году Вурц стал убежденным сторонником реформы в химической теории, которую в то время проводили Шарль Герхардт и Александр Уильямсон. Эта новая химия 1850-х годов серьезно рассматривала идею химических атомов, приняла атомные веса элементов, которые во многом соответствуют современным, и предложила единый схематический план, противопоставлявшийся дуалистической теории, основанной на работах Йёнса Якоба Берцелиуса. Вскоре после этого Вурц также принял новую структурную теорию, развивавшуюся в работах молодых химиков, таких как Август Кекуле. Однако во второй половине XIX века во Франции был силен своего рода скептический позитивизм, и попытки Вурца добиться признания атомизма и структурализма на родине во многом оказались безуспешными. Его первая опубликованная работа была посвящена гипофосфорной кислоте (1841), а продолжение исследований кислот фосфора (1845) привело к открытию сульфофосфорной кислоты и оксихлорида фосфора, а также гидрида меди. Но его основные работы были в области органической химии. Исследование цианистых эфиров (1848) дало класс веществ, открывших новое направление в органической химии, поскольку, обрабатывая эти эфиры едким кали, он получил метиламин – простейшее органическое производное аммиака (1849), а позднее (1851) – соединение мочевины. В 1855 году, изучая различные вещества, полученные из глицерина, он пришел к выводу, что глицерин является телом алкогольной природы, образованным из трех молекул воды, подобно тому, как обычный спирт образован из одной, и таким образом пришел (1856) к открытию гликолей, или двухатомных спиртов, тел, аналогично связанных с двойным типом воды. Это открытие он тщательно разработал в исследованиях оксида этилена и полиэтиленовых спиртов. Окисление гликолей привело его к гомологам молочной кислоты, а спор о строении последней с Адольфом Вильгельмом Германом Колбе привел к открытию многих новых фактов и лучшему пониманию взаимосвязи между окси- и амидокислотами. В 1855 году он опубликовал работу, которая теперь известна как реакция Вурца. В 1867 году Вурц синтезировал нейрин действием триметиламина на гликольхлоргидрин. В 1872 году он открыл альдольную реакцию и охарактеризовал продукт, обладающий свойствами как спирта, так и альдегида. Александр Бородин независимо открыл эту реакцию в том же году. Продукт был назван альдолем, что указывало на его двойственный характер. Это привело ко второй конфронтации с Колбе. Помимо этого списка некоторых новых веществ, которые он синтезировал, следует упомянуть его работы по аномальной плотности паров. Изучая олефины, он заметил, что плотность паров амиленоводорода, гидробромида и т. д. изменяется при повышении температуры, и в постепенном переходе от газа с приблизительно нормальной плотностью к газу с половинной нормальной плотностью он увидел весомый аргумент в пользу того, что аномальные плотности паров, проявляемые, например, солью аммония или пентахлоридом фосфора, объясняются диссоциацией. С 1865 года он рассматривал этот вопрос в ряде статей, в частности, поддерживая диссоциацию паров хлорального гидрата, в отличие от Этьена Анри Сент-Клера Девиля и Марселина Бертело. В течение двадцати одного года (1852–1872) Вурц публиковал в «Анналах химии и физики» рефераты химических работ, выполненных за пределами Франции. Публикация его фундаментального «Dictionnaire de chimie pure et appliquée», в которой ему помогали многие другие французские химики, началась в 1869 году и завершилась в 1878 году; два дополнительных тома были изданы в 1880–1886 годах, а в 1892 году началось издание второго дополнения. Среди его книг: «Химия медицинская» (1864), «Элементарные уроки современной химии» (1867), «Теория атомов в общем представлении о мире» (1874), «Атомная теория» (1878), «Прогресс в промышленности искусственных красителей» (1876) и «Трактат о биологической химии» (1880–1885). Его «Histoire des doctrines chimiques», вступительное слово к его «Dictionnaire» (опубликованное также отдельно в 1869 году), начинается с фразы: «Химия – это французская наука». Хотя это вызвало бурю протеста в Германии, утверждение менее националистично, чем кажется; он имел в виду лишь рождение химии при великом Антуане Лоране Лавуазье, а не утверждение исключительной французской национальной принадлежности науки.

Influenced by such leading figures as Liebig and Dumas, by 1856 Wurtz became a powerful advocate of a reform in chemical theory then being led by Charles Gerhardt and Alexander Williamson. This new chemistry of the 1850s took the idea of chemical atoms seriously, adopted atomic weights for the elements that strongly resemble the modern ones, and proposed a unitary schematic plan that opposed the dualistic theory derived from the work of Jons Jacob Berzelius. Soon thereafter, Wurtz also adopted the new structural theory that was developing from the work of younger chemists such as August Kekulé. However, a kind of skeptical positivism was influential in France during the second half of the nineteenth century, and Wurtz's efforts to gain a favorable hearing for atomism and structuralism in his homeland were largely frustrated. Wurtz's first published paper was on hypophosphorous acid (1841), and the continuation of his work on the acids of phosphorus (1845) resulted in the discovery of sulfophosphoric acid and phosphorus oxychloride, as well as of copper hydride. But his original work was mainly in the domain of organic chemistry. Investigation of the cyanic ethers (1848) yielded a class of substances which opened out a new field in organic chemistry, for, by treating those ethers with caustic potash, he obtained methylamine, the simplest organic derivative of ammonia (1849), and later (1851) the compound ureas. In 1855, reviewing the various substances that had been obtained from glycerin, he reached the conclusion that glycerin is a body of alcoholic nature formed on the type of three molecules of water, as common alcohol is on that of one, and was thus led (1856) to the discovery of the glycols or diatomic alcohols, bodies similarly related to the double water type. This discovery he worked out very thoroughly in investigations of ethylene oxide and the polyethylene alcohols. The oxidation of the glycols led him to homologues of lactic acid, and a controversy about the constitution of the latter with Adolph Wilhelm Hermann Kolbe resulted in the discovery of many new facts and in a better understanding of the relations between the oxy and the amido acids. In 1855, he published work on what is now known as the Wurtz reaction. In 1867 Wurtz synthesized neurine by the action of trimethylamine on glycol chlorhydrin. In 1872 he discovered the aldol reaction and characterized the product as showing the properties of both an alcohol and an aldehyde. Alexander Borodin discovered the reaction independently in the same year. The product was named an aldol, pointing out its double character. This led to a second confrontation with Kolbe. In addition to this list of some of the new substances he prepared, reference may be made to his work on abnormal vapor densities. While working on the olefins he noticed that a change takes place in the density of the vapor of amylene hydrochloride, hydrobromide, &c, as the temperature is increased, and in the gradual passage from a gas of approximately normal density to one of half normal density he saw a powerful argument in favor of the view that abnormal vapor densities, such as are exhibited by sal ammoniac or phosphorus pentachloride. are to be explained by dissociation. From 1865 onwards he treated this question in several papers, and in particular maintained the dissociation of vapor of chloral hydrate, in opposition to Etienne Henri Sainte Claire Deville and Marcellin Berthelot. For twenty one years (1852–1872) Wurtz published in the Annales de chimie et de physique abstracts of chemical work done out of France. The publication of his great Dictionnaire de chimie pure et appliquée, in which he was assisted by many other French chemists, was begun in 1869 and finished in 1878; two supplementary volumes were issued 1880–1886, and in 1892 the publication of a second supplement was begun. Among his books are Chimie médicale (1864), Leçons élémentaires de chimie moderne (1867), Théorie des atomes dans la conception générale du monde (1874), La Théorie atomique (1878), Progrés de l'industrie des matières colorantes artificielles (1876) and Traité de chimie biologique (1880–1885). His Histoire des doctrines chimiques, the introductory discourse to his Dictionnaire (also published separately in 1869), opens with the phrase, La chimie est une science française. Although it raised a storm of protest in Germany, the sentence is less nationalistic than it appears; he intended to refer only to the birth of chemistry under the great Antoine Laurent Lavoisier, rather than asserting exclusive French national ownership of the science.