Бертло пьер эжен марселен. Бертло пьер эжен марселей

Пьер Эжен Марселен Бертло (фр. Marcellin Berthelot; 25 октября 1827, Париж - 18 марта 1907, Париж) - французский физико-химик, общественный и политический деятель. Пионер исследования кинетических реакций, один из основоположников органического синтеза и термохимии, автор работ по истории науки. Член Парижской академии наук (1873) и член-корреспондент Петербургской академии наук (1876).

Биография

Пьер Эжен Марселен Бертло родился в Париже в семье врача. Вначале Бертло изучал в Парижском университете медицину, но под влиянием лекций Т. Пелуза и Ж. Б. Дюма решил посвятить себя химии. Окончив университет в 1849 г., работал в лаборатории Пелуза, а с 1851 - в Коллеж де Франс у А. Ж. Балара. В 1859-1864 гг. Бертло был профессором химии Высшей фармацевтической школы в Париже, в 1864-1906 гг. - профессор в Коллеж де Франс. В 1873 г. стал членом Парижской академии наук; в 1889 г. - её непременным секретарём. Иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (с 1876 г.). Кавалер Большого Креста Ордена Почётного легиона.

Научная работа

В 1851 г. Бертло начал свои работы по синтезу органических соединений из простых веществ. Бертло синтезировал многие простейшие углеводороды - метан, этилен, ацетилен, бензол, а затем на их основе - более сложные соединения. В 1853-1854 гг. взаимодействием глицерина и жирных кислот Бертло получил аналоги природных жиров и т.о. доказал возможность их синтеза. Попутно он установил, что глицерин - трёхатомный спирт. Принципиальное значение имел синтез этилового спирта гидратированием этилена в присутствии серной кислоты (1854); до этого этиловый спирт получали только брожением сахаристых веществ. Этими синтезами Бертло нанёс окончательное поражение представлениям о «жизненной силе».

В 1861-1863 гг. Бертло совместно с французским химиком Л. Пеан де Сен-Жилем опубликовал исследования скорости образования сложных эфиров из спиртов и кислот, занимающие видное место в истории химической кинетики.

Бертло принадлежит почётное место среди основоположников термохимии. Он провёл обширные калориметрические исследования, приведшие, в частности, к изобретению в 1881 г. калориметрической бомбы, ввёл понятия «экзотермической» и «эндотермической» реакций. Развивая термохимические идеи датского химика Ю. Томсена, Бертло выдвинул в 1867 г. принцип максимальной работы (принцип Бертло - Томсена), согласно которому все самопроизвольные процессы протекают в направлении наибольшего теплообразования.

Кроме этого, Бертло исследовал действие взрывчатых веществ: температуру взрыва, скорости сгорания и распространения взрывной волны и др. Им были заложены основы изучения терпенов. В 1867 г. Бертло предложил общий метод восстановления органических соединений йодистым водородом. Занимаясь агрохимическими исследованиями, Бертло выяснил значение углерода, водорода, азота и др. элементов в растениях и высказал предположение о возможности фиксации свободного азота почвой, населённой микроорганизмами и не покрытой растительностью.

Бертло являлся также одним из крупнейших историков химии. В 1885 г. вышел его труд «Происхождение алхимии». В 1887-1893 гг. Бертло опубликовал собрания древнегреческих, западноевропейских, сирийских и арабских алхимических рукописей с переводами, комментариями и критикой. Бертло принадлежит книга «Революция в химии. Лавуазье» (1890).

Автор знаменитых химических синтезов, Бертло порой был непоследовательным в вопросах химической теории. Он долго отрицал атомно-молекулярную теорию, теорию химического строения, периодический закон, теорию электролитической диссоциации. Понятие молекулы он считал неопределённым, атома - гипотетическим, а валентность - иллюзорной категорией. Однако будучи настоящим учёным, он уже на склоне лет, окруженный ореолом славы, он нашёл в себе мужество отказаться от этих своих заблуждений. Свой отказ он выразил следующими словами: «Главная обязанность учёного не в том, чтобы пытаться доказать непогрешимость своих мнений, а в том, чтобы всегда быть готовым отказаться от всякого воззрения, представляющегося недоказанным, от всякого опыта, оказывающегося ошибочным».

Общественно-политическая деятельность

Помимо научной работы, Бертло активно занимался общественно-политической деятельностью. С 1876 г. Бертло занимался вопросами просвещения: был генеральным инспектором высшего образования, а в 1886-1887 гг. - министром народного просвещения и изящных искусств. В 1895-1896 гг. Бертло был министром иностранных дел Франции.

Продолжатель традиций просветителей-энциклопедистов XVIII в., Бертло был последовательным атеистом, ратовал за расширение образования, за союз естествознания и философии. В своей статье «2000 год» учёный нарисовал идиллическую картину общества, пользующегося достижениями науки и предоставляющего все возможности для научного прогресса. Глубоко веря в преобразующую силу науки, Бертло полагал, что с её помощью без революционных потрясений могут быть решены и социальные проблемы.

Пьер Бертло

Пьер-Эжен-Марселен Бертло (1827-1907) - член Парижской академии наук, член-корреспондент Петербургской академии наук, признанного мастера органического синтеза, удостоенного за свои исследования звания «аптекаря первого клас­са», пожизненного сенатора, министра просвещения и изящных искусств, министра иностранных дел Франции, одного из «сорока бессмертных» Французской академии литературы, кавалера ордена Почетного легиона. Бертло женился в возрасте тридцати двух лет. Его жена Софи Ниодэ была на десять лет его моложе. Ее черты сохранило поколениям изображение святой Елены в церкви Сан-Этьен дю Мои.

Софи Бертло, женщина высокой культуры, старалась оставаться в тени возле мужа и во времена его душевной тревоги умела успокоить и отвлечь. Супруги прожили вместе сорок шесть лет, в их чувствах и мыслях никогда не было разлада. В семье Бертло было шестеро детей - четыре сына и две дочери. В 1895 г. После болезни умерла совсем еще молодой их старшая дочь Элен, оставив после себя сына. В 1904 г. девятнадцатилетним юношей он погиб при железнодорожной катастрофе. Эти утраты приблизили смерть Софи Бертло, а через три часа после смерти жены скончался от сердечного приступа и Марселен Бертло. Он часто говорил своим взрослым детям: «Я чувствую, что не переживу вашу мать». Марселена Бертло вместе с женой похо­ронили по решению Парламента в Пантеоне рядом с останками Виктора Гюго, Сади Карно и других выдающихся деятелей Франции.

В 1864 г. для профессора Бертло была создана специальная кафедра органической химии в старейшем и демократичнейшем универ­ситете Франции Коллеж де Франс. Основанный в 1530 г., уни­верситет имеет свои традиции: нет обязательного студенчества, лекции читаются бесплатно, экзамены и зачеты отсутствуют, слу­шать профессоров приходят только подлинно заинтересованные люди. В этом университете и в его лабораториях М. Бертло про­работал всю свою жизнь.

Подсчеты показывают, что при жизни Бертло за 57 лет - с 1850 по 1907 г.- из печати вышло 2870 его произведений: книги (примерно 60 томов), научные статьи, брошюры, сборники писем, газетные статьи, речи. В отдельные годы Бертло печатал более чем по сто статей. Например, в 1877 г. им было опубликовано 123 статьи.

Немецкий химик Либих, представляя Бертло в 1869 г. в состав Баварской академии наук, писал: «Он оказал наиболее сильное и решительное влияние на развитие органической химии, он продолжает обогащать ее почти ежедневно новыми и удивительными открытиями».

Бертло был упорным противником атомно-молекулярного учения, теории химического строения молекул, не разделял идеи Пери­одического закона Менделеева. Открытие предсказанных Менде­леевым новых элементов считал основанным не на Периодической системе, а на издавна известных аналогиях. Бертло отрицал воз­можность электролитической диссоциации солей, не признавал осмотическую теорию растворов. Он защищал отжившую свой век и уже непонятную многим химикам эквивалентную систему химических символов. Современники Бертло с трудом расшиф­ровывали его формулы. Так, этиловый спирт С 2 Н 5 ОН он изображал как С 4 Н 4 (О 2 Н 2), уксусную кислоту СН 3 СООН - как С 2 Н 4 (О 2), му­равьиную кислоту НСООН - формулой С 2 Н 2 (О 4), метан СН 4 он называл «форменом» с составом С 2 Н 4 , этан С 2 Н 6 -«гидрюр эти­леном» с формулой С 2 Н 2 (С 2 Н 4).

Бертло доказывал невозможность с помощью структурных фор­мул отразить пространственную конфигурацию молекул. В 1890 г. весь научный мир отмечал триумф теории химического строения, но Бертло продолжал изображать бензол С 6 Н 6 формулой С 12 Н 6 , нитробензол C 6 H 5 NO 2 - формулой C 12 H 5 (AzO 4 ) O 2 .

Когда в 1860 г. химики многих стран собрались в Карлсруэ на Международный конгресс по теоретической химии, Бертло от­казался от участия в конгрессе. Непоследовательность и противоречивость воззрений Бертло проявлялись во многом: например, отрицая существование атомов и молекул, он в то же время утверждал возможность превращения химических элементов, счи­тая, что их можно «фабриковать».

В конце своей жизни Бертло нашел в себе силы отказаться от прежних представлений и принять то, чему так долго проти­водействовал.

Органическая химия - огромное поле для исследований и экспериментов. Количество реакций и способов получения одного и того же вещества иногда может поражать воображение. Неудивительно, что среди этого хаоса наиболее важное отмечается именами ученых, сделавших открытие. Поэтому в химии очень много так называемых именных реакций - названных в честь их исследователей. О них и пойдет речь.

История органического синтеза

Раньше, очень давно, считалось, что вся химия поделена на две части - "живую" и "неживую". Сейчас эта классификация примерно совпадает с делением на органическую и неорганическую, но тогда еще и считали, что соединения "живой" химии нельзя получить в лаборатории, а можно только выделить из природных материалов, в которых они содержатся. Дело в таинственной живой силе, которая по-особенному регулирует все процессы в "живой" химии.

Эти убеждения опроверг Фридрих Велер в 1824 году, получив мочевину "живой" химии из "неживых" аммиака и углекислого газа. Реакция была проведена при высоких температуре и давлении, однако без участия всяких "живых сил". Позже ученик Велера Адольф Кольбе синтезировал трихлоруксусную кислоту. Это была длинная цепочка реакций, однако в самом начале ее лежал лишь уголь. А из он получил уксусную.

Реакции Бертло

Предыдущие доказательства были убедительными, однако их все еще было очень мало. И здесь в игру вступил французский химик Марселен Бертло. Он синтезировал метан - основу всей органики, - используя сероводород и сероуглерод. При пропускании этих газов над медным катализатором и получалось искомое соединение. Следующий опыт Бертло - реакция получения муравьиной кислоты из натриевой щелочи и угарного газа. Потом синтезировали ацетилен - Бертло использовал электролиз водорода на угольных электродах, Велер гидролизовал карбид.

Кроме этих двух углеводородов (метана и ацетилена), Бертло получил еще много более сложных - бензол, этилен и их производные. Из этилена и воды был получен этиловый спирт в присутствии серной кислоты - эта реакция Бертло послужила еще одним опровержением "жизненной силы", которая должна была участвовать в образовании того же этилового спирта про брожении, прежнем методе получения.

Все тот же Бертло успел получить и природные жиры из глицерина и жирных кислот. Все эти реакции в совокупности все же опровергли окончательно представления о "неживой силе", и таким образом было положено начало химии органического синтеза - изучению способов получения различных органических соединений.

Лабораторные реакции

Самая популярная реакция, одна из немногих, известных кому-то, кроме химиков - проба Толленса, или реакция серебряного зеркала. Она состоит в окислении кислоты (и ряда других менее популярных соединений) и одновременном восстановлении серебра, которое на гладкой поверхности осаждается в виде сплошного блестящего слоя - того самого зеркала.

Еще одной известной именной реакцией в органической химии является реакция Кучерова - гидратация алкинов с помощью солей ртути в кислой среде. В результате образуется сначала енол - который далее перегруппировывается в карбонильное соединение (альдегид или кетон).

Интерес также вызывает реакция Дильса - Альдера. Ее достаточно трудно объяснить словами и очень просто - картинкой.

В реакцию вступает, во-первых, сопряженный диен (у такого диена двойные связи расположены через одну), во-вторых, диенофил, у которого есть двойная связь, причем не простая, а с пониженной электронной плотностью - поэтому у диенофила рядом с кратной связью находится электроноакцепторная группа (карбонильная, карбоксильная или еще какая-нибудь), которая эту плотность на себя оттягивает. Тогда диен крепится к диенофиловой кратной связи, образуя шестичленный цикл.

Промышленный синтез

Одной из знаковых реакций, в особенности для российской науки, является синтез бутадиена - основы для производства синтетического каучука. Она носит название реакции Лебедева. Этиловый спирт пропускается над комплексным катализатором - оксид алюминия, оксид цинка и температура 400-500 о С. Процесс проходит в одну стадию и этим выгоден; именно благодаря ему СССР в 1926 году получил сырье, необходимое для производства одного из важнейших промышленных полимеров - синтетического каучука, то есть резины.

Также большое значение имеет процесс Фишера - Тропша. Он заключается в получении различных жидких углеводородов из синтез-газа (смеси угарного газа и водорода) с катализаторами из железа или кобальта. Из продуктов синтеза дальше можно делать топливо - бензин или дизельное (основное направления использования процесса). Также состав продуктов синтеза можно изменять с помощью выбора определенных катализаторов: процесс можно направить на получение метана, углеводородов с разветвленной цепью, высших парафинов, метанола и прочего.

Разночтения

Часто в научной литературе на разных языках название одной и той же реакции может отличаться. Например, реакция мягкого окисления алкенов до двухатомных спиртов - гликолей, - во всей русскоязычной литературе носящая название реакции Вагнера, в остальном мире остается безымянной.

Также существует реакция, в которой серебряные соли карбоновых кислот реагируют с галогенами с образованием галогенозамещенных углеводородов. В ходе реакции уходит карбоксильная группа, поэтому цепь галогенозамещенного углеводорода содержит на один атом углерода меньше. Мы обычно называем ее реакцией Бородина - Хундискера, однако в немецкой и английской научной литературе ее, как правило, знают в качестве реакции Хундискера.

А где, собственно, реакция с именем Бертло?

В русскоязычной органической химии именной реакции, целиком и полностью принадлежащей Бертло, не существует. Получение бензола тримеризацией ацетилена при 600 о С - это реакция Зелинского, или Бертло - Зелинского. Не надо путать реакцию Бертло - Зелинского с реакцией Зелинского - Казанского: в обоих случаях получают бензол, только в первом - из ацетилена, а во втором - из циклогексана. Однако существует так называемый метод Бертло, служащий для обнаружения аммиака. Участвующий в этой реакции реагент Бертло - раствор фенола с гипохлоритом натрия в щелочной среде - реагирует с аммиаком с образованием индофенола синего цвета.

Метод широко применяется в аналитической химии (в частности, для обнаружения фенола в моче или для обнаружения самой мочевины, которая разлагается на аммиак и углекислый газ).

(1827-1907)

Он дважды занимал высокие госу­дарственные посты: возглавлял Ми­нистерство народного образования и изящных искусств, был министром иностранных дел Французской рес­публики.

В Париже его именем названы улица и площадь. Не за заслуги на государственном поприще: Пьер Эжен Марселен Бертло снискал сла­ву величайшего учёного XIX в. И не только как химик: ему принад­лежат исследования по физике и биологии. Сотни его статей посвя­щены гуманитарным наукам: фило­софии, археологии, истории, педа­гогике... Всего и не перечислишь.

Удивительно счастливо сложи­лась личная жизнь учёного. Один из его шестерых сыновей вспоминал: «Мои мать и отец молились друг на друга; никогда ни малейшая тень не застилала их счастья». Они умер­ли в один и тот же день, 18 марта, Марселен на три часа позже...

Редкая эрудиция, феноменаль­ная память, лихорадочная страсть к работе были его основными черта­ми. Немецкий химик Юстус Либих сказал однажды, что Бертло делает открытия чуть ли не ежедневно.

В 1854 г. он опубликовал рабо­ту, которая сразу принесла ему ми­ровую известность. Нагревая смесь глицерина с жирными кислотами в запаянных трубках, Бертло полу­чил вещества, оказавшиеся анало­гами природных растительных и животных жиров. Именно это иссле­дование окончательно поставило крест на учении о «жизненной

силе», согласно которому органиче­ские вещества могли порождаться только самой природой.

Учёный стал одним из величай­ших «мастеров» органического син­теза, сформулировал его основные принципы. Он впервые получил этиловый спирт гидратацией этиле­на в присутствии серной кислоты, муравьиную кислоту из оксида уг­лерода и воды. Бертло осуществил прямой синтез ацетилена при тем­пературе электрической дуги меж­ду угольными электродами в атмо­сфере водорода. Ацетилен он использовал как исходный продукт при синтезе ряда ароматических углеводородов. Перечень его до­стижений можно продолжать ещё долго.

Соотечественники называли Бертло «изобретателем термохи­мии». В этом преувеличении присут­ствует, однако, и некоторая доля ис­тины. Конечно, Бертло не «изобрёл» термохимию: уже до него она нача­ла оформляться в самостоятельную дисциплину. Заслуга учёного со­стояла в том, что он поднял термо­химические исследования на прин­ципиально новый уровень. Ему принадлежит разработка важней­ших теоретических представлений о тепловых эффектах химических процессов: именно он ввёл понятия об эндотермических и экзотермиче­ских реакциях. Он был подлинным виртуозом термохимического экспе­римента, изобрёл так называемую калориметрическую бомбу. Этот нехитрый аппарат позволил резко повысить точность определения теплот горения.

Мифический царь Мидас обла­дал способностью обращать в золото всё, к чему прикасался. Порази­тельная особенность Бертло состо­яла в том, что любая проблема, привлёкшая его внимание, начина­ла сверкать неожиданными гранями. Органический синтез и термохи­мия - лишь наиболее яркие приме­ры. А ведь он ещё стоял у истоков формирования основных постула­тов химической кинетики.

Бертло с увлечением занимался историей химии. В фундаментальной монографии «Происхождение ал­химии» (1885 г.) он высказал прин­ципиально новые идеи по поводу её возникновения, распространения и практического значения. Своему ве­ликому соотечественнику он посвя­тил книгу «Химическая революция. Лавуазье» (1890 г.).

Французский ученый, провел классические синтезы углеводородов, внес значительный вклад в развитие термохимии, химической термодинамики, кинетики.

Знаменитый русский естествоиспытатель К. А. Тимирязев назвал Бертло «Лавуазье XIX столетия». Как и А. Лавуазье, Бертло известен работами в различных областях знаний: физике и химии, философии и археологии, истории науки и физиологии… Будучи профессором наиболее известного института Франции — Коллеж де Франс и министром народного просвещения, он многое сделал для улучшения преподавания естественных наук. По различным областям знаний им было написано около 2500 работ.

В середине 1850-х гг. он изучил состав и свойства органических соединений различных классов: глицерина, метилового спирта, бензола, нафталина, ацетилена, этилена и многих других веществ – и разработал методы их синтеза. Нагревая в запаянных трубках глицерин с насыщенными кислотами (стеариновой, пальмитиновой и др.), он получил сложные эфиры глицерина. Проанализировав состав и свойства этих веществ, Бертло доказал в середине 50-х гг., что они являются основой животных и растительных жиров. Это открытие вслед за работами Ф. Велера и других химиков-органиков нанесло окончательный удар по представлениям приверженцев идеалистической теории «жизненной силы». Они считали, что основные вещества (белки, жиры, углеводы), из которых состоят живые организмы, невозможно получить в лаборатории. На основании этих исследований впоследствии была создана химическая промышленность пищевых жиров.

В течение 50 лет, начиная с 1851 г., Бертло исследовал углеводороды. Он получил ацетилен из углерода и водорода в электрической дуге, синтезировал из ацетилена бензол, нафталин и более сложные ароматические соединения, а также предельные и непредельные алифатические углеводороды и их кислород- и азотсодержащие производные.

Бертло сыграл большую роль в развитии термохимии, термодинамики, химической кинетики. Ученый ввел понятия об экзотермических и эндотермических реакциях, одним из первых вывел уравнение скорости реакции, проанализировал условия равновесия важных для практики реакций этерификации и омыления.

Во время франко-прусской войны в 1870 г. Бертло занимался исследованиями взрывчатых веществ. Он изучил закономерности их сгорания, определил скорость распространения взрывной волны и другие характеристики взрыва. Он организовал производство боеприпасов для обороны Парижа.

В области агрономической и биологической химии Бертло установил, что различные по составу почвы усваивают азот воздуха неодинаково, в зависимости от жизнедеятельности микроорганизмов. Бертло выяснил роль углерода, водорода, серы, фосфора, алюминия, азота и его соединений - нитратов в развитии растений.