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

Бутлеров и теория строения. Химия. Высшие углеводороды

Специальность "Химическая технология органических веществ"

Бутлеров и теория строения. Учебный фильм по химии

Знаменитые учёные Латвии, химики

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 пишет 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 продолжил свою учёбу в роли «оставленного при университете для подготовки к профессорскому званию». В 1854 он сдал экзамен и защитил диссертацию на степень доктора химии. В последующие годы А. М. Бутлеров много размышляет над теоретической стороной химии и уже в 1858 г., во время первой поездки за границу, высказывает на заседании Парижского химического общества свои теоретические взгляды, которые через три года, в 1861 г., в более развитом виде становятся предметом его известного доклада «О химическом строении вещества». С 1849 преподаватель, с 1854 экстраординарный, а с 1857 ординарный профессор химии в том же университете. В 1860-1863 был дважды его ректором.

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.

Александр Михайлович Бутлеров биография кратко русского химика, создателя теории химического строения органических веществ

Жизнь и деятельность Бутлерова

Родился 15 сентября 1828 г. в городе Чистополе Казанской губернии в дворянской семье. Первое образование получил в частном пансионе Топорнина

В 1844 г. начал обучение в Казанском университете. После окончания университета активно работал, и уже через 8 лет выпускник университета стал ординарным профессором.

В 1857- 1858 гг. ездил за границу (Германия, Швейцария, Италия, Франция, Англия, Чехия), чтобы ознакомиться с новыми идеями в химии. Он посещал европейские лаборатории и встречался со знаменитыми химиками того времени.

Вернувшись в Россию, учёный занялся переоборудованием химической лаборатории. Затем он выполнил цикл экспериментальных работ, в процессе которых был осуществлён первый в мире полный синтез сахаристого вещества (Бутлеров назвал это соединение метиленитаном).

Вторая заграничная командировка Бутлерова стала переломным моментом в развитии всей органической химии. Выступая на 36-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере (1861 г.), учёный в докладе «Нечто о химическом строении тел» впервые изложил основные положения своей теории химического строения. Согласно ей, химическое поведение молекул зависит от их топологии (последовательность соединения атомов), взаимовлияния атомов и неравноценности химических связей между атомами в молекуле.

В 1864 г. вышла монография Бутлерова «Введение к полному изучению органической химии» - первое руководство, основанное на теории химического строения. Именно этот труд повлиял на развитие химии во всём мире. Теория химического строения Бутлерова служит фундаментом современной органической химии. В 1869 г. учёный переехал в Петербург, где продолжил свою деятельность.

В 1852-1862 гг. в Казани и Петербурге он читал публичные лекции по химии.

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 конструкцию, т.е. расположение атомов в соединении». Кольбе счел принципиально невозможным выяснение химического строения молекул.

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. Основы своей теории Бутлеров сформулировал следующим образом: «Исходя из мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует определенным количеством принадлежащей ему силы (сродства), я называю химическим строением распределение этой силы, вследствие которого атомы... соединяются в частицу». 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, которыми следует руководствоваться.

Мощным орудием для выяснения и доказательства структуры молекул он считал органический синтез, особенно проводимый в «умеренных условиях» («невозвышенных температурах»), когда участвующие в реакциях «радикалы» сохраняют свое строение. Исходя из своей теории, предсказал существование многих органических соединений. Так, Бутлеровым был получен один из четырех предсказанных теорией бутиловых спиртов, ученый расшифровал его строение и доказал наличие изомеров. 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.

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). Среди его учеников – В.В.Марковников, А.Н.Попов, А.М.Зайцев (в Казани), А.Е.Фаворский, И.Л.Кондаков (в Петербурге).