Канниццаро - итальянский
химик, один из основателей атомно-молекулярной теории. Станислао
Канниццаро родился в городе Палермо (о. Сицилия) в семье королевского
судьи Мариано Канниццаро. Его отец, принадлежа к элите неаполитанской
королевской администрации, до самой своей смерти в 1836 года успешно
продвигался по карьерной лестнице: судья, начальник полиции Сицилии,
председатель контрольной палаты в Палермо. Одна из сестер Станислао
после своего замужества стала невесткой премьер-министра королевского
правительства. Мальчик рос и воспитывался в состоятельной,
респектабельной семье, одним из ценностных жизненных ориентиров которой,
вопреки общепринятым в то время нормам, было получение хорошего
образования.
В 1836 году мальчика направили для обучения в привилегированную
школу-пансионат «Garolino calasanzio». Школа славилась преподаванием
наук гуманитарного направления (философия, риторика, поэзия и пр.),
меньшее значение придавалось, к сожалению, изучению естественных наук.
Возможно, поэтому, решив все-таки поближе познакомиться с естественными
дисциплинами, по окончании школы (1841) Канниццаро поступил на
медицинский факультет Палермского университета.
Уже на первом курсе, не без влияния известного в научном мире профессора
физиологии Микеле Фодера, Канниццаро увлекся проблемами общей
физиологии, и в частности физиологической химии. Он много занимался под
руководством профессора не только в университетской лаборатории, но и в
домашней лаборатории своего учителя. В результате в 1845 году молодой
ученый выступил на физиологической секции Седьмого конгресса итальянских
естествоиспытателей в Неаполе с тремя сообщениями, вызвавшими оживленный
интерес ученой аудитории. Эти исследования, а также интересные лекции
профессора химии Казорио способствовали увлечению Канниццаро химией.
В своих «Автобиографических заметках» по этому поводу он высказался
следующим образом: «Побуждаемый изучением физиологии, я попытался у себя
дома приобрести навыки в химических манипуляциях, поскольку в Палермском
университете не было никакой химической лаборатории для учащихся и
имелось лишь самое необходимое для простейших демонстрационных опытов на
лекциях, которые очень хорошо читал профессор Казорио, приобретший
известность некоторыми небольшими аналитическими работами». Однако
успешно начавшиеся занятия химией пришлось неожиданно прервать в связи с
конфликтной ситуацией, возникшей в стенах университета (столкновения
юноши с одним из преподавателей), из-за чего Канниццаро пришлось
покинуть Палермский университет. Но покровительство профессора Фодера
позволило Канниццаро продолжить свое образование, причем наилучшим
образом.
Фодера представил юношу известному в то время физику Мачедонио Меллони.
Последний принял его в свою лабораторию в Неаполе, где Канниццаро
приступил к исследованиям в области тепловых явлений. В свою очередь
Меллони тесно сотрудничал с учеными Пизанского университета. Одним из
его коллег в Пизе был химик Рафаэле Пириа, постоянно привлекавший в свою
лабораторию для участия в исследованиях талантливую молодежь. После
соответствующей рекомендации Меллони Канниццаро был зачислен в
ассистенты Пириа (1846), у которого он одновременно обучался и работал:
Канниццаро слушал лекции и посещал занятия Пириа по органической и
неорганической химии, во время лекций ассистировал профессору при
демонстрации опытов.
Занятия химией занимали все свободное время Канниццаро. Но, несмотря на
свою поглощенность наукой, молодой ученый находил время для участия в
политических акциях либерального движения Сицилии. Под влиянием своего
учителя Микеле Фодера, сторонника теории утопического социализма,
молодой человек постепенно становится убежденным борцом против
неаполитанской монархии. Особенно накаленная в политическом отношении
обстановка в Сицилии сложилась в январе 1848 г. В течение одной
январской недели в ряде городов Сицилии начались восстания народных
демократических сил против королевской власти Бурбонов. Повстанцами была
создана единая антибурбонская коалиция во главе с несколькими временными
комитетами, возглавляемыми либералами. Восставшими был захвачен
королевский дворец, свергнута власть монархии. В феврале Генеральный
комитет Палермо взял на себя функции временного правительства Сицилии. В
марте состоялось первое заседание парламента, которым было сформировано
правительство нового сицилийского государства. Во всех политических
изменениях, происходивших в Сицилии, Канниццаро принял самое активное
участие: был командиром артиллерийской батареи во время вооруженного
восстания, представителем одной из местностей в палате общин парламента.
В течение лета обстановка на острове продолжала оставаться нестабильной.
Королевская семья не уступала своих позиций. В конце августа 1848 г.
Бурбоны направили в Сицилию большой экспедиционный корпус солдат.
Королевские войска теснили повстанцев. Тяжелая ситуация сложилась на
подступах к ряду городов. В частности, долгую оборону выдерживал город
Таормин, комиссаром правительства которого был назначен Канниццаро.
Кровопролития вызвали негативную реакцию многих европейских государств.
Пресса призывала королевскую семью прекратить военные действия.
Благодаря посредничеству дипломатических представительств Англии и
Франции осенью на острове было объявлено перемирие. Но оно, увы,
продолжалось недолго. В марте 1849 года перемирие было отменено. Бурбоны
возобновили военные действия. В ожесточенных боях перед превосходящими
силами королевских войск один за другим сдались в апреле города
восточного побережья Сицилии: сначала Таормин, затем Катания, Аугусти и
пр.. Возглавляемое Канниццаро воинское подразделение в Таормине в этих
боях сражалось особенно стойко. Овладев самым укрепленным восточным
побережьем, королевские войска смогли беспрепятственно занять уже всю
территорию острова. В конце апреля 1849 года сицилийское правительство
вынуждено было передать свою власть муниципалитету Палермо и вместе с
другими деятелями революционного движения отбыло на корабле во Францию.
Среди пассажиров этого корабля находился 22-летний Канниццаро. Через
непродолжительное время всем участникам революции была объявлена
амнистия, из них лишь 12 «зачинщиков» были приговорены к смертной казни.
Согласно королевскому указу они никогда не должны были быть помилованы. В этом списке значилось имя Канниццаро.
На французской земле, распростившись со своей революционной
деятельностью, Канниццаро вновь вспомнил о позабытой в военных сражениях
страсти - химической науке. Первоначально его взор обратился к
химическим производствам. Все лето 1849 года он посещал химические
заводы Марселя, Арля, Авиньона, Лиона и других городов. Его интересовали
технологические схемы производства, организация их аналитических служб.
Однако, посетив Париж и познакомившись с местной академической публикой
(А.А.Каур, Ж.-Б.Дюма, М.Шеврёль, Ф.Клоэз и др.), он неожиданно увлекся
препаративной органической химией. В результате Канниццаро два года
проработал в лаборатории Шеврёля в Музее естественной истории, занимаясь
цианистыми соединениями совместно с Клоэзом. Одновременно он повышал
свой образовательный уровень, посещая лекции и занятия известных
французских профессоров в Коллеж де Франс. Результатом его совместных с
Клоэзом исследований было открытие цианамида.
В 1851 году ученый был приглашен на должность профессора химии, физики и
механики в Технический университет г. Алессандрии (Северная Италия).
Канниццаро долго колебался, принимать ли это предложение. Как
выяснилось, химическая лаборатория этого университета была совсем не
приспособлена для исследовательской работы. К тому же не хватало
необходимых для исследований и преподавания химических препаратов; в
распоряжение профессора предоставлялся всего один сотрудник (фармацевт
по специальности). Все это невозможно было сопоставить с хорошо
поставленной экспериментальной работой в лаборатории Шеврёля. Однако
конец раздумьям положило письмо Пириа, советовавшего согласиться на это
предложение. «Я настоятельно прошу Вас принять это предложение, - писал
Пириа, - поскольку эта посредственная должность лишь временная. Вы
смогли бы впоследствии получить кафедру в Турине или Генуе. Кроме того,
некоторое внимание должно быть уделено также этой несчастной стране,
которой можно служить ретортой так же, как и ружьем...». Прибытие
Канниццаро в Алессандрию было восторженно встречено его жителями.
Ученого восприняли как героя революции и всех призывали посетить его
лекции. В Алессандрии Канниццаро проявил себя как талантливый педагог,
сумев наладить работу кафедры химии практически с нуля. Одновременно он
много занимался исследовательской работой по теме «реакции альдегидов»,
предложенной Пириа. В процессе этих работ он открыл бензиловый спирт, из
которого были получены его производные: дибензиловый эфир, бензилацетат
и бензоат, а также бензилхлорид. Но прежде всего им была открыта очень
важная реакция одновременного окисления и восстановления бензилового
альдегида до бензилового спирта и бензойной кислоты (впоследствии
именная реакция Канниццаро).
В 1855 году Канниццаро был приглашен на должность заведующего кафедрой
химии в Генуэзском университете. Исходя из задач своей педагогической
практики, летом 1856 года ученый занялся изложением проблем
фундаментальной химии для своего лекционного курса. Основными вопросами,
на которые он пытался ответить в своих лекциях для лучшего усвоения и
понимания материала студентами, были определения понятий атома и
молекулы. Как известно, к концу первой половины XIX в. химики еще
смешивали понятия атома и молекулы простых тел. Известный химик
Й.Берцелиус в своих работах отождествлял понятия «атом» и «молекула».
Многие исследователи, путаясь в терминах, использовали такие понятия,
как «сложный атом», «составные молекулы» и т. п. Кроме того, не
существовало надежных критериев для определения молекулярного веса, а
значит, не было способов установления формул химических соединений, даже
если бы химики и располагали таблицами достоверных значений атомных
весов.
В этой обстановке противоречий и разночтений в области теоретической
химии необходимо было разработать платформу для унификации основных
химических понятий. «Состояние путаницы и двойственности, – писал
Канниццаро, – ...было для меня источником такого импульса в том году,
когда я возобновил свои лекции. Я поставил себя на место моих
слушателей... чтобы вспомнить и понять, почему я сам при изучении химии
много лет назад не до конца понимал химические формулы».
В 1840–1850-х гг. большую известность приобрело учение французских
исследователей Ш.Жерара и О.Лорана о молекуле как единой целостной
системе атомов (унитарная система). Многих ученых-естествоиспытателей
привлекали сформулированные ими идеи о двухатомности молекул простых
газов и паров, подтвержденные также и другими исследователями
экспериментально. К последователям унитарной теории Жерара примкнул и
Канниццаро. Изучив работы А.Авогадро и А.Ампера, касающиеся проблем
определения веса молекул3, выполненные ими на основе «приложения
термодинамики к конституции воздухообразных флюидов», Канниццаро
«посчитал тогда момент подходящим, чтобы привести систему Жерара в
полное соответствие с физической теорией конституции упругих флюидов».
Исходя из гипотезы Авогадро и пользуясь при определении молекулярных
весов простых тел методом плотности пара, Канниццаро пришел к выводу о
существовании молекул простых тел, состоящих из различного числа атомов.
Сходные идеи, как было сказано выше, выдвигали уже упомянутые Лоран и
Жерар, но в их интерпретации получалось, что «протоокиси» металлов
(оксиды их низших степеней окисления) обязательно должны были иметь
конституцию воды, а хлористые соединения металлов - конституцию хлорида
ртути, что по многим параметрам не соответствовало экспериментальным
данным.
Согласившись со взглядами Жерара и Лорана на двухатомное строение
молекул элементарных газов (N2, O2, Сl2 и пр.), Канниццаро «доработал»
систему Жерара, пересмотрев в первую очередь атомные веса многих
металлов, предлагаемые системой последнего. Определяющим критерием
установления атомных весов была теория Авогадро. Полученные данные
должны были согласовываться с законом Дюлонга и Пти (1819 г., закон
теплоемкости твердых тел) и законом изоморфизма. Основываясь на
определениях плотности паров ртути и ее соединений, а также на данных по
удельной теплоемкости, он в соответствии с законом изоморфизма предложил
удвоить атомный вес ртути по сравнению с принятым Жераром. Одновременно
с учетом собственных экспериментальных результатов по определению
плотности паров органических и металлорганических соединений других
металлов Канниццаро пришел к выводу о необходимости удвоить атомные веса
большинства других металлов (медь, цинк, олово, хром и др.) в системе
Жерара. При этом он подчеркивал, что полученные им новые атомные веса
соответствовали законам теплоемкости, изоморфизма и химической аналогии.
Он писал: «Приняв эти атомные веса, мы избавились полностью от
диссонанса в системе Жерара и остаемся верны основе этой системы, а
именно тому, что молекулярные веса всегда пропорциональны плотности
веществ в газообразном состоянии, если не происходит их разложения».
Канниццаро предложил также и общее правило определения атомных весов
(правило иногда называют «законом атомов» Канниццаро): «Различные
количества одного и того же элемента, содержащиеся в различных
молекулах, являются целыми кратными одной и той же величины, которая
входит неделимо в эти соединения и по праву называется атомом». Все это
Канниццаро изложил в опубликованном в 1858 году.
В системе Жерара атом выступал наименьшей частицей, входящей в состав
молекулы. Определив верно атомные веса металлов, Канниццаро смог
окончательно различить понятия «атом» и «молекула» на конкретных
примерах. Им был предложен метод определения атомных весов, исходя из
определения молекулярных весов летучих соединений элементов. Канниццаро
показал, что однородные молекулы простых веществ могут быть одно-, двух-
и многоатомными. Своими исследованиями ученый также придал завершение
системе эквивалентов для всех веществ, основы которой были разработаны
Жераром.
Работа ученого «Краткий очерк курса химической философии» не сразу
получила признание. По-видимому, недостаточная известность недавно
основанного журнала, а также языковый барьер (итальянский язык) стали
причиной того, что она была по достоинству оценена научным сообществом
лишь во время проведения Международного конгресса химиков в Карлсруэ
(1860). Именно на этом конгрессе Канниццаро подробно обосновал свои
основные выводы в дискуссиях с Ф. А. Кекуле и Ж. Б. Дюма и раздал
химикам оттиски своей работы. С этого времени благодаря осуществленной
им реформе атомно-молекулярного учения в химии были устранены
разночтения в терминологии, четко сформулированы и определены основные
химические понятия.
После выступления на конгрессе в Карлсруэ Канниццаро приобрел авторитет
в научном мире. Сформулированные им идеи постепенно вошли в учебные
пособия. Для того чтобы их обсудить, к нему в Геную наведывались
коллеги. Так, А. П. Бородин в своем отчете о заграничной командировке в
1861 года писал: «В октябре в вакационное время я поехал снова в Италию
и в этот раз исключительно для Канниццаро, идеи работы которого
произвели громадную реформу в химии развитием молекулярной теории и
установлением точного понятия о весе химической частицы». Уже в начале
1860-х гг. английские химики Э. Франкланд и У. Одлинг стали широко
использовать во многих своих работах метод определения атомных и
молекулярных весов, предложенный Канниццаро. Известный немецкий
химик-органик Л.Мейер сразу же после конгресса в своих письмах к
коллегам рекомендовал активно внедрять взгляды Канниццаро в
теоретические публикации по химии. Спустя четыре года Мейер развил
концепции Канниццаро в своей книге «Современные теории химии».
В 1860 году Канниццаро, примкнув к движению Гарибальди, наконец-то после
11 лет политического изгнания смог приехать на родину, в Палермо. В июне
1860 года между Гарибальди и Бурбонами после очередного народного
восстания было заключено соглашение, согласно которому королевская семья
теряла Палермо. Гарибальдийское правительство пригласило ученого занять
кафедру органической химии в местном университете. Но предложение было
принято Канниццаро лишь осенью 1861 года, когда последовало приглашение
и от университета Палермо.
В 1865 году ученый был избран ректором Палермского университета. Во
время вспышки холеры в 1867 года Канниццаро много сил отдал борьбе с
эпидемией, занимая пост уполномоченного городского отдела
здравоохранения. В 1871 году завершилось создание объединенной Италии со
столицей в Риме, где был открыт новый университет, кафедру химии
которого правительство предложило занять Канниццаро. Воодушевленный
открывшимися возможностями, Канниццаро охотно принял это предложение и в
том же году переехал в Рим. Здесь ученый получил прекрасные возможности
для исследований. Старый женский монастырь Сан-Лоренцо был
реконструирован правительством и переоборудован в первый в Италии
Институт химии, который он и возглавил. Одновременно в Риме ученый
укрепил и свои позиции на политическом поприще, став членом сената
Итальянского королевства.
В Риме Канниццаро занялся химией сантонина. О работе ученого в этой
области писал Л.А.Чугаев в 1910 году: «Вторую, большую часть своей
научной деятельности (с 1873 г.) Канниццаро вместе со своими учениками
посвятил разработке одного частного вопроса, или, точнее, изучению одной
группы органических соединений – производных сантонина...
Умер Канниццаро в Риме 10 мая 1910. |