Юстус фон ЛИБИХ. Одинаковое одинаковому рознь

Юстус, барон фон Либих (родился 12 мая 1803 года в Дармштадте , Гессен-Дармштадт [Германия] — умер 18 апреля 1873 года в Мюнхене, Бавария) — немецкий химик, внесший значительный вклад в анализ органических соединений , организацию лабораторного химического образования и применение химии в биологии (биохимии) и сельском хозяйстве.

Либих был сыном производителя пигментов и химикатов, в мастерской которого находилась небольшая лаборатория. В юности Либих брал книги по химии из королевской библиотеки в Дармштадте и следовал их «рецептам» в экспериментах, которые проводил в лаборатории своего отца. В 16 лет, после шести месяцев обучения фармации под руководством аптекаря в Хеппенхайме, он убедил отца, что хочет заниматься химией, а не аптекарским делом. В 1820 году он начал изучать химию у Карла Кастнера в прусском университете Бонна, а затем последовал за Кастнером в университет Эрлангена в Баварии, где Либих в конечном итоге получил докторскую степень в 1822 году. Его усердие и блестящие способности были замечены великим герцогом Гессен-Дармштадтским и его министрами, которые финансировали его дальнейшие исследования в области химии под руководством Жозефа-Луи Гей-Люссака в Париже в период с 1822 по 1824 год. Находясь в Париже, Либих исследовал опасное взрывчатое вещество фульминат серебра, соль фульминовой кислоты. Параллельно немецкий химик Фридрих Вёлер анализировал циановую кислоту. Либих и Вёлер совместно пришли к выводу, что циановая и фульминовая кислоты представляют собой два разных соединения, имеющих одинаковый состав — то есть одинаковое количество и тип атомов — но разные химические свойства. Этот неожиданный вывод, который позже был кодифицирован в рамках концепции изомерии шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом, привёл к многолетней дружбе между Либихом и Вёлером и к замечательному сотрудничеству в области исследований, часто осуществляемому посредством переписки.

Научные работы Либиха с фульминатами, а также его удачная встреча с влиятельным немецким натуралистом и дипломатом Александром фон Гумбольдтом, который всегда с готовностью поддерживал молодые таланты, привели к назначению Либиха в небольшой Гисенский университет в мае 1824 года. Как позже заметил Либих в своей фрагментарной автобиографии: «В более крупном университете или в более крупном месте мои силы были бы рассеяны и растрачены, и достичь цели, к которой я стремился, было бы гораздо сложнее, возможно, даже невозможно».

Либиху удалось институционализировать самостоятельное преподавание химии, которая до этого в немецких университетах преподавалась как дополнение к фармации для аптекарей и врачей. Более того, он расширил сферу преподавания химии, формализовав стандарт обучения, основанный на практическом лабораторном опыте, и сосредоточив внимание на малоизученной области органической химии. Ключом к его успеху стало усовершенствование метода органического анализа. Либих сжигал органическое соединение с оксидом меди и идентифицировал продукты окисления (водяной пар и диоксид углерода), взвешивая их непосредственно после абсорбции в пробирке с хлоридом кальция и в специально разработанном пятибаллонном аппарате, содержащем едкий калий. Эта процедура, усовершенствованная в 1831 году, позволила определять содержание углерода в органических соединениях с большей точностью, чем это было известно ранее. Кроме того, его метод был простым и быстрым, позволяя химикам проводить шесть или семь анализов в день, в отличие от такого количества в неделю при использовании более старых методов. Стремительный прогресс органической химии, наблюдавшийся в начале 1830-х годов, позволяет предположить, что ключевым фактором в становлении биохимии и клинической химии стал не отказ от убеждения, что органические соединения могут находиться под контролем «жизненных сил», а именно технический прорыв Либиха. Разработанный им пятиламповый калиевый аппарат для поглощения углекислого газа быстро стал и остается по сей день символом органической химии.

Введение Либихом этого нового метода анализа привело к десятилетию интенсивных исследований органических соединений как самим Либихом, так и его учениками. Сам Либих публиковал в среднем 30 статей в год в период с 1830 по 1840 год. Некоторые из этих исследовательских работ имели большое значение для дальнейшего развития теории и практики органической химии. Наиболее примечательными среди этих работ являются его серия статей о содержании азота в основаниях, совместная работа с Вёлером по бензоильному радикалу (1832) и продуктам разложения мочевины (1837), открытие хлораля (трихлорэтанолаля, 1832), идентификация этильного радикала (1834), получение ацетальдегида (этанолаля, 1835) и водородная теория органических кислот (1838). Он также популяризировал, но не изобрел, конденсатор Либиха, который до сих пор используется в лабораторных перегонках.

Одним из главных исследований, проведенных Либихом совместно с Вёлером, был анализ масла горького миндаля в 1832 году. После демонстрации возможности окисления масла до бензойной кислоты (бензолкарбоновой кислоты) два химика предположили, что оба вещества, а также большое количество их производных, содержат общую группу, или «радикал», который они назвали «бензоил». Это исследование, основанное на электрохимической и дуалистической модели неорганического состава шведского химика Йёнса Якоба Берцелиуса, стало важной вехой в классификации органических соединений в соответствии с составляющими их радикалами.

Осознание Либихом возможности использования органической химии в качестве инструмента для исследования живых процессов привело его к отказу от чистой химии в 1840 году. В том же году он опубликовал работу «Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agricultur und Physiologie» («Химия в её применении к сельскому хозяйству и физиологии»). В этом немецком издании, вскоре появившемся в английском и французском переводах, Либих утверждал, что поскольку «сельское хозяйство является истинной основой всей торговли и промышленности», — говорится в заявлении, — «рациональная система сельского хозяйства не может быть сформирована без применения научных принципов». Только химик, догматически утверждал он, мог подсказать фермеру наилучшие способы подкормки растений, особенности различных типов почв и действие конкретных удобрений на них. Анализируя почвы, Либих показал, что господствующая «гумусная теория», согласно которой содержание углерода в растении, как утверждалось, происходит главным образом из листового перегноя, а не из атмосферного фотосинтеза, является ошибочной. С другой стороны, Либих годами ошибочно утверждал, что атмосферный аммиак и нитраты в почве являются более важными прямыми источниками азота для растений, чем удобрения, основную функцию которых он считал обеспечением микроэлементами из продуктов разложения, остающихся в почве. Чтобы более эффективно обеспечивать растения этими минералами, Либих начал разрабатывать «химические удобрения» в 1845 году. Хотя утверждение Либиха впоследствии оказалось неверным, а его удобрения — неэффективными и неэкономичными, исследования, проведенные на экспериментальной станции Ротамстед в Хартфордшире его английским учеником Дж. Х. Гилбертом, привели к открытию суперфосфатов, которые быстро стали использоваться в качестве удобрений.

Производство серной кислоты для удобрений ускорило как индустриализацию Европы, так и вертикальную интеграцию химической промышленности. Широко распространился афоризм Либиха 1843 года о том, что мерилом цивилизации страны является количество потребляемой ею серной кислоты в год. Либих, как прямо, так и косвенно, оказал значительное влияние на развитие научного сельского хозяйства и, следовательно, на увеличение производства продуктов питания в период, когда растущее европейское население переживало масштабную урбанизацию и промышленную экспансию.

В 1842 году Либих опубликовал продолжение, «Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie» («Химия животных» или «Органическая химия в её применении к физиологии и патологии»), которое считается основополагающим трудом современной биохимии. В этой работе Либих использовал анализы и весьма умозрительные уравнения, пытаясь разгадать метаболические пути, по которым пищевые продукты превращались в плоть и кровь, а ткани расщеплялись на животную теплоту, мышечную работу, секреты и экскреции. Хотя многие детали впоследствии оказались неверными, его новаторский подход к изучению метаболизма с химической точки зрения вдохновил на десятилетия дальнейших исследований. Ложная гипотеза в науке часто может быть плодотворной; проанализировав ошибки в схемах Либиха, были открыты многие важные принципы. Например, Либих ошибался, утверждая, что брожение и гниение — это всего лишь динамические перестановки составляющих частей химических веществ; тем не менее, его утверждение побудило многих врачей выдвинуть химическую теорию болезней, которая оспаривала преобладающее санитарное мнение о том, что болезни распространяются ядовитыми испарениями, возникающими из-за скопления сточных вод.

Либих все больше интересовался химией пищевых продуктов, особенно поиском лучших способов приготовления мяса для сохранения его питательных свойств. В своей публикации 1847 года «Chemische Untersuchung über das Fleisch» («Исследования по химии пищевых продуктов») Либих описал особый «мясной экстракт», приготовленный путем выпаривания под низким давлением бульона из постного мяса, и утверждал, что он является ценным восстанавливающим средством для больных, раненых и истощенных. В более поздних изданиях своих популярных «Chemische Briefe» («Знаменитые письма по химии») он указывал, что в таких странах, как Южная Америка и Австралия, где крупный рогатый скот регулярно забивали ради шкур или сала, его мясной экстракт можно приготовить чрезвычайно экономично. Бельгийский железнодорожный инженер Георг Гиберт последовал этому предложению и в 1865 году, при содействии Либиха, начал продавать разработанный им мясной экстракт в качестве питательной пищи для больных и рабочих. В том же десятилетии Либих также усовершенствовал технологию производства искусственного молока для младенцев, выпечку цельнозернового хлеба и серебрение зеркал.

Либих оставался в Гиссене 28 лет, где в 1845 году герцог Гессен-Дармштадтский присвоил ему баронский титул. В 1852 году, устав от преподавания, он переехал в Мюнхенский университет, где перестал заниматься практическим обучением, а сосредоточился на собственных интересах, читая популярные лекции и занимаясь писательской деятельностью. Благодаря популярности его «Писем по химии» он стал считаться старейшиной науки и регулярно комментировал более широкие вопросы, включая научную методологию, противодействие материализму и опасность неспособности перерабатывать сточные воды или восполнять питательные вещества почвы, используемые в качестве пищи для животных и людей.

Либих часто отличался вспыльчивым характером и сварливостью, и он упорно отстаивал свою точку зрения. Будучи редактором ежемесячного журнала Annalen der Pharmacie und Chemie, основанного им в 1832 году и существовавшего до 1998 года под названием Liebigs Annalen, он публиковал как свои собственные работы, так и работы своих учеников, а также использовал его страницы для критики работ других химиков. Этот гигант среди немецких химиков XIX века, его харизматичная сила как учителя и друга, была метко описана его бывшим учеником А. В. Хофманом : «Каждое его слово несло в себе наставление, каждая интонация его голоса говорила о благосклонности; его одобрение было знаком чести, и чем бы мы ни гордились, нашей величайшей гордостью было то, что он был нашим учителем».

Либих был похоронен на мюнхенском кладбище Зюдфридхоф. В его честь были установлены памятники в Дармштадте, Гиссене и Мюнхене. Бывшие лаборатории Либиха в Гиссене теперь являются музеем Либиха.