Химия фосфорорганических соединений дает богатый (материал для изучения одного из важнейших видов химических превращений — именно наиболее широко распространенных реакций двойного обмена таутомериых соединений, и, в частности, показывает, каким поразительным образом может влиять природа галоида Cl, Br на характер получающихся продуктов при двойном обмене.
Характерным для научных исследований Арбузова является применение в своих работах наряду с чисто химическими и физико-химических методов. Так, в 1915 году была получена ясная картина различия атомной рефракции для трех- и пятивалентного атома фосфора (А. Арбузов и А. Иванов). Характерно, что английские исследователи, работавшие позднее в этом направлении, не смогли внести сколько-нибудь существенных изменений в определение физических констант всех исследованных А. Е. Арбузовым фосфорорганических соединений.
В 1940 году А. Е. Арбузов совместно с аспирантом П. И. Раковым, геройски погибшим на фронте Великой Отечественной войны, произвел исследование по дипольным моментам некоторых органических соединений фосфора. Путем исследования 22 фосфорорганических соединений была получена определенная картина различия дипольмоментов трех- и пятивалентных производных фосфора.
В 1946 году А. Е. Арбузов совместно с М. И. Батуевым и В. С. Виноградовой сообщили предварительные результаты по исследованию строения диалкилфосфористых кислот методом комбинационного рассеяния света (Раман-спектра).
В кратком обзоре изложить всю научную деятельность А. Е. Арбузова в области органических соединений фосфора невозможно. Однако мы должны с гордостью отметить, что советским ученым и его учениками получен такой огромный материал, который по количеству синтезированных соединений занимает одно из первых мест среди всех химиков мира, когда-либо работавших в области фосфорорганических соединений. Ведущую роль А. Е. Арбузова в исследованиях органических производных фосфора должны были признать и зарубежные химики.
Так, в недавно вышедшей в Америке монографии по фосфорорганическим соединениям, в предисловии автор монографии был вынужден заявить, что если прошлое по фосфорорганическим соединениям принадлежало немецкому химику Михаэлису, то будущее будет принадлежать Арбузову и его школе. Эго заявление необходимо уточнить и дополнить, ибо нам, представителям славной бутлеровской школы, принадлежит не только будущее, но и настоящее.
Создание одного из крупнейших направлений современной органической химии — химии фосфорорганических соединений не помешало А. Е. Арбузову развернуть весьма плодотворную работу и в других областях, имеющих большое теоретическое и практическое значение.
В 1925 году немецким химиком Шейблером было описано чрезвычайно интересное соединение с двухвалентным углеродом — ацеталь окиси углерода, которое вошло в руководство по органической химии. Заинтересовавшись этим соединением, А. Е. Арбузов совместно с А. И. Разумовым поставили многочисленные опыты по синтезу указанного соединения, которые с несомненностью показали, что как по первому, так и по второму методу Шейблера ацетали окиси углерода не могут быть получены. Любопытно, что вещество, которое Шейблер описал под видом этилового ацеталя окиси углерода, по опытам А. Е. Арбузова оказалось обыкновенным этиловым спиртом с ничтожной примесью каких-то душистых веществ. Впоследствии и другими учеными ставились аналогичные опыты, которые также подтвердили невозможность получения ацеталя окиси углерода.
Совершенно самостоятельную область, не связанную со всеми предыдущими работами, представляет исследование А. Е. Арбузова в области изучения состава живицы и скипидаров различных видов сосны, в особенности обыкновенной сосны (Pinus sylvestris).
До Великой Октябрьской социалистической революции канифоль и скипидар, получаемые из смолы-живицы, добываемой путем так называемой подсочки сосны, несмотря на изобилие в нашей стране хвойных лесов, ввозились из-за границы. Это объяснялось тем, что существовало мнение о нерентабельности этой подсочки сосны вследствие суровости климата России. В 1924 г. Высшим Советом Народного Хозяйства был поставлен вопрос о выяснении возможности развития подсочки в различных местах Советского Союза. А. Е. Арбузов горячо откликнулся на призыв ВСНХ и в течение 1925—27 гг. в Раифском лесничестве близ Казани под его руководством были поставлены на площади в 1 га опыты, имеющие своей целью выяснить возможность подсочного промысла в Поволжье и разработать наиболее рациональные методы добычи смолы-живицы. После многочисленных опытов в лесу А Е. Арбузов опроверг существовавшее ранее мнение зарубежных специалистов о невозможности добычи смолы-живицы в условиях средней полосы России и доказал полную возможность широкого развития рентабельного подсочного хозяйства в Татарской, Марийской АССР и других областях Поволжья. Эта большая работа, проведенная А. Е. Арбузовым, дала толчок для возникновения и бурного развития новой отрасли лесохимической промышленности. Достаточно сказать, что в 1940 году наша страна по добыче канифоли и скипидара вышла на второе место в мире. Эти работы А. Е. Арбузова имеют не только практический, но и значительный теоретический интерес.