Служба химической информации дает справку: всего выделено из природного сырья и получено искусственно около 2 миллионов химических соединений.
Количество весьма внушительное, но оказывается, что вклад обитателей Большого дома весьма различен.
Скажем, у благородных газов — гелия, неона и аргона — число соединений равно нулю. Для редкоземельного элемента прометия (его физики искусственно готовят в ядерных реакторах) достоверно получено лишь три соединения, да и то самые обычные: гидрат окиси, нитрат и хлорид. Не лучше положение и у других искусственных элементов. У некоторых ученым приходится подсчитывать число атомов… Где уж тут говорить о каких-либо соединениях!
Но есть в менделеевской таблице уникальный элемент. По количеству образуемых сложных веществ он занимает совершенно исключительное положение.
В Большом доме ему принадлежит квартира номер 6. Этот элемент — углерод.
Из двух миллионов разнообразнейших молекул 1 миллион 700 тысяч — молекулы, основу, каркас которых составляют атомы углерода. Изучает эти соединения громадный раздел химии — органическая химия. Соединения же всех прочих элементов входят в «сферу влияния» химии неорганической.
Получается, что органических веществ почти в шесть раз больше, чем неорганических.
Новое органическое вещество, как правило, синтезировать гораздо легче. Для неоргаников же было бы идеалом, если бы они каждый день могли рапортовать о получении хотя бы одного нового соединения. Правда, в последние годы перспективы стали более обнадеживающими.
Органикам помогает одна чудесная особенность атомов углерода.
Атомы этого элемента чрезвычайно легко могут образовывать цепи, выстраиваться в длинную шеренгу.
Самая короткая цепь содержит два углеродных атома, Например, молекула углеводорода этана насчитывает два звена в цепочке: Н3С—СН3. Самая длинная? Пока это не известно. Удалось получить соединение, где в цепи располагается 70 углеродных звеньев. (Нужно оговориться, что речь идет об обыкновенных соединениях, а не о полимерах. Там углеродные цепи имеют протяженность значительно большую.)
Ничего подобного мы не встретим у других элементов. Только кремний может позволить себе роскошь образовать шестизвенную цепочку. Да для германия ученые получили любопытное соединение — германоводород Ge3H8, где три металлических атома находятся в одной цепи. В семействе металлов это вообще единственный случай.
Словом, по способности к «цепеобразованию» углерод вне всякой конкуренции.
Но если бы углеродные цепочки были только линейные, органическая химия не знала бы столь баснословного количества соединений.
Цепи могут ветвиться. Могут замыкаться, образуя циклы — многоугольники. Из трех, четырех, пяти, шести и более атомов углерода.
В углеводороде бутане цепочка из четырех углеродных атомов:
Здесь атомы вытянуты «по струнке». Но они могут разместиться и так:
Число атомов то же самое, но связаны они друг с другом по-иному. И само вещество имеет другие свойства и называется иначе — изобутан. Короче: «Федот, да не тот».
Из пяти углеродных атомов, помимо линейной, можно сконструировать еще пять разветвленных цепей. Каждой «конструкции» будет отвечать самостоятельное химическое вещество.
Для таких разновидностей химических соединений, в которых содержатся одни и те же атомы, правда расположенные различными способами, химики придумали специальное название — изомеры. Их тем больше, чем больше атомов углерода в молекуле. Количество изомеров растет чуть ли не в геометрической прогрессии.
А органическая химия зачисляет в свой актив сотни тысяч новых соединений.
Ходит немало легенд о том, как великие ученые делали свои великие открытия.
Рассказывали, что Ньютон предавался однажды раздумью в своем саду. К ногам его вдруг упало яблоко. Это навело гениального физика на мысль о законе всемирного тяготения.
Говорили, что Менделеев увидел периодическую систему во сне. Так что ему оставалось только проснуться и изобразить свое «сновидение» на бумаге.
Словом, об открытиях и их авторах измышлялось всякое.
Но идея, пришедшая в голову знаменитого немецкого химика Кекуле, была действительно навеяна довольно-таки любопытной картиной.