И дальше: «Не имея счастья быть непосредственным учеником Бутлерова, считаю себя в химическом образовании своем духовно с ним связанным».
Уже давно были окончены все полагающиеся по программе практические опыты, а Зелинский продолжал ежедневно посещать химическую лабораторию. Здесь начал он под руководством Меликишвили и Петриашвили работу по органическому синтезу. Зелинский давно уже решил, что станет химиком, но когда провел он свой первый синтез, то понял, что будет именно химиком-органиком. Если в аналитической химии его увлекала задача «познать», в органическом синтезе он нашел другую радость — «создать». Да, именно чувство творца, могущего силой своего разума, своего знания создавать новое, повторять многообразие природы, захватило юношу. Много дней, урывая время от других занятий, проводил он в лаборатории, занимаясь волшебным превращением одного вещества в другое.
Теперь уже он знал технику работы в совершенстве, все операции по перегонке, дистилляции, фильтрации проводил он исключительно четко. Помогала привитая бабушкой с детства любовь к аккуратности. Он не боялся затратить лишнее время, чтобы тщательно собрать прибор, пригнать пробки в перегонные колбы, проверить герметизацию. И поэтому всегда, на зависть другим студентам, опыты его удавались, выходы получаемых веществ были максимальными, чистота продуктов отличная. Так постепенно приходили мастерство, уверенность в своих силах.
Итак, Николай Зелинский решил посвятить себя работе в области органической химии.
Как самостоятельная наука органическая химия родилась всего на одно столетие раньше Зелинского. Считают, что впервые разделение на неорганическую и органическую химию было произведено Бергманом в 1777 году. Теперь: мы знаем, что разделение это условно, но в то время существовало воззрение, что соединения, образующиеся в растениях и животных, обязаны своим возникновением действию особенной «жизненной силы» и что «грубые и простые силы», определяющие течение. реакции в неорганической материи, не играют никакой роли в живом организме. Единственно она, эта «жизненная сила», обладает способностью создавать органическую материю из тел неорганических, то есть мертвых.
Но вот Вёлер в 1828 году доказал, что явление превращения неорганического тела в органическое, а именно — циановой кислоты в мочевину, может происходить не только в живом организме, но и в пробирке химика. Этим открытием был перекинут мост через пропасть, разделявшую две области химии.
Гипотеза «жизненной силы», однако, господствовала в умах химиков довольно долго. Еще в 1847 году Берцелиус поддерживал ее. Быстро следовавшие один за другим синтезы многих органических соединений опровергли, наконец, эти представления.
История развития теоретических взглядов в химии заинтересовала Зелинского; он все глубже входил в «дебри» органической химии, и теперь его уже не удовлетворяла только экспериментальная работа. С жадностью накинулся он на комплекты химических журналов прошлых лет (благо у Меликишвили были они собраны за многие годы); по ним молодой химик хотел проследить за развитием химии, за ходом мыслей своих предшественников и современников.
Первой значительной теорией в органической химии была «теория радикалов», возникшая в 30-х годах XIX столетия на основе трудов шведского химика Якоба Берцелиуса и немецких химиков Ю. Либиха и Ф. Вёлера. Эти ученые пришли к заключению, что органические вещества в отличие от неорганических, построенных из отдельных атомов, состоят из сложных атомных групп — радикалов. Радикалы очень прочны, неизменяемы в процессе реакций и существуют в свободном виде. Органическая химия стала определяться как химия сложных элементов-радикалов.
Вскоре, однако, французский химик Дюма доказал несостоятельность тезиса о неизменяемости радикалов. В противовес теории радикалов он выдвинул «теорию типов», позднее развитую французскими учеными Ш. Жераром и О. Лораном. Сопоставляя и группируя органические вещества по химическим свойствам, создатели теории типов предложили все органические соединения рассматривать как производные простейших неорганических веществ, образующиеся путем замещения в них атомов водорода на те или другие химические группы. В качестве основных типов были предложены водород, вода, хлористый водород и аммиак. Позднее к ним был добавлен метан (соединение водорода с углеродом). Теория типов учитывала состав соединения и придавала ему решающее значение в химическом поведении вещества. Эта теория давала возможность систематизировать органические соединения, но не ставила целью познать строение сложных органических молекул. Развивавший ее Жерар считал, что строение молекулы вообще непознаваемо, и химик может описать только «прошлое» и «будущее» молекулы, то есть из каких соединений произошло вещество и в какие соединения оно может быть превращено. Под химической формулой Жерар и его сторонники понимали лишь условный знак, при помощи которого выражалось не химическое строение, а метод получения данного вещества. Но так как методы получения одного и того же вещества могут быть разные, оно и записывалось химиками по-разному. Так, например, уже такое простое вещество, как уксусная кислота, имело 12 различных формул. В органической химии создавалось положение, при котором химики перестали понимать друг друга.
Вёлер писал об этом в 1835 году Берцелиусу: «Органическая химия может в настоящее время кого угодно свести с ума. Она представляется мне дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть».
Структурная теория Бутлерова стала той «путеводной нитью», которая вывела химиков из этого «дремучего леса» и внесла великолепную четкость в представление о молекуле вещества.
Бутлеров выступил решительным противником взглядов о непознаваемости молекулы, он писал, что все данные химии говорят о реальном существовании атомов и молекул, что взаимоотношения их вполне реальны и определенны и молекула имеет вполне определенную структуру.
«Химическая натура сложной частички определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением». Под химическим строением он понимал последовательность химической связи атомов друг с другом в молекуле.
Предыдущие теории признавали, что любое изменение в составе молекулы ведет к коренному изменению всех ее свойств — появлению молекулы нового вещества. Бутлеров утверждал, что и всякое изменение в структуре молекулы также влечет за собой кардинальное изменение ее свойств. Бутлеровская теория строения, устанавливая связь между внутренним строением молекулы и его внешним проявлением в свойствах, давала возможность химикам впервые исследовать порядок, в котором атомы соединялись друг с другом. Благодаря этому ведущее место в химии получил синтез, причем синтез плановый, когда химик, имея перед собой структурную формулу данного соединения, стремится по этому плану построить само вещество.
В иностранной литературе часто создателем структурной теории называют французского химика А. Кекуле.
В 1864 году, после того как теория Бутлерова стала уже широко известна, Кекуле утверждал, что подобные взгляды он развивал с конца 50-х годов, между тем до 1865 года он не дал ни одного научного изложения своих взглядов в духе теории химического строения и не сделал ни одной экспериментальной работы с целью ее проверки. Первоначальные же представления Кекуле о строении молекулы были туманны и неясны. Вот как писал он об этом сам:
«В одно прекрасное время я возвращался с последним омнибусом по улицам города (Лондона). Я сидел на крыше омнибуса и предался грезам. Перед моими глазами кружились атомы. Часто я рисовал себе в воображении движения этих маленьких существ, но до того времени никогда не удавалось мне проследить, какого рода эти движения.
Сегодня я видел ясно, как здесь и там два маленьких атома соединялись в пару, как большие атомы обнимали по два маленьких, еще большие держали в объятиях по три или по четыре и как все это кружилось в вихревом танце. Я видел, как большие атомы образовали ряды, на конце которых висели меньшие атомы… Голос кондуктора (назвавшего станцию) разбудил меня посреди этих грез. Но, придя домой, я просидел часть ночи, набрасывая эти картины в общих чертах. Так возникла структурная теория».