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阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫

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阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫(1828--1886年)俄國化學家。1828年8月25日生於喀山省奇斯托波爾城,早在中學時代,布特列洛夫就對化學發生興趣。1844年進入喀山大學,1819年畢業,其間受到當時著名的化學家齊寧(1812—1880年)講學的影響,決定獻身於化學。1854年以論文《論香精油》獲得莫斯科大學的博士學位,並成為喀山大學教授。1868—1885年任彼得堡大學化學教授。1874年當選為彼得堡科學院院士,他還是國內外許多學會的會員,是世界聞名的俄國化學家,是化學結構理論的創立者之一,是俄國有機化學家組成的喀山學派的領導人和學術帶頭人,這個學派薈萃了一大批俄國化學界的精英,在世界化學史上有著深遠的影響。卒於1886年8月5日,終年58歲。

1 阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫 -科研之前

阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫
布特列洛夫出生在一個地主和退伍軍官的家庭中,他的父輩們曾參加過1812年抵抗拿破崙的衛國戰爭,布特列洛夫從小過著比較富有的生活,受到過良好的教育。他的初等教育是在一所寄宿學校里完成的,1839年進入喀山中學讀書。在中學時期,他喜歡物理學、數學和博物學,對化學更有著特別濃厚的興趣。1844年中學畢業后,他以優異的成績考入喀山大學,進一步深入學習化學。1849年大學畢業,因為成績優良並有獨立研究的能力,所以彼留在喀山大學任教。

1851年,布特列洛夫在喀山大學獲得了碩士學位,他的碩士論文題目是《論有機化合物的氧化》,1854年,他獲得了莫斯科大學博士學位后,就回到喀山大學擔任教授。當時在喀山大學任教授的有許多著名的科學家,例如,克拉烏斯、齊寧等,這些人都是享有盛名的科學家和教育家,布特列洛夫和這些專家共同工作,受益很深。後來,克拉烏斯教授被聘到捷爾普斯克大學任教,布特列洛夫就主持和領導喀山大學的全部化學教學活動。

在1857年一1858年,布特列洛夫曾到國外進行科學旅行和考察,在這期間,他結識了許多著名的化學家,其中有凱庫勒、康尼查羅等。他還在著名的武茲實驗室進行了一系列的研究工作。在研究中,他首先發現了製備二碘甲烷的新方法,並製備了許多二碘甲烷和二碘甲烷的衍生物。他在武茲實驗室首次合成了六次甲基四氨(烏洛托品)。首次合成了甲醛的聚合物,並且發現,這些聚合物經石灰水處理會轉變成糖類物質。這些新的研究戌果,受到歐洲各國化學家的注目和稱讚,一致認為,布特列洛夫的工作是化學上開創性的工作,特別是糖類物質的合成,被認為是人類歷史上的第一次。

2 阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫 -學術研究

阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫物質化學結構

1861年,布特列洛夫首次提出了化學給構理論的基本思想。這一年9月份,在德國的施別依市,舉行了科學家和醫生代表大會。會上、布特列洛夫宣讀了他的著名論文:《論物質的化學結構》在論文中,他系統地闡明了化學結構理論的基本原理。這一理論的基本觀點可以歸給為以下兩點:
1.「假定兩個化學原子,具有一定的和有限的化學親合力、化學原子借這種化學力形成物體,那麼,我擬將這種化學關係,或者叫做複雜物體中的各原子相互結合的方式,稱之為化學結構。」
2.「……複雜物質的化學性質,決定於組成這種物質的基本質點的性質,決定於基本質點的數量和化學結構。」

在布特列洛夫之前,有許多化學家對有機結構理論的建立做出了重要貢獻。例如1852年,弗蘭克蘭在研究金屬有機化合物時,提出了不同的元素具有不同的給合能力的見解。1857年,凱庫勒提出了原子數的概念,他認為:「化合物的分子,由連同原子結合而成,與某上原子相化合的其它元素的原子或基團的數目,取決於各成分的親合力值」,他說的「親合力值」就是原子價。他通過研究還進一步指出:「一個原子的碳和四個原子的氫是等價的。」這就提出了碳原子的四價學說。1858年,英國有機化學家庫帕在《論一個新的化學理論》一文中,也提出了碳的四價學說,並闡明了碳原子可以互相聯接成鏈的思想,他指出:「碳原子可以和一定數目的氫、氯、氧、硫等元素結合,碳原子和一價元素的最高結合能力是四」,「碳原子彼此之間也可以結合」。

布特列洛夫總給了前人的研究成果,經過獨立的研究,系統地提出了有機結構理論。他認為化學物質的結構和性質是緊密聯繫在一起的,指出:「當人們懂得了物質的化學性質依賴於化學給構的一般原理以後,就可以從化學結構推測化學性質。」布特列洛夫堅信,他所創立的結構理論,必將成為化學上的普遍法則。布特列洛夫還擬定了確定化學結構的方法,制定了確定化學結構的基本原則。此外,他十分注重研究在保持一些化學基團的結構條件下所進行的一些化學反應,他預言,在化學反應中,各種基團有進行重排的可能性。經過深入地研究物質的化學結構,布特列洛夫首先正確地解釋了同分異構現象,他指出,化學同分異構體,是那些由相同的化學元素組成,但具有不同化學結構的化合物。他還成功地解釋了同分異構體性質對結構的依賴往。認為物質結構內部,存在著構成化學結構的間接的「原子的相互影響」,正是由於這種影響,使原子具有不同的「化學意義」,這種不同的「化學意義」,要看原子所處的化學給構條件而定。

布特列洛夫和他的學生經過長期的實驗研究和理論研究,把化學結構學說的一般原理具體化為許多法則,這些經驗性的法則,直到本世紀以後,才象其它所有的化學理論一樣,得到電子理論的解釋。布特列洛夫不僅是一位化學理論家,同時也是一位嫻熟的實驗家。他和他的助手,對結構理論所預言的一些新物質,都一一進行了實驗證明。例如,他從結構理論出發,預言了位置異構和碳鏈異構的存在,隨後,他們就在實驗室合成了丁醇和異丁醇,並正確他說明了這兩種物質的結構。1864年,布特列洛夫還用結構理論,大膽地預言兩種了烷和三種戊烷的存在,這一預言,後來也在實驗室中得到了證明。

經過長時期的實驗研究和理論研究,布特列洛夫提出的有機結構理論逐步成熟、完善和系統化;他用這一理論成功他說明了有機化學中的各種經驗事實,同時,他的理論還能預言新的有機化合物的存在。他把他的研究成果寫成《有機化學研究導論》一本巨著,這本書在1864一1866年曾三次在喀山出版,在1867一1368年還曾兩次用德文出版,現在,這本書已經成了研究有機化學史和早期有機結構理論的經典著作。

在有機結構理論的指導下,布特列洛夫還詳細地研究了有機化學的聚合作用,提出了聚合反應理論,並做了大量的出色的實驗,為有機合成化學奠定了基礎,布特列洛夫這一開創性的工作,為他的學生列別捷夫加以繼承和發展,列別捷夫經過深入的研究,發現了人工合成橡膠的工業方法,1910年,他發表了關於了二烯鈉聚合的研究成果人這一成果是蘇聯早期合成橡膠的理論基礎。

3 阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫 -培養人才

阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫化學實驗
布特列洛夫在化學教學和培養人才方面也有傑出的貢獻。他在喀山大學任教18年,培養了一大批優秀的化學人才。他的學生遍及全俄各大學和科研單位,很多人成了著名的教授和專家,其中主要有,馬爾柯夫尼可夫,A.H.波波夫,A.M.查依采夫等。布特列洛夫在彼得堡大學擔任化學教授17年,也培養出一大批著名的學者,其中有,A.E.法沃爾斯基,等。作為一個教育家,布特列洛大在多方面為學生樹立了榜樣。他治學嚴謹,精益求精,對教學工作盡心竭力,事必躬親。他的學生和同事,每當回憶起他的教學和研究工作時,都一致稱讚他是「一個無與倫比的人」,這些人部以與他一起工作過或當過他的學生而自豪。

布特列洛夫在科學上的成果是劃時代的,作為一「個偉大的你學家也是當之無愧的。他受到了科學家們的普遍的承認」科學史上將永遠留名。科學家也會犯錯誤。在19世紀60年代末期以後,布特列洛夫背離了自然科學唯物主義。因而使他失去了科學的進取心。相反,對扶亂招魂術、降神術等荒誕迷信的東西卻發生了濃厚的興趣。他還把這些東西作為研究對象,用科學方法進行研究。他對扶虯深信不疑。自己還用這種方法預卜吉凶禍福。他認為,人是有靈魂的,靈魂和上帝都是存在的,這些思想和他的自然科學成果產生了尖銳的矛盾。如果有靈魂的魂,那麼靈魂的化學組成和化學結構是什麼樣的?這類問題使布特列洛夫十分難堪,因而,這位偉大隊化學家深深地陷入苦悶之中。

儘管布特列洛夫在化學上有過傑出的貢獻,成了有世界影響的科學家,但是在帝俄時代。他享受不到應有的待遇;也得不到應有的尊重,他逝世以後,一些簡單的紀念活動都是靠他的學生在私下舉行的,當局對此則採取了令人氣憤的冷漠態度。十月革命之後,在列寧的領導下,蘇維埃政府十分重視布特列洛夫的科學成就,廣泛宣傳和高度評價布特列洛夫的科學貢獻。1953年,蘇聯政府在莫斯科羅蒙諾夫大學化學樓前,專門為布特列洛夫建立了紀念碑,作為對這位偉大的化學家的永久性的紀念,表彰他的傑出的科學貢獻。同時,蘇聯科學虎在1953年,還組織編寫和出版了布特列洛夫全集。布特列洛夫的偉大名字,將永遠記在科學的史冊上。

4 阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫 -學術貢獻

阿列克薩得爾·米哈依洛維奇·布特列洛夫物質的化學結構式
布特列洛夫在化學上的建樹甚多,最大成就是對有機化學結構哩論作出了傑出貢獻。1861年9月19日,布特列洛夫在德國自然科學家和醫生代表大會上,作了有名的《論物質的化學結構》的報告,闡明了他的「化學結構」理論,其要點如下:

(1)建立「化學結構」的概念

主張應把組成物質的化學質點——分子,看成是有內在聯繫的統一整體。分子中的原子以一定排列順序結合,其間存在著親和力的相互作用,在親和力的相互作用下構成分子。

(2)原子間相互作用有不同的類型

他認為有兩種原子間的相互作用,一種存在於直接相連的原子之間,決定分子中原子團或結構單位的反應性能;另一種存在於不直接相連的原子間,決定屬於同一類型的各個反應的特殊性。但比較起來,前者主要,後者次要。

(3)化學結構和化學性質間有依賴關係

他指出物質的化學性質取決於它的化學結構;人們既可以通過對化學性質的研究來推測它的結構,也可以根據結構說明物質的化學性質,以至預言尚未發現的新化合物。

(4)關於分子結構的單一性

跟類型論不同,布特列洛夫認為:每個分於有一個確定的結構,不可能有幾個不同的結構存在;化學結構式是表示分子結構的方式,並非是描述化學反應的方法。

在1861…1873年間,布特列洛夫根據上述觀點,預言併合成了一系列有機化合物:叔丁醇、異丁烯、聚甲醛糖、環六亞甲基四胺(烏洛托品)等。由於當時認識上的局限性,布特列洛夫曾假定碳原子的四個價鍵是不等同的。
布特列洛夫的主要學術著作有:《有機化學研究概論》、《化學結構與取代理論》等。1886年8月17日,布特列洛夫在喀山逝世。

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