Спустя много лет, вспоминая о поисках ответа на этот вопрос, Дмитрий Иванович писал: «Возвратившись из заграницы и начав чтение органической химии, я стал ее писать и тогда формулировал понятие о пределе, следуя за идеями Франкланда». Кто же такой был Франкланд и какими его идеями воспользовался Менделеев?
В 1853 году, изучая соединения азота, фосфора, мышьяка и сурьмы, английский химик Эдвард Франкланд обратил внимание на то, что один атом любого из этих элементов может присоединять иногда 3, а иногда 5 атомов других элементов. Исследовав вопрос, Франкланд предложил характеризовать способность элементов к насыщению термином «атомность» или «валентность». Если, к примеру, азот присоединил 3 атома водорода, то его валентность равна 3. Кислород образует воду, присоединяя 2 атома водорода, следовательно, кислород двухвалентен. В пятиокиси азота, состоящей из 2 атомов азота и пяти атомов кислорода, азот пятивалентен и так далее.
Это понятие, без которого немыслима современная химия, в 1860 году еще далеко не установилось в науке, и Менделеев не решился ввести его в учебник: «Не должно забывать, что понятие об атомности заключает в себе много условного и служит, как мне кажется, главным образом только для облегчения системы, не заключая в себе ничего абсолютного». Поэтому Дмитрий Иванович пошел по более наглядному пути. Он обратил внимание, что максимальное количество водорода на каждый атом углерода содержится в соединениях первого гомологического ряда. Он стал называть эти углеводороды предельными. Все нижележащие ряды — ряды непредельных углеводородов, причем чем ниже лежит ряд, тем меньше его соединения насыщены водородом и тем легче они вступают во всевозможные реакции.
Эта ясная, чрезвычайно наглядная картина перехода весового количества в химическое качество была так близка и дорога душе Менделеева, вносила столько ясности и понимания в систему его взглядов, что он весьма настороженно отнесся к структурным теориям и объяснениям изомерии, появившимся вскоре после выхода его книги. Структурные формулы и изомерия настолько усложняли построенную им модель, порождали столько новых вопросов, что Дмитрию Ивановичу пришлось проявить редкое умение — умение самоограничиваться. Он интуитивно ощутил: иногда пытаться ответить на все вопросы — значит отказаться от намерения понять хоть что-нибудь. И он не стал претендовать на то, чтобы объяснить все…
О причинах, побудивших его с осторожностью относиться к структурной теории Бутлерова, Менделеев писал: «…при изложении и 1860-х годах «Органической химии»…я старался выставлять на вид постепенность и непрерывность перехода от жирных соединении к ароматическим, выставляя на первый план то обстоятельство, что первые отвечают пределу CnH2n+2, а вторые — далекому от него классу соединений соответствующих углеводородам состава CnH2n-6… Ацетилены, терпены и тому подобные ряды должны поэтому составлять ступени перехода. Подобные, вполне естественные, соображения были совершенно забыты, особенно по поводу господства той части структурного… учения… по которой для предельных соединений признается цепеобразное строение… а для ароматических — замкнутое или кольцеобразное…»
Эти слова, в которых сквозит неприязненность к структурной теории, написаны в 1894 году, когда идеи Бутлерова в органической химии восторжествовали, и время показало, что здесь прав был именно Бутлеров. Но зато Менделеев открыл периодическую систему элементов. И быть может, и в том, что он сделал это великое открытие, и в том, что он оказался не прав в споре с Бутлеровым, проявилась одна и та же особенность его мышления — умение пренебречь усложняющими дело тонкостями и обнаружить мощный принцип, позволяющий увидеть порядок в груде материала, поначалу представляющейся хаотичной. Понятно о пределах — вот тот принцип, который дал возможность Менделееву охватить единым взглядом пеструю картину органических веществ. И позднее мы увидим, какую роль сыграет этот принцип в открытии периодического закона…
Иногда бывает очень интересно проследить первые шаги великого человека на ниве избранного им дела, особенно такие его шаги, в которых он волен сам принимать решения, волен выбирать то, что ему почему-либо представляется заслуживающим внимания. В этом смысле бесценным материалом для биографа, изучающего творчество Менделеева, следует считать «Журнал Министерства народного просвещении» за 1857 год, когда 23-летний магистр вел в нем раздел «Новости естественных наук».
Распределив опубликованные Менделеевым заметки по тематике, мы получим удивительную картину, показывающую, как рано и как точно сложились у Дмитрия Ивановича его научные интересы. Судя по заметкам, опубликованным в «Журнале Министерства народного просвещения» за 1857 год, 23-летнего магистра Менделеева больше всего интересовали неорганическая химия и свойства химических элементов… Второе, третье и четвертое места делили одинаково интересующие его области: органическая химия, минералогия и природные богатства России, физиология животных. Затем следуют физическая химия, сельское хозяйство, зоология и ботаника, стекло и стеклянное производство, метеорология и пироксилин.
Конечно, жизнь должна была внести свои поправки в пасьянс ранних менделеевских интересов, и она действительно внесла их. В 1861 году Менделеев написал курс «Органическая химия» и, подчиняясь своенравным, но неумолимым требованиям жизни, взялся за «технологию по Вагнеру». И в результате в раскладе его интересов стекло и стеклянное производство переместились с одного из последних мест на первое…
«Здоровье мое плохо, кашель и кровохарканье истощили мои силы очень значительно, — писал Менделееву в августе 1861 года профессор М. Скобликов. — С декабря месяца я решительно не в силах заниматься. Читаю разные книжки — вот и все мои занятия. Вы очень кстати, стало быть, предложили ваше намерение взять на себя редакцию Технологии Вагнера… Я хочу сказать, что я решился окончательно передать кому-нибудь ответственность по редакции этой книги. Если вы пожелаете, Дмитрий Иванович, принять на ваше имя редакцию Технологии Вагнера, напишите мне об этом». Прекрасный специалист по технической химии, профессор Петербургского университета Скобликов, готовивший переводное издание «Технологии по Вагнеру», в 1859 году тяжело заболел и вынужден был уехать для лечения за границу. Тогда они и познакомились с Менделеевым, сдружились, и между ними завязалась переписка. И эта встреча спустя 2–3 года обернулась для Дмитрия Ивановича работой, в которой проявилась новая грань его удивительной одаренности и которая связала его имя с Петербургским технологическим институтом.
По всей видимости, он с радостью взялся за технологию, и из мира скудных и бледных символических выражений отвлеченной науки его мысль перенеслась в хлопотливый, живой, веселый мир техники и промышленности. Бестелесные формулы вдруг обрели плоть и кровь, абстрактные термины — энергия, сила, масса — вдруг наполнились глубоким значением и начали волновать, как воспоминания детства. Дмитрий Иванович не смог избежать очарования научной истины, представшей перед ним в столь полнокровном конкретном выражении.
В течение 1862 года Дмитрий Иванович подготовил три выпуска: «Производство муки, хлеба и крахмала», «Сахарное производство», «Производство спирта и алкоголометрия». По когда дело дошло до четвертого выпуска — «Стекло и стеклянное производство», сердце его дрогнуло. Вспомнились детские впечатления, Аремзянка, завод… И захотелось разобраться, понять суть и смысл запомнившихся с детства, по недоступных детскому пониманию инструментов и операций. А когда полистал да почитал Вагнера, понял, как много неясного и вздорного почитается за истину в теории стеклянного ремесла.
Четвертый выпуск «Технической энциклопедии» дал Дмитрию Ивановичу возможность довести до полной ясности те идеи, которые были развиты в его доцентской диссертации «О составе кремнеземных соединений», которую он защитил в 1856 году. Соединения эти давно вызывали у Менделеева как у химика ощущение беспокойства. В самом деле, изучение чистого кремния показывало, что этот элемент очень сходен с углеродом (в наше время сказали бы, что углерод и кремний входят в одну группу периодической системы элементов). Не из-за этого ли сходства именно углерод и кремний поделили между собою живое и минеральное царства? Не из-за этого ли сходства вся органическая химия зиждется на соединении углерода с водородом, а вся минеральная — на соединении кремния с кислородом — кремнеземе? Но вот что удивительно: трудно сыскать в природе вещества, которые различались бы сильнее, чем соединения органические и минеральные. Какое поразительное различие, какая, противоположность в свойствах соединений вдруг оказывается у сходственных элементов — углерода и кремния. Если первый олицетворяет собой тонкую, переменчивую, уязвимую живую материю, то второй — символ материи минерального мира, материи холодной, косной, малоподвластной времени и разрушительным силам.
