Закон Авогадро
Органическая химия могла бы остаться ограниченной коллекцией распознанных веществ с формулами, определяющими их массу, а также реакций, направленных на превращение одних видов в другие, если бы не получила двух толчков со стороны физики. Первым из них послужило признание закона, первоначально высказанного Авогадро (1776 — 1856) еще в 1811 году, но не получившего признания вплоть до того времени, когда он вновь был сформулирован Каниццаро (1826 — 1910) в 1860 году. Этот закон, устанавливающий, что при одинаковых условиях одинаковые объемы всех газов содержат одно и то же число молекул, дал возможность правильно определить число каждого рода атомов, содержащихся в молекуле.
Асимметричные молекулы. Пастер
Вторым открытием явилось разложение виноградной кислоты на две компоненты, одной из которых была обычная винная кислота, другой — вещество, химически идентичное ей, но отличающееся от нее по своим физическим свойствам. Это открытие, которое должно было иметь первостепенное значение для науки XIX века, было сделано в 1848 году Пастером, в то время молодым человеком 25 лет5 - 3. Он показал, что молекулы, полученные в результате обычного лабораторного опыта, в отличие от молекул, полученных естественным путем, не обладают свойством вращения плоскости поляризации света. Первые состоят из двух родов молекул противоположных конфигураций, левовращающих и правовращающих, находящихся в одинаковом числе; вторые содержат только один род молекул.
Из этого важнейшего наблюдения вытекали два различных вывода. Первым из них было, что молекулы обладают формой, имеющей три измерения, иными словами, что их можно представить себе как твердые системы. Вторым, что природа, очевидно, созидала молекулы способом, отличным от способов, применявшихся химиками того времени, и, наконец, что в организмах должны существовать определенные химические структуры, являющиеся, скажем, правовращающими, а не левовращающими. Сам Пастер следовал в направлении, указанном второй гипотезой, что поставило его в ряды основателей современной биохимии, а позднее и бактериологии.
Кекуле и бензоловое кольцо. Валентность
Будущее органической химии лежало в направлении второй гипотезы, хотя процесс ее развития протекал по - прежнему очень медленно. Идея о том, что молекулы могли быть изображены как системы атомов в пространстве, была логически разработана блестящим немецким химиком Кекуле (1829 — 1896), которому в 1865 году, в то время как он сидел на крыше лондонского омнибуса, пришла в голову идея, что молекула бензола С6Н6 содержала кольцо из шести атомов углерода:
С этого момента недостаточно уже было давать числу атомов в молекуле вещества просто бухгалтерское определение, но необходимо было указывать с помощью какого - то чертежа — что представляло собой понятие архитектора, — как они были расположены, для чего необходимо составить их структурную формулу. Таким образом, Кекуле обеспечил еще одно решающее доказательство справедливости постепенно пробуждавшейся идеи о том, что различные виды атомов характеризовались числом связей, в которые они могли вступать с другими атомами. Водород имел одну, кислород две, азот три, углерод четыре таких связи, или валентности.