В начале XIX в. в различных городах России открываются новые университеты и создаются научные общества. В 1802–1803 гг. восстанавливаются университеты в Дерпте и Вильнюсе. В последующие годы были открыты университеты в Казани (1804), Харькове (1805), Петербурге (1819). Петербургскому университету, в отличие от Московского (1755), Казанского и Харьковского университетов, которые готовили преподавателей для гимназий и других школ, было поручено готовить профессоров и научных работников.
С открытием университетов начинается новый период в развитии химии в России – период университетской науки, характерный появлением русской профессуры, русских учебников и журналов по химии, химических лабораторий. В университетах начали зарождаться русские научные школы.
Формирование и деятельность отечественных научно-педагогических школ происходили на фоне принципиальных изменений в мировой химической науке, заключавшихся в том, что в первые десятилетия XIX в. химия на базе новой парадигмы, основанной на кислородной теории Лавуазье (конец XVIII в.) и атомно-молекулярном учении Дальтона и Авагадро (начало XIX.), твердо встала на путь самостоятельного развития. Более того, начался процесс ее дифференциации на отдельные области: неорганическую, органическую, аналитическую химию.
В этой ситуации основной задачей, стоявшей перед российскими университетами, стало привлечение молодежи к изучению естествознания и химии в частности. Эта задача решалась в первую очередь путем написания оригинальных учебных руководств.
В 1810–1830 гг. русскими химиками была проделана огромная работа по созданию учебно-методических основ преподавания химии, написанию отечественных руководств по химии. Так, в 1808 г. А.И. Шерер (1772–1825), профессор Петербургской медико-хирургической академии, Главного педагогического института и Горного кадетского корпуса, а с 1815 г. – академик Петербургской академии наук издал первый русский учебник – «Руководство к преподаванию химии» (в двух частях). В «Предуведомлении» он писал о своем стремлении прежде всего к тому, чтобы преподавание химии было «практическим и основательным».
В 1813–1817 гг. было издано пятитомное энциклопедическое руководство «Всеобщая химия для учащих и учащихся» профессора химии Харьковского университета Ф.И. Гизе (1784–1821). Это уникальное издание впервые ознакомило русского читателя с новейшими теориями и открытиями в химии: представлениями К. Бертолле о химическом сродстве, законами Пруста, Рихтера, электрохимическими представлениями Г. Дэви и Я. Берцелиуса и др.
Однако для начинавших изучать химию его руководство было слишком объемистым. Поэтому, начиная с 1820 г., профессора русских учебных заведений издают ряд новых руководств по химии.
Первой книгой, достаточно полно отражавшей последние достижения науки и излагавшей факты и теории химии в компактной и доступной форме, стал учебник Г.И. Гесса «Основание чистой химии» (1831), который вплоть до выхода в свет «Основ химии» Д.И. Менделеева (1869) был принят в учебных заведениях России в качестве основного руководства по химии.
В историю мировой и отечественной химии имя Германа Ивановича Гесса (1802–1850) вошло не только благодаря его знаменитому учебнику. В первую очередь он известен как создатель первой в России научной школы химиков-неоргаников, один из основоположников термохимии.
В своих термохимических исследованиях Г.И. Гесс значительно раньше Х.П. Томсена и П.Э. Бертло выдвинул (1840) положение, согласно которому величины тепловых эффектов реакции могут служить мерой химического сродства. Открыл (1840) основной закон термохимии – закон постоянства количества тепла, доказал (1842) правило термонейтральности.
Фундаментальные термохимические исследования Г.И. Гесса могли бы стать основой большой исследовательской программы его научной школы. Однако Гесс сознавал, что для России в тот период требовались специалисты не по термохимии, а по горному делу, металлургии и аналитической химии. Именно поэтому, создавая первую национальную русскую школу химиков, ученый уделял большое внимание исследованиям именно в этих областях. Среди его учеников такие крупные химики, как П.И. Евреинов (1812–1849), снискавший известность своими работами в области гальванопластики, с 1841 г. – управляющий лабораторией Департамента горных и соляных дел; П.П. Шубин (1817–1843), выполнивший ряд работ в области анализа различных руд, глин, минералов и определивший в 1842 г. атомный вес лантана; И.В. Авдеев (1818–1865), успешно занимавшийся химией бериллия и его соединений; И.П. Илимов (1820–1891), крупный специалист в области переработки жиров; Н.А. Иванов (1816–1883), талантливый аналитик, выполнивший точные анализы многих минералов, руд и различных изделий металлургических заводов, в частности первые анализы донецких каменных углей; А.А. Фадеев (1810–1898), выполнивший ряд исследований по химии взрывчатых веществ и в 1844 г. впервые в мире получивший в большом количестве чистый пироксилин; Л.И. Шишков (1830–1908), создавший в Михайловском артиллерийском училище в Петербурге одну из лучших в России химических лабораторий и выполнивший в ней ряд оригинальных исследований.
Первым учеником Г.И. Гесса по Главному педагогическому институту был один из наиболее ярких педагогов-химиков XIX столетия, «дедушка русской химии» Александр Абрамович Воскресенский (1809–1880). Его деятельности Россия обязана подготовкой целой плеяды химиков. Из научной школы Воскресенского вышли такие известные ученые, как Д.И. Менделеев, Н.Н. Бекетов, П.А. Ильенков, М.В. Скобликов, Н.Н. Соколов, П.П. Алексеев, А.Р. Шуляченко, П.А. Лачинов, Н.К. Яцукович, Н.П. Лавров, И.А. Тютчев, Э.Ф. Радлов, Ф.Р. Вреден, В. Савич и многие другие.
Первая научная школа химиков-органиков
К 40-м годам XIX в. в России сформировалось несколько химических центров, самыми крупными из которых были петербургский, московский и казанский.
Становление научно-педагогической школы в Казанском университете связано с деятельностью Николая Николаевича Зинина (1812–1880), его ученика Александра Михайловича Бутлерова (1828–1886) и представителей бутлеровской химической школы Владимира Васильевича Марковникова (1837–1904), Александра Никифоровича Попова (1840–1881), Александра Михайловича Зайцева (1841–1910), Флавиана Михайловича Флавицкого (1848–1917). В конце XIX столетия преемницей бутлеровской школы становится научно-педагогическая школа А.М. Зайцева, известная такими замечательными именами, как С.Н. Реформатский, А.Н. Реформатский, Е.Е. Вагнер, А.А. Альбицкий, А.Е. Арбузов, Г.М. Глинский и многие другие.
Кроме того, несмотря на превалирование исследований в области органической химии, в Казанском университете работали такие известные ученые-неорганики, как М.Д. Киттары (1825–1880) и К.К. Клаус (1796–1864), один из основоположников химии платины, предложивший способы разделения и получения в чистом виде платиновых металлов и открывший в 1844 г. новый химический элемент – рутений.
Питомцы казанской химической школы, став известными учеными, создали крупные научные центры в других российских городах: Н.Н. Зинин и А.М. Бутлеров в Санкт-Петербурге, В.В. Марковников в Москве, А.Н. Попов и Е.Е. Вагнер в Варшаве, С.Н. Реформатский в Киеве, А.А. Альбицкий в Харькове.
В историю химии имя основателя казанской химической школы Н.Н. Зинина вошло благодаря открытому им методу получения первичных ароматических аминов из нитросоединений. Этот универсальный метод, который известен как «реакция Зинина», позволил организовать производство широкого спектра соединений, в первую очередь a-нафтиламина (анилина) и бензидина, являющихся исходными продуктами для промышленности синтетических (фуксин, мовеин и др.) и субстантивных красителей. Открытие Зинина не только послужило основой новой отрасли промышленности – анилинокрасочной. Оно оказало значительное влияние на развитие органической химии в целом, дало импульс многим новым самостоятельным производствам: фармацевтическому, фотохимическому, пластмасс и др.
Развитие химической науки во второй половине XIX в.
Вторая половина XIX в. представляет собой особый период в истории отечественной науки, в том числе и химии. Если в первой половине столетия достижения ученых прокладывали первые пути от аналитических исследований естественных богатств страны к фундаментальным изысканиям, то во вторую половину на первый план вышли работы фундаментального характера. Эпохой в истории мировой науки стали открытие в 1869 г. Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834–1907) Периодического закона химических элементов и разработка в 1861–1870 гг. А.М. Бутлеровым (1828–1886) теории химического строения веществ.
Со второй половины XIX в. в развитии химии четко наметилась дифференциация на три основные отрасли – неорганическую, органическую и физическую, а затем на множество других ветвей, более точно отражающих многосторонность предмета этой науки. Первое место по объему изучаемого материала заняла органическая химия, и неудивительно: уже тогда насчитывалось более миллиона индивидуальных органических соединений, тогда как неорганических было известно не более 60–70 тысяч.
Это обстоятельство вызвало необходимость упорядочения классификации органических соединений и создания теоретических основ, объясняющих их бесконечное разнообразие при крайне ограниченном составе.
Первые объяснения этому феномену появились еще в начале XIX в. в работах Я. Берцелиуса (Швеция), Ш. Жерара (Франция), Ю. Либиха и А. Кекуле (Германия). Они сводились к тому, что индивидуальность химического соединения определяет не только его состав, но еще и структура молекул, которая бывает различной при одном и том же составе, т. е. изомерия молекул. В этой связи были выдвинуты первые структурные теории, которые, однако, не объясняли главного: различия химических свойств изомеров.