Углерод среди других элементов занимает совершенно исключительное положение как по количеству, так и по многообразию своих соединений.
В своей работе "Ansichten über die organische Chemie" Вант-Гофф указывает, как на причину развития химии углерода на следующие факты:
Многообразие соединений углерода в природе также обусловлено его способностью одновременно присоединять как положительные (водород), так и отрицательные (кислород или галоиды) элементы и той легкостью, с которой происходит конденсация небольших молекул в большие и диссоциация больших на меньшие. Alfred Stock ("Zeitschr. f. angew. Chemie", 30 VI 1922 r.) показывает, что на самом деле нет такого резкого отличия между углеродом и его ближайшими соседями в периодической системе — бором, азотом, кремнем. Химия азотистых соединений показызывала некоторое сходство с химией углерода. Подобно углероду, азот образует легко летучие ангидриды с окисью, он также способен в некоторых соединениях связывать углерод с кислородом (гидроксиламин, азотная кислота). Известны также небольшие цепи (гидразин), химия азота дает нам также примеры оптической активности, изомерии, таутомерии и т. д. Отсутствует лишь способность к конденсации и образованию нелетучих соединений. Летучесть — основной признак всех соединений, где азот составляет основную часть молекулы. На основании в значительной степени собственных 20-летних работ Stock доказывает, что и химия кремния и бора обнаруживает большую аналогию с химией углерода. Соединения кремния, благодаря одинаковой валентности, имеют соответствующие формулы, они представляют сцепления атомов значительной длины, образуют летучие соединения с водородом, кислородом и азотом. В отличие от углерода, наблюдается большее стремление к конденсации молекул, в особенности содержащих кислород. Большое сродство кремния к отрицательному кислороду и галоиду делает соединения кремния чувствительным к воздуху.
Что касается химии бора, то она показывает многообразие соединений, преобладает сродство к кислороду, выражающееся в легкой разложимости гидридов водой. Молекулы конденсируются, существуют многочисленные высокомолекулярные гидриды, отсутствуют летучие соединения кислорода и азота. Stock показывает, что углерод соединяет все химические свойства своих соседей, и, наоборот, отдельные свойства углерода встречаются у последних. И, действительно, мы наблюдаем у кремния четырехатомность и тот же состав соединений, у бора — разнообразие соединений и реакций и склонность к образованию длинных цепей атомов; у азота способность к образованию низкомолекулярных летучих соединений; у кремния и бора — образование высокомолекулярных нелетучих соединений, у азота и кремния — образование молекул, одновременно содержащих положительный водород и отрицательный кислород. Эта способность, однако, у соседей углерода развита лишь в незначительной степени, и тут мы подходим к основному моменту, определяющему исключительно положение химии углерода, у которого односторонние химические способности соседей достигают в своем развитии наивысшей симметрии и гармонии. Отсюда способность углерода к образованию бесконечного многообразия соединений, одновременно содержащих кислород и водород, как напр., большие классы жиров, углеводов и белков. Химические свойства бора, азота и кремния не выявляются природой и обнаруживаются лишь в лаборатории химика.
Между прочим, и современные представления о строении атома подтверждают, что углерод химически наиболее подвижной элемент. Ведь предполагают, что атомы состоят из положительно заряженного ядра, окруженного отрицательными электронами, и что химический характер атомов обусловливается числом и подвижностью электронов. Углерод со своими четырьмя внешними электронами находится между инертными благородными газами гелием и неоном и он может то отдавать, то включать электроны, т. е., положительные и отрицательные стремления в нем как бы уравновешиваются; с другой стороны, атом углерода от элементов с таким же соотношением электронов отличается более низким положительным зарядом атомного ядра, поэтому мы и должны ожидать особой подвижности электронов и беспрепятственную игру химических сил. Таким образом, и теория указывает углероду преимущественное положение среди других химических элементов.
Нашу краткую заметку мы позволим себе закончить небольшой исторической справкой.
Внешняя разница между химией углерода и прочих элементов настолько поразительна, что долгое время не считали возможным объяснить протекающие в органическом мире химические процессы обыкновенными химическими силами. Еще в 1827 г. Berzelius в своем классическом учебнике говорит о "непонятной и чуждой мертвой природе силе". Обычно принято считать, что произведенный в следующем, 1828 г. Велером "неорганический" синтез мочевины разрушил веру в жизненную силу; на самом деле уже в 1783 г. Шееле нашел, что при нагревании угля с аммиаком и углекислым калием образуется цианистый калий, чем, в сущности, уже была дана возможность получения синильной кислоты из неорганических веществ, и еще за 4 года до синтеза мочевины — в 1824 г. — тот же Велер получил щавелевую кислоту из циана.
В 1825 г. Леопольд Гмелин получил кротоновую кислоту из окиси углерода и калия, в 1828 г. Фарадей и Henuelle получили спирт из этилена, наконец, в 1831 г. Pelouze наблюдал превращение синильной кислоты в муравьиную, а в 1832 г. Винклер получил миндальную кислоту из горького миндального масла и синильной кислоты. Но если от первого синтеза Шееле до синтеза Велера прошло 50 лет, то, как известно, в дальнейшем развитии химии углерода блестящие синтезы непрерывно чередовались в течение всего XIX столетия и вплоть до наших дней.
М. А. Блох.