Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №10/2003

Короткие истории и занимательные случаи
из жизни Юстуса Либиха

У истоков агрохимии

В конце 30-х гг. XIX столетия. Ю. Либих заинтересовался вопросом повышения плодородия почв. В те времена еще не существовало единой точки зрения на питание и развитие растений. Несмотря на тщательную обработку почвы, поля со временем истощались, урожаи снижались, в то время как население быстро увеличивалось. Европе угрожал голод. Нужно было искать новые приемы обработки почвы, а для этого необходимы были систематические исследования. Именно этим и занялся Либих, почти целиком погрузившись в изучение химического состава растений и почв.
Результатом проведенных им исследований стала книга «Органическая химия в приложении к земледелию и физиологии» («Сельскохозяйственная химия»), вышедшая в свет в 1840 г. В ней ученый на основе анализа золы растений впервые в истории науки сформулировал теорию минерального питания растений. Год выхода этой книги можно считать годом рождения агрохимии.

Ю.Либих в Мюнхене
Ю.Либих в Мюнхене

Либих писал, что кроме углерода, водорода, кислорода и азота растения содержат в своем составе такие элементы, как калий, фосфор, серу, кальций, железо, магний и кремний. Если первые четыре элемента растения получают из воды и воздуха, то единственным источником остальных элементов является почва. Ежегодно вместе с урожаем с полей уносится значительная масса химических элементов. В конце концов почва истощается, и урожаи начинают снижаться.
Сколько же конкретно минеральных удобрений нужно вносить в почву? Для регулирования их количества Либих предложил так называемый закон минимума, смысл которого заключается в том, что если в почве не хватает какого-нибудь из элементов, то его недостаток нельзя компенсировать избытком других элементов. Следовательно, урожай будет зависеть от того элемента питания, которого меньше всего, т. е. минимум.
Яркая, остроумная, напористая книга была обращена в первую очередь к широким массам практиков сельского хозяйства, тем не менее она вызвала беспрецедентную дискуссию также среди химиков, врачей и даже философов. К книге Либиха отнеслись по-разному. У одних она вызвала небывалый интерес и одобрение. Большинство же подняли ее на смех, называя нелепой и вздорной. Особенно негодовали землевладельцы, которых поддерживали и некоторые ученые. Агрономы, ботаники, физиологи протестовали против вторжения чужака в их область.
Вот, например, как оценил книгу Либиха профессор Тюбенгенского университета фон Моль: «Я снова убеждаюсь, что передо мной лежит самая бесстыдная книга из всех, которые когда-либо попадались мне в руки». Другой противник ученого писал: «Профессор Либих выпустил для крестьян совершенно бессмысленную книгу. На ее страницах кишели и сменяли друг друга химические термины... от которых... можно было прямо-таки сойти с ума». Особенно перещеголял всех в ненависти, беспринципности и неразборчивости в средствах голландский ученый Мульдер, не оставлявший в покое Либиха вплоть до самой смерти.
Несмотря на скандальную известность книги, к 1848 г. вышло уже 17 ее изданий: по четыре – в Германии и Англии, по два – в Америке и Франции и по одному – в Дании, Голландии, Италии, Польше и России. Объективности ради надо заметить, что критика теории Либиха со стороны ученых часто была справедливой. Рекомендованные Либихом «идеальные» удобрительные смеси, на которые он взял патент, не давали иногда никакой прибавки к урожаю, а потому вскоре были почти повсеместно отвергнуты. Применив свои удобрения на выкупленном у городских властей самом неплодородном песчаном участке земли, Либих и сам был вынужден честно признаться: «Урожая свеклы, клевера и картофеля не хватит даже для пропитания одной коровы».
Ученый сильно переживал свои неудачи, мучительно искал ответ на вопрос, почему удобрения не оказывают заметного эффекта на урожай. Разгадка заключалась в том, что, отлично зная химию, но не очень хорошо разбираясь в свойствах почвы и особенностях роста растений, Либих допустил в своей теории ряд ошибок.
Одна из них заключалась в том, что ученый недооценил роль азотных удобрений, считая, что аммиак и оксиды азота, попадающие в почву с дождем из воздуха, в достаточном количестве обеспечивают растения азотом. В отдельных случаях Либих, правда, признавал, что поля нуждаются в азотных удобрениях, однако считал, что это слишком дорогая процедура. Дело в том, что единственным источником нитратов в те времена была чилийская селитра, которую привозили в Европу из пустыни Атакама в Южной Америке. Важнейшим следствием этой ошибки был продолжающийся у растений азотный голод, который не позволял увеличить урожай, даже несмотря на обильную подкормку растений фосфором и калием.
Другой промах Либиха был еще серьезнее. Боясь, что хорошо растворимые вещества будут вымыты из почвы дождем, он считал, что фосфорные удобрения надо вносить в почву в нерастворимом или труднорастворимом виде. Это привело к тому, что часто удобрения, составленные ученым, лежали в земле мертвым грузом, т. к. растениям для питания необходимы прежде всего растворимые соединения фосфора.
Даже несмотря на ряд допущенных ошибок, главное было сделано: благодаря работам Либиха было привлечено внимание широкой общественности к проблеме повышения плодородия почв. Сотни исследователей во многих странах, пытаясь подтвердить или опровергнуть идеи немецкого ученого, занялись изучением почвы и состава растений. Химики, ботаники, физиологи, полеводы на практике проверяли теорию Либиха, исправляя ее недостатки, подтверждая правильные положения. Сам Юстус тоже понял допущенные им ошибки.
Со временем все больше ученых становилось на сторону Либиха, многие земледельцы начали все активнее применять удобрения на своих полях. Но до окончательной победы было еще далеко. Критики Либиха, и особенно Мульдер, несколько изменили тактику. Теперь они стали говорить, что Либих не внес ничего нового в науку о земле, что все им сказанное уже давно описано. Действительно, многое из того, о чем говорил и писал великий химик, было известно из трудов Соссюра, Шпренгеля и Буссенго, на которых, кстати, Либих делал соответствующие ссылки. Однако никто до Либиха не объединил все имеющиеся факты в единое стройное учение, никто так активно его не пропагандировал и не защищал.
В итоге последние попытки дискредитировать учение Либиха провалились. Самоотверженная многолетняя битва за плодородие была выиграна. В конце 1860-х гг. идеи Либиха получили повсеместное признание и показали свою жизнеспособность.

На службе людям

Одним из направлений деятельности Либиха, особенно в зрелые годы, была прикладная химия, на поприще которой он также весьма преуспел. В 1860–1870-е гг. ученый брался за самые разнообразные, часто довольно простые, но приносящие практическую пользу исследования. К примеру, он установил состав минеральных вод чуть ли не всех источников Германии, предложил способ удаления чернильных пятен, изучил состав мрамора Парфенона, описал метод получения водки из сока рябины.
С детства знакомый с процедурами по получению различных химических веществ, Либих интересовался и химической технологией, в которую внес немало новшеств и усовершенствований. В частности, он предложил простой способ получения чистого оксида алюминия, киновари высокого качества, усовершенствовал заводской способ получения цианистого калия, берлинской лазури. По методу Либиха еще при его жизни было технологически оборудовано несколько заводов по производству жидкого стекла, всем известного силикатного клея. Ученый разработал способ серебрения зеркал в результате взаимодействия аммиачного раствора оксида серебра с глюкозой, а также предложил заменить старые токсичные методы золочения и меднения на новые, более безопасные. Немало времени он уделял развитию свеклосахарной, содовой, мыловаренной, сернокислой отраслей промышленности.
Размышляя о химической отрасли промышленности, Либих пришел к выводу, что о степени ее развития в разных странах можно с уверенностью судить по количеству серной кислоты, которое потребляется в той или иной стране на душу населения.
Либих заложил основы химии пищевых продуктов. Еще в 1840-х гг. он развернул широкомасштабные исследования растительных и животных организмов, проводя подробные анализы костей мяса, жиров, желчи, крови. В письме того времени к Вёлеру Либих с гордостью писал: «...я переработал старого тощего коня и надеюсь получить столько креатина, что смогу окончить исследования... Я переработал всего 102 курицы и около 300 фунтов мяса». Вёлер отвечает: «Я мысленно вижу перед собой вонючие жидкости в твоей лаборатории и суп, пахнущий кониной, который ты заставляешь варить».
Опыты, проведенные в 1840-е гг. в Гисене, послужили основой для получения мясного экстракта, дожившего до наших дней под именем бульонных кубиков, и имели впоследствии весьма интересное продолжение. Весной 1862 г.
к ученому обратился один немецкий инженер, прочитавший об описанной Либихом технологии получения мясного экстракта и решивший организовать его производство в Южной Америке. Как всегда, Либих с энтузиазмом взялся за новое дело. Вскоре было организовано крупное акционерное общество, построившее в Уругвае и Аргентине огромные заводы по переработке скота. В 1865 г. за место номинального директора химического отделения фирмы для контроля за качеством мясного экстракта ученому был установлен оклад в 12 тыс. флоринов, а также выплачен авторский гонорар в размере 60 тыс. флоринов. Либих, молодые годы которого прошли в хроническом безденежье, был поражен. «Подарок» фирмы был равен его гисенскому жалованию за 75 лет!
Пытался Либих изобрести что-то вроде нашего растворимого кофе. Придумал он также детскую муку, которую горячо пропагандировал в качестве универсального питательного продукта для грудных детей. Вначале у него, правда, вышел казус. У внуков ученого, на которых он экспериментировал, случилось расстройство желудка, и Либиха подняли на смех. Реабилитировать свою муку Юстусу удалось только после того, как он успешно выкормил «детским супом» дочку одного из своих ярых оппонентов. Кстати, для своих внуков Либих изобрел и детские строительные наборы, где блоки соединялись между собой выступами, входящими в пазы. Эти наборы популярны у детей всего мира до сих пор.
Еще одним направлением пищевой химии, которым Либих заинтересовался на склоне лет, была выпечка хлеба. Вместо дрожжей ученый предложил вводить в тесто смесь гидрокарбоната натрия (питьевая сода) и лимонной кислоты, так называемый «пекарский порошок». В результате взаимодействия этих веществ выделялся углекислый газ, который делал тесто пористым и мягким. Как обычно, первые эксперименты Либих провел на своих домашних: в доме ученого стали печь булочки только с применением «пекарского по- рошка». Самому ученому такой хлеб очень нравился, что видно из его письма к Вёлеру. Либих писал: «Раньше я, как и ты, не мог съесть куска хлеба, чтобы не вызвать расстройства пищеварения, теперь же я стал настоящим едоком хлеба. Мои новые методы дают идеальный хлеб». Старания Либиха не прошли даром. Добавление питьевой соды и некоторых других солей и в наше время широко применяется в хлебобулочной и кондитерской отраслях промышленности.

Материал подготовил
С.И.РОГОЖНИКОВ