В 1826 году знаменитый английский физик Фарадей впервые установил химический состав каучука.
Основным методом исследования органических веществ в то время служила так называемая сухая перегонка, т. е. нагревание без доступа воздуха. Кусочек органического вещества помещали в стеклянную реторту или пробирку. Реторту плотно закрывали, чтобы в нее не попадал воздух, и нагревали. Под действием тепла вещество разлагалось на составляющие его различные соединения, которые выделялись в виде паров.
Из реторты пары поступали в холодильник. Там они сгущались в жидкость, которую собирали в колбу или стакан.
Полученная при сухой перегонке жидкость представляла смесь различных веществ.
Каждое вещество в чистом виде всегда кипит при определенной температуре. Этим-то свойством пользуются в химии, чтобы отделить одно от другого смешанные вещества.
Самые легкие жидкости закипают сразу и быстро улетучиваются, другие превращаются в пары только при очень высокой температуре. Третьи кипят при температурах не очень низких и не очень высоких.
Фарадей применил этот способ к исследованию каучука. Он взял кусочек натурального каучука, положил его в стеклянную реторту и стал подогревать, постепенно повышая температуру. Светлокоричневая масса сначала потемнела, а потом стала размягчаться, словно смола. Над образцом появился белый дымок. Каучук размягчался и, наконец, превратился в густой, вязкий сироп. Такой сироп химики называют «каучуковым маслом».
Чем дольше длилась перегонка, тем все больше образовывалось белых паров, которые, как облако, заполняли верхнюю часть реторты. Пройдя через холодильник, они «превращались в прозрачную светлую жидкость.
К концу перегонки на дне реторты остался крошечный кусочек, похожий на уголь.
Подвергнув дальнейшей перегонке полученную им жидкость, Фарадей выделил другую жидкость, которая кипела при температуре 41—54 градуса. Анализ этой жидкости показал, что она представляет собой углеводород, содержащий в своей молекуле 10 атомов углерода и 16 атомов водорода.
Этот углеводород Фарадей назвал каучукином.
Опыты Фарадея нашли подражателей. Многие химики в последующие годы подвергали каучук сухой перегонке, превращая его в «каучуковое масло». В 1835 году Химли, подвергая сухой перегонке каучук, выделил из него вещество, необычайно сходное с каучукином Фарадея, но с температурой кипения 33—34 градуса. Эту жидкость Химли назвал в честь первого исследователя каучука фарадеином. Кроме того, он выделил еще другую жидкость, которая кипела при температуре 171 градус и по своему составу была похожа на каучукин Фарадея. Этот углеводород Химли назвал каучином.
Спустя три года французский химик А. Бушарда, подвергая сухой перегонке каучук, получил жидкость, подобную фарадеину Химли. Но при анализе оказалось, что она по химическому составу близка к этилену. Ее молекулы состоят из двух атомов углерода и четырех атомов водорода.
Каждый исследователь каучука, повторяя опыт Фарадея, получал какие-то новые вещества, не одинаковые с теми, которые добывали из каучука его предшественники. Химики совершенно запутались и не могли понять, сколько же атомов углерода в молекулах каучука — один, пять или десять.
Полную ясность в этот вопрос внес в 1860 году химик Вильямс. Путаница объяснялась различием условий опыта. Химики вели перегонку каждый по-своему — с разной скоростью, при разных температурах и давлениях. Кроме того, для опыта часто брали различные сорта каучука, загрязненные примесями.
Подобно своим предшественникам, Вильямс подверг каучук сухой перегонке и исследовал получившиеся при этом продукты. Но Вильямс вел перегонку при возможно низкой температуре и не доводил процесс до конца. Ему удалось выделить только две жидкости: одна из них содержала вещество, названное им изопреном, другая была каучином.
Молекула изопрена содержит 5 атомов углерода и 8 атомов водорода, а молекула каучина состоит из 10 атомов углерода и 16 атомов водорода и ровно вдвое больше молекулы изопрена.
Вильямсу также удалось заметить, что изопрен при хранении на воздухе в течение нескольких месяцев постепенно густеет, превращаясь в вязкий сироп.
Через 19 лет после Вильямса сын химика А. Бушарда — Г. Бушарда повторил его опыты и подтвердил, что при сухой перегонке каучука получается бесцветная жидкость с резким запахом. Эта жидкость и есть изопрен — главная составная часть каучука. Каждая его молекула содержит 5 атомов углерода и 8 атомов водорода.
Г. Бушарда тоже наблюдал, как изопрен при длительном стояние постепенно густеет, т. е., повидимому, происходит уплотнение его молекул.
Бушарда пришла в голову мысль, что сгустившийся изопрен являете» каучуком. Для проверки этого предположения Бушарда подверг изопрен длительному нагреванию.
Ему удалось получить густую сиропообразную массу какого-то нового вещества, молекулы которого были в два раза крупнее молекул изопрена. Но это был не каучук, а только каучукин или фарадеин.
В течение нескольких лет Бушарда производил различные опыты с изопреном, но все было напрасно — изготовить каучук ему не удалось. Тогда он добавил к изопрену немного крепкой соляной кислоты налил эту смесь в стеклянную трубку, запаял ее и поставил трубку в сторону.
Спустя три недели Бушарда вскрыл трубку и обнаружил в жидкости, несколько мелких кусочков какого-то твердого вещества. Это вещество обладало свойствами каучука.
Открытие Бушарда никакого практического значения не имело и иметь его не могло — ведь бессмысленно получать искусственный каучук из… каучука натурального.
Но если найти способ получения изопрена не из каучука, а из другого какого-либо вещества, рассуждали ученые, тогда можно получить искусственный каучук в промышленном масштабе.
Начались поиски сырья для производства изопрена.
Несколько лет спустя после опытов Бушарда с изопреном ученый; Тильден пропускал пары скипидара через раскаленную докрасна железную трубку. Когда пары охладились, он исследовал полученную жидкость. Она оказалась изопреном. Он наполнил несколько бутылок изопреном, поставил их в шкаф и, увлеченный другой научной работой, вскоре забыл об этих бутылках.
Прошло три или четыре года. Как-то Тильден стал разбирать шкаф, где стояли бутылки с изопреном. Каково же было его удивление, когда в бутылках он обнаружил вместо бесцветной прозрачной жидкости — изопрена — густой, вязкий сироп, в котором плавали желтые хлопья твердого вещества. Это и был синтетический изопреновый каучук, который был весьма похож на природный, хотя и образовался из скипидарного изопрена. Это было уже большим шагом вперед.
Каучук из скипидара! Но скипидар — дорогое сырье. Изопрена получалось из него мало. И кусочек каучука стоил почти столько же, сколько стоил небольшой бриллиант. Поэтому химики продолжали поиски других способов получения изопрена.