Русский физико-химик академик Н.Н. Бекетов родился 1 (13) января 1827 года в деревне Алферьевка (ныне - Новая Бекетовка) Пензенской губернии, в поместье своего отца, бывшего морского офицера Николая Алексеевича Бекетова. Он был младшим из трех братьев, каждый из которых стал знаменитостью. Старший, Алексей Бекетов (1823-?), воспитанник Главного инженерного училища, входил в "литературный кружок", организованный в училище Достоевским. Средний брат, Андрей Бекетов (1825-1902), стал крупнейшим русским ботаником, публицистом, ректором (в 1876-1883) Петербургского университета; он был дедом поэта А.А. Блока по материнской линии. А младшему из братьев, Николаю, суждено было стать основателем современной физической химии.
В 1844 году, после окончания 1-й Петербургской гимназии Н.Н. Бекетов поступил в Петербургский университет "на разряд естественных наук II отделения философского факультета". Там же обучался и брат Н.Н. Бекетова, Андрей Николаевич. Тогда то, в ноябре 1846 года братья Бекетовы совместно с другими студентами устроили маленькое общежитие ("ассоциацию"), сняв сообща большую квартиру на Васильевском острове. В этот кружок входили Д.В. Григорович, А.Н. Майков, В.Н. Майков, А.Н. Плещеев, А.В. Ханыков, С.Д. Яновский. Среди этих студентов был Ф.М. Достоевский, дружба с которым у Н.Н. Бекетова продолжалась до самой смерти писателя.
Однако объем преподавания химии в Санкт-Петербургском Университете был невелик. Возможно, это и стало одной из причин того, что Н.Н. Бекетов два года спустя, с 3-го курса, перевелся в Казанский университет, где преподавал выдающийся химик-органик Н.Н. Зинин. Казалось бы, и Бекетов должен был пойти по стопам учителя и изучать органические вещества, но случилось иначе - молодой Бекетов заинтересовался физической химией, в то время еще только зарождавшейся областью химической науки.
Бекетов окончил Казанский университет в 1849 году, получив степень кандидата естественных наук за дипломную работу "Рассуждение о действии возвышенной температуры на органические соединения", и вернулся в Петербург, где в 1849-1853 годах работал в Медико-хирургической академии в химической лаборатории Н.Н. Зинина, переехавшего к тому времени в столицу. Работа шла успешно, в частности, в 1852 году Бекетов синтезировал бензуреид и ацетуреид. В 1853 году он выполнил магистерскую диссертационную работу "О некоторых новых случаях сочетания и общие замечания об этих явлениях", получил степень магистра химии. Эта работа положила начало широкой программе физико-химических исследований. Исследуя образование новых соединений, Бекетов установил ограниченность закона Жерара; эта работа была в то время очень актуальной. Но условия, в которых работали тогда в столице русские химики, были из рук вон плохими. Так, по воспоминаниям выдающегося химика и знаменитого композитора А.П. Бородина, Бекетов в лаборатории Зинина "за неимением посуды работал в битых черепочках и самодельных приборах". Совместно с Зининым он исследовал поведение органических веществ при высоких температурах. Защитив магистерскую диссертацию, Бекетов занял должность ассистента кафедры химии Петербургского университета (1853-1855), а в июле 1855 года он был назначен экстраординарным профессором (адъюнктом) по кафедре химии Харьковского университета. Преподавательская и научная деятельность Н.Н. Бекетова в стенах этого университета продолжалась без перерыва 32 года.
Бекетов, учившийся в Казани и Петербурге, оказался в Харькове почти случайно. Кафедра химии в Харьковском университете в тот момент находилась в неважном состоянии; хуже всего было то, что практических занятий со студентами не проводилось. Николай Николаевич предпринял все возможное для исправления положения. Прежде всего, несмотря на свою изрядную лекционную нагрузку, он наладил функционирование лаборатории, в которой стали вестись работы как сугубо учебные (подготовка демонстрационных опытов, практические занятия студентов), так и научно-исследовательские. Результаты не заставили себя ждать: в 1858 году первая студенческая работа - Михаила Богомолова - удостоилась золотой медали.
В мае 1858 года Бекетов получил заграничную научную командировку сроком на 1 год и 3 месяца в Великобританию, Францию и Германию. Во Франции он был представлен Парижскому химическому обществу и избран его членом. В обстоятельном "Отчете о пребывании за границей в продолжение 15 месяцев адъюнкта Николая Бекетова" он пишет: "Отправляясь за границу, я имел в виду войти в личные сношения с известными учеными, рассмотреть и изучить средства и методы их научных исследований и присутствовать на их лекциях, чтобы познакомиться с формою изложения, но главной моею целью было - воспользоваться средствами, которые представляются в Западной Европе науке, чтобы самому поработать и тем приобрести большую практическую опытность". С поставленными задачами Бекетов блестяще справился. Ему удалось познакомиться с такими выдающимися учеными, как Митчерлих, Велер, Копп, Бунзен, Кекуле, Мариньяк, Девиль, Бертело, Кагур, Дюма, Вюрц, Бальяр, Рено, Вильямсон, Франкленд, Гофман, Броди. В конце командировки Бекетов закупил в Париже "разных инструментов и материалов" для лаборатории Харьковского университета на выделенную университетом сумму в 1000 франков.
Эта командировка сыграла огромную роль в дальнейшем формировании Бекетова как ученого. В лаборатории Дюма в Сорбонне Николай Николаевич приступил к исследованию, итоги которого были вскоре опубликованы в виде сообщения: "Заметка о действии водорода при различных давлениях на металлические растворы". Это направление было в последующие годы разработано Бекетовым весьма основательно; итогом была представленная в 1865 году к защите докторская диссертация "Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими". В этой работе Бекетов установил влияние концентрации реагентов на направление химических реакций, показав, в частности, что если хорошо всем известное растворение мрамора (CaCO3) в уксусной кислоте, сопровождающееся выделением углекислого газа, проводить в запаянных трубках, то по достижении давления CO2 около 17 атмосфер выделение газа прекращается, несмотря на наличие не прореагировавших еще кислоты и мрамора. А в опытах, предшествовавших описанному, Бекетов обнаружил, что при давлении CO2 выше 17 атмосфер из растворов уксуснокислого кальция реакция идет в противоположном направлении, и в осадок выпадает карбонат кальция. Неоднократно подчеркивая, что влияние давления он понимает как влияние концентрации газов, Бекетов говорит о "влиянии давления или, лучше, густоты", вводит представление об изменении направления протекания реакции "смотря по величине давления". Так был фактически сформулирован закон действия масс практически одновременно с Гульдбергом и Вааге (сделавшими это в 1864-1867 годах), а расположение металлов в ряд по способности вытеснять друг друга явилось прообразом известного ряда напряжений. В отзыве на диссертацию ординарный профессор Коссов провидчески написал: "Нет сомнения, что эти выводы останутся в науке". 28 марта 1865 года на заседании физико-математического факультета Харьковского Университета состоялась успешная защита диссертации. И в дальнейшем большинство работ Бекетова в области физической химии было посвящено проблеме химического сродства, вопросам связи между строением и свойствами реагирующих соединений, влияния внешних условий на протекание реакции.
Нужно сказать, что еще в 1752-1754 годах М.В. Ломоносов читал студентам Санкт-Петербургской Академии Наук курс физической химии - "Введение в истинную физическую химию". Он разработал также "План к курсу физической химии" и программу экспериментальных работ ("Опыт физической химии"), определяя эту науку как "объясняющую на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях". В дальнейшем целой плеядой блестящих ученых во всем мире были выполнены классические работы, фактически относящиеся к физической химии в ее современном понимании (весьма близком к Ломоносовскому).
В 1860 году Бекетов начал читать курс лекций по физической химии в Харьковском университете в продолжение традиции Ломоносова. Вначале предмет назывался "Специальный курс органической химии и отношение физических и химических явлений между собой". Либеральный устав 1863 года предоставлял Университету самому решать вопросы внутреннего устройства, что позволило в конце 1864 года (причем, только в Харьковском Университете) разделить физико-математический факультет на три "разряда" - математический, естественных наук и физико-химический. На первом в России физико-химическом отделении наряду с чтением лекций был введён практикум по физической химии и проводились физико-химические исследования. Бекетов не только читал студентам курс физической химии, но и руководил практическими занятиями по определению плотности паров и молекулярной массы веществ, изучению спектров и т.д. В докладной записке, обосновывавшей создание новой специальности, ученый писал: "Знать химию невозможно без основательного знакомства с физикой, а потому также с математикой... Хотя мы и различаем химические и физические свойства тел, и те и другие суть выражение строения и свойств малейших частиц... Строение материи находится в зависимости от физических условий и химических свойств".
Первый курс физической химии ("физико-химии") был прочитан в Харьковском Университете в 1865 году. Словосочетание "физическая химия" было не ново: в разное время его применяли самые разные ученые - от средневековых алхимиков до И.Валлериуса (1761) и Л.Гильберта (1820). Но именно Н.Н. Бекетов впервые ввел физическую химию как отдельную дисциплину в университетскую программу. В своем докладе на заседании Совета физико-математического факультета, сделанном 6 мая 1864 года, он, в частности, говорил: "Между науками, входящими в состав физико-математического факультета, физика и химия составляют особенную группу сведений... По своей цели - изучения общих свойств и строения материи, по своему исключительно опытному методу, физика и химия вполне отделяются от так называемых естественных наук. С другой стороны, связь между химией и физикой с каждым днем увеличивается..."
В 1865 году Бекетов, защитив докторскую диссертацию, становится ведущим ученым Императорского Харьковского Университета. Его незаурядная личность оказывала огромное воздействие на студентов и коллег. Позднее по его инициативе при Харьковском университете было создано Общество опытных наук с физико-химической секцией, где проводились исследования и читались научные доклады. Нужно сказать, что экспериментальные работы Бекетова были небезопасными. Он подвергался опасности, работая с водородом в стеклянных запаянных трубках под давлением порядка 100 атмосфер; эти опыты были необходимы для изучения явления вытеснения (восстановления) металлов из растворов их солей. Вскрытие таких трубок под водой обычно сопровождалось взрывами. Приходилось ученому работать и с ядовитыми веществами, такими, например, как PH3.
В своих работах Бекетов уделял большое внимание связи между химическими свойствами и удельным весом (плотностью) элементов. В своей диссертации он, в частности, писал: "Рассматривая ближе случаи вытеснения одного элемента другим, невольно поражаешься одним почти постоянным условием реакции - именно тем, что легчайшее (то есть менее плотное) вытесняет тяжелейшее. Из этого можно заключить, что удельный вес элементов есть главное условие или свойство, определяющее направление реакции". Эти воззрения были высказаны за четыре года до формулировки Менделеевым Периодического закона. Неудивительно, что Бекетов одним из первых должным образом оценил гениальное открытие своего современника. Два титана русской химии XIX века, Н.Н. Бекетов и Д.И. Менделеев сформировали особый стиль естественнонаучного мышления. Этому стилю присущи отказ от следования научной моде, стремление к всестороннему охвату исследуемого явления, поиск самых главных, глубинных его причин, высокий уровень обобщения и нежелание погрязать в частностях, неторопливость и глубина анализа (ученые к одной и той же теме неоднократно возвращались на протяжении десятилетий). Неудивительно, что ни Менделеев, ни Бекетов, при всех их всемирно признанных заслугах, не удостоились Нобелевской премии - уж слишком отличался их стиль от стиля младших современников (Аррениуса, Рэлея или Марии и Пьера Кюри), уж слишком скептически относились они к ярким, но на первых порах недостаточно обоснованным теориям конца XIX - начала ХХ века. Подход русских ученых, в конечном итоге, оказался плодотворным: результаты, полученные Бекетовым более 100 лет назад, выдержали проверку временем, а предложенные им направления исследований и сегодня остаются среди приоритетных.
22 марта 1868 года произошло событие, взволновавшее весь Харьковский Университет: Бекетов был единогласно избран ординарным профессором по кафедре химии Новороссийского Университета (г.Одесса). На состоявшемся 16 апреля экстренном заседании Совета Харьковского Университета члены Совета "в уважении к ученым заслугам и к замечательным достоинствам преподавания проф. Бекетова" уполномочили ректора просить Н.Н. Бекетова от имени Совета остаться в Харькове. Николай Николаевич согласился.
В Харькове Н.Н. Бекетов разработал методы получения металлических рубидия и цезия, промышленного производства алюминия задолго до Гольдшмидта в Германии (1894). По способу Бекетова в течение многих лет работали фабрики в Руане (Франция) и Гмелингене (Германия). Таким путем до 1890 года было получено 58 тонн алюминия, т.е. более 25% этого металла, полученного во всем мире с 1854 по 1890 год "химическим" путем. Вообще, многие работы Бекетова имели прямое отношение к промышленности. Во время Крымской кампании стал невозможным импорт серы с Сицилии, и проблема получения серы оказалась в центре внимания ученых. В 1854 году Бекетов предложил использовать гипс для получения серы. Интересно, что другой харьковский химик, П.Эйнбродт, уйдя к тому времени в отставку, пошел иным путем и разрабатывал метод получения серы из местных колчеданов; он даже добывал ее для нужд артиллерийского ведомства во время обороны Севастополя.
Интенсивная научно-исследовательская работа Бекетова в Харьковском Университете была известна и в столице. 29 декабря 1877 года по представлению Н.Н. Зинина и А.М. Бутлерова профессор Н.Н. Бекетов был избран членом-корреспондентом Санкт-Петербургской Академии Наук, а 21 октября 1886 года ее академиком. Работа в Харьковском университете, где Бекетов был профессором в 1859-1887 годах, закончилась. Причиной этого было упразднение физико-химического разряда (последний выпуск состоялся в 1887 году) и сокращение объема преподавания химии. Но даже за короткий период своего существования физико-химический разряд дал отечественной науке очень многое. Его выпускниками стали такие известные химики и физики, как А.П. Эльтеков, Ф.М. Флавицкий, А.К. Погорелко, Н.А. Чернай, И.П. Осипов, В.Ф. Тимофеев и другие.
В 1887 году Бекетов переезжает в столицу; местом его работы становится Химическая лаборатория Санкт-Петербургской Академии Наук. В том же году он издал свой учебник по физической химии. Начиная с этого же года, Николай Николаевич в течение 15 лет бесплатно читал лекции химии на Высших женских курсах. Одновременно он с 1887 по 1889 год обучает химии Наследника Цесаревича (будущего императора Николая II). Начиная с 1889 года Бекетов многократно избирался Президентом Русского Физико-Химического Общества (1889-1890, 1896-1897, 1900, 1902, 1903, 1911), в 1890 году читал в Московском университете курс "Основные начала термохимии".
Своеобразно, с большим подъемом читал Николай Николаевич свои лекции. "Часто он сам увлекался до того, что в течение целого часа не мог оторваться от вопроса, не имеющего, по-видимому, большого значения в его программе. На слушателей это действовало поразительно, скучающих лиц не видно, самые индифферентные заинтересовывались. Слушателей на лекциях всегда бывало много, после лекций среди них слышишь разговоры и споры о слышанном. Его лекции давали лучшее доказательство преимущества живой речи перед книгой. Уважение студентов к Бекетову проявлялось, между прочим, и в том, что, несмотря на чрезвычайную снисходительность его на экзаменах, редко кто шел к нему на экзамен, не подготовившись порядочно..." (А.М. Ильев). Профессор С.Танатар в 1912 году, уже после смерти Бекетова, вспоминал: "Удивительная простота в обращении, бесконечная доброта и сердечность, прямота и безыскусственность пленяли всякого, кто знал Н.Н. Бекетова".
Н.Н. Бекетов организовал термохимические лаборатории, в которых вместе с учениками определил теплоты образования оксидов и хлоридов щелочных металлов. Фактические открытия Бекетова всегда представляли большой интерес. В 1870 году он впервые получил безводные оксиды щелочных металлов, которых до него никто не имел. За эти работы впоследствии Бекетов был удостоен Ломоносовской премии Санкт-Петербургской Академии Наук (1879). Он также открыл вытеснение металлов из растворов их солей водородом под давлением, установил, что магний и цинк при высоких температурах вытесняют другие металлы из их солей. В 1859-1865 годах показал, что при высоких температурах алюминий восстанавливает металлы из их окислов; позднее эти опыты послужили отправной точкой для возникновения алюминотермии. Классические результаты Бекетов умел получать, пользуясь самой простой аппаратурой. Так, явление алюминотермии он исследовал, применяя в качестве реакционного сосуда изогнутый ружейный ствол.
Умер Н.Н. Бекетов 30 ноября (13 декабря) 1911 года в Санкт-Петербурге. Увы, ныне его могила на Смоленском православном кладбище хоть и охраняется государством, находится в совершенно запущенном состоянии.
Академик Бекетов, один из основоположников физической химии, был не только ученым и педагогом, но и общественным деятелем. Он основал Общество по распространению грамотности и Общество пособия нуждающимся студентам, выступал с публичными лекциями, им создана Публичная библиотека в Харькове, а здание библиотеки, хорошо знакомое всем харьковчанам, было построено по выполненному безвозмездно проекту сына Н.Н. Бекетова, архитектора Алексея Николаевича Бекетова (1862-1941). Научная деятельность академика продолжалась 58 лет, и все это время было посвящено им физической химии. Говоря о своем учителе, Владимир Федорович Тимофеев цитировал слова Сенеки: "Все люди разделяются на две группы: на тех, которые умирают при жизни, и тех, которые живут после смерти". В самом деле, вся жизнь Бекетова, наполненная служением химии и своему народу, навсегда запечатлелась в истории науки и является прекрасным объектом для исследования и подражания.
