Детство, юность, образование
Николай Николаевич Зинин родился в г. Шуше в Нагорном Карабахе 12 (25) августа 1812 г. Его отец, Николай Иванович, обер-офицер, был послан с дипломатическим поручением в Закавказье к местному хану. Несколько дней от роду Зинин лишился обоих родителей, умерших друг за другом, и мальчик остался на попечении своих старших сестер, родных ему только по отцу. Однако в тех краях случилась какая-то эпидемия, все дети заболели, Николай Николаевич выздоровел, а сестры умерли (вероятно, чума, свирепствовавшая в то время в Турции и занесенная даже в Одессу). Таким образом, ребенок остался одиноким в далекой стороне, но нашлись добрые люди, которые отправили его в Саратов к дяде.
Имя, чин и прочие анкетные данные дяди Н.Н.Зинина неизвестны, можно лишь предположить, что это был человек добрый, достаточно просвещенный; Когда племяннику исполнилось 8 лет, он отдал его в только что открывшуюся городскую гимназию .
О гимназических годах Н. Зинина известно сравнительно немного. Его бывшие однокашники в своих отрывочных воспоминаниях свидетельствуют, что Н.Зинин во всех науках был первым, учение давалось ему без натуги, особенно он выделялся знанием языков и латынь была одним из любимых предметов, в знании которого гимназисты даже состязались во внеурочное время с соперниками из духовного училища. Победителем, как правило, был Н.Зинин .
Способствовали его популярности и другие победы - в гимнастике, прыжках, борьбе и прочих мальчишеских забавах. Естественные науки также привлекали Зинина. Совершая экскурсии по окрестностям Саратова, он пытливым взглядом изучал окружающую природу, собрал богатый гербарий саратовской флоры.
В последний год учебы в гимназии Зинин с согласия дядюшки вместе с другими одноклассниками намеревался ехать учиться в Санкт-Петербург в институт инженеров путей сообщения, дававший превосходное образование и славившийся своим пансионом для студентов. Он начал усиленно готовится к вступительным экзаменам, но внезапная смерть дяди разрушила эти планы. Наследницей дядюшкиного состояния объявила себя сводная сестра Зинина, и юноша остался без средств к существованию. Однако у него была молодость и светлая голова, аттестат о достойном окончании гимназии и желание учиться.
Взвесив свои возможности, он подумал, что жизнь в столицах ему не по карману, и решил поехать в самый близкий от Саратова провинциальный Казанский университет.
24 ноября 1830 г. после вступительных экзаменов Н.Н.Зинин был зачислен в «казенные»  студенты физико-математического факультета. Экзаменовавший Зинина Н.И.Лобачевский остался доволен знаниями выпускника Саратовской гимназии и с тех пор по своему обычаю уже не выпускал из глаз студента, явно одаренного способностями к изучению математических наук. Внимание профессуры к выдающимся студентам имело практическую направленность, т.к. университет решил воспитывать адъюнктов и профессоров из своих талантливых выпускников.
В 1830 г. когда Н.Зинин стал студентом, профессором математики в университете состоял творец новой геометрии Н.И.Лобачевский, а профессором астрономии И.М.Симонов, участник экспедиции Ф.Ф.Беллинсгаузена, М.П.Лазарева, открывшей Антарктиду. Вполне естественно, что Зинин особенно увлекся этими двумя науками и усиленно принялся за их изучение.
Курс теоретической и технической химии Н.Н.Зинин прослушал у И.И.Дунаева – преподавателя, в науке ничем себя не проявившего. Преподавание химии в Казанском университете, начавшееся в 1806 г. было преимущественно теоретическим, и лишь с 1832 г. Дунаев устроил обязательный химический практикум два раза в неделю по два часа. Лаборатория в то время помещалась в главном здании. Как и когда Зинин  в университете занимался химией, никаких сведений не сохранилось.
Будучи сиротой, студент Н.Н.Зинин был вынужден был сам зарабатывать средства к существованию. Он давал уроки и вскоре приобрел известность как талантливый преподаватель. Прослышав о начитанном и речистом студенте, его взял в дом учителем к своим детям сам попечитель учебного округа М.Н.Мусин-Пушкин и все годы учебы Зинин жил в доме попечителя.
При переходе со второго курса на третий (в то время последний) он получил золотую медаль, а спустя год при окончании университетского курса (1833), был снова награжден такой же медалью, получил степень кандидата и был оставлен в университете репетитором при профессоре физики Э.А.Кнорре . Через полгода Н.Зинину поручили преподавание аналитической механики и с марта 1934 г. для него началась «действительная государственная служба». Результаты чтений молодого ученого были настолько удовлетворительными, что в июне того же года ему была объявлена благодарность от совета университета, а осенью возложено еще и преподавание гидростатики и гидродинамики.
Год спустя, в августе 1835 г., научный путь Н.Н.Зинина круто изменился: вместо физико-математических наук Совет университета поручил ему преподавание химии, учитывая разносторонние дарования молодого ученого.
Еще до этого назначения Зинин стал готовиться к экзаменам на степень магистра физико-математических наук и в апреле 1935 г. приступил к сдаче этих экзаменов, которые продолжались больше месяца. Николай Николаевич экзаменовался по чистой и прикладной математике, астрономии и химии, причем устно и письменно. Письменный экзамен продолжался в течении нескольких дней под непрерывным наблюдением преподавателя. Например, на устном экзамене по химии Зинин отвечал на 9 вопросов, на письменном были предложены два вопроса: об азоте и его химических соединениях с кислородом, и об углероде и его химических соединениях с кислородом. Ответы на эти вопросы Зинин писал пять дней и они заняли 12 листов.
По окончании этих успешно выдержанных экзаменов Совет физико-математического факультета предложил ему тему магистерской диссертации: «О явлениях химического сродства и о превосходстве теории Берцелиуса о постоянных химических пропорциях перед химическою статикою Бертоллета». Данная тема была выбрана не случайно и представляла большой интерес, поскольку в России в 30-е годы 19 столетия эти теории приобрели широкое распространение. Молодой ученый должен был в историческом плане не только изложить развитие основных теорий химии, ознакомиться с работами К.Л.Бертолле, Л.Ж.Пруста, Ж.Л.Гей-Люссака, Э.Митчерлиха, И.Я.Берцелиу-са и др., но и проявить свой практический взгляд на современные господствующие учения.
Диссертацию Зинин писал в течение года, к сожалению, она не была напечатана и не сохранилась в архивах Казанского университета. Однако печатные тезисы к этой диссертации известны  и поражают необычной смелостью и категоричностью выводов молодого ученого. Н.Н.Зинин блестяще защитил свои положения, получил ученую степень магистра физико-математических наук и в декабре 1836 г. его избрали адъюнктом по кафедре химии, «приняв во внимание отличные успехи Зинина в химии и в науках математических, основательное знание его новейших языков, ревностное и успешное преподавание аналитической механики и чистой химии в течение двух лет и восьми месяцев» (Фигуровский Н.А., Соловьев Ю.И., с. 33).
В марте 1837 г. М.Н.Мусин-Пушкин ходатайствовал перед Министерством народного просвещения о направлении Зинина «в чужие края для усовершенствования по части химии». В своем донесении попечитель писал: ”Г[осподину] Зинину 29 лет, он предан с любовью к предмету, им избранному,- математике, а особенно химии. Нравственные качества и поведение Зинина весьма похвальны и мне совершенно известны потому, что он уже четвертый год живет в моем доме.
Г. Зинину имеет все нужные качества и познания, чтобы быть хорошим профессором. Но чтобы быть достойным этого знания, ему необходимо нужно для усовершенствования посетить некоторые иностранные университеты, славящиеся отличными химиками… Я полагаю, что Зинину достаточно пробыть в Берлине год и посещать там университетские лекции, особенно преподавания профессора Митчерлиха. Другой год Зинин употребит на посещение германских университетов Геттингенского, Прагского, Мюнхенского, Венского, и некоторое время посвятит на слушание лекций известного в Швеции химика Берцелиуса…» (Фигуровский Н.А., Соловьев Ю.И., с. 33).
Разрешение на командировку было получено, и в сентябре 1837 г. Н.Н.Зинин выехал за границу. Первым городом на его пути был Берлин и в 1837/38 учебном году в Берлинском университете Зинин прослушал все курсы естественнонаучного цикла: математики, физики, геологии, географии, метеорологии, минералогии и кристаллографии. На первом же месте среди всех наук была химия. Ее читали в то время Г.Розе , специализировавшийся на химии неорганической и аналитической, а также известный экспериментатор Э.Митчерлих .
И все же нельзя сказать, что Зинин, сам имевший солидный опыт преподавания, пришел в восторг от лекций Митчерлиха. В своем отчете в Казань он писал: «Химия в здешнем университете преподается только в самых первых началах, она читается большей частию для фармацевтов, лаборатории здесь только частные, каждый профессор имеет свою. Опыты делаются те, которые проще, подешевле стоят, не требуют особенных снарядов» .
Весной 1838 г. Зинин путешествовал по Германии и Австрии, где осматривал не только лаборатории в университетах, но и рудники, фабрики, заводы. В Гиссене он хотел послушать лекции по органической химии Ю.Либиха ., в Геттингене – по математике Гаусса и по химии Ф.Велера, а затем отправиться путешествовать по Швейцарии, Франции, Англии. Однако, прибыв в Гиссен и поработав в лаборатории Ю.Либиха, Зинин решил изменить свой план. То, что он нашел в Гиссене, настолько его заинтересовало, что он решил остаться там. В своем донесении в Казань от 19 мая 1838 г. Зинин сообщал: «По окончании занятий моих в Берлине я отправился около половины марта в Гиссен, где нахожусь и теперь; слушаю лекции экспериментальной химии у г. профессора Либиха и работаю особенно в его лаборатории, занимаюсь преимущественно анализами органических тел по его способу и исследованием растительных кислот, получаемых из опия. Самостоятельных работ нигде в Германии с таким успехом и в таком числе не производят, как здесь, да и нигде нельзя с равным удобством производить их: превосходно устроенная лаборатория, возможность иметь за довольно умеренную цену все материалы и мелкие снаряды (те и другие – преимущественно для особенно предпринимательских работ должны быть собственные) и, сверх всего, превосходный руководитель – творец в своей науке (органической химии), которому бесспорно нет равного в Германии; почти все молодые химики, ознаменовавшие себя успехами на поприще науки, вышли из лаборатории Либиха. Все это заставило меня, быть может, пробыть долее в Гиссене, нежели я предполагал; во всяком случае, в дальнейший путь отправлюсь не прежде, как по окончании предпринятой работы» .
Зинин сразу попал в число старших учеников и очень быстро стал особенно приближен к Либиху, который, возможно, перенес на Зинина теплый чувства, испытанные к своему первому русскому ученику А.А.Воскресенскому, в 1838 г. уже покинувшему Гиссен.
По существу, 25 летний Зинин был не столько старше, сколько гораздо опытнее и образованнее большинства питомцев Либиха, хоть и не имел еще навыков экспериментальной работы. И, засучив рукава, Зинин взялся овладевать премудростями химического ремесла - первых навыков по очистке и анализу органических веществ - и выхлопотал «высочайшее соизволение» продлить командировку еще на один год.
В 1830-е годы Либих успешно развивал учение о сложных радикалах, утвердившееся среди европейских химиков. Накопление данных о количественном составе органических соединений позволили сделать некоторые обобщения, например, было замечено, что определенные фрагменты молекул при химических превращениях переходят без изменения из одного вещества в другое. Эти фрагменты стали называться сложными радикалами. Одним из первых на это обратил внимание Ж.Л.Гей-Люссак.
Естественно, что тогда химики могли изучать только те вещества, которые легко выделялись из природных источников и Либих заинтересовался химическими свойствами сравнительно доступного органического вещества – «масла горьких миндалей» – бензальдегида. Когда в Гиссен прибыл Зинин, там в самом разгаре было изучение радикала бензоила, уже были синтезированы хлористый, бромистый и йодистый бензоил, при действии на любое из них воды получалась бензойная кислота.
Еще до приезда в Гиссен Зинина Либих и Ф.Велер обнаружили реакцию, в результате которой жидкий бензальдегид превращался в кристаллическое вещество, совершенно неотличимое от него по составу. Либих назвал это вещество бензоином, а разбираться в его природе поручил новому русскому стажеру. Это был, пожалуй, важнейший экзамен в жизни Зинина-химика. Экзамен, при сдаче которого ничем не могла помочь вся его эрудиция, чтобы разобраться на уровне того времени в любой химической проблеме, прежде всего, требовалось «чувство вещества» – умение с первого взгляда и на всю жизнь запомнить его внешний вид, запах, цвет и другие свойства.
Поскольку для получения бензоина нужны одновременно и бензальдегид, и щелочь, и синильная кислота, Зинин изучил различные варианты выполнения этой реакции и выделил продукты. Он установил, что в качестве растворителя лучше брать не воду, а винный спирт, и к бензальдегиду добавлять готовый цианистый калий. Зинин предложил также препаративно удобный метод синтеза бензила – нагреванием бензоила с азотной кислотой, т.е. окислением. Удалось ему и обратное превращение – восстановление бензила в бензоин пропусканием сероводорода в спиртовой раствор бензила. Простым нагреванием бензоина со щелочью Зинин получил бензиловую кислоту и предположил, что при образовании этой кислоты обе фенильные группы оказываются связанными с одним и тем же атомом углерода. В то время, когда еще не было понятия о структурных формулах, конечно, ни Либих, ни Зинин не могли предположить, что здесь имеет место бензиловая перегруппировка, в природе которой разобрались лишь в 1923 г. Продолжая изучать свойства бензила, Зинин подействовал на него аммиаком и синильной кислотой и выделил первый представитель гетероциклических соединений ряда оксазола и впервые в чистом виде синтетический циангидрин.
Таковы были основные результаты, которых Зинин добился за время стажировки. На их основе он написал две статьи, опубликованные в либиховском Ann. Chem u Pharm., а по возвращении в Россию и докторскую диссертацию.
Осенью 1839 г. Зинин отправился в Париж, а по дороге ознакомился с постановкой дела на некоторых рудниках. В Париже он выступал уже не столько в роли благоговейного слушателя лекций Ж.Л.Гей-Люссака и других французских химиков, а их равноправным коллегой. Здесь он провел всю зиму, прочитал в Академии наук «Записку» об изучении им химических соединениях, посещал лаборатории, музеи, театры.
К лету 1840 г. он добрался до Лондона и провел там около трех недель, познакомился с самим М.Фарадеем. Поскольку истекал срок командировки, он через Бельгию и Германию в сентябре 1840 г. возвратился в Россию.