Для выяснения структурных особенностей полимера дивинила и химического строения димера дивинила С. В. Лебедев провел шесть химических реакций с димером и полимером дивинила, выделил восемь индивидуальных веществ, по образованию которых можно было определить общую формулу и структуру обоих веществ, провел четыре полных химических анализа этих двух веществ, определил температуру кипения и плавления восьми, а удельный вес и показатель преломления двух веществ. Поистине Сергей Васильевич в этой работе проявил себя не просто замечательным химиком-экспериментатором, но, лучше сказать, прекрасным химиком-ювелиром.
Опыты с такими малыми количествами вещества с одновременным получением богатых экспериментальных данных невольно заставляют вспомнить подвиги русских умельцев-туляков, так прекрасно описанные Лесковым в его бессмертном «Левше».
Еще раз надо напомнить состояние техники эксперимента того времени и трудности при работе с дивинилом, связанные с его физическими особенностями. Чтобы обеспечить конденсацию дивинила в жидкость, необходимо применять глубокое охлаждение и все время следить, чтобы ни один кубический сантиметр дивинила не был потерян. Ведь один литр газообразного дивинила весит около 2 граммов, а Сергей Васильевич располагал всего 21 граммом дивинила.
Единственной помощницей Сергея Васильевича в этой работе была студентка-дипломантка Н. А. Скавронская, которая потом вспоминала:
«Я работала с Сергеем Васильевичем в 1909–1910 годах. Два семестра: осенний и зимний. Мы кончили работу нашу в мае 1910 года. Работа называлась: «Полимеризация дивинила». Я помню, что Сергей Васильевич весь уходил в свою работу, увлекался ею сильно и тем самым втягивал меня. Работали много и подолгу, совершенно забывая о всех других делах. Над некоторыми опытами, как сжигание и получение тетрабромида, который Сергей Васильевич любил поручать мне, я иногда проводила в лаборатории всю ночь, уходя домой в 5–6 часов утра. А сколько радости, но этого мало — какое у него было торжество, когда мы получили первую порцию каучука из дивинила! Я помню, что к нам, в нашу маленькую лабораторию, началось целое паломничество химиков, чтобы посмотреть на новорожденного! Можно ли было думать, что эти опыты разовьются в такую громадную работу, будут построены заводы!»
О своих работах по полимеризации дивинила Сергей Васильевич сделал первое сообщение на заседании Русского физико-химического общества 5 мая 1910 года.
С этой даты история химии ведет начало новой эпохи, ознаменованной рождением реальной возможности создания искусственных продуктов, заменяющих— и даже превосходящих! — натуральный каучук.
В результате проведенных исследований по полимеризации углеводородов ряда дивинила и аллена С. В. Лебедев установил фундаментальные закономерности для этих процессов, которые в дальнейшем получили название правил С. В. Лебедева. Этими правилами была установлена взаимосвязь между химической структурой полимеризуемых углеводородов и скоростью процесса, влияния температуры на образование полимера и димера, выяснены условия, при которых димер, являющийся нежелательным продуктом реакции, образуется в наименьших количествах. Одновременно С. В. Лебедев установил, что процесс образования полимеров может быть значительно ускорен при применении катализаторов.
Не углубляясь в описания теоретической научной значимости исследований, о которых С. В. Лебедев доложил в этот день обществу, необходимо отметить, что он впервые дал правильные представления о строении колоссальной по величине молекулы каучукоподобных полимеров — представления, в основном согласующиеся с современными взглядами на этот вопрос.
Ныне процесс полимеризации рассматривается в науке как процесс, протекающий по так называемому «цепному» механизму. Теоретическую разработку механизма реакций, протекающих таким образом — по закону растущих цепей, значительно позже осуществил академик Николай Николаевич Семенов. Тем не менее взгляды С. В. Лебедева были очень близки к современным представлениям о механизме реакции полимеризации. Строгая постановка и блестящий анализ эксперимента постояли за себя: даже при отсутствии разработанной теории Сергею Васильевичу Лебедеву удалось сразу же правильно определить характерные особенности изучаемого им процесса.
Одна из сотрудниц Сергея Васильевича Лебедева по женскому педагогическому институту, Р. Н. Николадзе-Полиевктова, так вспоминает этот знаменательный день: