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化学界的建筑师,梦境中的贪吃蛇——凯库勒

2022/5/20 15:14:10  阅读:875 发布者:

之前我们聊过李比希和维勒,他俩在有机化学的领域里,从杏仁油当中,得到了一系列安息香醛类化合物,同时结合杜马(法国化学家)的“取代说”,大大发展了有机学说。

而说起“芳香族化合物”,可离不开李比希的学生,本期主人公、德国有机化学家——凯库勒Friedrich August Kekulé von Stradonitz,毕竟《芳香族化合物的结构》正出自这位传奇人物之手。

很遗憾都找不着老爷子一张高清大图

这个重要发现的传奇性和戏剧性在于,来自凯库勒在马车上的一个梦境,你能信!

建筑系半路出家

182997日,凯库勒出生于达姆施塔特,一个旧式波希米亚的贵族家庭。这地方有没有很熟悉,没毛病,他和比自己大26岁的李比希是同乡。这一年,也是李比希刚刚转为吉森大学正式教授后的第三年。

咱们小凯有个聪明的头脑,打小成绩就好,中学时期,已经熟练掌握四门外语。因为热衷绘画,他最先喜欢的学科其实是建筑,最大的愿望是当建筑师,还参与设计家乡的房子,18岁进入吉森大学(1848-1851)自然而然修的也是建筑学。

大学期间,小凯极尽努力地学习数学、几何、制图、绘画等十几门建筑专业的必修课,完美通过了各项考试,按说未来顺利毕业、按照他的理想平步青云不成问题。但是

没错生活中总离不开很多“但是”,如果那样,凯库勒的大名也许只能写进建筑史了。

一次偶然的机会,他转变思路,突然换专业,加入化学“实验狗”们的大军啦

快快撒花,开酒!

一起来做实验啊~

故事是这样的:

当地赫尔利茨伯爵的家中失火,伯爵夫人丢了一个价值连城的戒指,上面镶嵌了一颗宝石,宝石两边是两条蛇,一条是黄金做的赤蛇,一条是白金做的银蛇。蛇……

真好奇它的样子~然而,在伯爵家仆人居所中,被发现有一枚一模一样的戒指,这自然值得怀疑。仆人声称这是她家祖传的宝贝,自1805(注意了,这个年份很关键)起就随身携带了。

公说公有理婆说婆有理,就这么着,交给法庭。伯爵家的事儿嘛,大伙随便八卦一下也正常,反正凯库勒也跑去旁听了。小凯也是吃瓜群众一枚啊

在法官的问询环节中,双方给出的基本回答都没什么出入。得,还是有请咱们大教授李比希出山吧——哦豁,注意了,小凯恩师闪亮登场!

经过检验与分析,李比希确认了这枚戒指上的两条蛇是金和铂两种元素。今天的咱们也都知道,这俩贵重金属有着截然不同的命运历程,铂是在1789年被拉瓦锡确认为元素的,此前欧洲世界对其的认知为零,而用于珠宝行业要等到1819年之后。就冲这点,很显然,仆人在说谎,趁火打劫没跑了。逻辑清晰、证据确凿,她不承认也不行。

想必这个分析过程一定很精彩!想象一下咱们熟悉的场景:律师在法庭上的“舌战群儒”!

比如说像这样?

不止小编,当时的小凯已经看呆了:太给力了!原来化学这么强大,还能帮法官断案!李比希教授如此风采,真是百闻不如一见,实在佩服。

戳这里回顾(诺贝尔化学奖的“祖师爷”——李比希)想必小凯一定更加以自己是吉大学子为荣呢!

这事儿起了个好头,点燃了凯库勒的好奇心,后面他就常常去旁听李比希的化学课,然后……然后就一发不可收拾了呗

!看过李比希故事的朋友们都知道,Dr.李的课程从内容到形式可都是原创+自编,通俗易懂、新颖有趣,当然不止小凯,来自世界各地的不少同学们听过后都爱上了化学呢!

反正,凯库勒就这么“沦陷”啦!热情好学、勤奋刻苦,老李求之不得,没理由拒绝。

不过别忘了,小凯的建筑系学业还没完结呢,这时候放弃转院是不是有点任性呢

。哥,咱好歹先毕业了再说呗~反正家里人是很生气,为了让小凯远离李比希

,直接给他办了转学,到高等工艺学校去了。谁想到执拗不“安分”的小凯,又追着新学校的化学老师——弗里德里希·莫登豪尔(因发明磷火柴而闻名)求教,哈哈哈,这分对化学的深厚“情意”可真是斩不断呐!得,let it go~

左凯库勒,右李比希

很快,凯库勒在1849年又回到吉大,在李比希实验室里展开系统的学习与工作,迈开了化学研究的第一步。

1852年,他完成了《关于硫酸戊酯及其盐》的实验论文,获得博士学位,成功出圈

随后,1852-1854年,凯库勒留学巴黎和伦敦,又在有机化学家杜马(1800-1884)和威廉逊(1824-1904)等人的影响下,开始构思结构理论的新观点——“化合价”。

1855年归国,任海德尔贝格大学教授,1858-1859年又分别在比利时根特大学、德国波思大学任教,研究有机化合物的主干——碳链问题。

186093日,德国卡尔斯鲁厄城,第一届世界化学家大会召开,包括凯库勒在内有来自十几个国家的150位化学家出席了这次会议,经过各位大佬的努力,几乎是成功解决了所有无机化学存在的混乱问题。

……嗯!庆祝化学界又多一位伟大成员……

贪吃蛇出现在梦中

彼时正是19世纪中叶,随着石油、炼焦工业的迅速发展,有机化学开始蓬勃发展起来,逐渐成为化学研究的主流。可是有一道难题始终摆在有机化学家们的面前,是关于“苯”的。

1825年法拉第发现苯后,日拉尔(提出“类型论”)测定出苯的分子量是78,分子式为C6H6。就这个结构看来,这种化合物的不饱和度应该很高,可是应该如何表现呢,大家都很犯难!

这就是苯环啊

1861年起,凯库勒就已经开始研究苯的结构了,可是始终无所收获,直到1864年冬天才有了转机和进展,这同样是个流传甚广的奇闻!

回忆一下,当年化学老师应该有所提及哦~

一次,凯库勒在回家的马车上,由于过度劳累,在摇摇晃晃中睡着了。(也有说是在家里壁炉边上暖洋洋地睡着了

)他做了一个梦,内容竟是从未设想过的苯的分子结构式,就像是一条首尾相接的蛇,环形的那种,在他眼前舞动。惊醒后的当晚,在梦的启发下,凯库勒发挥了常年的绘画功底

,画出了首尾相接的环式分子结构,就此将这一难题成功破解。

次年(1865),凯库勒发表《论芳香族化合物的结构》,提出苯的环状结构理论,指出芳香族化合物的结构含有封闭的碳原子环,不同于具有开链结构的脂肪族化合物。此文一出,引起各国盛赞:“凯库勒真是个天才,他怎么会想到苯的分子结构式是一个环!”

也许很多人觉得能往环状想没什么了不起,但当时在大家的心中,碳原子之间只能形成碳链,咋还能成环呢,这也就是之前凯库勒研究【碳链】的重要时代背景。

因而,迈出这一步绝对是开创性的重大意义,它使人们研究有机物结构上升到一个新的阶段,极大地促进了芳香族化学的发展和有机化学工业的进步,亦是凯库勒一生科学事业的高光时刻。

真真是“日有所思,夜有所梦”么!这个奇妙的故事,也是凯库勒在1890年德国化学学会成立25周年大会上,向大家首次分享的,他形容这个梦“像是电光一闪”点醒了他。

其实很多时候,梦境看似离谱,但却比现实生活更具有创造性,小编觉着,还是别忽略每个奇幻梦境吧,没准就错过了啥,哈哈!走,一起看《梦的解析》去~

俄罗斯音乐家柴可夫斯基说:灵感全然不是优雅地挥着手,而是如犍牛般竭尽全力工作时的心理状态。这是对凯库勒梦的最好注解。

再往后的几年里,凯库勒经历了这些:

1875年当选为英国皇家学会会员;

1877年任波恩大学校长;

1867-1869年,在演讲“关于盐类的结构”和《关于莱135—三甲苯的结构》一文中,发表了有关原子立体排列的思想,首次把原子价的概念从平面推向三维空间;

1895年,由德皇威廉二世封为贵族

……

另外,最初的五届诺贝尔奖化学奖得主中,他的学生占了三届之多!行,能和恩师李比希比肩了这是

疲乏中,他小憩了那么一会儿,连梦里都是化学那些事儿——经典的蛇咬尾图像成为他和化学史上不可磨灭的记忆。

记忆力惊人、想象力丰富、创造力活跃、进取心强烈、意志力坚韧……最艰难的时候,身为博士后的凯库勒甚至不能保障自己的生活,还好他没放弃,还好他没忘记,无论是对建筑学或是化学的热爱,让他将二者完美结合,成就非凡。向大佬致敬!

转自:建强伟业科研服务

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