正文 第56章 弗雷德裏希·凱庫勒:分子結構的破譯者(1 / 1)

在化學的曆史上,充滿著許多傳奇故事。一個又一個的自然之謎,在化學家的頭腦中長期思考,有時會以哈密頓發現“四元數”一樣的靈感閃現在眼前。

苯是一種特別有實用價值的物質,它是芳香族的化合物。人們在19世紀中葉提煉煤焦油時發現了這種物質。

那麼它到底是什麼樣的呢?它的結構如何?它的反應怎樣?

這一係列的謎有待人們去揭開。可是這時人們發現事情沒有這麼簡單。研究苯是有機化學的領域,那麼有機化學的發展是個什麼狀況呢?

維勒和李比希是有機化學的創始人。維勒是世界上第一個人工合成尿素的人,他打破了無機物和有機物之間不可逾越的鴻溝。

但是就在1835年,維勒放棄了自己的有機化學研究,他對自己的老師貝采留斯說:“有機化學的研究使人異常恐懼,舉步維艱。有機化學的領地是原始森林,但是這片森林麵目猙獰而陰暗,荊棘叢生,毒蛇猛獸無處不在,無處不有,讓人無法進入,甚至都跑不出去。有機化學的研究太可怕了!”

這是維勒作為先行者對後來者的警告。在困難麵前,維勒退卻了。他的朋友、真正的有機化學領域之父李比希,在困難麵前毫不退縮,奮然前行。

繼李比希之後,許多化學家前赴後繼,建立了有機化學領域內的一個又一個基礎理論,這些都成為後來者前進的基石。

李比希研究了有機化合物的分子結構,把拉瓦錫、貝采留斯等人的原子團思想得以發展完善;法國化學家提出了有機化合物的同係列概念並且提出一種分類法,依照這種分類方法,可以發現很多未知的化合物。

德國人霍夫曼以及英國科學家威廉遜進一步加以分類,把已知的有機化合物分為水、氫、氯化氫、氨四種類型,這樣使有機化合物得到了係統整理。英國人弗蘭克林提出有機化合物的原子價,德國化學家肖萊馬解釋了同分異構的產生。

這些成就都是勇敢和堅持不懈的人才能取得的。

其中要提到一名早期的勝利者,他就是1847年出生的德國化學家弗雷德裏希·凱庫勒。

弗蘭克林提出了原子價學說。利用這個學說,凱庫勒研究碳的化合物。他認為,碳原子可以用它的價和其他元素的原子相結合,而且還可以結合自身,也就是說碳元素自身的原子也可以結合,形成或簡單或複雜的碳鏈。

凱庫勒成為第一個提出化學鍵概念並且第一個提出碳鏈說的化學家。

由於這樣的想法,人們用碳鏈說研究苯結構。但是問題發生了,窮盡所有的結構排列方法,沒有一個結構式能夠使鏈狀的排列滿足已檢測出的苯的組成:既要有6個碳原子和6個氫原子,還要保證碳為4價、氫為1價。

這是怎麼回事呢?

凱庫勒夜不能寐,冥思苦想。一個又一個的鏈狀方案都被提出,又被一一否定。這些都不符合已知的檢測條件,即6碳6氫而且化合價分別為4價、1價。

這一天,凱庫勒早晨早早地起來,翻了幾本書,腦子裏又浮現出苯的分子原子排列。這個問題縈繞來縈繞去,回旋往複。他不得要領,漸漸地,伏案睡著了。他的身體飄了起來,似乎柔軟平滑地擺動,和苯的長長的鏈飛在一起,輕舞輕飄。

飄著飄著,隻見那“苯鏈”似乎被風吹得擺動彎曲,回環轉動。他突然意識到了:回環轉動!

後來凱庫勒說,那長長的鏈“抓住自己的尾巴,形成一個環狀,在我麵前嘲弄般地旋轉不止。”

凱庫勒大吃一驚的時候,就睜開了雙眼,卻原來是南柯一夢。然而這個夢卻具有重大的意義。凱庫勒對夢中的情景記憶深刻,曆曆在目。

他解開了一個繚繞在多少有機化學家腦海和心頭的大謎團呀!那就是,苯的測量並沒有錯誤,確實是4價的碳原子,個數為6,一價的氫原子,個數也為6,它們的排列卻不是直線形狀,而是環狀!凱庫勒把環狀的閉合式六邊形結構圖清晰地畫出。

1865年1月,一條驚人的發現被公布了。凱庫勒的《論芳香族的化合物結構》構建了苯的分子結構;單雙鍵互相交替,六邊形平麵環狀。於是環狀的碳鏈理論誕生了。

在這之後,網狀的、立體狀的理論不斷湧現。從此突破原來習慣的發散思維,人們開始探索神奇的有機大分子和生命奧秘。