أغسطس كيكولي: الثعبان الذي أكل ذيله

في عام 1890، وفي احتفال بمناسبة مرور خمسة وعشرين عاماً على ورقته البحثية عن البنزين، أخبر كيميائي في الستينيات من عمره قاعة مليئة بالزملاء كيف حل أصعب مشكلة هيكلية في مجاله. قال إنه كان يغفو، ورأى سلاسل من الذرات تلتوي مثل الثعابين، حتى أمسك أحدها بذيله. استيقظ وعمل على استنتاج النتائج. إنها قصة الأصل الأكثر شهرة في تاريخ الكيمياء؛ ولا يزال المؤرخون يجادلون حول ما إذا كانت حقيقية، وهذا لا يهم كثيراً: فالهيكل كان صحيحاً، ومنذ ذلك الحين والكيمياء العضوية تُرسَم بناءً على مخطط كيكولي.

من دارمشتات إلى غيسن

وُلد فريدريش أغسطس كيكولي (Friedrich August Kekulé) في 7 سبتمبر 1829 في دارمشتات، في دوقية هسن الكبرى. التحق بجامعة غيسن في عام 1847 بنية أن يصبح مهندساً معمارياً - وهي حقيقة تستحق التذكر، لأن التخصص الذي أسسه في الواقع هو تخصص معماري في جوهره. في فصله الدراسي الأول، حضر محاضرات يوستوس فون ليبيغ (Justus von Liebig)، الكيميائي الأكثر روعة في أوروبا، وغير مساره.

حصل على الدكتوراه في عام 1852 ثم قضى أربع سنوات كمساعد متجول: باريس في 1851–52، سويسرا في 1852–53، لندن من 1853 إلى 1855. كانت سنوات لندن هي الأكثر أهمية. هناك التقى بألكسندر ويليامسون (Alexander Williamson)، الذي دفع عمله حول تكوين الجزيئات كيكولي نحو السؤال الذي سيقضي حياته في العمل عليه - ليس مما تتكون المواد، بل كيف يتم ترتيب القطع.

الكربون رباعي التكافؤ

جاءت الإجابة في جزأين. في أواخر عام 1857، أعلن كيكولي أن الكربون رباعي التكافؤ: كل ذرة كربون تشكل أربع روابط بالضبط. في عام 1858، أضاف الامتداد الحاسم - يمكن لذرات الكربون أن ترتبط مباشرة ببعضها البعض، لتشكل سلاسل ذات طول غير محدد.

بقولها بهذه البساطة تبدو واضحة. لم تكن كذلك. لم يتمكن الكيميائيون من تفسير سبب تفوق مركبات الكربون على كل المركبات الأخرى بشكل سخيف، وقدم الاقتراحان معاً السبب: عنصر بأربع أيدٍ يمكنه الإمساك بمثيله يبني مكتبة توافقية غير محدودة. ملخص معهد تاريخ العلوم دقيق - نظرية كيكولي فسرت "تعدد مركبات الكربون الذي كان يحير الكيميائيين".

توصل الكيميائي الاسكتلندي أرشيبالد سكوت كوبر (Archibald Scott Couper) إلى استنتاج مماثل بشكل مستقل، لكن ورقته البحثية وصلت إلى الأكاديمية الفرنسية بعد أسابيع من نشر كيكولي في مايو 1858. كان كوبر مرّاً بشأن الأولوية لبقية حياته المهنية القصيرة، والحجة لصالح تقاسم الفضل قوية.

غنت

أصبح كيكولي مدرساً خاصاً في هايدلبرغ عام 1856، وتولى أستاذاً كاملاً في غنت عام 1858، وتم استدعاؤه إلى بون عام 1867، حيث بقي حتى تقاعده. غنت هي المكان الذي حدث فيه الاكتشاف الثاني.

كان البنزين هو الفضيحة البارزة في الكيمياء العضوية. كانت صيغته، C6H6، معروفة؛ ولم يكن أي ترتيب لسلسلة الكربون قادراً على استيعابها. في عام 1865، اقترح كيكولي أن ذرات الكربون الست تشكل حلقة مغلقة مع روابط أحادية ومزدوجة متناوبة. كان هذا أول هيكل حلقي في الكيمياء، وفتح الكيمياء العطرية بأكملها - الأصباغ، والأدوية، والمتفجرات، والصناعة الكيميائية الألمانية بأكملها في نصف القرن التالي.

كان للهيكل عيب: فقد تنبأ بوجود أيزومرات غير موجودة. في عام 1872، قام كيكولي بتصحيحه باقتراح أن الجزيء يتذبذب بسرعة بين شكلين متكافئين، مع تبادل الروابط باستمرار. كان هذا خاطئاً في التفاصيل ولكنه صحيح في الروح؛ لقد توقع الرنين وعدم التمركز الذي ستؤسسه الكيمياء الكمية بعد ستين عاماً.

الحلم

روى كيكولي قصتين رؤيويتين، كلاهما في وقت متأخر من حياته. في إحداهما، أثناء ركوب حافلة في لندن حوالي عام 1855، رأى ذرات الكربون تقوم برقصة مذهلة وتتزاوج. وفي الأخرى، أثناء غفوة بجانب مدفأة في بلجيكا، رأى سلاسل تشبه الثعابين، إحداها وضعت ذيلها في فمها - الأوربوروس.

لم يحسم المؤرخون أبداً ما إذا كانت هذه ذكريات أم بناء أسطوري بأثر رجعي من قبل رجل يفهم الدعاية. ما لا شك فيه هو شكل الادعاء الذي كان يقدمه: أن الفكرة جاءت دون دعوة، في حالة من التأمل، وأن عمل إثباتها جاء بعد ذلك. سواء حدث ذلك بهذه الطريقة أم لا، فهو سرد صادق بشكل غير عادي لكيفية الشعور بالعمل النظري.

لماذا يُدعى أغسطس عبقرياً

كانت موهبة كيكولي هي الخيال المكاني المطبق على الأشياء غير المرئية. لم يستطع رؤية جزيء ولن يراه أحد في حياته؛ ما فعله هو بناء صورة ثلاثية الأبعاد، من نسب الجمع وسلوك التفاعل، تبين أنها صحيحة. لقد أعطى الكيمياء تدوينها - الصيغة الهيكلية، الشيء الذي رسمه كل كيميائي منذ ذلك الحين على سبورة - وبذلك حول علم الوصفات إلى علم الهندسة المعمارية. بنى طالب الهندسة المعمارية الفاشل هذا المجال.

يمكن قياس حجم الإنجاز من خلال طلابه. فاز ثلاثة من مرشحي الدكتوراه لديه بجوائز نوبل في الكيمياء: جاكوبوس هنريكوس فانت هوف (Jacobus Henricus van 't Hoff) في 1901، وإميل فيشر (Emil Fischer) في 1902، وأدولف فون باير (Adolf von Baeyer) في 1905. قلة قليلة من المعلمين في أي تخصص يمكنهم إظهار سجل كهذا. منحت بريطانيا ميدالية كوبلي في 1885؛ ونبلته ألمانيا في 1895 باسم كيكولي فون سترادونيتز (Kekule von Stradonitz).

للقضية المعاكسة خيطان. توصل كوبر إلى نظرية الهيكل بشكل مستقل وخسر فقط في توقيت النشر، ولم يبذل كيكولي جهداً لمشاركة الفضل. وهيكل البنزين كما اقترحه كيكولي ليس صحيحاً - تم استبدال نموذج الروابط المتناوبة وتصحيح التذبذب بمجرد فهم الإلكترون. لقد كان عبقرياً في التقريب المنتج: رجل خمن الشكل الصحيح قبل عقود من قدرة أي شخص على شرح سبب تماسكها.

الإرث

كتابه Lehrbuch der Organischen Chemie، الذي نُشر في مجلدات من 1859 إلى 1887، درب جيلاً من الكيميائيين على التفكير الهيكلي الجديد. توفي في بون في 13 يوليو 1896، بعد أن قضى ما يقرب من ثلاثين عاماً هناك.

تعد حلقة البنزين الآن واحدة من أكثر الرموز تكراراً في العلوم، مطبوعة على الكتب المدرسية وأبواب المختبرات والطوابع البريدية. كل جزيء دواء وكل مخطط بوليمر ينحدر من الاتفاقية التي أسسها: أن المواد الكيميائية لها أشكال، وأن الأشكال يمكن رسمها. سواء حلم بالثعبان أم لا، فقد علم الكيمياء التفكير بالصور.