فريتس بريغل: الكيميائي الذي صغّر المختبر

حيث احتج الكيميائيون الآخرون في عصره إلى غرامات من المادة لتحليلها، وجد فريتس بريغل (Fritz Pregl) طريقة للقيام بالعمل نفسه بآلاف قليلة من تلك الكمية — ثورة على نطاق الميليغرام لم تولد من عبقرية نظرية بل من ضرورة بسيطة: كانت أحماض الصفراء التي كان يدرسها شحيحة بشكل يثير الجنون، ولم تكن هناك أبداً ما يكفي من المواد لإجراء الاختبارات الكيميائية القياسية في ذلك اليوم. أصبح حل هذا النقص شغف حياته، وقد فاز عنه بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 1923.

من الطب إلى مقعد الكيمياء في غراتس

وُلِد بريغل باسم فريدريش ميخائيل رايموند بريغل (Friedrich Michael Raimund Pregl) في 3 سبتمبر 1869 في لايباخ (Laibach — حالياً ليوبليانا، سلوفانيا)، التي كانت آنذاك جزءاً من الإمبراطورية النمساوية المجرية، لأب يتحدث السلوفينية وأم تتحدث الألمانية. تدرب لا ككيميائي بل كطبيب، وحصل على درويته الطبية من جامعة غراتس في 1894، وأمضى حياته الأكاديمية المبكرة في علم وظائف الأعضاء وعلم الأنسجة، وأصبح أستاذًا مساعدًا قبل أن يتولى كرسي علم وظائف الأعضاء في غراتس في 1903. بين عامي 1904 و1905 سافر للدراسة تحتإشراف بعض أبرز كيميائيي العصر، بما في ذلك فيلهلم أوستوالد (Wilhelm Ostwald) وإميل فيشر (Emil Fischer)، وهو تعليم أعاد توجيه حدسه العلمي نحو التحليل الكيميائي حتى مع بقاء تعييناته الرسمية مرتبطة بالطب. شغل لفترة وجيزة منصب الأستاذية في جامعة إنسبروك من 1910 إلى 1913 قبل أن يعود بشكل دائم إلى غراتس.

مشكلة عدم امتلاك ما يكفي

حوالي عام 1905، وأثناء عمله على كيمياء أحماض الصفراء، واجه بريغل مشكلة تعرف عليها كل كيميائي عضوي في تلك الفترة: التحليل الكمي الموثوق — تحديد بدقة كمية الكربون أو الهيدروجين أو النيتروجين أو الكبريت أو الهالوجين التي تحتوي عليها المركب — يتطلب حرق وقياس كميات بحجم الغرام من المواد النقية، ولم يكن من الممكن ببساطة الحصول على أحماض الصفراء بهذه الكميات. بدلاً من قبول هذا القيد، شرع بريغل في إعادة تصميم الجهاز بأكمله وإجراء التحليل العنصري حول عينات أصغر بكثير. بحلول عام 1912 نجح في ذلك: فقد سمح له قطاره الاحتراقي المطور وميزانه الدقيق الحساس بشكل استثنائي من تصميمه الخاص بتحديد التركيب العنصري للمركبات العضوية باستخدام خمسة إلى ثلاثة عشر ميليغراماً فقط من المواد الأولية، ثم تم تحسينه لاحقاً إلى ثلاثة إلى خمسة ميليغرامات، ودفع في النهاية للعمل بأجزاء من الميليغرام — كل ذلك مع مطابقة دقة طرق المقياس الكبير القديمة. نشر النتائج كدليل عملي، «التحليل الدقيق الكمي» (Die quantitative Mikroanalyse)، في عام 1917، محولاً ما كان إنجازاً تقنياً خاصاً إلى تخصص يمكن للمختبرات الأخرى اعتماده مباشرة.

مجموعة أدوات مبنية من الصفر

لم يكن تقليص الحجم سوى جزء من الابتكار. كان على بريغل أيضاً حل الميكانيكا العملية التي صاحبت العمل بكميات بالميليغرام: ميزان حساس بدرجة كافية لوزن عينة صغيرة جداً بحيث لا يمكن رؤيتها بوضوح بالعين المجردة، وأدوات زجاجية وتقنيات احتراق دقيقة بما يكفي لعدم فقدان أو تلوث عينة بهذا الحجم، وأساليب دقيقة لتحديد المجموعات الوظيفية الموجودة في مركب عضوي باستخدام كميات صغيرة بالمثل. كما طور تقنية تحليلية دقيقة لتقييم وظائف الكلى. لم تكن أي من هذه رؤى دراماتيكية فردية؛ بل كانت كل واحدة مشكلة هندسية تم حلها من خلال التحسين المريض والمتكرر، وهو نوع من الحرفية المخبرية التي لا تبدو جيدة في الصور في كتاب مدرسي ولكن الكيميائيين الآخرين، بمجرد رؤيتها تُعرض، لمُمَّكن الاستغناء عنها.

الاعتراف وجائزة نوبل

تم الاعتراف بابتكارات بريغل داخل النمسا قبل أن تصل إلى ستوكهولم: فقد حصل على جائزة ليبين (Lieben Prize)، وهي واحدة من أبرز تكريمات الكيمياء في البلاد، في عام 1914. واصل الخدمة في إدارة الجامعات في غراتس، كعميد لكلية الطب من 1916 إلى 1917 وكنائب لرئيس الجامعة من 1920 إلى 1921. في عام 1923، منحته الأقطاب الملكية السويدية للعلوم جائزة نوبل في الكيمياء «لاختراعه طريقة التحليل الدقيق للمواد العضوية»، وهو اعتراف بتقنية بدلاً من اكتشاف واحد — وهو أساس غير معتاد للجائزة، ويعكس مدى تبني طرق بريغل تماماً من قبل الكيميائيين في أماكن أخرى بحلول وقت مجيء الجائزة. وقد ألقى محاضرة نوبل في ستوكهولم في 11 ديسمبر 1923. وتوفي في غراتس في 13 ديسمبر 1930 عن عمر يناهز الحادية والستين.

لماذا يُدعى فريتس عبقرياً

لا تصف المصادر المتاحة بريغل بأنه صاحب رؤية مفاهيمية أعادت تشكيل كيفية تفكير الكيميائيين حول المادة؛ بل كانت عبقريته، كما يدعمها السجل، من نوع أضيق وأكثر دقة — موهبة استثنائية للهندسة الدقيقة تحت القيود. في مواجهة حد مادي صعب، قليل جداً من المواد للتحليل بالطرق المقبولة، لم يبحث عن طريقة بديلة قدر ما قام بإعادة بناء الأدوات والتقنية من الألف إلى الياء: جهاز احتراق جديد، وميزان جديد حساس لأجزاء من الميليغرام، وإجراءات جديدة للتعامل مع عينات غير مرئية بالعين المجردة. هذا إنجاز حرفي أكثر من كونها قفزة فكرية بالمعنى الأينشتيني أو الرذرفوردي، أقرب إلى ما يفعله صانع أدوات رئيسي أو جراح ذو دقة يدوية استثنائية من التنظير المجرد. ومع ذلك، فهو نوع نادر وذو شأن من العبقرية: لم تحل طرقه التحليلية الدقيقة مشكلة حمض الصفراء الخاصة به فحسب، بل أصبحت إجراء التشغيل القياسي للكيمياء العضوية في جميع أنحاء العالم، مما مضاعفة ما يمكن لأي كيميائي لاحق يعمل بمواد شحيحة أو مكلفة إنجازه. القيد الصادق في السجل هو أن المصادر السير الذاتية المتاحة ضئيلة نسبياً حول الحياة الداخلية لبريغل أو شخصيته أو كيف وصفه المعاصرون في تلك اللحظة — فالقضية لتسميته عبقرياً تكتنفها تقريباً بالكامل حجم ومتانة الإنجاز التقني نفسه، وليس على شهادة حول العقل الكامن وراءه.

الإرث

تظل طرق بريغل السلف المباشر للتحليل الدقيق للعناصر الحديثة، والتي لا تزال تُدرَس وتُمارَس في مختبرات الكيمياء التحليلية اليوم. أطلقت غراتس اسم معهد الكيمياء الطبية عليه، وتحمل شوارع في عدة مدن نمساوية وساحة في ليوبليانا اسمه، وتمنح أكاديمية العلوم النمساوية جائزة فريتس بريغل (Fritz Pregl Prize) لكيميائيي الميكرو النمساويين كل عام منذ 1931 — تحية متصلة، يقترب عمرها من قرن، لكيميائي جعل الأشياء الصغيرة للغاية قابلة للقياس.