הרמן שטאודינגר
הרמן שטאודינגר (Hermann Staudinger; 23 במרץ 1881 – 8 בספטמבר 1965) היה כימאי אורגני גרמני שהוכיח את קיומם של מולקולות ענק, אותן הגדיר כפולימרים. עבור עבודה זו הוא קיבל את פרס נובל לכימיה לשנת 1953.
הוא מוכר גם בזכות גילוי הקטנים (ketenes) ותגובת שטאודינגר. שטאודינגר, יחד עם לאופולד רוז'יצ'קה (Leopold Ružička), פענח גם את המבנים המולקולריים של פירתרין I ו-II בשנות ה-20 של המאה ה-20, מה שאפשר את פיתוחם של חומרי הדברה מסוג פירתרואידים בשנות ה-60 וה-70.
עבודה מוקדמת
שטאודינגר נולד בשנת 1881 בוורמס. שטאודינגר, שבתחילה רצה להיות בוטנאי, למד כימיה באוניברסיטת האלה (University of Halle), בבית הספר הטכני הגבוה בדרמשטדט (Technische Hochschule Darmstadt) ובאוניברסיטת לודוויג מקסימיליאן במינכן (Ludwig-Maximilians-Universität München). הוא קיבל את ה-"Verbandsexamen" שלו (השוואתי לתואר שני) מהבית הספר הטכני הגבוה בדרמשטדט. לאחר שקיבל את הדוקטורט מאוניברסיטת האלה ב-1903, הוסמך שטאודינגר כמרצה אקדמי באוניברסיטת שטרסבורג ב-1907. הוא נתמך בעבודתו על ידי אשתו הטרייה דורה שטאודינגר (Dora Staudinger) שכתבה את הרצאותיו.
שם הוא גילה את הקטנים, משפחה של מולקולות המאופיינת על ידי הצורה הכללית המתוארת באיור 1. קטנים יתגלו כחומר ביניים חשוב מבחינה סינתטית לייצור של אנטיביוטיקות שטרם התגלו, כגון פניצילין ואמוקסיצילין.
בשנת 1907 החל שטאודינגר כפרופסור עוזר באוניברסיטה הטכנית של קרלסרוהה. כאן הוא בודד בהצלחה מספר תרכובות אורגניות שימושיות (כולל חומר טעם סינתטי לקפה), כפי שנסקר באופן מלא יותר על ידי רולף מילהאופט (Rolf Mülhaupt). כאן הוא גם הנחה את חתני פרס נובל לעתיד לאופולד רוז'יצ'קה (1910) וטדאוש רייכשטיין (Tadeusz Reichstein) לעבר הדוקטורט שלהם.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →תגובת שטאודינגר
בשנת 1912 קיבל שטאודינגר תפקיד חדש במכון הטכנולוגי הפדרלי של שוויץ בציריך, שוויץ. אחת מתגליותיו המוקדמות ביותר הגיעה בשנת 1919, כאשר הוא ועמיתו מאייר דיווחו כי אזידים אורגניים מגיבים עם טריפנילפוספין ליצירת אימינופוספורן (איור 2). תגובה זו, המכונה בדרך כלל תגובת שטאודינגר, מייצרת בדרך כלל תשואה גבוהה של האימינופוספורן.
מלחמת העולם הראשונה
בעוד שבסתיו 1914 הצטרפו פרופסורים גרמנים לתמיכה הציבורית הנרחבת במלחמה, סירב שטאודינגר לחתום על מניפסט ה-93 והצטרף לחריגים המעטים כמו מקס בורן (Max Born), אוטו בוק (Otto Buek) ואלברט איינשטיין (Albert Einstein) בגינויו. בשנת 1917 הוא כתב מאמר המנבא את תבוסת גרמניה בשל העליונות התעשייתית של מדינות ההסכמה וקרא להסדר שלום בהקדם האפשרי, ולאחר כניסת ארה"ב למלחמה הוא חזר על הקריאה במכתב ארוך להנהגה הצבאית הגרמנית. פריץ הבר (Fritz Haber) תקף אותו על המאמר שלו, והאשים אותו בפגיעה בגרמניה, ושטאודינגר בתורו ביקר את הבר על תפקידו בתוכנית הנשק הכימי הגרמנית.
כימיה של פולימרים
בתקופתו בקרלסרוהה ומאוחר יותר בציריך, החל שטאודינגר מחקר בכימיה של גומי, שעבורו נמדדו משקלים מולקולריים גבוהים מאוד על ידי השיטות הפיזיקליות של ראול (Raoult) ושל ואן 'ט הוף (van 't Hoff). בניגוד לרעיונות הרווחים (ראו להלן), הציע שטאודינגר במאמר מכונן שפורסם בשנת 1920 כי גומי ופולימרים אחרים כגון עמילן, תאית וחלבונים הם שרשראות ארוכות של יחידות מולקולריות חוזרות המקושרות בקשרים קוולנטיים. במילים אחרות, פולימרים הם כמו שרשראות של אטבים, העשויים מחלקים קטנים המקושרים מקצה לקצה (איור 3).
באותה עת, כימאים אורגניים מובילים כגון אמיל פישר (Emil Fischer) והיינריך וילנד (Heinrich Wieland) האמינו כי המשקלים המולקולריים הגבוהים שנמדדו היו רק ערכים לכאורה שנגרמו על ידי הצטברות של מולקולות קטנות לקולואידים. בתחילה, רוב עמיתיו של שטאודינגר סירבו לקבל את האפשרות שמולקולות קטנות יכולות להיקשר יחד באופן קוולנטי ליצירת תרכובות בעלות משקל מולקולרי גבוה. כפי שמציין מילהאופט בצדק, הדבר נובע בחלקו מהעובדה שהמבנה המולקולרי ותיאוריית הקשרים לא היו מובנים במלואם בתחילת המאה ה-20.
בשנת 1926 הוא מונה למרצה לכימיה באוניברסיטת פרייבורג בפרייבורג (גרמניה), שם בילה את שארית הקריירה שלו. ראיות נוספות לתמיכה בהיפותזת הפולימרים שלו צצו בשנות ה-30. משקלים מולקולריים גבוהים של פולימרים אושרו על ידי אוסמומטריית ממברנה, וגם על ידי מדידות הצמיגות בתמיסה של שטאודינגר. מחקרי דיפרקציית קרני ה-X של פולימרים על ידי הרמן מארק (Herman Mark) סיפקו ראיות ישירות לשרשראות ארוכות של יחידות מולקולריות חוזרות. והעבודה הסינתטית בהובלת קארוטרס (Carothers) הוכיחה כי פולימרים כגון ניילון ופוליאסטר יכולים להיות מוכנים על ידי תגובות אורגניות מובנות היטב. התיאוריה שלו פתחה את הנושא לפיתוח נוסף, ועזרה להציב את מדע הפולימרים על בסיס איתן.
חיים פרטיים
הוא נישא בשנת 1906 לדורה פורסטר (Dora Förster) והם נשארו יחד עד לגירושיהם בשנת 1926. היו להם ארבעה ילדים, ביניהם אווה לצי (Eva Lezzi, 1907–1993) וקלאר (קלארה) קאופמן (Klara Kaufmann), שהיו פעילות בהתנגדות לעליית הפשיזם. דורה נישאה שוב והפכה לפעילת שלום מובילה.
בשנת 1927, הוא נישא לבוטנאית הלטבית מגדה ווטה (Magda Voita, מופיעה גם כ-Magda Woit), שהייתה שותפה שלו עד מותו ואשר תרומותיה זכו להכרה בנאום קבלת פרס נובל שלו.
בשנת 1935 הפך שטאודינגר לחבר פטרון של האס-אס (SS).
מורשת
פענוח פורץ הדרך של שטאודינגר את טבען של התרכובות בעלות המשקל המולקולרי הגבוה שאותן כינה "Makromoleküle" (מולקולות ענק) סלל את הדרך להולדתו של תחום כימיית הפולימרים. שטאודינגר עצמו ראה את הפוטנציאל למדע זה הרבה לפני שהוא התממש במלואו. "זה לא בלתי סביר," העיר שטאודינגר בשנת 1936, "שבמוקדם או במאוחר תתגלה דרך להכנת סיבים מלאכותיים ממוצרים סינתטיים בעלי משקל מולקולרי גבוה, מכיוון שהחוזק והגמישות של סיבים טבעיים תלויים אך ורק במבנה המאקרו-מולקולרי שלהם - כלומר, על המולקולות הארוכות דמויות החוט שלהם." שטאודינגר ייסד את כתב העת הראשון לכימיה של פולימרים בשנת 1940, ובשנת 1953 קיבל את פרס נובל לכימיה עבור "תגליותיו בתחום הכימיה של מאקרו-מולקולות." בשנת 1999, האגודה האמריקאית לכימיה והאגודה הגרמנית לכימיה הגדירו את עבודתו של שטאודינגר כציון דרך כימי היסטורי בינלאומי. מחקרו החלוצי סיפק לעולם אינספור פלסטיק, טקסטיל וחומרים פולימריים אחרים שהופכים מוצרי צריכה למשתלמים, אטרקטיביים ומהנים יותר, תוך עזרה למהנדסים לפתח מבנים קלים ועמידים יותר. האגודה הגרמנית לכימיה התחילה את פרס הרמן שטאודינגר בשנת 1971 כדי להכיר בתרומות יסודיות במדע הפולימרים.