August Kekulé: A serpente que mordeu a própria cauda

Em 1890, em uma celebração marcando vinte e cinco anos desde seu artigo sobre o benzeno, um químico na casa dos sessenta anos contou a uma sala cheia de colegas como ele havia resolvido o problema estrutural mais difícil de seu campo. Ele estava cochilando, disse ele, e viu cadeias de átomos se retorcendo como serpentes, até que uma delas agarrou sua própria cauda. Ele acordou e elaborou as consequências. É a história de origem mais famosa na história da química; os historiadores ainda discutem se é verdadeira, e não importa muito: a estrutura estava correta, e a química orgânica tem sido desenhada com base no diagrama de Kekulé desde então.

De Darmstadt a Giessen

Friedrich August Kekulé nasceu em 7 de setembro de 1829 em Darmstadt, no Grão-Ducado de Hesse. Ele entrou na Universidade de Giessen em 1847 com a intenção de se tornar arquiteto — um fato que vale a pena reter, porque a disciplina que ele realmente fundou é essencialmente arquitetônica. Em seu primeiro semestre, ele assistiu a palestras de Justus von Liebig, o químico mais formidável da Europa, e mudou de curso.

Ele obteve seu doutorado em 1852 e depois passou quatro anos como assistente itinerante: Paris em 1851–52, Suíça em 1852–53, Londres de 1853 a 1855. Os anos em Londres foram os mais importantes. Lá ele conheceu Alexander Williamson, cujo trabalho sobre a constituição das moléculas empurrou Kekulé para a questão à qual ele dedicaria sua vida — não do que as substâncias são feitas, mas como as peças estão dispostas.

Carbono tetravalente

A resposta chegou em duas partes. No final de 1857, Kekulé anunciou que o carbono é tetravalente: cada átomo de carbono forma exatamente quatro ligações. Em 1858, ele adicionou a extensão decisiva — os átomos de carbono podem se ligar diretamente uns aos outros, formando cadeias de comprimento indefinido.

Dito assim, parece óbvio. Não era. Os químicos não tinham conseguido explicar por que os compostos de carbono superam todos os outros de forma tão absurda, e as duas proposições juntas forneceram a razão: um elemento com quatro mãos que pode segurar os da sua própria espécie constrói uma biblioteca combinatória ilimitada. O resumo do Science History Institute é exato — a teoria de Kekulé explicou "a própria multiplicidade de compostos de carbono que vinha intrigando os químicos".

O químico escocês Archibald Scott Couper chegou a uma conclusão muito semelhante de forma independente, mas seu artigo chegou à Academia Francesa semanas depois que Kekulé publicou em maio de 1858. Couper ficou amargurado com a prioridade pelo resto de sua curta carreira, e o caso para crédito compartilhado é forte.

Gante

Kekulé tornou-se Privatdozent em Heidelberg em 1856, assumiu uma cátedra completa em Gante em 1858 e foi chamado para Bonn em 1867, onde permaneceu até a aposentadoria. Gante é onde a segunda descoberta aconteceu.

O benzeno era o escândalo notável da química orgânica. Sua fórmula, C6H6, era conhecida; nenhum arranjo de uma cadeia de carbono poderia acomodá-la. Em 1865, Kekulé propôs que os seis carbonos formam um anel fechado com ligações simples e duplas alternadas. Foi a primeira estrutura cíclica na química, e abriu toda a química aromática — corantes, medicamentos, explosivos, toda a indústria química alemã do meio século seguinte.

A estrutura tinha uma falha: previa isômeros que não existem. Em 1872, Kekulé corrigiu-a propondo que a molécula oscila rapidamente entre duas formas equivalentes, com as ligações continuamente se intercambiando. Isso estava errado nos detalhes, mas correto no espírito; antecipou a ressonância e a deslocalização que a química quântica estabeleceria sessenta anos depois.

O sonho

Kekulé contou duas histórias visionárias, ambas no final da vida. Em uma, andando em um ônibus de Londres por volta de 1855, ele viu átomos de carbono realizando uma dança vertiginosa e se emparelhando. Na outra, cochilando perto de uma lareira na Bélgica, ele viu cadeias em forma de serpente, uma das quais levou a cauda à boca — o ouroboros.

Os historiadores nunca determinaram se essas são lembranças ou uma criação mítica retrospectiva de um homem que entendia de publicidade. O que não está em dúvida é a forma da afirmação que ele estava fazendo: que a ideia veio sem ser convidada, em um estado de devaneio, e que o trabalho de prová-la veio depois. Tendo acontecido assim ou não, é um relato incomumente honesto de como o trabalho teórico tende a ser sentido.

Por que August é chamado de gênio

O dom de Kekulé era a imaginação espacial aplicada a objetos invisíveis. Ele não podia ver uma molécula e ninguém em sua vida veria; o que ele fez foi construir, a partir de proporções de combinação e comportamento de reação, uma imagem tridimensional que acabou sendo correta. Ele deu à química sua notação — a fórmula estrutural, a coisa que todo químico desde então desenhou em um quadro-negro — e, ao fazê-lo, converteu uma ciência de receitas em uma ciência de arquitetura. O estudante de arquitetura fracassado construiu o campo.

A escala da conquista é mensurável em seus alunos. Três de seus candidatos a doutorado ganharam Prêmios Nobel de Química: Jacobus Henricus van 't Hoff em 1901, Emil Fischer em 1902 e Adolf von Baeyer em 1905. Pouquíssimos professores em qualquer disciplina podem mostrar um histórico como esse. A Grã-Bretanha deu-lhe a Medalha Copley em 1885; a Alemanha o enobreceu em 1895 como Kekule von Stradonitz.

O contra-argumento tem dois fios. Couper chegou à teoria da estrutura independentemente e perdeu apenas no tempo de publicação, e Kekulé não se esforçou para compartilhar o crédito. E a estrutura do benzeno como Kekulé propôs não está correta — o modelo de ligação alternada e o remendo de oscilação foram ambos substituídos assim que o elétron foi compreendido. Ele foi um gênio da aproximação produtiva: um homem que adivinhou a forma correta décadas antes que alguém pudesse explicar por que ela se mantinha unida.

Legado

Seu Lehrbuch der Organischen Chemie, publicado em volumes de 1859 a 1887, treinou uma geração de químicos no novo pensamento estrutural. Ele morreu em Bonn em 13 de julho de 1896, tendo passado quase trinta anos lá.

O anel de benzeno é agora um dos símbolos mais reproduzidos na ciência, impresso em livros didáticos, portas de laboratórios e selos postais. Cada molécula de medicamento e cada diagrama de polímero descende da convenção que ele estabeleceu: que as substâncias químicas têm formas e que as formas podem ser desenhadas. Tendo ele sonhado ou não com a serpente, ele ensinou a química a pensar em imagens.