فریدریش آگوست کـِکِوله

واضح آرشیو وب فارسی:سایت رسیک: در اوایل سده هجدهم، روشنایی سالن های تئاتر و دیگر اماکن عمومی لندن را با گازی که از روغن نهنگ تهیه می شد تأمین می کردند. وقتی این گاز را برای توزیع در مخازن متراکم می کردند، مایع معطّر و فرّاری جدا می شد. مایکل فارادی دانشمند مشهور انگلیسی این مایع را مورد مطالعه قرار داد و در حوالی سال 1825 ثابت کرد که تنها از کربن و هیدروژن با نسبت های مساوی تشکیل شده است. بعدها معلوم شد این مایع که بـَنزِن نام گرفت از اجزای قطرانی است که به هنگام تولید کـُک از زغال تقطیر می شود. ترکیبات معطر (آروماتیک) مشابهی در بسیاری از منابع طبیعی دیگر نیز یافت شدند.

بـَنزِن به سبب ویژگی های عجیبی که داشت، معماری نظری عمده ای در پیش روی شیمیدانان قرار داده بود، اکثر ترکیباتی که فقط حاوی کربن و هیدروژن بودند و در آن نسبت اتمهای هیدروژن به اتمهای کربن کم بود، رفتاری متفاوت با بنزن داشتند. (در این مورد نسبت آنها 1 به 1 بود، چون مشخص شده بود که فرمول مولکولی بنزن C6H6 است.)

مولکولهای مزبور را نسبت به هیدروژن ، غیر اشباع می نامیدند؛ به عبارتی دیگر می شد چندین مولکول هیدروژن به آنها اضافه کرد، اما در مورد بنزن چنین نبود. بنزن جنبه های غریب دیگری هم داشت؛ تا سال 1865 هیچ کس نتوانسته بود فرمول ساختاری مناسبی برای آن پیشنهاد کند. اما فریدریش آگوست کـِکِوله ، مردی بود که در آن سال موفق به این کار شد.

ککوله در سال 1829 در دارمشتات آلمان به دنیا آمد. او به قصد تحصیل در رشته معماری وارد دانشگاه گیسن شد. اما در گیسن تحت تأثیر یوستوس فون لایبیگ قرار گرفت و سخنرانی های جذاب او باعث شد عمرش را وقف شیمی کند. از گیسن به پاریس رفت تا زیر نظر ژان باتیست آندره دوما و شارل آدولف وورتز به تحصیلات خود ادامه دهد، سپس به انگلستان رفت و با بهترین شیمیدانان انگلیسی مشغول همکاری شد. پس از بازگشت به آلمان، ابتدا در هایدلبرگ به تدریس پرداخت و سپس در سال 1858 به عنوان استاد شیمی به گـِنت بلژیک رفت. تا سال 1865 در گنت باقی ماند، تا سرانجام به بن دعوت شد تا کرسی خالی آ. و. هافمن را به عهده گیرد. ککوله در بن در همان مقام باقی ماند تا در سال 1896، سال فوت آلفرد نوبل، در گذشت. سه جایزه از پنج جایزه نخست شیمی نوبل نصیب شاگردان او شد: یاکوب وانت هوف (1901)، امیل فیشر(1902) و آدولف فون بایر (1905). ککوله به عنوان یکی از بزرگترین استادان شیمی در سده نوزدهم شناخته شد.

با وجود شهرتی که در مقام استادی داشت، اما شیمیدانان ، ککوله را بیشتر به سبب نظریاتی که درباره ساختار مولکولی ترکیبات آلی ارائه داد می شناسند. تا قبل از سال 1858 متخصصان شیمی آلی از یک جهت کورمال کورمال گام برمی داشتند. گرچه به موفقیت های چشمگیری دست یافتند، اما در سطح مولکولی از ساختار موادی که با آنها کار می کردند هیچ تصور ذهنی نداشتند.

به عنوان نمونه، گرچه نسبت کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن در اوره و سیانات آمونیم هر دو 1:4:1:2 است، اما فریدریش وهلر در سال 1858 نشان داد که این دو با یکدیگر تفاوت دارند . آنها را ایزومر یکدیگر می خواندند، اما هیچ کس نمی توانست بفهمد که چگونه امکان دارد تعداد یکسانی اتم مشابه به اشکال متفاوت به یکدیگر متصل شوند.

ارائه فرمول ساختاری قابل قبولی برای بنزن از جانب ککوله در سال 1865 آن قدر پر اهمیت بود که دانشمندان جشن بزرگی را در سال 1890، یعنی بیست و پنجمین سالگرد اعلام این فرمول، در تالار شهر برلین برگزار کردند. توسعه صنعت رنگ صناعی در آلمان، و نیز شکوفایی شیمی آلی در نیمه دوم سده نوزدهم در همان کشور تا حد زیادی مرهون نظریات ساختاری ککوله و شاگردانش بود. در آن مراسم، ککوله سخنرانی ای کرد که در مهمترین مجله شیمی آلمان منتشر شد. جمله های زیر از ترجمه انگلیسی آن سخنرانی که در سال 1958 به مناسب یکصدمین سالگرد ارائه نظریه عمومی ساختارها منتشر شد، و در آن ککوله چگونگی کشف این نظریه را شرح می دهد، برگزیده شده اند:

اکنون شما سالگرد ارائه نظریه بنزن را جشن می گیرید. اول از همه باید به شما بگویم که به عقیده من نظریه بنزن تنها نتیجه، و در واقع نتیجه بسیار آشکار دیدگاه هایی بود که درباره ظرفیت اتمها و ماهیت پیوندشان با یکدیگر در ذهن خود شکل داده بودم، یعنی دیدگاه هایی که به همین سبب امروزه آنها را نظریه ظرفیت و ساختار می نامیم. دیگر چه کاری می توانستم با آن ظرفیت های مصرف نشده بکنم؟ در مدت اقامتم در لندن در جاده کلاپهام سکونت داشتم. اما بسیاری از اوقات شبها را با دوستم هوگومولر می گذراندم. درباره موضوعات مختلفی صحبت می کردیم، اما بیش از همه به شیمی عزیزمان می پرداختیم. در یکی از شب های مطبوع تابستان با آخرین اتوبوس از راه خیابان های خلوت شهر بر می گشتم، و طبق معمول در طبقه بالا و سرباز آن نشستم. غرق خیالاتم بودم که ناگهان اتمها در پیش چشمانم شروع به جست و خیز کردند. تا آن هنگام هر وقت این موجودات کوچک در نظرم پدیدار می شدند، همیشه در حرکت بودند؛ اما تا آن زمان هرگز نتوانسته بودم، به ماهیت حرکتشان پی ببرم. ولی حالا می دیدم که چگونه در جای جای ذهنم دو اتم کوچکتر به کنار هم می آمدند و تشکیل جفتی را می دادند؛ این که چگونه اتم بزرگتری دو اتم کوچکتر را در بر می گرفت؛ و چگونه اتمهای باز هم بزرگتری بر سه یا حتی چهار اتم کوچکتر چنگ می انداختند؛ در حالی که مجموعه اینها به صورت رقصی گیج کننده به دور یکدیگر می چرخیدند، دیدم که چگونه بزرگترها تشکیل زنجیری را دادند، و کوچکترها را تنها در انتهای زنجیرها به دنبال خود می کشیدند... فریاد راننده که رسیدن به جاده کلاپهام را اعلام می کرد مرا از رؤیاهایم بیدار کرد. اما تا پاسی از شب به کشیدن نقشهایی از این تصاویر رؤیایی گذراندم. این بود سرچشمه نظریه ساختاری.

در مورد نظریه بنزن هم اتفاق مشابهی روی داد. درمدتی که در گـِنت اقامت داشتم، در خوابگاه دلپذیری زندگی می کردم که کنار خیابان اصلی بود. اما اتاق مطالعه ام به کوچه تنگی مشرف بود و هیچ آفتابی به آن نمی رسید. مشغول نوشتن کتاب درسی ام بودم، اما کارها پیشرفت خوبی نداشت؛ افکارم متوجه جاهای دیگر بود. صندلی ام را مقابل آتش شومینه گذاشتم و به خواب رفتم. باز هم اتمها در پیش چشمهانم جست و خیز می کردند. این بار گروههای کوچکتر متواضعانه در پشت صحنه باقی ماندند. حال با چشم ذهنم، که دیگر به این گونه مناظر عادت کرده بود، می توانستم ساختارهای درشت تری را که آرایشی چند بعدی داشتند تشخیص دهم: گاه ردیف های بلند به هم نزدیکتر می شدند و با حرکتی مار مانند درهم می پیچیدند. اما نگاه کنید! چه می دیدم؟ یکی از مارها دم خود را به دندان گرفته بود و در مقابل چشمانم به دور خود می چرخید. چنان از خواب پریدم که گویی صاعقه ای بیدارم کرده باشد؛ و این بار نیز بقیه شب را به تنظیم جزئیات فرضیه ام گذراندم.

رؤیاهای ککوله در طبقه بالای اتوبوسی در لندن و در کنار شومینه ای در گنت منجر به ارائه نظریات مهمی درباره ساختار مولکولهای آلی شد، که نقش بسزایی در گسترش این علم داشتند. رؤیای نخست، که در آن اتمها تشکیل زنجیری را دادند ، اتم بزرگتری دو اتم کوچکتر را در بر می گرفت، و اتمهای باز هم بزرگتری بر سه یا حتی چهار اتم چنگ می انداختند ، باعث شد ککوله این نظر را پیش بکشد که برخی از اتمهای کربن در حالی که اتمهای هیدروژن و اتمهای دیگر به آن متصل اند به صورت زنجیرهایی به یکدیگر وصل می شوند.

رؤیای دوم، که در آن ماری دم خود را گاز گرفته بود، سبب شد ککوله ساختاری حلقوی برای بنزن پیشنهاد کند، که در آن شش اتم کربن به صورت حلقه ای به هم متصل شده بودند.

در فاصله بین سالهای 1865 تا 1890 چندین ساختار احتمالی دیگر برای بنزن پیشنهاد شد، اما هیچ یک نتوانست مانند ساختار ککوله، امتحان خود را در برابر قراین تجربی پس بدهد. گر چه تا سالها پس از جشن بیست و پنجمین سالگرد ارائه فرمول ککوله، الکترونها کشف نشده بودند (چه رسد به مکانیک کوانتومی)، اما دیدگاه ککوله در زمینه ساختار بنزن و هزاران ترکیب آروماتیک مشابه، با دیدگاه امروزی که بر مفهوم مکانیک کوانتومی اتصال الکترونی اتمها مبتنی است، شباهت زیادی دارد.

برخی از مؤلفان از داستان ککوله درباره رؤیاهایی که دیده بود و نقشی که در پیشنهاد معماری مولکولی داشتند انتقاد، و حتی آن را انکار کرده اند. ککوله در دهه 1860 در نوشته های خود به نشأت گرفتن نظریاتش از این رؤیاها اشاره ای نکرد. با این حال، بسیاری از دانشمندان در نوشته های رسمی خود مشخص نمی کنند که نظراتشان از کجا ناشی شده اند، و حتی داده ها را به ترتیبی ارائه می دهند که تقریباً عکس ترتیب واقعی رویداد هاست.

بسیار اتفاق افتاده است که تصادف ها، تخیلات و رؤیاها نقش مهمی در اکتشافات بزرگ ایفا کرده اند، اما آنها تنها سرآغاز اکتشافات بوده اند. نباید از اینکه ککوله مایل نبود در نوشته های اولیه اش تصریح کند که نظریاتش راجع به ساختار مولکولی را در خواب دیده بود، و اینکه صبر کرد تا این مطلب را در جشن بیست و پنجمین سالگرد ابراز کند، تعجب یا تردید کنیم. درباره این جمله دیگر سخنرانی اش، که مشخصه دانشمندی بزرگ ولی در عین حال رؤیایی است، فکر کنید:

آقایان، بیاموزیم که رؤیا ببینیم، شاید به حقیقت دست پیدا کنیم. اما مواظب باشیم که رؤیاهایمان را وقتی منتشر کنیم که آگاهی ، بیداری آنها را آزموده باشد.

ککوله نمی توانست برنده جایزه نوبل شود، چون این جوایز برای نخستین بار پس از مرگش اعطا شدند. اما او درست همان شخصیتی بود که نوبل در نظر داشت. نوبل چند ماه پیش از مرگش گفته بود: می خواهم به رؤیایی ها، که زندگی واقعی خود را به دشواری می گذرانند، کمک کنم.

نه تنها ابداع رنگها، بلکه حتی عرضه داروهایی نظیر سولفانیل آمید و آسپیرین، بنزین با عدد اکتان بالا، شوینده های صناعی، پلاستیک ها، و پارچه هایی نظیر داکرون، همه از ثمرات شیمی آروماتیک هستند، که ککوله با ارائه ی فرمول بنزن، آن را پایه گذاری کرد.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت رسیک]

[مشاهده در: www.ri3k.eu]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 529]