Фридрих Август Кекуле , позже Фридрих Август Кекуле фон Страдониц ( / ˈ k eɪ k əl eɪ / KAY -kə-lay , [1] немецкий: [ˈfʁiːdʁɪç ˈʔaʊɡʊst ˈkeːkuleː fɔn ʃtʁaːdʁɪts] ; 7 сентября 182 9 — 13 июля 1896), немец. химик-органик . С 1850-х годов и до своей смерти Кекуле был одним из самых выдающихся химиков Европы, особенно в области теоретической химии . Он был основным основоположником теории химического строения и, в частности, структуры Кекуле бензола .
Кекуле никогда не использовал свое имя; всю жизнь он был известен как Август Кекуле. После того, как он был удостоен дворянства кайзером в 1895 году, он принял имя Август Кекуле фон Страдониц, без французского острого акцента над второй буквой «е». Французский акцент, по-видимому, был добавлен к имени отцом Кекуле во время наполеоновской оккупации Гессена Францией, чтобы франкоязычные люди произносили третий слог. [2]
Сын государственного служащего, Кекуле родился в Дармштадте , столице Великого герцогства Гессен . Окончив среднюю школу (Великогерцогскую гимназию в Дармштадте), осенью 1847 года поступил в Гиссенский университет , с намерением изучать архитектуру. [3] Прослушав лекции Юстуса фон Либиха в первом семестре, он решил изучать химию. [3] После четырех лет обучения в Гиссене и краткой обязательной военной службы он получил временные должности ассистентов в Париже (1851–52), в Куре , Швейцария (1852–53), и в Лондоне (1853–55), где он находился под решающим влиянием Александра Уильямсона . Его докторская степень в Гиссене была присуждена летом 1852 года.
В 1856 году Кекуле стал приват-доцентом Гейдельбергского университета . В 1858 году он был принят на должность профессора Гентского университета , затем в 1867 году его вызвали в Бонн , где он оставался до конца своей карьеры. Основываясь на идеях своих предшественников, таких как Уильямсон, Чарльз Герхардт , Эдвард Франкланд , Уильям Одлинг , Огюст Лоран , Шарль-Адольф Вюрц и других, Кекуле был основным создателем теории химического строения (1857–58). Эта теория исходит из идеи атомной валентности, особенно четырехвалентности углерода (о которой Кекуле объявил в конце 1857 г.) [4] и способности атомов углерода связываться друг с другом (объявленной в статье, опубликованной в мае 1858 г.), [5 ] для определения порядка связи всех атомов в молекуле. Арчибальд Скотт Купер независимо пришел к идее самосшивки атомов углерода (его статья появилась в июне 1858 г.) [6] и представил первые молекулярные формулы, в которых линии символизируют связи, соединяющие атомы. Для химиков-органиков теория структуры дала совершенно новую ясность понимания и стала надежным руководством как для аналитической, так и особенно для синтетической работы. Как следствие, с этого момента область органической химии получила взрывное развитие. Среди тех, кто наиболее активно проводил ранние структурные исследования, помимо Кекуле и Купера, были Франкланд , Вюрц , Александр Крам Браун , Эмиль Эрленмейер и Александр Бутлеров . [7]
Идея Кекуле о том, чтобы отнести определенные атомы к определенным положениям внутри молекулы и схематически соединить их, используя то, что он назвал их «Verwandtschaftseinheiten» («единицы сродства», теперь называемые « валентностями » или «связями»), была основана в основном на данных химических реакций. , а не с помощью инструментальных методов, которые могли бы заглянуть непосредственно в молекулу, таких как рентгеновская кристаллография . Такие физические методы структурного определения еще не были разработаны, поэтому химикам времен Кекуле приходилось почти полностью полагаться на так называемую «мокрую» химию. Некоторые химики, особенно Герман Кольбе , резко критиковали использование структурных формул, предложенных, как он считал, без доказательств. Однако большинство химиков последовали примеру Кекуле в исследовании и развитии того, что некоторые называют «классической» структурной теорией, которая была модифицирована после открытия электронов (1897 г.) и развития квантовой механики (в 1920-х гг.).
Идея о том, что число валентностей данного элемента инвариантно, была ключевым компонентом версии структурной химии Кекуле. Это обобщение страдало от многих исключений и впоследствии было заменено предположением, что валентности фиксированы при определенных степенях окисления . Например, периодическая кислота согласно теории структуры Кекулеана может быть представлена цепной структурой IOOOOH. Напротив, современная структура (мета)периодной кислоты имеет все четыре атома кислорода, окружающие йод, в тетраэдрической геометрии. [ нужна цитата ]
.png/1280px-Historic_Benzene_Formulae_Kekul%C3%A9_(original).png)
Самая известная работа Кекуле была посвящена строению бензола . [3] В 1865 году Кекуле опубликовал на французском языке статью (поскольку он тогда еще находился в Бельгии), в которой предположил, что структура содержит шестичленное кольцо атомов углерода с чередующимися одинарными и двойными связями. [8] В следующем году он опубликовал гораздо более длинную статью на немецком языке по той же теме. [9]
Эмпирическая формула бензола была известна давно, но определить ее крайне ненасыщенную структуру было непросто. Арчибальд Скотт Купер в 1858 году и Джозеф Лошмидт в 1861 году предположили возможные структуры, содержащие несколько двойных связей или несколько колец, но изучение ароматических соединений только начиналось, и тогда было доступно слишком мало доказательств, чтобы помочь химикам принять решение о какой-либо конкретной структуре.
К 1865 году было доступно больше доказательств, особенно относительно взаимоотношений ароматических изомеров . Кекуле аргументировал свою предложенную структуру, учитывая количество изомеров, наблюдаемых у производных бензола. Для каждого монопроизводного бензола (C 6 H 5 X, где X = Cl, OH, CH 3 , NH 2 и т. д.) когда-либо был обнаружен только один изомер, а это означает, что все шесть атомов углерода эквивалентны, так что замещение любого углерода дает только один возможный продукт. Для дипроизводных, таких как толуидины , C 6 H 4 (NH 2 )(CH 3 ), наблюдались три изомера, для которых Кекуле предложил структуры с двумя замещенными атомами углерода, разделенными одной, двумя и тремя связями углерод-углерод, позже названные орто-, мета- и пара- изомеры соответственно. [10]
Однако подсчет возможных изомеров дипроизводных подвергся критике со стороны Альберта Ладенбурга , бывшего ученика Кекуле, который утверждал, что структура Кекуле 1865 года подразумевает две различные «орто» структуры, в зависимости от того, разделены ли замещенные атомы углерода одинарным или двойным атомом углерода. связь. [11] Поскольку орто-производные бензола никогда не были обнаружены более чем в одной изомерной форме, Кекуле модифицировал свое предложение в 1872 году и предположил, что молекула бензола колеблется между двумя эквивалентными структурами таким образом, что одинарные и двойные связи постоянно меняют местами. . [12] [13] Это означает, что все шесть углерод-углеродных связей эквивалентны, поскольку каждая из них в половине случаев одинарна, а в половине случаев двойна. Более прочное теоретическое обоснование подобной идеи было позже предложено в 1928 году Лайнусом Полингом , который заменил колебание Кекуле концепцией резонанса между квантово-механическими структурами. [14]
Новое понимание бензола, а, следовательно, и всех ароматических соединений, оказалось настолько важным как для чистой, так и для прикладной химии после 1865 года, что в 1890 году Немецкое химическое общество организовало тщательное мероприятие в честь Кекуле, отпраздновав двадцать пятую годовщину его первого открытия. бензольная бумага. Здесь Кекуле говорил о создании теории. Он сказал, что открыл кольцевую форму молекулы бензола после того, как ему приснилась змея, схватившая свой собственный хвост (это древний символ, известный как уроборос ) . [15]
Другое изображение бензола появилось в 1886 году в журнале Berichte der Durstigen Chemischen Gesellschaft (Журнал Жаждущего химического общества), пародии на Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , только в пародии шесть обезьян хватали друг друга в кругу, а не в кругу. одинокая змея, как в анекдоте Кекуле. [16] Некоторые историки предполагают, что пародия была пародией на анекдот о змее, возможно, уже хорошо известный в устной передаче, даже если он еще не появился в печати. [17] Другие предполагают, что история Кекуле 1890 года была повторной пародией на пародию на обезьяну и была простым изобретением, а не воспоминанием о событии из его жизни.
Речь Кекуле 1890 года, [18] в которой появились эти анекдоты, была переведена на английский язык. [19] Если принять этот анекдот как отражение точного воспоминания о реальном событии, обстоятельства, упомянутые в рассказе, позволяют предположить, что это должно было произойти в начале 1862 года. [20]
В той же речи 1890 года он рассказал еще один автобиографический анекдот о более раннем видении танцующих атомов и молекул, которое привело к его теории структуры, опубликованной в мае 1858 года. Это произошло, как он утверждал, когда он ехал на верхней палубе лошади . -притянутый омнибус в Лондоне. Еще раз, если принять этот анекдот как отражение точного воспоминания о реальном событии, обстоятельства, изложенные в анекдоте, позволяют предположить, что оно должно было произойти в конце лета 1855 года. [21]
_1964,_MiNr_440.jpg/1280px-Stamps_of_Germany_(BRD)_1964,_MiNr_440.jpg)
В 1895 году Кекуле был пожалован дворянством кайзером Германии Вильгельмом II , что дало ему право добавить к своему имени слово «фон Страдониц», имея в виду владения его предков по отцовской линии в Страдоницах , Богемия. Таким образом, его имя стало Фридрих Август Кекуле фон Страдониц, без французского акцента на последней букве «е» его имени, и именно эту форму имени используют некоторые библиотеки. Этот титул унаследовал его сын, специалист по генеалогии Стефан Кекуле фон Страдониц . Из первых пяти Нобелевских премий по химии бывшие ученики Кекуле выиграли три: Ван т Хофф в 1901 году, Фишер в 1902 году и Байер в 1905 году.
Огромный памятник Кекуле, открытый в 1903 году, расположен перед бывшим Химическим институтом (завершенным в 1868 году) Боннского университета . Его статую часто юмористически украшают студенты, например, на День святого Валентина или Хэллоуин .
