Фридрих Август Кекуле , позже Фридрих Август Кекуле фон Страдониц ( / ˈk eɪ k əl eɪ / KAY -kə-lay , [1] нем.: [ˈfʁiːdʁɪç ˈʔaʊɡʊst ˈkeːkuleː fɔn ʃtʁaˈdoːnɪts] ; 7 сентября 1829 — 13 июля 1896), был немецким химиком - органиком . С 1850-х годов и до своей смерти Кекуле был одним из самых выдающихся химиков в Европе, особенно в области теоретической химии . Он был главным основателем теории химического строения и, в частности, структуры Кекуле бензола .
Кекуле никогда не использовал свое первое имя; на протяжении всей своей жизни он был известен как Август Кекуле. После того, как кайзер пожаловал ему дворянство в 1895 году, он принял имя Август Кекуле фон Страдониц, без французского острого ударения над второй «e». Французский ударение, по-видимому, было добавлено к имени отцом Кекуле во время наполеоновской оккупации Гессена Францией, чтобы гарантировать, что франкоговорящие произносили третий слог. [2]
Сын государственного служащего, Кекуле родился в Дармштадте , столице Великого герцогства Гессен . После окончания средней школы (Гимназия великого герцога в Дармштадте) осенью 1847 года он поступил в Гиссенский университет , намереваясь изучать архитектуру. [3] Прослушав лекции Юстуса фон Либиха в первом семестре, он решил изучать химию. [3] После четырех лет обучения в Гиссене и непродолжительной обязательной военной службы он временно занимал должности ассистента в Париже (1851–52), в Куре , Швейцария (1852–53) и в Лондоне (1853–55), где на него оказал решающее влияние Александр Уильямсон . 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 работу в качестве профессора в Гентский университет , затем в 1867 году его пригласили в Бонн , где он оставался до конца своей карьеры. Основывая свои идеи на идеях таких предшественников, как Уильямсон, Чарльз Герхардт , Эдвард Франкланд , Уильям Одлинг , Огюст Лоран , Шарль-Адольф Вюрц и других, Кекуле был главным создателем теории химической структуры (1857–58). Эта теория исходит из идеи атомной валентности, особенно четырехвалентности углерода (о которой Кекуле объявил в конце 1857 года) [4] и способности атомов углерода связываться друг с другом (объявлено в статье, опубликованной в мае 1858 года), [5] для определения порядка связи всех атомов в молекуле. Арчибальд Скотт Купер независимо пришел к идее самосвязывания атомов углерода (его статья появилась в июне 1858 года) [6] и предоставил первые молекулярные формулы, в которых линии символизируют связи, соединяющие атомы. Для химиков-органиков теория структуры обеспечила драматически новую ясность понимания и надежное руководство как для аналитической, так и особенно для синтетической работы. Как следствие, с этого момента область органической химии бурно развивалась. Среди тех, кто наиболее активно занимался ранними структурными исследованиями, были, помимо Кекуле и Купера, Франкланд , Вюрц , Александр Крам Браун , Эмиль Эрленмейер и Александр Бутлеров . [7]
Идея Кекуле о назначении определенных атомов на определенные позиции внутри молекулы и схематическом соединении их с помощью того, что он называл их «Verwandtschaftseinheiten» («единицы сродства», теперь называемые « валентностями » или «связями»), основывалась в основном на доказательствах из химических реакций, а не на инструментальных методах, 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, в частности Герман Кольбе , резко критиковали использование структурных формул, которые предлагались, как он считал, без доказательств. Однако большинство химиков последовали примеру Кекуле в преследовании и развитии того, что некоторые называли «классической» теорией структуры, которая была изменена после открытия электронов (1897) и развития квантовой механики (в 1920-х годах).
Идея о том, что число валентностей данного элемента является инвариантным, была ключевым компонентом версии структурной химии Кекуле. [8] Это обобщение страдало от многих исключений и впоследствии было заменено предположением о том, что валентности были фиксированы в определенных степенях окисления . [9] Например, периодическая кислота согласно структурной теории Кекуле может быть представлена цепной структурой IOOOOH. Напротив, современная структура (мета)периодной кислоты имеет все четыре атома кислорода, окружающих йод в тетраэдрической геометрии. [10]
.png/1280px-Historic_Benzene_Formulae_Kekul%C3%A9_(original).png)
Самая известная работа Кекуле была посвящена структуре бензола . [3] В 1865 году Кекуле опубликовал статью на французском языке (он тогда все еще находился в Бельгии), в которой предположил, что структура содержит шестичленное кольцо атомов углерода с чередующимися одинарными и двойными связями. [11] В следующем году он опубликовал гораздо более длинную статью на немецком языке по той же теме. [12]
Эмпирическая формула бензола была известна давно, но определить ее высоконенасыщенную структуру было непросто. Арчибальд Скотт Купер в 1858 году и Джозеф Лошмидт в 1861 году предложили возможные структуры, содержащие несколько двойных связей или несколько колец, но изучение ароматических соединений было еще на ранних этапах, и тогда было слишком мало доказательств, чтобы помочь химикам принять решение относительно какой-либо конкретной структуры.
К 1865 году было доступно больше доказательств, особенно в отношении взаимосвязей ароматических изомеров . Кекуле аргументировал свою предложенную структуру, рассматривая количество изомеров, наблюдаемых для производных бензола. Для каждого монопроизводного бензола (C 6 H 5 X, где X = Cl, OH, CH 3 , NH 2 и т. д.) был найден только один изомер, что подразумевает, что все шесть атомов углерода эквивалентны, так что замещение на любом атоме 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 -изомерами соответственно. [13]
Однако подсчет возможных изомеров для 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 одинарной или двойной связью. [14] Поскольку ортопроизводные бензола никогда не были фактически обнаружены более чем в одной изомерной форме, Кекуле изменил свое предложение в 1872 году и предположил, что молекула бензола колеблется между двумя эквивалентными структурами таким образом, что одинарные и двойные связи постоянно меняются положениями. [15] [16] Это подразумевает, что все шесть углерод-углеродных связей эквивалентны, поскольку каждая является одинарной половину времени и двойной половину времени. Более прочная теоретическая основа для подобной идеи была позже предложена в 1928 году Лайнусом Полингом , который заменил колебания Кекуле концепцией резонанса между квантово-механическими структурами. [17]
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 тщательно продуманную церемонию в честь Кекуле, отпраздновав двадцать пятую годовщину его первой статьи о бензоле. Здесь Кекуле говорил о создании теории. Он сказал, что открыл кольцевую форму молекулы бензола после того, как у него возникла мечта или сон о змее, схватившей свой собственный хвост (это древний символ, известный как уроборос ) . [18]
Другое изображение бензола появилось в 1886 году в журнале Berichte der Durstigen Chemischen Gesellschaft (Журнале общества жаждущих химиков), пародии на Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , только в пародии было шесть обезьян, схвативших друг друга по кругу, а не одна змея, как в анекдоте Кекуле. [19] Некоторые историки предположили, что пародия была сатирой на анекдот о змее, возможно, уже хорошо известный благодаря устной передаче, даже если он еще не был напечатан. [20] Другие предположили, что история Кекуле в 1890 году была повторной пародией на шутку об обезьяне и была просто выдумкой, а не воспоминанием о событии из его жизни.
Речь Кекуле 1890 года, [21] в которой появились эти анекдоты, была переведена на английский язык. [22] Если считать, что анекдот отражает точное воспоминание о реальном событии, обстоятельства, упомянутые в рассказе, предполагают, что это должно было произойти в начале 1862 года. [23]
Он рассказал еще один автобиографический анекдот в той же речи 1890 года, 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 конного омнибуса в Лондоне. И снова, если принять анекдот как отражение точного воспоминания о реальном событии, обстоятельства, описанные в анекдоте, предполагают, что это должно было произойти в конце лета 1855 года. [24]
_1964,_MiNr_440.jpg/1280px-Stamps_of_Germany_(BRD)_1964,_MiNr_440.jpg)
В 1895 году Кекуле был пожалован дворянским титулом кайзером Германии Вильгельмом II , что дало ему право добавлять «фон Страдониц» к своей фамилии, ссылаясь на владение его предков по отцовской линии в Страдонице , Богемия. Таким образом, его имя стало Фридрих Август Кекуле фон Страдониц, без французского ударения на последней «е» его имени, и это форма имени, которую используют некоторые библиотеки. Этот титул унаследовал его сын, генеалог 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 (завершен в 1868 году) в Боннском университете . Его статуя часто забавно украшается студентами, например, ко Дню святого Валентина или Хэллоуину .
