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凯库勒

 有机结构理论的奠基人

奥古斯特·凯库勒是十九世纪以来,有机化学界的真正权威。

在化学元素的化合价向题上,凯库勒提出了碳链的新思想,这是有机化合物理论的一次革命。

凯库勒关于苯环结构的假说,在有机化学发展史上作出了卓越贡献,从根本上推动了有机化学的发展。

由于这些杰出贡献,他和俄国化学家布特例洛夫一起,被公认为有机结构化学理论的奠基人。

“腹稿”

奥古斯特·凯库勒,1829年9月7日出生于德国的达姆斯塔特。

中学时代的凯库勒就已才华初露,他能十分流利地讲四门外语——法语、拉丁语、意大利语和英语。他非常喜欢钻研问题,思想深刻而新颖,并且长于构思。

一次上大学课,老师给大家出了一道作文题,让同学们当堂完成,同学们都紧张地沙沙动笔迅速地写着;凯库勒却坐在课桌前,脸上显出沉思的表情。他的一只手也握着笔。但看上去并不像在写字,老师走过去一看,果然,白纸上一道一道地画着奇形怪状的东西。老师用责备的眼光看了看他,但凯库勒似乎并没有发觉这一点。

“凯库勒,请你朗读一下自己的作文。”快下课时,老师点了凯库勒的名。

出乎老师的意料,凯库勒并没有着慌;他慢慢地站起来,手里拿着那张白纸,走到黑板前,就那样看着他画的怪东西“读”起来了。

这个孩子没有一点停顿,“朗读”得非常流利。老师禁不住惊叹了:多么美妙的一篇即兴之作!这孩子的构思能力太强了!

是的,凯库勒具有极强的立体思维能力,打个作文的腹稿当然是小事一桩,他曾跟父亲的一位好友、建筑师鲍曼学习制图和绘画,并成功地设制出三份建筑样式。达姆斯塔特工匠们根据这三份设计建造出三幢漂亮的房子,博得了人们的称赞。但谁也想不到这些房子的设计师竟是一位中学生!

一起纵火案

1847年,凯库勒进入大学学习建筑。

在大学里,他第一次听到李比希的名字。大学生们提到这位化学家时,都很尊敬钦佩。凯库勒决定听一听李比希讲课,尽管他当时对化学并不感兴趣。

1848年春,凯库勒第一次进入李比希的实验室,这位世界闻名的教授给他留下了难以忘怀的印象。上过第一堂课之后,凯库勒就决定经常来听李比希的课,这样的化学课一天天地愈来愈强烈地吸引着他,在他看来,这门新学科不仅有趣,而且神妙。不久,他就打定主意,抛开建筑学,转而研究化学。

有一件事对凯库勒产生了很大影响。

在一起法庭审理的案件中,凯库勒和李比希都被传到法庭作见证人,这起案件是—件纵火案,一位伯爵的夫人在火灾后丢失了一个宝石戒指,凯库勒碰巧目击了这起火灾,而李比希教授则是被请来做一个鉴定。

退庭休息时,凯库勒在休息室遇到了这位著名化学家。李比希手中拿着伯爵夫人著名的宝石戒指——两条蛇缠在一起,一条是白金的,另一条是金的。凯库勒好奇地看着这个宝物——这个案件的判决取决于李比希的结论,因为他测定了金属的成分。

“白蛇由白金制成。”李比希说,“现在伯爵夫人侍仆的罪行是明显的,因为从1819年起白金才用于首饰业中,而他硬说这个戒指在1805年就到了他手中。”

案件果然照李比希的结论判决了,那个侍仆也承认了罪行。这让凯库勒感到了化学的重要作用和意义。

私人学堂

凯库勒很快在化学上取得了成就;他先后在巴黎和伦敦进行了研究工作。1855年春,他离开英国,返回了德国。

他希望在某个大学里谋到教职,但访问了柏林、基森、葛廷根和海德堡这几个城市的大学后,他发现哪儿也没有空位置。于是他决定要求以副教授的身份在海德堡私人开课;这个想法得到了海德堡大学化学教授罗伯特·本生的支持。本生认为,凯库勒开设的课程一定会吸引许多听众的,因为不少大学生都对有机化学感兴趣。

凯库勒租了一位面粉商的一幢三层楼房里的一套房间,一间作为教室,另一间改装成实验室。

地方非常狭小,实验室内总共只能容纳两张工作台,可是凯库勒已经心满意足了。

起初,听凯库勒讲课的只有六个人,但渐渐的,教室里竟座无虚席了。凯库勒的收入也就增加了——每个听讲者都要支付一定的费用。

凯库勒的小小实验室也“对外开放”,随着听课人数的增多,登记来实验室工作的实习生人数也增加了。第一个开始在凯库勒实验室中工作的是莱因果德·霍曼,早在伦敦的时候,他就曾与凯库勒共同研究过一氯醋酸。后来又收了第二个实习生——阿道夫·拜尔。

授课结束后,当听课的人纷纷离去,凯库勒便亲自拿起扫帚打扫房间并摆正桌椅,然后就开始他的研究工作。

生活在火药库上

有一次下课以后,凯库勒正在收拾桌椅,忽然一个人走进来。

“请原谅我的冒味。”进来的人说。

凯库勒抬头一看,不觉一惊:“李比希教授?真想不到是您!请您到实验室来。”

李比希看到凯库勒自己动手整理桌椅,不由说:“我看您的设备过于简陋了,您要考虑换个地方,凯库勒博士。”

他们一起到了实验室,李比希接着说:“我收到了您写的关于雷酸的论文。您是否已经结束了雷酸的研究工作?”

“还在继续研究呢,刚刚我还制造了雷酸的银盐。”

“可以看看吗?”

凯库勒伸手去取过来一个小玻璃瓶,里边装满着白色的结晶物质。

“不要动它!”李比希突然厉声地制止了他,“这是银盐吗?”

“是银盐。”凯库勒感到教授的行为很奇怪。

李比希踮着脚走了过来,小心地打开瓶子迅速地往瓶子里倒入了浓盐酸。

“您这是干什么呀!教授?”凯库勒痛心地嚷了起来,“您知道这个实验花费了我多少心血和财物啊!”

“我想,您的生命更宝贵,凯库勒。您还活着,这就是万幸!您怎么可以用这么大的剂量进行研究呢?如果这种盐爆炸的话,不要说您自己,就连整座楼房也会荡然无存的!要知道,正因为如此,才把这种酸称为雷酸!而雷酸银的爆炸力比雷酸更大。怎么能这样轻率呢!这简直是不可原谅的!”

由于激动,李比希深深地吸了一口气,继续说:“您在别处还有装着这类东西的罐子吗?我感到仿佛有一个大火药库,就在我的脚底下。”

凯库勒摇了摇头。

“您可记住,干这种活、需要特别小心,凯库勒先生。您犯这种粗枝大叶的毛病已经不是第一次了。”李比希这番话是暗示阿道夫·拜尔所遇到的不幸事件。当时拜尔在制备甲基二氮砷化氢,这种气体的毒性非常大,拜尔打开烧瓶想闻一下这个新物质的气味,结果立刻导致了他的窒息。

凯库勒辩解说:“谁也没想到它有那样大的毒性,我自己也是勉强爬到室外,才吸到了新鲜空气。当然,后来一切总算对付过去了。”

“您瞧,多危险!需要特别小心啊。”李比希又叮嘱了一句,告辞了。

制得的雷酸银被李比希教授毁去了,凯库勒也没有钱重新做雷酸的实验了。他决心集中全力去研究理论问题。这也使凯库勒的研究转入了取得重大成就的阶段。

一梦成功

当时有机化学家们遇上了一道难题:他们从煤焦油中提取出—种有芳香气味的液体,叫做苯。苯的结构非常奇怪,一个苯分子含有6个碳原子和6个氢原子。碳的化合价是4价,一个碳原子应该和4个氢原子化合才对,而苯怎么会是6个碳原子和6个氢原子的化合物呢?

凯库勒也对此进行了不懈的研究。

1865年圣诞节后的一天,凯库勒由于长期研究苯分子的结构,已经疲惫不堪。他早已经测定清楚,苯分子是由6个碳原子和6个氢原子组成。那么,这6个氢和6个碳的原子又是以什么样的方式组合起来的呢?凯库勒一面苦心思考着,一面在纸上画;他试着写出几十种苯的分子式,但是又都一一否决了。

“不行”,“还是不行”,“唉,都不对”,他自言自语的嘟嚷着,一边随意在纸上画了几笔。

“到底苯的分子结构应当是什么样的呢?”他百思不得其解,想得头都有些痛了。他把椅子拉近壁炉,半躺在安乐椅上,炉火的温暖使他感到很惬意。慢慢地,这位化学家朦朦胧胧地入睡了……

咦,那是什么,凯库勒忽然看见碳原子连在一起形成了一条弯弯曲曲的蛇,对,是一条蛇!这条蛇身上的每个碳原子上都还带着一个氢原子,碳原了和氢原子互相长在一起,连成了一条怪模怪样的长蛇。

这条怪蛇忽然蠕动起来了,它在爬,它在摇头晃脑,它在跳舞,而且越跳越快,渐渐地,这条蛇转起圈来,蛇头追着蛇尾,不停地转动着;形成了一个圆环。突然,蛇头追上了蛇尾,并一口咬住了,牢牢地衔住尾巴尖,就此不动了。

这条蛇原来在他手掌上,呀,不是蛇!原来是李比希给他看过的那只宝石戒指,不错,在他手掌上确实放着一只宝石戒指——白金做的。呀!还是一条蛇,一条白金蛇!凯库勒哆嗦了一下,醒过来了,多么奇怪的梦啊!他回味着。那些奇怪的碳原子和氢原于的样子还没有消失,他想起了分子中各个原子的排列顺序,也许这就是长期未能解决的问题的答案吧?凯库勒匆匆地在一张纸上写下了梦中看到的环状结构。这就是苯分子的第一个环状式。长期未能解决的问题,最后“一梦成功”了。这毫无疑问是凯库勒长期研究的结果,也和他独具的立体思维能力密不可分。

凯库勒因为在有机化学方面的杰出贡献而成为有机结构奠基人。

1896年春天,柏林发生了流行性感冒,疾病剧烈地损坏着早就患慢性气管炎的凯库勒的健康。1896年6月13日,这位伟大的化学家与世长辞了。

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