凯库勒发现苯环结构
德国达姆斯泰特是一个以文化闻名的小镇。1829年,著名化学家凯库勒在这里出生。也许是受到小镇浓厚的文化氛围的影响,他的老师和同学对年轻的凯库勒在学校的杰出的文学才华感到惊讶。
据说有一次,老师在语文课上布置了一个作文问题,要求学生在下课前交论文。全班都在忙着写作文,但凯库勒却无所事事地坐着,甚至抬头看着天花板。当老师看到凯库勒一个字也没写时,他无忧无虑,忍不住用责备的目光暗示他应该快点写。出乎意料的是,当课程即将结束时,凯库勒手里拿着白皮书,开始“读”起来。这部即兴作品,结构精巧,文采飞扬,赢得了师生的热烈掌声。http://www.zxskj.com中学生科技网络
然而,凯库勒没有成为一名作家。他的父亲为他选择了一个更实用的方向来学习建筑。因为在他父亲的眼里,建筑师既体面又有利可图,这是他儿子的理想出路。
因此,凯库勒来到西德的吉森大学专攻建筑。正是在这里,凯库勒的生活发生了重大转变。他经常听到同学们提到伟大化学家尤斯图斯·冯·李比希的名字。出于对这位著名化学家的尊重和钦佩,凯库勒决定去上课。出乎意料的是,事情开始失控了。从那以后,凯库勒被尤斯图斯·冯·李比希的课吸引住了,一天天地迷上了化学,以至于他下定决心要改变化学。
一份法庭证词增加了凯库勒对尤斯图斯·冯·李比希教授的尊重。原来,法院就赫利茨伯爵夫人耸人听闻的“戒指盗窃案”举行了听证会,两人同时被移送到法院作证。凯库勒是证人,因为他的房子在伯爵夫人的宅邸对面。他在法庭上描述了伯爵夫人家的火灾现场,就在那天,伯爵夫人的宝石戒指被偷了。后来,她和她的仆人找到了同一枚戒指,但是仆人坚持说这枚戒指早在1805年就已经成为他的祖传珍宝。尤斯图斯·冯·李比希作证是因为法庭要求他确定戒指的金属成分。伯爵夫人的戒指上有两条缠绕在一起的蛇,一条是金色的,另一条是铂金的。仆人说他戒指上的白蛇是银做的。作为化学工业的权威,尤斯图斯·冯·李比希在法庭上谨慎地宣布:“经过认定,白蛇是由铂制成的,而不是银。此外,铂金仅在1819年用于珠宝业,而仆人声称戒指早在1805年就在他手中。因此,仆人的谎言不能被打破。”由于尤斯图斯·冯·李比希的证词,诉讼得到了合理的裁决。教授渊博的知识给凯库勒留下了深刻的印象。他下定决心献身于化学。
自1850年秋天以来,凯库勒一直在尤斯图斯·冯·李比希主持的实验室工作。在著名老师的指导下,凯库勒受益匪浅。他不仅学会了化学大师多样而扎实的研究方法,而且学会了认真、细致、一丝不苟的科学态度。这些为他未来的化学研究打下了坚实的基础。
19世纪中叶,随着石油工业和焦化工业的迅速发展,有机化学的研究也蓬勃发展。我们知道苯是一种重要的有机化学原料,它是从煤焦油中提取的一种芳香液体。当时,化学家面临一个难题,即如何理解苯的结构。苯分子中有6个碳原子和6个氢原子。碳的化合价是四价,氢的化合价是一价。然后,1个碳原子必须与4个氢原子结合,6个碳原子应该与12个氢原子结合(因为碳原子和碳原子之间仍然存在结合)。苯怎么会有6个碳原子和6个氢原子呢?化学家们感到困惑。
这时,凯库勒也着手探索这个难题。他的脑子里总是充满了苯的六个碳原子和六个氢原子。他通常一天只睡三四个小时,而且睡觉时不会停下来。他在黑板上、地板上、笔记本上和墙上画了各种化学结构,想象了几十种可能的排列,但没有一种能经得起推敲,并被自己拒绝了。
一天晚上,凯库勒乘马车回家。也许是因为最近几天大脑过度使用,他在摇摇晃晃的车厢里睡着了。在梦和醒之间,凯库勒发现碳原子和氢原子在他面前飞行,改变了各种模式。当他和尤斯图斯·冯·李比希教授出庭作证时,原子突然变成了伯爵夫人戒指上的白蛇。蛇扭动着,摇摆着,最后咬了咬尾巴,变成了一个环...
“先生,你回来了!”马车夫大声叫醒熟睡的凯库勒。他揉了揉眼睛,白蛇消失了,戒指消失了,原子消失了。原来是“柯南一梦”!醒来后凯库勒立刻想到苯的结构,对吧!它一定像一条白蛇,首尾相连,形成一个环状结构!
凯库勒立即跑到书房,迫不及待地抓起一支笔在纸上画画。出现了端到端的环状分子结构。经过进一步论证,凯库勒第一个提出了苯的环状结构式,解决了有机化学中长期存在的问题。
心理学告诉我们,只有日复一日地思考,我们才能夜复一夜地做梦。受梦的启发,凯库勒发现苯的环状结构表面上是一个意外,但实际上这是他连续几个月日夜思考的必然结果。
凯库勒的创造性贡献奠定了他在有机化学结构发展史上的突出地位,使人类对有机化学结构的认识有了巨大的飞跃。