زندگینامه فریدریش آگوست
در اوایل سده هجدهم، روشناییسالن هایتئاتر و دیگر اماکن عمومیلندن را با گازیکه از روغن نهنگ تهیه میشد تأمین میکردند. وقتیاین گاز را برایتوزیع در مخازن متراکم میکردند، مایع معطّر و فرّاریجدا میشد. مایکل فارادیدانشمند مشهور انگلیسیاین مایع را مورد مطالعه قرار داد و در حوالیسال 1825 ثابت کرد که تنها از کربن و هیدروژن با نسبت هایمساویتشکیل شده است. بعدها معلوم شد این مایع که بـَنزِن نام گرفت از اجزایقطرانیاست که به هنگام تولید کـُک از زغال تقطیر میشود. ترکیبات معطر (آروماتیک) مشابهیدر بسیاریاز منابع طبیعیدیگر نیز یافت شدند.
در اوایل سده هجدهم، روشناییسالن هایتئاتر و دیگر اماکن عمومیلندن را با گازیکه از روغن نهنگ تهیه میشد تأمین میکردند. وقتیاین گاز را برایتوزیع در مخازن متراکم میکردند، مایع معطّر و فرّاریجدا میشد. مایکل فارادیدانشمند مشهور انگلیسیاین مایع را مورد مطالعه قرار داد و در حوالیسال 1825 ثابت کرد که تنها از کربن و هیدروژن با نسبت هایمساویتشکیل شده است. بعدها معلوم شد این مایع که بـَنزِن نام گرفت از اجزایقطرانیاست که به هنگام تولید کـُک از زغال تقطیر میشود. ترکیبات معطر (آروماتیک) مشابهیدر بسیاریاز منابع طبیعیدیگر نیز یافت شدند.
بـَنزِن به سبب ویژگیهایعجیبیکه داشت، معمارینظریعمده ایدر پیش رویشیمیدانان قرار داده بود، اکثر ترکیباتیکه فقط حاویکربن و هیدروژن بودند و در آن نسبت اتمهایهیدروژن به اتمهایکربن کم بود، رفتاریمتفاوت با بنزن داشتند. (در این مورد نسبت آنها 1 به 1 بود، چون مشخص شده بود که فرمول مولکولیبنزن C6H6 است.)
مولکولهایمزبور را نسبت به هیدروژن ، غیر اشباع مینامیدند؛ به عبارتیدیگر میشد چندین مولکول هیدروژن به آنها اضافه کرد، اما در مورد بنزن چنین نبود. بنزن جنبه هایغریب دیگریهم داشت؛ تا سال 1865 هیچ کس نتوانسته بود فرمول ساختاریمناسبیبرایآن پیشنهاد کند. اما فریدریش آگوست کـِکِوله ، مردیبود 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 معماریوارد دانشگاه گیسن شد. اما در گیسن تحت تأثیر یوستوس فون لایبیگ قرار گرفت و سخنرانیهایجذاب او باعث شد عمرش را وقف شیمیکند. 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 انگلیسیمشغول همکاریشد. پس از بازگشت به آلمان، ابتدا در هایدلبرگ به تدریس پرداخت و سپس در سال 1858 به عنوان استاد شیمیبه گـِنت بلژیک رفت. تا سال 1865 در گنت باقیماند، تا سرانجام به بن دعوت شد تا کرسیخالیآ. و. هافمن را به عهده گیرد. ککوله در بن در همان مقام باقیماند تا در سال 1896، سال فوت آلفرد نوبل، در گذشت. سه جایزه از پنج جایزه نخست شیمینوبل نصیب شاگردان او شد: یاکوب وانت هوف (1901)، امیل فیشر(1902) و آدولف فون بایر (1905). ککوله به عنوان یکیاز بزرگترین استادان شیمیدر سده نوزدهم شناخته شد.
با وجود شهرتیکه در مقام استادیداشت، اما شیمیدانان ، ککوله را بیشتر به سبب نظریاتیکه درباره ساختار مولکولیترکیبات آلیارائه داد میشناسند. تا قبل از سال 1858 متخصصان شیمیآلیاز یک جهت کورمال کورمال گام برمیداشتند. گرچه به موفقیت هایچشمگیریدست یافتند، اما در سطح مولکولیاز ساختار موادیکه با آنها کار میکردند هیچ تصور ذهنینداشتند.
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 میخواندند، اما هیچ کس نمیتوانست بفهمد که چگونه امکان دارد تعداد یکسانیاتم مشابه به اشکال متفاوت به یکدیگر متصل شوند.
ارائه فرمول ساختاریقابل قبولیبرایبنزن از جانب ککوله در سال 1865 آن قدر پر اهمیت بود که دانشمندان جشن بزرگیرا در سال 1890، یعنیبیست و پنجمین سالگرد اعلام این فرمول، در تالار شهر برلین برگزار کردند. توسعه صنعت رنگ صناعیدر آلمان، و نیز شکوفاییشیمیآلیدر نیمه دوم سده نوزدهم در همان کشور تا حد زیادیمرهون نظریات ساختاریککوله و شاگردانش بود. در آن مراسم، ککوله سخنرانیایکرد که در مهمترین مجله شیمیآلمان منتشر شد. جمله هایزیر از ترجمه انگلیسیآن سخنرانیکه در سال 1958 به مناسب یکصدمین سالگرد ارائه نظریه عمومیساختارها منتشر شد، و در آن ککوله چگونگیکشف این نظریه را شرح میدهد، برگزیده شده اند:
اکنون شما سالگرد ارائه نظریه بنزن را جشن میگیرید. اول از همه باید به شما بگویم که به عقیده من نظریه بنزن تنها نتیجه، و در واقع نتیجه بسیار آشکار دیدگاه هاییبود که درباره ظرفیت اتمها و ماهیت پیوندشان با یکدیگر در ذهن خود شکل داده بودم، یعنیدیدگاه هاییکه به همین سبب امروزه آنها را نظریه ظرفیت و ساختار مینامیم. دیگر چه کاریمیتوانستم با آن ظرفیت هایمصرف نشده بکنم؟ در مدت اقامتم در لندن در جاده کلاپهام سکونت داشتم. اما بسیاریاز اوقات شبها را با دوستم هوگومولر میگذراندم. درباره موضوعات مختلفیصحبت میکردیم، اما بیش از همه به شیمیعزیزمان میپرداختیم. در یکیاز شب هایمطبوع تابستان با آخرین اتوبوس از راه خیابان هایخلوت شهر بر میگشتم، 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 میشدند، همیشه در حرکت بودند؛ اما تا آن زمان هرگز نتوانسته بودم، به ماهیت حرکتشان پیببرم. ولیحالا میدیدم که چگونه در جایجایذهنم دو اتم کوچکتر به کنار هم میآمدند و تشکیل جفتیرا میدادند؛ این که چگونه اتم بزرگتریدو اتم کوچکتر را در بر میگرفت؛ و چگونه اتمهایباز هم بزرگتریبر سه یا حتیچهار اتم کوچکتر چنگ میانداختند؛ در حالیکه مجموعه اینها به صورت رقصیگیج کننده به دور یکدیگر میچرخیدند، دیدم که چگونه بزرگترها تشکیل زنجیریرا دادند، و کوچکترها را تنها در انتهایزنجیرها به دنبال خود میکشیدند... فریاد راننده که رسیدن به جاده کلاپهام را اعلام میکرد مرا از رؤیاهایم بیدار کرد. اما تا پاسیاز شب به کشیدن نقشهاییاز این تصاویر رؤیاییگذراندم. این بود سرچشمه نظریه ساختاری.
در مورد نظریه بنزن هم اتفاق مشابهیرویداد. درمدتیکه در گـِنت اقامت داشتم، در خوابگاه دلپذیریزندگیمیکردم که کنار خیابان اصلیبود. اما اتاق مطالعه ام به کوچه تنگیمشرف بود و هیچ آفتابیبه آن نمیرسید. مشغول نوشتن کتاب درسیام بودم، اما کارها پیشرفت خوبینداشت؛ افکارم متوجه جاهایدیگر بود. صندلیام را مقابل آتش شومینه گذاشتم و به خواب رفتم. باز هم اتمها در پیش چشمهانم جست و خیز میکردند. این بار گروههایکوچکتر متواضعانه در پشت صحنه باقیماندند. حال با چشم ذهنم، که دیگر به این گونه مناظر عادت کرده بود، میتوانستم ساختارهایدرشت تریرا که آرایشیچند بعدیداشتند تشخیص دهم: گاه ردیف هایبلند به هم نزدیکتر میشدند و با حرکتیمار مانند درهم میپیچیدند. اما نگاه کنید! چه میدیدم؟ یکیاز مارها دم خود را به دندان گرفته بود و در مقابل چشمانم به دور خود میچرخید. چنان از خواب پریدم که گوییصاعقه ایبیدارم کرده باشد؛ و این بار نیز بقیه شب را به تنظیم جزئیات فرضیه ام گذراندم.
رؤیاهایککوله در طبقه بالایاتوبوسیدر لندن و در کنار شومینه ایدر گنت منجر به ارائه نظریات مهمیدرباره ساختار مولکولهایآلیشد، که نقش بسزاییدر گسترش این علم داشتند. رؤیاینخست، که در آن اتمها تشکیل زنجیریرا دادند ، اتم بزرگتریدو اتم کوچکتر را در بر میگرفت، و اتمهایباز هم بزرگتریبر سه یا حتیچهار اتم چنگ میانداختند ، باعث شد ککوله این نظر را پیش بکشد که برخیاز اتمهایکربن در حالیکه اتمهایهیدروژن و اتمهایدیگر به آن متصل اند به صورت زنجیرهاییبه یکدیگر وصل میشوند.
رؤیایدوم، که در آن ماریدم خود را گاز گرفته بود، سبب شد ککوله ساختاریحلقویبرایبنزن پیشنهاد کند، که در آن شش اتم کربن به صورت حلقه ایبه هم متصل شده بودند.
در فاصله بین سالهای1865 تا 1890 چندین ساختار احتمالیدیگر برایبنزن پیشنهاد شد، اما هیچ یک نتوانست مانند ساختار ککوله، امتحان خود را در برابر قراین تجربیپس 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 امروزیکه بر مفهوم مکانیک کوانتومیاتصال الکترونیاتمها مبتنیاست، شباهت زیادیدارد.
برخیاز مؤلفان از داستان ککوله درباره رؤیاهاییکه دیده بود و نقشیکه در پیشنهاد معماریمولکولیداشتند انتقاد، و حتیآن را انکار کرده اند. ککوله در دهه 1860 در نوشته هایخود به نشأت گرفتن نظریاتش از این رؤیاها اشاره اینکرد. با این حال، بسیاریاز دانشمندان در نوشته هایرسمیخود مشخص نمیکنند که نظراتشان از کجا ناشیشده اند، و حتیداده ها را به ترتیبیارائه میدهند که تقریباً عکس ترتیب واقعیرویداد هاست.
بسیار اتفاق افتاده است که تصادف ها، تخیلات و رؤیاها نقش مهمیدر اکتشافات بزرگ ایفا کرده اند، اما آنها تنها سرآغاز اکتشافات بوده اند. نباید از اینکه ککوله مایل نبود در نوشته هایاولیه اش تصریح کند که نظریاتش راجع به ساختار مولکولیرا 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 سخنرانیاش، که مشخصه دانشمندیبزرگ ولیدر عین حال رؤیاییاست، فکر کنید:
آقایان، بیاموزیم که رؤیا ببینیم، شاید به حقیقت دست پیدا کنیم. اما مواظب باشیم که رؤیاهایمان را وقتیمنتشر کنیم که آگاهی، بیداریآنها را آزموده باشد.
ککوله نمیتوانست برنده جایزه نوبل شود، چون این جوایز براینخستین بار پس از مرگش اعطا شدند. اما او درست همان شخصیتیبود که نوبل در نظر داشت. نوبل چند ماه پیش از مرگش گفته بود: میخواهم به رؤیاییها، که زندگیواقعیخود را به دشواریمیگذرانند، کمک کنم.
نه تنها ابداع رنگها، بلکه حتیعرضه داروهایینظیر سولفانیل آمید و آسپیرین، بنزین با عدد اکتان بالا، شوینده هایصناعی، پلاستیک ها، و پارچه هایینظیر داکرون، همه از ثمرات شیمیآروماتیک هستند، که ککوله با ارائه یفرمول بنزن، آن را پایه گذاریکرد.