化学家凯库勒:苯的分子结构趣谈

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  1829年,著名化学家凯库勒出生在德国的达姆斯塔特,这是一个以文化而著称的小城。
  凯库勒的大学时代是在德国西部的古森大学度过的,一开始他按照父亲的意愿选择了建筑学,因为建筑师既体面义赚钱、然而就在这里,凯库勒的人生发生了重大转折。
  他常听同学们提起大化学家李比希的名字,出于对这位声誉卓著的化学家的仰慕,凯库勒决定去听他的课。不料。凯库勒被李比希的课所吸引,强烈地迷恋上了化学,以至于他决定改修化学专业。
  在此期间的一次法庭作证使凯库勒对李比希教授更加敬重。当时法院开庭审理轰动一时的赫尔利茨伯爵夫人的“戒指失窃案”,他们俩都被传到法庭作证、凯库勒作为证人是因为他家就在伯爵夫人邸宅的对面。他在法庭上描述了伯爵夫人家发生火灾时的情景。而恰好在那天伯爵夫人的宝石戒指失窃了。后来在她的仆人那儿搜到一枚相同的戒指,可仆人却一口咬定说早在1805年这枚戒指就成了他的祖传宝贝。李比希到庭作证。是因为法庭请他对戒指的金属成分进行测定。伯爵夫人的戒指上有两条蛇缠在一起,一条是黄金做的。另一条是铂金做的。而仆人却说他的戒指上的白蛇是白银做的。作为化学界权威,李比希在法庭上慎重宣布:经过测定,白蛇是用铂金制成的,而不是白银做的。铂金用于首饰业是从1819年才开始的。而仆人却称这枚戒指早在1805年就到了他手中。因此,仆人的谎言不攻自破。官司因为李比希的证词而得到了合理判决,教授的渊博学识给凯库勒留下了深刻印象。他更加坚定了献身化学的决心。
  从1850年秋天开始,凯库勒就在李比希主持的实验室中工作。在名师的悉心指点下,凯库勒受益匪浅。他不仅学到了这位化学大师多样而扎实的研究方法。而且养成了认真细致、一丝不苟的科学习惯。这些为他日后的化学研究打下了坚实的基础。
  19世纪中叶,随着石油工业、炼焦工业的迅速发展。有机化学的研究也随之蓬勃发展。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具有芳香气味的液体。当时,化学家们面临着一个难题,那就是如何弄清楚苯分子的结构。苯的分子中含有6个碳原子和6个氢原子,碳的化合价是4价,氢的化合价是1价。那么,1个碳原子就要和4个氢原子化合,6个碳原子就应该和12个氢原子化合(因为碳原子之间还要化合)。而苯怎么是6个碳原子和6个氢原子化合的呢?化学家们百思不得其解。
  这时,凯库勒也在研究苯的分子结构。他脑子里始终充满着苯的6个碳原子和6个氢原子,每天只睡三四个小时,一干起来就不歇手。他在黑板上、地板上、笔记本上和墙壁上画着各种各样的苯分子结构式。曾设想过几十种可能的结构式。但都被自己甭定了。
  一天晚上,凯库勒坐马车回家。也许是由于近日来的过度用脑,他在摇摇晃晃的马车上睡着了。在半梦半醒之间。凯库勒发现碳原子和氢原子在眼前飞动,变幻着各种式样。忽然,原子变成了他和李比希教授出庭作证时伯爵夫人戒指上的那条白蛇,这条蛇扭动着、摇摆着,最后咬住了自己的尾巴,如图2所示变成了一个环……“先生。您到家了!”马车夫大声叫醒了睡眠中的凯库勒。他揉揉眼睛,白蛇不见了,环不见了。原子也不见了。原来是个梦!清醒过来的凯库勒马上想起苯的分子结构,对!它一定是像白蛇那样头尾相接构成环状结构!
  凯库勒立即奔向书房,迫不及待地抓起笔在纸上画了起来。一个首尾相接的环状分子结构出现了,如图3。经过进一步论证,凯库勒终于第一个提出了苯的环状结构式,解决了有机化学上的一个难题。凯库勒的创造性贡献,奠定了他在有机化学发展史上的显赫地位,使得人类对有机化学的认识有了一次重大飞跃。
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