Ο Γερμανός οργανικός χημικός Άουγκουστ Κέκουλε (Friedrich August Kekulé) γεννήθηκε σαν σήμερα το 1829
 |
| Υπό: Public Domain, wikimedia commons |
Αυτή η θεωρία ξεκινάει από την ιδέα του ατομικού σθένους, ιδιαίτερα της τετρασθενίας του άνθρακα (που ανακοίνωσε ο Kekulé στα τέλη του 1857) και την ικανότητα των ατόμων άνθρακα να συνδέονται μεταξύ τους (που ανακοίνωσε σε άρθρο που δημοσιεύτηκε τον Μάιο του 1858) και φτάνει στον προσδιορισμό της τάξης δεσμού όλων των ατόμων σε ένα μόριο. Η βασική ιδέα του Kekulé ήταν οτι τοποθετεί συγκεκριμένα άτομα σε συγκεκριμένες θέσεις μέσα στο μόριο και να τα συνδέει σχηματικά με τη χρήση των "Μονάδων συγγένειας", που τώρα ονομάζονται "σθένη" ή "δεσμοί".
Για τους οργανικούς χημικούς, η θεωρία της χημικής δομής παρείχε μια δραματική νέα σαφήνεια κατανόησης και έναν αξιόπιστο οδηγό τόσο για την αναλυτική όσο και για τη συνθετική εργασία. Κατά συνέπεια, το πεδίο της οργανικής χημείας αναπτύχθηκε εκρηκτικά από αυτό το σημείο και μετά.
Το βενζόλιο
Το πιο διάσημο έργο του Κέκουλε είναι η αποσαφήνιση της δομής του βενζολίου. Το 1865 και όσο ήταν στη γαλλόφωνη Γάνδη, δημοσίευσε μια μελέτη στα Γαλλικά όπου υποστήριζε ότι η δομή του βενζολίου περιλάμβανε έξι άτομα άνθρακα που σχηματίζουν έναν εξαμελή δακτύλιο, με τα άτομα να συνδέονται εναλλάξ με απλό και διπλό δεσμό. Αργότερα, δημοσίευσε μια εκτενέστερη μελέτη και στα Γερμανικά. Ο εμπειρικός τύπος του βενζολίου (ότι δηλαδή αποτελούνταν από διαδοχικά ζεύγη άνθρακα-υδρογόνου) ήταν από καιρό γνωστός, ωστόσο δεν υπήρχε κάποια ικανοποιητική απεικόνιση που να εξηγεί τον ασυνήθιστα υψηλό βαθμό ακορεστότητας
.png)
Ο Κέκουλε ξεκίνησε να δουλεύει την υπόθεσή του βασισμένος πάνω στο ότι για κάθε μονοϋποκατεστημένο ανάλογο βενζολίου (φαινόλη, τολουόλιο, ανιλίνη, χλωροβενζόλιο, κλπ), υπάρχει μόνο ένα ισομερές. Αυτό σήμαινε ότι τα άτομα του άνθρακα που απαρτίζουν το βενζόλιο είναι ισοδύναμα, εφόσον η αντίδραση υποκατάστασης ενός υδρογόνου από υδροξύλιο ή μεθύλιο ή αμινομάδα ή χλώριο αντίστοιχα, δίνει ένα μόνο προϊόν. Αντίθετα, για τα δισυποκατεστημένα ανάλογα, παρατηρούνται τρία ισομερή, τα οποία ο Κέκουλε απεικόνισε ως εξαμελείς δακτυλίους όπου υπάρχουν τρεις περιπτώσεις: οι δύο υποκατεστημένοι άνθρακες να απέχουν έναν ή δύο ή τρεις «γραμμές» (δηλαδή δεσμούς). Τα ισομερή αυτά αργότερα ονομάστηκαν όρθο-, μέτα- και πάρα-, αντίστοιχα.
Ωστόσο, αν η σύνδεση μεταξύ των ανθράκων είναι εναλλάξ απλός-διπλός δεσμός, τότε το όρθο- δισυποκατεστημένο ανάλογο θα έπρεπε στην πραγματικότητα να είναι δύο και όχι ένα: ένα όπου οι υποκατεστημένοι άνθρακες θα συνδέονταν με έναν απλό δεσμό, και έναν όπου θα συνδέονταν με διπλό δεσμό. Κάτω από αυτές τις ενστάσεις που διατυπώθηκαν από άλλους επιστήμονες της εποχής, ο Κέκουλε το 1872 τροποποίησε τη θεωρία του διατυπώνοντας ότι το μόριο του βενζολίου «ταλαντώνεται» μεταξύ δύο ισοδύναμων δομών, όπου οι απλοί και οι διπλοί δεσμοί παίρνουν συνεχώς ο ένας τη θέση του άλλου. Με αυτό τον τρόπο, μια δεδομένη σύνδεση μέσα στο βενζόλιο παιρνει τον μισό χρόνο το ρόλο του απλού δεσμού, και τον μισό χρόνο το ρόλο του απλού δεσμού. Αυτή η απλή διατύπωση, χωρίς μεγάλη θεωρητική βάση, εξελίχθηκε πολύ αργότερα από τον Λάινους Πάουλινγκ, ο οποίος αντικατέστησε την ιδέα της «ταλάντωσης» του βενζολίου, με την έννοια του χημικού συντονισμού μεταξύ κβαντομηχανικών δομών.
Η νέα αυτή κατανόηση για τη δομή του βενζολίου, οδήγησε το 1890 την Ένωση Χημικών της Γερμανίας να τιμήσει τον Κέκουλε, ο οποίος μίλησε για το πώς διαμόρφωσε τη θεωρία του. Ο ίδιος είπε ότι είχε ανακαλύψει τη δομή δακτυλίου του βενζολίου όταν στη διάρκεια μιας ονειροπόλησης είδε την εικόνα ενός φιδιού να δαγκώνει την ουρά του. Το όραμα αυτό, όπως είπε ο ίδιος, ήρθε ως αποτέλεσμα της μακρόχρονης μελέτης της φύσεως των δεσμών άνθρακα-άνθρακα.
Από τη: Royal Society of Chemistry (RSC) και από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια: Άουγκουστ Κέκουλε
Εικόνα: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3589592
Εικόνα: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3589592
.png){kind=link}
