أوغست كيكولي

فريدريش أوغست كيكوليه ، الذي عُرف لاحقًا باسم فريدريش أوغست كيكوليه فون سترادونيتز ( يُلفظ /ˈkeɪkəleɪ / كاي - كيه - ليه ، ^{[ 1 ]} بالألمانية: [ ˈfʁiːdʁɪç ˈʔaʊɡʊst ˈkeːkuleː fɔn ʃtʁaˈdoːnɪts ] ؛ 7 سبتمبر 1829 - 13 يوليو 1896)، كان كيميائيًا عضويًا ألمانيًا . منذ خمسينيات القرن التاسع عشر وحتى وفاته، كان كيكوليه أحد أبرز الكيميائيين في أوروبا، لا سيما في مجال الكيمياء النظرية . وهو المؤسس الرئيسي لنظرية التركيب الكيميائي ، وتحديدًا تركيب كيكوليه للبنزين . ^{[ 2 ]} 

لم يستخدم كيكولي اسمه الأول قط؛ فقد عُرف طوال حياته باسم أوغست كيكولي. بعد أن منحه القيصر لقب النبيل عام ١٨٩٥، اتخذ اسم أوغست كيكولي فون سترادونيتز، بدون علامة التشكيل الفرنسية فوق حرف "e" الثاني. ويبدو أن علامة التشكيل الفرنسية قد أُضيفت إلى الاسم من قِبل والد كيكولي خلال الاحتلال النابليوني لهيس من قِبل فرنسا، لضمان نطق الناطقين بالفرنسية للمقطع الثالث. ^{[ ٣ ]}

وُلد كيكولي، ابن موظف حكومي، في دارمشتات ، عاصمة دوقية هيسن الكبرى . بعد تخرجه من المدرسة الثانوية (المدرسة الثانوية الدوقية الكبرى في دارمشتات)، التحق بجامعة جيسن في خريف عام 1847 ، عازماً على دراسة الهندسة المعمارية. ^{[ 4 ]} بعد استماعه لمحاضرات جوستوس فون ليبيغ في الفصل الدراسي الأول، قرر دراسة الكيمياء. ^{[ 4 ]}

في عام ١٨٤٧، عُثر على جثة الكونتيسة إميل فون غورليتس متفحمة جزئيًا في منزلها، واشتبه في أنها حالة احتراق تلقائي نتيجة الإفراط في شرب الكحول. أدلى فون ليبيغ بشهادته في المحكمة بأن هذه النظرية مستحيلة كيميائيًا. كان كيكولي جارًا لفون غورليتس، واستُدعي كشاهد في محاكمة ستاوف، خادم فون غورليتس. كان من بين الأدلة الرئيسية في المحاكمة خاتمٌ عليه ثعبانان، أحدهما من الذهب والآخر من البلاتين، يعضّ كل منهما ذيل الآخر، وهو ما يشبه ما حلم به كيكولي لاحقًا. ^{[ ٥ ]}

بعد أربع سنوات من الدراسة في جيسن وأداء خدمة عسكرية إلزامية قصيرة، شغل مناصب مساعدين مؤقتة في باريس (1851-1852)، وفي مدينة خور السويسرية (1852-1853)، وفي لندن (1853-1855)، حيث تأثر بشكل كبير بألكسندر ويليامسون . وحصل على درجة الدكتوراه من جيسن في صيف عام 1852.

في عام 1856، أصبح كيكولي أستاذًا مساعدًا في جامعة هايدلبرغ . وفي عام 1858، عُيّن أستاذًا متفرغًا في جامعة غنت ، ثم في عام 1867 دُعي إلى جامعة بون ، حيث بقي حتى نهاية مسيرته المهنية. وبناءً على أفكار أسلافه مثل ويليامسون، وتشارلز جيرهاردت ، وإدوارد فرانكلاند ، وويليام أودلينغ ، وأوغست لوران ، وتشارلز أدولف وورتز، وغيرهم، كان كيكولي المُصاغ الرئيسي لنظرية التركيب الكيميائي (1857-1858). وتنطلق هذه النظرية من فكرة التكافؤ الذري، وخاصة رباعية تكافؤ الكربون (التي أعلن عنها كيكولي في أواخر عام 1857) ^{[ 6 ]} وقدرة ذرات الكربون على الارتباط ببعضها البعض (التي أُعلن عنها في ورقة بحثية نُشرت في مايو 1858) ^{[ 7 ]} ، وصولًا إلى تحديد ترتيب الروابط بين جميع الذرات في الجزيء. توصل أرشيبالد سكوت كوبر بشكل مستقل إلى فكرة الترابط الذاتي لذرات الكربون (نُشرت ورقته البحثية في يونيو 1858)، ^{[ 8 ]} وقدم أولى الصيغ الجزيئية التي ترمز فيها الخطوط إلى الروابط التي تربط الذرات. بالنسبة للكيميائيين العضويين، وفرت نظرية البنية وضوحًا جديدًا وجليًا للفهم، ودليلًا موثوقًا به لكل من العمل التحليلي، وخاصة التركيبي. ونتيجة لذلك، تطور مجال الكيمياء العضوية بشكل هائل منذ هذه النقطة. ومن بين أكثر الباحثين نشاطًا في إجراء الدراسات البنيوية المبكرة، بالإضافة إلى كيكولي وكوبر، فرانكلاند ، وورتز ، وألكسندر كروم براون ، وإميل إرلنماير ، وألكسندر بوتليروف . ^{[ 9 ]}

استندت فكرة كيكوليه، التي تقوم على تحديد مواقع ذرات معينة داخل الجزيء وربطها تخطيطيًا باستخدام ما أسماه "وحدات التقارب" (Verwandtschaftseinheiten، والتي تُعرف الآن باسم " التكافؤات " أو "الروابط")، إلى حد كبير على أدلة مستقاة من التفاعلات الكيميائية، بدلًا من الاعتماد على الأساليب الآلية التي تُمكّن من فحص الجزيء مباشرةً، مثل علم البلورات بالأشعة السينية . لم تكن هذه الأساليب الفيزيائية لتحديد البنية قد طُوّرت بعد، لذا اضطر الكيميائيون في عصر كيكوليه إلى الاعتماد بشكل شبه كامل على ما يُسمى بالكيمياء الرطبة. انتقد بعض الكيميائيين، ولا سيما هيرمان كولبه ، بشدة استخدام الصيغ البنائية التي قُدّمت، كما اعتقد، دون برهان. مع ذلك، سار معظم الكيميائيين على خطى كيكوليه في السعي لتطوير ما يُطلق عليه البعض نظرية البنية "الكلاسيكية"، والتي عُدّلت بعد اكتشاف الإلكترونات (1897) وتطور ميكانيكا الكم (في عشرينيات القرن العشرين).

كانت فكرة ثبات عدد تكافؤات عنصر معين عنصرًا أساسيًا في نظرية كيكولي للكيمياء البنيوية. ^{[ 10 ]} إلا أن هذا التعميم عانى من العديد من الاستثناءات، واستُبدل لاحقًا باقتراح تثبيت التكافؤات عند حالات أكسدة معينة . ^{[ 11 ]} فعلى سبيل المثال، يمكن تمثيل حمض البيروديك ، وفقًا لنظرية كيكولي للبنية، بالبنية السلسلية IOOOOH. في المقابل، تحتوي البنية الحديثة لحمض البيروديك (ميتا) على ذرات الأكسجين الأربع جميعها تحيط باليود في شكل رباعي الأوجه. ^{[ 12 ]}

كان أشهر أعمال كيكوليه دراسة بنية البنزين . ^{[ 4 ]} في عام 1865، نشر كيكوليه بحثًا باللغة الفرنسية (إذ كان لا يزال في بلجيكا آنذاك) اقترح فيه أن البنية تتكون من حلقة سداسية من ذرات الكربون بروابط أحادية وثنائية متناوبة. ^{[ 13 ]} وفي العام التالي، نشر بحثًا أطول بكثير باللغة الألمانية حول الموضوع نفسه. ^{[ 14 ]}

كانت الصيغة التجريبية للبنزين معروفة منذ زمن طويل، لكن تحديد بنيته غير المشبعة للغاية كان يمثل تحديًا. اقترح أرشيبالد سكوت كوبر في عام 1858 وجوزيف لوشميدت في عام 1861 هياكل محتملة تحتوي على روابط مزدوجة متعددة أو حلقات متعددة، لكن دراسة المركبات العطرية كانت في بداياتها، ولم تكن الأدلة المتوفرة آنذاك كافية لمساعدة الكيميائيين على تحديد أي بنية معينة.

بحلول عام 1865، توفرت أدلة أكثر، لا سيما فيما يتعلق بعلاقات المتصاوغات العطرية . دافع كيكولي عن بنيته المقترحة بالنظر إلى عدد المتصاوغات الملاحظة لمشتقات البنزين. لكل مشتق أحادي للبنزين (C₆H₅X _، حيث X = Cl، OH، CH₃، _{NH₂ ،} إلخ ₎ ، لم يُعثر إلا على متصاوغ واحد، مما يعني أن جميع ذرات الكربون الست متكافئة، وبالتالي فإن الاستبدال على أي ذرة كربون لا يُنتج إلا ناتجًا واحدًا ممكنًا. أما بالنسبة للمشتقات الثنائية مثل التولويدينات ، _C₆H₄ (NH₂ ) (CH₃ _{) ، حيث يوجد بديلان على حلقة البنزين، فقد لوحظت دائمًا ثلاثة متصاوغات. فسر كيكولي هذه الظاهرة الغامضة باقتراح بنى يكون} فيها ذرتا الكربون المستبدلتان مفصولتين برابطة كربون-كربون واحدة، أو اثنتين، أو ثلاث، والتي سُميت لاحقًا _{متصاوغات} أورثو، وميتا، وبارا على التوالي. ^{[ 15 ]} أظهر اقتراح كيكولي ميزة فكرة حلقة البنزين، لأنه لا يمكن لأي بنية مقترحة أخرى للبنزين أن تفسر هذه النتيجة التجريبية.

مع ذلك، انتقد ألبرت لادنبورغ ، وهو تلميذ سابق لكيكولي، طريقة حساب المتصاوغات الممكنة للمشتقات الثنائية، إذ جادل بأن بنية كيكولي لعام 1865 تشير إلى بنيتين "أورثو" متميزتين، اعتمادًا على ما إذا كانت ذرات الكربون المستبدلة مفصولة برابطة أحادية أو ثنائية. ^{[ 16 ]} ولأن مشتقات البنزين الأورثو لم تُكتشف فعليًا بأكثر من شكل متصاوغ واحد، عدّل كيكولي اقتراحه عام 1872، مقترحًا أن جزيء البنزين يتأرجح بين بنيتين متكافئتين، بحيث تتبادل الروابط الأحادية والثنائية مواقعها باستمرار. ^{[ 17 ] [ 18 ]} وهذا يعني أن جميع روابط الكربون-كربون الست متكافئة، حيث تكون كل رابطة أحادية نصف الوقت وثنائية النصف الآخر. وفي وقت لاحق، عام 1928، اقترح لينوس باولينغ أساسًا نظريًا أكثر صلابة لفكرة مماثلة ، إذ استبدل تذبذب كيكولي بمفهوم الرنين بين البنى الكمومية. ^{[ 19 ]}

حلم كيكولي

نشر كيكوليه نظرية بنية البنزين في يناير من عام 1865. ^{[ 20 ]} وقد أثبت الفهم الجديد للبنزين، وبالتالي لجميع المركبات العطرية، أهميته البالغة للكيمياء البحتة والتطبيقية على حد سواء بعد عام 1865، لدرجة أن الجمعية الكيميائية الألمانية نظمت في عام 1890 احتفالًا تكريميًا مُفصلًا لكيكوليه، بمناسبة مرور 25 عامًا على نشر بحثه الأول عن البنزين. وفي هذا الاحتفال، تحدث كيكوليه عن ابتكار النظرية، قائلًا إنه اكتشف الشكل الحلقي لجزيء البنزين بعد أن راودته فكرة تأملية أو حلم يقظة عن ثعبان يمسك بذيله (وهو رمز قديم يُعرف باسم الأوربوروس ) . ^{[ 21 ] [ 22 ]}

ظهر تصوير آخر للبنزين عام 1886 في مجلة " Berichte der Durstigen Chemischen Gesellschaft " (مجلة الجمعية الكيميائية المتعطشة)، وهو محاكاة ساخرة لمجلة " Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft" ، إلا أن المحاكاة الساخرة احتوت على ستة قرود تتشابك في دائرة، بدلاً من ثعبان واحد كما في حكاية كيكولي. ^{[ 23 ]} وقد أشار بعض المؤرخين إلى أن هذه المحاكاة الساخرة كانت تهكماً على حكاية الثعبان، التي ربما كانت معروفة بالفعل من خلال التناقل الشفهي حتى وإن لم تكن قد نُشرت بعد. ^{[ 24 ]} بينما تكهن آخرون بأن قصة كيكولي عام 1890 كانت إعادة محاكاة ساخرة لحكاية القرود، وأنها مجرد اختراع وليست استحضاراً لحدث من حياته.

تُرجم خطاب كيكوليه عام 1890، ^{[ 25 ]} الذي وردت فيه هذه الحكايات، إلى الإنجليزية. ^{[ 26 ]} إذا اعتبرنا الحكاية انعكاسًا لذاكرة دقيقة لحدث حقيقي، فإن الظروف المذكورة في القصة تشير إلى أنها لا بد أنها وقعت في أوائل عام 1862. ^{[ 27 ]}

روى في خطابه نفسه عام ١٨٩٠ حكايةً أخرى من سيرته الذاتية، عن رؤية سابقة لذرات وجزيئات راقصة، قادته إلى نظريته في البنية، التي نُشرت في مايو ١٨٥٨. وادّعى أن ذلك حدث بينما كان يستقلّ الطابق العلوي لحافلة تجرّها الخيول في لندن. ومرة ​​أخرى، إذا اعتبرنا هذه الحكاية تعكس ذاكرة دقيقة لحدث حقيقي، فإن الظروف المذكورة فيها تشير إلى أنها لا بدّ أن تكون قد وقعت في أواخر صيف عام ١٨٥٥. ^{[ ٢٨ ]}

• Lehrbuch der Organischen Chemie (باللغة الألمانية). المجلد. 1. إرلانجن: إنكه. 1859-1861.
• Lehrbuch der Organischen Chemie (باللغة الألمانية). المجلد. 2. إرلانجن: إنكه. 1862-1866.
• Lehrbuch der Organischen Chemie (باللغة الألمانية). المجلد. 3. إرلانجن: إنكه. 1867.
• Lehrbuch der Organischen Chemie (باللغة الألمانية). المجلد. 4. شتوتغارت: إنكه. 1880.
• Lehrbuch der Organischen Chemie (باللغة الألمانية). المجلد. 5. شتوتغارت: إنكه. 1881.
• Lehrbuch der Organischen Chemie (باللغة الألمانية). المجلد. 6. شتوتغارت: إنكه. 1882.
• Lehrbuch der Organischen Chemie (باللغة الألمانية). المجلد. 7. شتوتغارت: إنكه. 1887.

بعد حصوله على لقب النبيل عام ١٨٩٥، أصبح اسم كيكوليه فريدريش أوغست كيكوليه فون سترادونيتز، وهو الاسم الذي تستخدمه بعض المكتبات. وقد ورث ابنه، عالم الأنساب ستيفان كيكوليه فون سترادونيتز ، هذا اللقب . ومن بين أول خمس جوائز نوبل في الكيمياء ، فاز ثلاثة من طلاب كيكوليه السابقين: فان هوف عام ١٩٠١، وفيشر عام ١٩٠٢، وباير عام ١٩٠٥.

يقع تمثال ضخم لكيكولي، تم الكشف عنه عام 1903، أمام المعهد الكيميائي السابق (الذي اكتمل بناؤه عام 1868) في جامعة بون . وكثيراً ما يقوم الطلاب بتزيين تمثاله بطريقة فكاهية، مثلاً في عيد الحب أو عيد الهالوين .

• جزيء غير كيكولي
• الصيغة الهيكلية
• برنامج كيكولي
• أوغست لوران

• بينفي، أو. ثيودور. "أوغست كيكولي وولادة النظرية البنيوية للكيمياء العضوية عام 1858". مجلة التعليم الكيميائي . المجلد 35، العدد 1، يناير 1958. ص  21-23. - يتضمن ترجمة إنجليزية لخطاب كيكولي عام 1890 الذي تحدث فيه عن تطويره لنظرية البنية ونظرية البنزين.
• روك، إيه جيه، الصورة والواقع: كيكولي، كوب، والخيال العلمي (مطبعة جامعة شيكاغو، 2010).

• Kekulés Traum (حلم كيكولي، بالألمانية)
• كيكولي: عالم وحالم
• "كيكولي فون سترادونيتز، فريدريش أوغست"  . الموسوعة الدولية الجديدة . 1905.