فريدريش فولر

درس فولر أكثر من خمسة وعشرين عنصرًا كيميائيًا خلال مسيرته المهنية. ^{[ 12 ]} كان هانز كريستيان أورستد أول من فصل عنصر الألومنيوم عام 1825، باستخدام اختزال كلوريد الألومنيوم بواسطة ملغم البوتاسيوم . ^{[ 13 ]} على الرغم من أن أورستد نشر نتائجه حول عزل الألومنيوم على شكل جزيئات صغيرة، لم ينجح أي باحث آخر في تكرار نتائجه حتى عام 1936. يُنسب الفضل الآن إلى أورستد في اكتشاف الألومنيوم. ^{[ 14 ]} طوّر فولر نتائج أورستد حول تحضير الألومنيوم، بإذن من أورستد. عدّل فولر طرق أورستد، مستبدلًا ملغم البوتاسيوم بمعدن البوتاسيوم في اختزال كلوريد الألومنيوم. باستخدام هذه الطريقة المحسّنة، عزل فولر مسحوق الألومنيوم في صورته النقية في 22 أكتوبر 1827. وأثبت أن مسحوق الألومنيوم يمكن تحويله إلى كرات صلبة من الألومنيوم المعدني النقي في عام 1845. يُنسب إلى فولر الفضل في هذا العمل في أول عملية عزل للألومنيوم في صورته النقية. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

في عام 1828، كان فولر أول من عزل عنصر البريليوم في صورته المعدنية النقية (وقد عزله أنطوان بوسي بشكل مستقل أيضًا ). ^{[ 8 ] [ 17 ]} وفي العام نفسه، أصبح أول من عزل عنصر الإيتريوم في صورته المعدنية النقية. ^{[ 18 ]} وقد حقق هذه النتائج بتسخين كلوريدات البريليوم والإيتريوم اللامائية مع فلز البوتاسيوم . ^{[ 9 ]}

في عام 1850، اكتشف فولر أن ما كان يُعتقد حتى ذلك الحين أنه تيتانيوم معدني هو في الواقع خليط من التيتانيوم والكربون والنيتروجين ، ومنه استخلص أنقى شكل تم عزله حتى ذلك الحين. ^{[ 19 ]} (تم عزل عنصر التيتانيوم لاحقًا في صورة نقية تمامًا عام 1910 على يد ماثيو أ. هنتر .) ^{[ 20 ]} كما طور فولر طريقةً للتخليق الكيميائي لكربيد الكالسيوم ونيتريد السيليكون . ^{[ 21 ]}

تمكن فولر، بالتعاون مع الكيميائية الفرنسية سانت كلير ديفيل ، من عزل عنصر البورون في صورة بلورية. كما عزل عنصر السيليكون في صورة بلورية أيضًا. وكانت الصور البلورية لهذين العنصرين غير معروفة سابقًا. وفي عام 1856، وبالتعاون مع هاينريش بوف، حضّر فولر مركب السيلان غير العضوي (SiH4 ₎ . كما حضّر أولى عينات نتريد البورون عن طريق صهر حمض البوريك مع سيانيد البوتاسيوم . وطوّر أيضًا طريقة لتحضير كربيد الكالسيوم . ^{[ 9 ]}

كان لدى فولر اهتمام بالتركيب الكيميائي للنيازك . وقد أثبت أن بعض الأحجار النيزكية تحتوي على مواد عضوية. قام بتحليل النيازك، وكتب لسنوات عديدة ملخصًا عن أدبيات النيازك في مجلة " Jahresberichte über die Fortschritte der Chemie" . جمع فولر أفضل مجموعة خاصة من الأحجار والحديد النيزكي في ذلك الوقت. ^{[ 9 ]}

في عام ١٨٣٢، ونظرًا لافتقاره إلى مختبر خاص به في كاسل، عمل فولر مع جوستوس ليبيغ في مختبره في غيسن . في ذلك العام ، نشر فولر وليبيغ بحثًا حول زيت اللوز المر . ومن خلال تحليلهما الدقيق للتركيب الكيميائي لهذا الزيت، أثبتا بتجاربهما أن مجموعة من ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين يمكن أن تتصرف كيميائيًا كما لو كانت ذرة واحدة، وأن تحل محل ذرة في مركب كيميائي ، وأن تُستبدل بذرات أخرى في المركبات الكيميائية. وعلى وجه التحديد، أظهر بحثهما على زيت اللوز المر أن مجموعة من العناصر ذات التركيب الكيميائي C₇H₅O _{يمكن اعتبارها مجموعة وظيفية واحدة، عُرفت فيما} بعد باسم جذر البنزويل. وبهذه الطريقة ، أرست أبحاث فولر وليبيغ مفهومًا جديدًا في الكيمياء العضوية يُعرف باسم الجذور المركبة ، والذي كان له تأثير عميق على تطور الكيمياء العضوية. وقد تم تحديد العديد من المجموعات الوظيفية الأخرى لاحقًا من قبل باحثين لاحقين، والتي تتمتع بفائدة واسعة في الكيمياء. ^{[ 9 ]}

استكشف ليبيغ وفولر مفهوم التماثل الكيميائي ، وهو فكرة مفادها أن مركبين كيميائيين لهما نفس التركيب الكيميائي قد يكونان مادتين مختلفتين بسبب اختلاف ترتيب الذرات في بنيتهما الكيميائية . ^{[ 1 ]} تعود بعض جوانب التماثل الكيميائي إلى أبحاث بيرزيليوس. درس ليبيغ وفولر فولمينات الفضة وسيانيد الفضة . هذان المركبان لهما نفس التركيب الكيميائي، لكنهما مختلفان كيميائيًا. فولمينات الفضة مادة متفجرة، بينما سيانيد الفضة مركب مستقر. اعتبر ليبيغ وفولر هذين المركبين مثالين على التماثل البنيوي، وهو ما شكّل تقدمًا كبيرًا في فهم التماثل الكيميائي. ^{[ 22 ]}

يُعتبر فولر أيضًا باحثًا رائدًا في الكيمياء العضوية، وذلك بفضل عرضه عام 1828 لتخليق اليوريا مخبريًا من سيانات الأمونيوم ، في تفاعل كيميائي عُرف باسم " تخليق فولر ". ^{[ 8 ] [ 23 ] [ 24 ]} تُعد اليوريا وسيانات الأمونيوم مثالين آخرين على المتصاوغات البنائية للمركبات الكيميائية. يؤدي تسخين سيانات الأمونيوم إلى تحويلها إلى يوريا، وهي متصاوغها. وفي رسالة وجهها إلى الكيميائي السويدي يونس جاكوب بيرزيليوس في العام نفسه، كتب:

بمعنى ما، لم يعد بإمكاني كتمان سرّي الكيميائي. يجب أن أخبركم أنني أستطيع إنتاج اليوريا دون استخدام الكلى، أو حتى أي حيوان، سواء كان إنسانًا أو كلبًا. لقد وجدتُ أنه كلما حاولنا دمج حمض السيانيك مع الأمونيا، تتكون مادة بلورية، والتي [...] لا تتفاعل مثل حمض السيانيك أو الأمونيا [...]، لذا لم يتطلب الأمر سوى دراسة مقارنة لليوريا المستخلصة من البول، والتي أنتجتها بنفسي من جميع النواحي، مع اليوريا السيانيكية. إذا [...] لم ينتج أي منتج آخر غير اليوريا، فلا بد أن يكون لليوريا المستخلصة من البول نفس التركيب الكيميائي للأمونيا السيانيكية تمامًا. وهذا هو الحال بالفعل. ^{[ 25 ]}

أصبح إثبات فولر لتخليق اليوريا بمثابة دحضٍ لنظرية الحيوية ، وهي الفرضية القائلة بأن الكائنات الحية حية بفضل "قوة حيوية" خاصة. وكانت هذه بداية النهاية لإحدى الفرضيات الحيوية الشائعة، وهي فكرة أن المركبات "العضوية" لا يمكن إنتاجها إلا بواسطة الكائنات الحية. وفي رده على فولر، أقر يونس ياكوب بيرزيليوس بأن نتائج فولر كانت بالغة الأهمية لفهم الكيمياء العضوية، واصفًا إياها بأنها "جوهرة" في "إكليل الغار" الخاص بفولر. كما أقر العالمان بأهمية هذا العمل لدراسة التماكب ، وهو مجال بحثي جديد. ^{[ 26 ]}

يُقال إن دور فولر في دحض نظرية الحيوية قد تم تضخيمه بمرور الوقت. ويمكن تتبع هذا التوجه إلى كتاب هيرمان كوب " تاريخ الكيمياء" (في أربعة مجلدات، 1843-1847). فقد أكد كوب على أهمية أبحاث فولر في دحض نظرية الحيوية، لكنه تجاهل أهميتها في فهم التماثل الكيميائي، مما رسخ نهجًا للكتاب اللاحقين. ^{[ 26 ]} كما اكتسبت فكرة أن فولر قد دحض نظرية الحيوية بمفرده شعبيةً بعد ظهورها في كتاب تاريخي مبسط للكيمياء نُشر عام 1931، والذي "تجاهل كل ادعاء بالدقة التاريخية، وحوّل فولر إلى مُحاربٍ شرس". ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

خلافًا لما كان يُعتقد في زمن فولر، فإن السيانات ليس أنيونًا غير عضوي بحتًا، إذ يتكون في مسارات أيضية متنوعة. ^{[ 35 ]} وبالتالي، فإن تحويل سيانات الأمونيوم إلى يوريا لم يكن مثالًا على إنتاج مركب عضوي من مادة أولية غير عضوية.