Ф кекуле установил что углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен
Кекуле Фридрих Август
Полезное
Смотреть что такое «Кекуле Фридрих Август» в других словарях:
Кекуле, Фридрих Август — Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц Friedrich August Kekulé von Stradonitz … Википедия
Кекуле Фридрих-Август — Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц. Портрет работы Г. фон Ангели, 1890 Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц (нем. Friedrich August Kekulé von Stradonitz, 7 сентября 1829, Дармштадт 13 июля 1896, Бонн) немецкий химик органик, создатель теории… … Википедия
Кекуле Фридрих Август — Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц. Портрет работы Г. фон Ангели, 1890 Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц (нем. Friedrich August Kekulé von Stradonitz, 7 сентября 1829, Дармштадт 13 июля 1896, Бонн) немецкий химик органик, создатель теории… … Википедия
Кекуле Фридрих Август — Кекуле (Kekule) Фридрих Август (7.9.1829, Дармштадт, ‒ 13.7.1896, Бонн), немецкий химик органик. В 1856‒58 приват доцент Гейдельбергского университета. С 1858 профессор химии Гентского университета (Бельгия). С 1865 профессор химии Боннского… … Большая советская энциклопедия
Кекуле, Фридрих Август — КЕКУЛЕ (Kekule) Фридрих Август (1829 96), немецкий химик органик. Показал, что углерод четырехвалентен (1857) и его атомы могут соединяться друг с другом в цепи (1858). Предложил (1865) циклическую форму бензола. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
КЕКУЛЕ Фридрих Август — (Kekule von Stradonitz, Friedrich August) (1829 1896), немецкий химик, один из основателей структурной химии. Родился 7 сентября 1829 в Дармштадте. Изучал архитектуру в Гисенском университете, но, прослушав в 1847 1848 учебном году курс лекций… … Энциклопедия Кольера
Кекуле Фридрих-Август — I химик, род. в 1829 г. С 1856 г. состоял доцентом химии в Гейдельберге, в 1858 г. получил приглашение на профессуру в Гент и с 1865 г. состоял профессором в Бонне, где принял на себя также и управление химическим институтом. Работы К.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Кекуле Фридрих-Август (дополнение к статье) — (Kekule) химик; ум. в 1896 г … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Фридрих Август Кекуле — фон Штрадониц. Портрет работы Г. фон Ангели, 1890 Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц (нем. Friedrich August Kekulé von Stradonitz, 7 сентября 1829, Дармштадт 13 июля 1896, Бонн) немецкий химик органик, создатель теории валентности. Содержание… … Википедия
Кекуле, Фридрих — Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц. Портрет работы Г. фон Ангели, 1890 Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц (нем. Friedrich August Kekulé von Stradonitz, 7 сентября 1829, Дармштадт 13 июля 1896, Бонн) немецкий химик органик, создатель теории… … Википедия
Создатель символа органической химии
К 190-летию со дня рождения А. Кекуле
Август рос поразительно одаренным ребенком. Друг семьи архитектор Бауман учил Кекуле чертить и рисовать. К восемнадцати годам он говорил на четырех языках — французском, латинском, итальянском, английском. Учителя восхищались глубиной и оригинальностью его мыслей.
В университете А.Кекуле стал изучать геометрию, математику, черчение, рисование. Он обладал необыкновенным даром речи, умел увлекательно рассказывать, тактично дать нужный совет и вскоре стал всеобщим любимцем в университете.
Весной 1848 г. Кекуле впервые вошел в лабораторию Либиха — знаменитого немецкого химика-органика того времени. Лекции профессора в дармштадтском Высшем техническом училище изменили намерения Августа Кекуле. Вскоре, забросив архитектуру, он твердо решил, что будет заниматься химией.
Родители Августа разрешили ему заниматься химией лишь после длительных споров, что характеризует низкую репутацию химии в то время. В 1849г. он начал своё обучение химии у Либиха. Их знакомство произошло в суде, куда Либих был приглашён как эксперт.
Дело оказалось весьма непростым: после пожара в одном из особняков г. Дармштадта был обнаружен полуобгоревший труп, и суду предстояло выяснить, не является ли поджог умышленным.
Юный Кекуле выступал свидетелем по этому делу, и его поразительно точные показания убедили присяжных заседателей в правильности заключения эксперта, что пожар в доме не был случайностью.
Работал Кекуле самоотверженно: многие годы он спал по три-четыре часа в сутки. Он вспоминал: «Одна ночь, проведенная без сна, была не в счёт. Только две или три ночи подряд без сна я считал своей заслугой».
К сожалению, напряженная и утомительная работа в лаборатории Стенхауза заполняла почти все время, и Август Кекуле не имел возможности обдумать и проверить опытным путем мысли, которые не давали ему покоя. Нужно было искать другую работу.
Вначале лекции Августа Кекуле по органической химии посещали только шесть человек, но постепенно аудитория заполнилась, и доходы Кекуле возросли — каждый слушатель вносил определенную сумму. Теперь Кекуле всё свободное время мог посвятить исследовательской работе.
Кекуле являлся одним из организаторов I Международного конгресса химиков в Карлсруэ в 1860г., где было уточнено содержание основных химических понятий: атом, молекула, эквивалент. Весьма плодотворной была педагогическая деятельность Кекуле. Систематически занимаясь со студентами, он пришёл к выводу о необходимости создания учебника по органической химии. Он стал автором получившего широкую известность «Учебника органической химии» (1859—1861).
На одном из заседаний этого съезда 19 сентября 1861 года Бутлеров выступил с докладом «О химическом строении веществ». Кекуле весьма скептически отнесся к новым структурным формулам, которые, по мнению Бутлерова, выражали не только расположение атомов в молекуле, но и показывали, каково их взаимное влияние. Разочаровавшись в теории типов, Кекуле не принимал и новую теорию Бутлерова.
Разрядкой огромного душевного напряжения явилась долгожданная свадьба, которая состоялась летом 1862 года. Сколько радости и счастья принесла ему Стефания! Силы его будто удвоились — вернувшись из свадебного путешествия, Август Кекуле работал с ещё большим энтузиазмом: проводил опыты с ненасыщенными кислотами, заканчивал рукопись учебника органической химии. Но этот счастливый период оказался недолгим: грядущее материнство Стефании принесло тревогу за её здоровье. Кекуле был очень обеспокоен состоянием жены. И самые худшие опасения подтвердились — рождение сына стоило жизни матери. Кекуле был безутешен в горе. В память о жене он назвал сына Стефаном.
Чтобы найти хоть какое-нибудь успокоение, он с головой ушёл в работу, буквально заточил себя в лаборатории. Кекуле в поиске утешения в работе принялся за изучение структуры бензола и его производных.
Атомы в молекуле взаимно влияют друг на друга, и свойства молекулы зависят от расположения атомов. Август Кекуле представлял себе углеродные цепи в виде змей. Они извивались, принимали самые различные положения, отдавали или присоединяли атомы, превращаясь в новые соединения. Он был близок к разгадке, и все-таки представить структуру бензола ему не удавалось. Как расположены шесть углеродных и шесть водородных атомов в его молекуле? Кекуле делал десятки предположений, но, поразмыслив, отбрасывал.
Кекуле стал одним из выдающихся теоретиков классической органической химии. Основные работы Кекуле были посвящены теоретической химии; главной его заслугой стало создание теории валентности.
Впервые бензол выделил М. Фарадей в 1825 г. из жидкого конденсата светильного газа. В лаборатории его синтезировал Э. Мичерлих в 1833 г. термическим разложением бензольной кислоты. Оба факта вошли в историю химии как малозаметные события, зато момент, когда было установлено строение бензола, считается крупной вехой.
В 1865 г. Кекуле предложил гипотезу о строении бензола. Он пришёл к идее о чередовании в молекуле бензола простых и двойных связей. Незадолго до этого сходные по виду структурные формулы предложил Й.Лошмидт. Кекуле никогда не отрицал, что его взгляды опираются на мысли других учёных. Он выступал против утверждения, что «теория строения бензола появилась, как метеор в небе», и объяснял: «Едва ли можно вообще считать наверняка что-либо абсолютно новым не только в химии, но и вообще в любой науке, так постоянно развивающейся, как химия».
Кекуле так описывал сделанное им открытие формулы бензола. В тот период он работал над созданием учебника химии. Как-то вечером, когда работа почему-то плохо подвигалась, он, повернувшись к камину, незаметно задремал. Впоследствии он писал: «Моё умственное око, изощрённое повторявшимися видениями подобного рода, различало более крупные образования изменчивых форм. Длинные цепочки, все в движении, часто сближающиеся друг с другом, извиваясь и вертясь как змеи! Но смотри-ка! Что это было? Одна из змей ухватила свой собственный хвост, и фигура эта насмешливо закружилась перед моими глазами. Пробуждённый как бы вспышкой молнии, я провёл на этот раз остаток ночи, разрабатывая следствия новой гипотезы».
Статью «О строении ароматических соединений» Кекуле послал Вюрцу, который представил её Парижской академии наук. Статья была опубликована в Париже в 1865г., а спустя год, в 1866г., в «Анналах» Либиха. Несмотря на то, что эта теория сразу столкнулась с возражениями, она довольно быстро была принята в науке и практике. Но только в 20-ом веке удалось разрешить многие проблемы, связанные со структурной формулой бензола, на основе электронной теории.
Кекуле порядочностью не отличался: сначала он возражал против бутлеровской теории химического строения, а потом попытался её присвоить. Позже он обвинил А.П.Бородина в том, что тот заимствовал у него идею работы с валериановым альдегидом, хотя Бородин этими вопросами занимался с 1865 года, а Кекуле наткнулся на них только в августе 1868 года.
Бензольная гипотеза Кекуле позволила укрепить и расширить систематику органической химии, оказала большую услугу в решении практических проблем химической промышленности, особенно при получении синтетических красителей.
В 1867г. Кекуле опубликовал работу о пространственном расположении атомов в молекуле, в которой указывал, что валентности углеродного атома могут находиться и не в одной плоскости. Тем самым был указан путь для создания ещё одного из основных положений современной органической химии. Идя по этому пути, ученики Кекуле Вант-Гофф и Ле Бель предложили в 1874г. широко используемую и сейчас тетраэдрическую модель метана.
В статье «О составе и превращениях химических соединений и о химической природе углерода» Кекуле обосновал четырехвалентность углерода в органических соединениях. Он также отмечал, что попытка Жерара подвести все химические реакции под один общий принцип — двойной обмен — не оправдана, так как существуют реакции прямого соединения нескольких молекул в одну.
Рассматривая состав органических радикалов в новом свете, он писал: «Относительно веществ, содержащих несколько атомов углерода, нужно принять, что атомы других элементов задерживаются в органическом соединении за счет сродства (валентности) углерода; сами углеродные атомы также соединяются друг с другом, причем часть сродства (валентности) одного углеродного атома насыщается таким же количеством сродства (валентности) другого углеродного атома».
Это были совершенно новые идеи, идеи об углеродных цепях. Это была революция в теории органических соединений. Это были первые шаги в теории структуры органических соединений.
В последующие года он разрабатывал теорию многоатомных радикалов.
Кекуле привёл многочисленные примеры соединений четырёхвалентного углерода: этиловый спирт, хлористый этил, уксусная кислота и др. Он написал «Учебник органической химии», в котором впервые рассмотрел органическую химию как химию соединений углерода.
А.М. Бутлеров благодаря критическому разбору работ Кекуле и Купера сумел заложить основные положения теории химического строения органических соединений, которая была создана русским ученым спустя несколько лет.
В 1858 г. Кекуле вывел математический закон гомологических рядов: если связывается более двух атомов углерода, валентность углеродной группы повышается на две единицы с каждым добавляемым атомом углерода. При переходе от одного члена ряда к другому закономерно изменяются их химические и физические свойства (температура кипения, плавления и др.). Учение о гомологии сыграло видную роль в развитии органической химии.
Предложив циклическую формулу строения бензола с чередующимися простыми и двойными связями, Кекуле тем самым распространил теорию химического строения Бутлерова на ароматические соединения. Имеется много версий о том, как Кекуле открыл формулу бензола: это и хоровод атомов, и змеи, и шесть обезьян, схвативших друг друга за лапы или хвост, и кольцо из золота и платины графини, убитой своим камердинером, и персидский ковёр с рисунком, напоминающим бензольное кольцо, и др.
Шестиугольная формула бензола стала эмблемой органической химии.
Кекуле неоднократно избирался президентом Немецкого химического общества (1878, 1886, 1891 гг.).
По инициативе учеников Кекуле, уже известных ученых, были организованы юбилейные торжества в честь выдающегося учителя. Особенно торжественно отмечалось 25-летие создания теории строения бензола. 10 марта 1890 года Кекуле прочитал блестящий доклад о строении пиридина. Заседание Немецкого химического общества закончилось провозглашением здравиц в честь великого Кекуле.
В 1895 г. Кекуле был удостоен дворянского титула.
Вспыхнувшая весной 1896 года эпидемия гриппа, сильно подорвала здоровье учёного, давно страдавшего хроническим бронхитом.
Скончался великий учёный Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц 13 июля 1896 года в Бонне.
Кекуле – иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (с 1887). Изображён на бельгийской почтовой марке 1966 года. В 1970 г. Международный астрономический союз присвоил имя Кекуле кратеру на обратной стороне Луны.
В честь Кекуле был назван синтезированный в 1978 кекулен, углеводород, состоящий из 12 сконденсированных друг с другом бензольных колец в форме макроциклического шестиугольника.
* На «Празднике бензола» в 1890 г., ещё при жизни Кекуле, и на торжествах 1929 г. по случаю столетия со дня его рождения, отмечалось не только важное научное, но и промышленное значение установления строения бензола. Без этого невозможно было бы понять строение сложных углеводородов. Получение синтетических красителей, а также синтез многих лекарственных и взрывчатых веществ были бы невозможны без точного установления их строения.
* Однажды Кекуле сказал: «Если мы научимся смотреть сны, господа, то обретем, быть может, истину… Мы, однако, должны будем позаботиться не оглашать наши сны, пока не подвергнем их проверке бодрствующего ума».
§ 2. Теория строения органических соединений
Подобно тому как в неорганической химии основополагающей теоретической базой являются Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, так в органической химии ведущей научной основой служит теория строения органических соединений Бутлерова—Кекуле—Купера.
Как и любая другая научная теория, теория строения органических соединений явилась результатом обобщения богатейшего фактологического материала, который накопила органическая химия, оформившаяся как наука в начале XIX в. Открывались все новые и новые соединения углерода, количество которых лавинообразно возрастало (табл. 1).
Таблица 1
Число органических соединений, известных в разные годы
Объяснить это многообразие органических соединений ученые начала XIX в. не могли. Еще больше вопросов вызывало явление изомерии.
| Изомерия — это явление существования разных веществ — изомеров, имеющих одинаковый качественный и количественный состав (т. е. одинаковую молекулярную формулу), но разное строение и, следовательно, разные свойства. |
Например, этиловый спирт и диметиловый эфир — изомеры: эти вещества имеют одинаковый состав С2Н6О, но разное строение, т. е. различный порядок соединения атомов в молекулах, а потому и разные свойства.
Уже известный вам Ф. Вёлер в одном из писем к Й. Я. Берцелиусу так описывал органическую химию: «Органическая химия может сейчас кого угодно свести с ума. Она кажется мне дремучим лесом, полным удивительных вещей, безграничной чащей, из которой нельзя выбраться, куда не осмеливаешься проникнуть. »
Большое влияние на развитие химии оказали работы английского ученого Э. Франкланда, который, опираясь на идеи атомистики, ввел понятие валентность (1853).
| Валентность — это свойство атомов химических элементов образовывать химические связи. Она определяет число химических связей, которыми данный атом соединен с другими атомами в молекуле. |
В молекуле водорода Н2 образуется одна ковалентная химическая связь Н—Н, т. е. водород одновалентен. Валентность химического элемента можно выразить числом атомов водорода, которые присоединяет к себе или замещает один атом химического элемента. Например, сера в сероводороде и кислород в воде двухвалентны: H2S, или Н—S—Н, Н2O, или Н—О—Н, а азот в аммиаке трехвалентен:
В органической химии понятие «валентность» является аналогом понятия «степень окисления», с которым вы привыкли работать в курсе неорганической химии в основной школе. Однако это не одно и то же. Например, в молекуле азота N2 степень окисления азота равна нулю, а валентность — трем:
Обычно по отношению к ионным соединениям (хлорид натрия NaCl и многие другие неорганические вещества с ионной связью) не используют термин «валентность» атомов, а рассматривают их степень окисления. Поэтому в неорганической химии, где большинство веществ имеют немолекулярное строение, предпочтительнее применять понятие «степень окисления», а в органической химии, где большинство соединений имеют молекулярное строение, как правило, используют понятие «валентность».
| Порядок соединения атомов в молекуле согласно их валентности называют химическим строением. |
Теория химического строения — результат обобщения идей выдающихся ученых-органиков из трех европейских стран: немца Ф. Кекуле, англичанина А. Купера и русского А. Бутлерова.
В 1857 г. Ф. Кекуле отнес углерод к четырехвалентным элементам, а в 1858 г. он одновременно с А. Купером отметил, что атомы углерода способны соединяться друг с другом в различные цепи: линейные, разветвленные и замкнутые (циклические).
Работы Ф. Кекуле и А. Купера послужили основой для разработки научной теории, объясняющей явление изомерии, взаимосвязь состава, строения и свойств молекул органических соединений. Такую теорию создал русский ученый А. М. Бутлеров. Именно его пытливый ум «осмелился проникнуть» в «дремучий лес» органической химии и начать преобразование этой «безграничной чащи» в залитый солнечным светом регулярный парк с системой дорожек и аллей. Основные идеи этой теории впервые были высказаны А. М. Бутлеровым в 1861 г. на съезде немецких естествоиспытателей и врачей в г. Шпейере.
Кратко сформулировать основные положения и следствия теории строения органических соединений Бутлерова—Кекуле—Купера можно следующим образом.
1. Атомы в молекулах веществ соединены в определенной последовательности согласно их валентности. Углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен, а его атомы способны соединяться друг с другом, образуя различные цепи (линейные, разветвленные и циклические).
Органические соединения можно расположить в ряды сходных по составу, строению и свойствам веществ — гомологические ряды.
Нетрудно заметить, что для гомологических рядов можно вывести общую формулу ряда. Так, для алканов эта общая формула СnН2n + 2.
2. Свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от строения их молекул.
Это положение теории строения органических соединений объясняет явление изомерии. Очевидно, что для бутана С4Н10, помимо молекулы линейного строения СН3—СН2—СН2—СН3, возможно также и разветвленное строение:
Это уже совершенно новое вещество со своими индивидуальными свойствами, отличными от свойств бутана линейного строения.
Бутан, в молекуле которого атомы расположены в виде линейной цепочки, называют нормальным бутаном (н-бутаном), а бутан, цепь атомов углерода которого разветвлена, называют изобутаном.
Существует два основных типа изомерии — структурная и пространственная.
| Структурными называют изомеры, имеющие различный порядок соединения атомов в молекуле. Пространственные изомеры имеют одинаковые заместители у каждого атома углерода, но отличаются их взаимным расположением в пространстве. |
В соответствии с принятой классификацией различают три вида структурной изомерии.
Изомерия углеродного скелета. Соединения отличаются порядком расположения углерод-углеродных связей, например рассмотренные н-бутан и изобутан. Именно этот вид изомерии характерен для алканов.
Изомерия положения кратной связи (С=С, С=С) или функциональной группы (т. е. группы атомов, определяющих принадлежность соединения к тому или иному классу органических соединений), например:
Межклассовая изомерия. Изомеры этого вида изомерии относятся к разным классам органических соединений, например рассмотренные выше этиловый спирт (класс предельных одноатомных спиртов) и диметиловый эфир (класс простых эфиров).
Различают два вида пространственной изомерии: геометрическую и оптическую.
Геометрическая изомерия характерна, прежде всего, для соединений с двойной углерод-углеродной связью, так как по месту такой связи молекула имеет плоскостное строение (рис. 6).
Рис. 6.
Модель молекулы этилена
Например, для бутена-2, если одинаковые группы атомов у атомов углерода при двойной связи находятся по одну сторону от плоскости С=С-связи, то молекула является цисизомером, если по разные стороны — трансизомером.
Оптической изомерией обладают, например, вещества, молекулы которых имеют асимметрический, или хиральный, атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями. Оптические изомеры являются зеркальным изображением друг друга, подобно двум ладоням, и не совместимы. (Теперь вам, очевидно, стало понятным второе название этого вида изомерии: греч. хирос — рука — образец несимметричной фигуры.) Например, в виде двух оптических изомеров существует 2-оксипропановая (молочная) кислота, содержащая один асимметрический атом углерода.
У хиральных молекул возникают изомерные пары, в которых молекулы изомеров относятся по своей пространственной организации одна к другой так же, как соотносятся между собой предмет и его зеркальное отображение. Пара таких изомеров всегда обладает одинаковыми химическими и физическими свойствами, за исключением оптической активности: если один изомер вращает плоскость поляризованного света по часовой стрелке, то другой — обязательно против. Первый изомер называют правовращающим, а второй — левовращающим.
Значение оптической изомерии в организации жизни на нашей планете очень велико, так как оптические изомеры могут существенно отличаться как по своей биологической активности, так и по совместимости с другими природными соединениями.
3. Атомы в молекулах веществ влияют друг на друга. Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений вы рассмотрите при дальнейшем изучении курса.
Современная теория строения органических соединений основывается не только на химическом, но и на электронном и на пространственном строении веществ, которое подробно рассматривается на профильном уровне изучения химии.
В органической химии широко используют несколько видов химических формул.
Молекулярная формула отражает качественный состав соединения, т. е. показывает число атомов каждого из химических элементов, образующих молекулу вещества. Например, молекулярная формула пропана: С3Н8.
Структурная формула отражает порядок соединения атомов в молекуле согласно валентности. Структурная формула пропана такова:
Часто нет необходимости детально изображать химические связи между атомами углерода и водорода, поэтому в большинстве случаев используют сокращенные структурные формулы. Для пропана такую формулу записывают так: СН3—СН2—СН3.
Строение молекул органических соединений отражают с помощью различных моделей. Наиболее известны объемные (масштабные) и шаростержневые модели (рис. 7).
Рис. 7.
Модели молекулы этана:
1 — шаростержневая; 2 — масштабная