- Εισαγωγή: Μύθοι και δεδομένα για ορισμένες ευτυχείς συγκυρίες στην επιστήμη της Χημείας
- Ορισμός της τυχαιότητας στην επιστήμη
- Το "μήλο" του Newton
- Το "φίδι" του Kekule
- Τυχαίες ανακαλύψεις που οδήγησαν στη διευκρίνιση της δομής του ατόμου
- Εκρηκτικά
- Γλυκαντικές ουσίες
- Τεχνητές υφάνσιμες ύλες
- Ουσίες με βιολογική δράση
- Χρωστικές ουσίες
Το "φίδι" του Kekule
Η παλιότερη γνωστή περίπτωση τυχαίας έμπνευσης που σχετίζεται με το χώρο της Χημείας, αναφέρεται στην πρόταση για τη δομή των αρωματικών ενώσεων. Στην περίπτωση αυτή ο κύριος ερευνητής είναι που εισηγήθηκε την «επιφοίτηση» μέσω ενός ονείρου που είχε, ενώ είναι σαφές από τη μακρόχρονη και επιτυχή ενασχόλησή του με το αντικείμενο ότι ήταν γνώστης όλων των εξελίξεων στο χώρο και κατά συνέπεια απλώς έπρεπε με κάποιο τρόπο να συνδυάσει τα γνωστά στοιχεία.
Φυσικά, όπως έχει γραφεί από πολλούς, η αλήθεια που γίνεται γνωστή στη συνέχεια αποδεικνύεται ότι ήταν πολύ απλό να ευρεθεί και με την έννοια αυτή πιθανότατα απαιτήθηκε κάποια στιγμή έξαρσης στις νοητικές διαδικασίες του Friedrich August Kekulé von Stradonitz (7-9-1829 – 13-7-1896) που όμως καθοδηγούνταν από ένα γενικό πλαίσιο αντιλήψεων και προσπαθειών για μια σειρά ετών.
Οι γνώσεις του είχαν ως πηγή τους προγενέστερους Williamson, Frankland, Odling, Laurent, Wurtz. Ο Kekulé ήταν ο κύριος εισηγητής της θεωρίας της χημικής δομής στο χρονικό διάστημα 1857-1858. Καταρχήν ήρθε η ανακοίνωση για το τετρασθενές του άνθρακα (Über die s. g. gepaarten Verbindungen und die Theorie der mehratomigen Radicale. Annalen der Chemie und Pharmacie 104, 129–150, 1857) καθώς και η διαπίστωση του γεγονότος ότι τα άτομα του άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζοντας αλυσίδες (Ueber die Constitution und die Metamorphosen der chemischen Verbindungen und über die chemische Natur des Kohlenstoffs. Annalen der Chemie und Pharmacie 106, 129–159, 1858).
Φυσικά, λίγο αργότερα ακολούθησε μια ανάλογη, ανεξάρτητη ανακοίνωση από τον Couper (Archibald Scott Couper, 1831-1892) στην οποία μάλιστα ζωγράφιζε γραμμές για να δηλώσει τις συνδέσεις μεταξύ των ατόμων. Αυτές οι δύο αρχές είναι σίγουρο ότι σχημάτισαν τη σταθερή βάση για την εξαιρετικά γρήγορη ανάπτυξη της οργανικής χημείας στη συνέχεια. Η ιδέα της χημικής δομής, δηλαδή της διάταξης στο χώρο των ατόμων ενός μορίου, με συνδέσεις μεταξύ τους μέσω των καλούμενων από τον Kekulé «μονάδων συγγενείας» (Verwandtschaftseinheiten) στηρίχτηκε σε μια εκτενή σειρά παρατηρήσεων.
Ειδικά για το βενζόλιο, υπήρχε ένα σημαντικό πρόβλημα κι αυτό ήταν η γνωστή στοιχειομετρία του η οποία εμφάνιζε ένα εξαιρετικά μικρό ποσοστό από υδρογόνο. Από την άλλη υπήρχαν αρκετές παρατηρήσεις, οι οποίες μπορούν να γενικευτούν ως εξής:
Παρόλο που η στοιχειομετρία του βενζολίου προδίδει ένα ακόρεστο χαρακτήρα για την ένωση, δεν πραγματοποιούνται σ' αυτήν τυπικές αντιδράσεις προσθήκης όπως σε άλλα ακόρεστα οργανικά μόρια, ενώ πραγματοποιούνται αντιδράσεις αντικατάστασης.
Τα μονο- παράγωγα του βενζολίου είναι πάντοτε μοναδικά, δηλαδή δεν υπάρχουν ισομερή, υποδεικνύοντας ότι ο κάθε άνθρακας είναι ισότιμος με όλους τους άλλους στο μόριο.
Για τα δι- υποκατεστημένα παράγωγα του βενζολίου παρατηρήθηκαν πάντοτε τρία ισομερή. Για τα ισομερή αυτά ο Kekulé υπέθεσε ότι οι υποκαταστάτες βρίσκονται μεταξύ τους σε απόσταση ενός, δύο ή τριών ανθράκων αντίστοιχα, δηλαδή αντίστοιχα με τα τρέχοντα ορθο-, μετα- και παρα- παράγωγα.
Δεν αποτελεί λοιπόν έκπληξη η πρόταση του Kekulé που ήρθε το 1865 με τη μορφή ενός σύντομου άρθρου (Sur la constitution des substances aromatiques. Bulletin de la Societe Chimique de Paris 3, 98–110, 1865), όπου προτείνει μια κυκλική δομή για το μόριο του βενζολίου, με διαδοχικούς απλούς και διπλούς δεσμούς μεταξύ των γειτονικών ατόμων άνθρακα. Η δομή αυτή ανταποκρίνεται στην ομοιομορφία των ανθράκων και στο γεγονός ότι τα μονο- παράγωγα του βενζολίου είναι μοναδικά.
Ωστόσο η δομή αυτή αμφισβητήθηκε έντονα από πολλούς, μεταξύ των οποίων οι Kolbe και Ladenburg. Ο πρώτος θεωρούσε ότι η θεωρία διατυπώθηκε βεβιασμένα ενώ ο δεύτερος υπέδειξε ότι τα δι- παράγωγα του βενζολίου θα έπρεπε να είναι περισσότερα από τρία αφού θα μπορούσε το σημερινό ορθο- παράγωγο να είναι διαφορετικό αν μεταξύ των δύο ατόμων άνθρακα με την υποκατάσταση μεσολαβούσε απλός ή διπλός δεσμός. Τα ισομερή αυτά δεν ανιχνεύθηκαν ποτέ κι αυτό έδωσε στον Kekulé τη βάση για να διατυπώσει την πιο προχωρημένη από τις θεωρίες του, αυτή της «ταλάντωσης» του βενζολίου μεταξύ δύο ισοδύναμων δομών που διέφεραν στη σχετική θέση των απλών και διπλών δεσμών.
Η σημασία της δομής του βενζολίου και κατ' επέκταση όλων των αρωματικών ενώσεων ήταν τόση ώστε η Γερμανική Χημική Κοινότητα οργάνωσε το 1890 έναν εορτασμό για τα 25 χρόνια από την πρόταση της δομής από τον Kekulé. Στον εορτασμό αυτό μίλησε ο ίδιος ο Kekulé και αναφέρθηκε στο γεγονός ότι είχε ένα όνειρο κατά τη διάρκεια της ημέρας, στο οποίο είδε ένα φίδι να δαγκώνει την ουρά του. Η εικόνα αυτή δεν είναι βέβαια καθημερινό φαινόμενο στη ζωή αποτελεί όμως ένα γνωστό αλχημιστικό μοτίβο με τη μορφή του λεγόμενου ουροβόρου και προφανώς ήταν στο γνωστικό υπόβαθρο του Kekulé όπως και πολλών από τους ακροατές του.
Κάτι ανάλογο είχε παρουσιαστεί μερικά χρόνια πριν από την ομιλία αλλά με τη μορφή αστείας απεικόνισης όπου το ρόλο των ατόμων άνθρακα έπαιζαν έξι πίθηκοι που σχημάτιζαν κύκλο καθώς κρατούσε ο καθένας την ουρά του γείτονά του (απόδοση του κειμένου στην Αγγλική, D. Wilcox and F. Greenbaum, Journal of Chemical Education, 42, 266-267, 1965). Φαίνεται λοιπόν πως η ιστορία είχε κυκλοφορήσει από τον κύκλο του Kekulé και ήταν ήδη γνωστή όταν πραγματοποίησε την ομιλία του.
