凱庫勒：有機化學里的“建筑師”

許多人或許還記得中學化學課上，老師在講臺上喋喋不休地講苯的結(jié)構(gòu)時，所提到的那個科學家做夢的趣聞。而你或許還清晰地記得苯環(huán)的化學式，但卻忘記了那個在夢中發(fā)現(xiàn)苯結(jié)構(gòu)的科學家姓甚名誰。那個人就是德國著名化學家一一凱庫勒。

從設計師到化學家

凱庫勒原本是一個熱愛建筑，且極具設計天分的建筑學高材生。在進入吉森大學成為其建筑學學生之前，他已經(jīng)為自己的家鄉(xiāng)德國達姆斯塔德市設計了三所房子。進入大學后的他更是如魚得水，以驚人的速度修完了幾何、數(shù)學、制圖、繪畫等十幾門建筑專業(yè)的必修課。

如果事情按部就班地向前發(fā)展，或許世界上會多一個名為凱庫勒的建筑家，在全球各地奉上他或前衛(wèi)、或傳統(tǒng)的建筑設計作品。但就是意外，令故事橫生枝節(jié)，讓凱庫勒的人生道路發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

而導致偏轉(zhuǎn)發(fā)生的誘因便是一一赫爾利茨伯爵夫人的案件。

其實并不是案件的主人公讓凱庫勒的興趣發(fā)生了變化，而是案件的“判決者”一一著名的李比希教授。

其實案件并不算復雜，不過是伯爵夫人侍從偷盜一枚價值連城的寶石戒指。不過，侍從的拒不認罪，讓案件的偵破無從下手。而李比希教授運用自己的化學知識，通過確鑿的實驗結(jié)論，測定了寶石戒指的金屬成分，并通過清晰的邏輯將自己的實驗結(jié)果在法庭上予以闡釋，讓罪犯無處辯駁，最終只得對自己所犯罪行供認不諱。

這戲劇性的一幕，讓前去旁聽的凱庫勒對李比希產(chǎn)生了由衷的敬佩，也自此一步步偏離了自己做建筑師的預定軌道，走向了化學研究的大門。

其實，在吉森大學時，凱庫勒早就聽聞了李比希的大名。不過，他對化學毫無興趣，即使同學紛紛向他推薦李比希教授的課程，他也不為所動，不愿意浪費自己的時間。但在旁聽了那次庭審之后，凱庫勒主動走進了李比希教授的課堂。

李比希在課堂上的旁征博引、揮灑自如，讓凱庫勒看到了李比希教授所描繪的那個如夢般美麗的全新世界一一化學殿堂。他像著了魔一樣，開始對化學產(chǎn)生濃厚的興趣，并最終下定決心改弦易轍，放棄建筑學轉(zhuǎn)學化學。 本身對建筑學頗有天賦的他，突然放棄建筑學的學習，這令家人十分不解，他們對凱庫勒這一決定極力反對，甚至強迫他離開吉森大學，轉(zhuǎn)入達姆施塔特市的高等工藝學校。不過，此時的凱庫勒已經(jīng)下定了決心，未來所從事的事業(yè)除化學外別無他路。即使離開了李比希教授的課堂，他還是在化學學習的道路上漸行漸遠。

進入達姆施塔特市宮燈工藝學校之后，他便結(jié)交了該校因發(fā)明磷火柴而聞名的化學教師弗里德里希·莫登豪爾。在這位老師的幫助下，凱庫勒掌握了多種化學分析實驗方法。而此時，凱庫勒研究化學的決心終于為家人所感知并接納，他也獲得了重返吉森大學求學的機會。

1849年，凱庫勒回到了吉森大學，在李比希實驗室繼續(xù)分析化學實驗，從此走上了化學研究的道路。

有機化學里建大廈

為了進一步深造，1851年，凱庫勒在叔父的支持下，自費前往法國巴黎留學。為了節(jié)省開支，他在巴黎的生活可以說是節(jié)衣縮食。不過，好在對化學的熱忱抵消了生活的艱辛所帶來的沉重。

在法國學習期間，凱庫勒獲得了法國著名有機化學家查理·日拉爾的關(guān)注。那是日拉爾的一節(jié)化學哲學課，在場的凱庫勒向日拉爾拋出了一系列很有分量的問題，立即引起了日拉爾的注意。日拉爾邀請凱庫勒到自己的書房討論問題，兩人相言甚歡，談論一直持續(xù)到深夜，甚至連飯都忘記吃。

也就是在法國學習的這段時間內(nèi)，凱庫勒依據(jù)研究硫酸氫戊酯的結(jié)果寫就了自己的第一篇化學論文。這篇論文得到許多專家的高度評價，1852年，也就是凱庫勒剛到法國的第二年，便獲得了化學博士學位，不久，凱庫勒便回國了。

在隨后的研究中，凱庫勒曾轉(zhuǎn)戰(zhàn)英國，但無論在哪兒，他始終對原子價問題十分關(guān)注。之后，他通過實驗證明，含氧有機化合物中的氧能夠被同樣是二價的硫所取代。由此，凱庫勒將元素的原子設想成極小的球，并認為“化合價”的概念，可以成為新理論的基礎(chǔ)。

1855年，凱庫勒離開英國返回德國。他希望能夠在大學里做個講師，為自己的科研騰出更多時間。不過，在走訪了柏林、吉森、葛廷根和海德堡等城市的一些大學后，結(jié)果卻未令他如愿，他并沒有獲得一份合適的工作。

不過，凱庫勒有自己的辦法。他在海德堡租了一套房子，將一間作為教室，一間改成實驗室，開始以副教授的身份開授課程。

最初凱庫勒的私人教室里的學生，只有寥寥數(shù)人，不過這種狀況并沒有持續(xù)多久，教室里便座無虛席了。隨之而來的，是一筆客觀的收入，這也支持他將自己的研究不斷進行下去。

那個時代，有機化學正在蓬勃發(fā)展，逐漸成為化學研究的主流。但蓬勃發(fā)展的背后，也存在化學家們互相爭執(zhí)不下的混亂局面，例如為了描述醋酸的結(jié)構(gòu)，化學界竟然有19種表達方式。

已經(jīng)頗有建樹的凱庫勒成為根特大學的教師，他在自己的研究中搜集資料時，深深為化學界的混亂局面所困擾。而改變這一局面，提高化學理論的統(tǒng)一性，也成為了當時凱庫勒的主要目標。

1859年，凱庫勒與化學教授卡爾·魏爾青商討了關(guān)于召開世界化學家會議的問題，目的就在于統(tǒng)一化學家們對于化學價、元素符號、原子、分子概念等方面的不同意見。

于是1860年9月3日，第一屆世界化學家大會在德國卡爾斯魯厄城拉開帷幕，來自十幾個國家的150位化學家出席了這次會議，并在此次會議上成功解決了所有無機化學存在的混亂問題。

不過，凱庫勒對此次會議所取得的成果顯然還是很不滿意。因為會議主要解決的是無機化學領(lǐng)域的問題，而他所倡導的有機化學結(jié)構(gòu)問題卻在討論中被淹沒。

不過，凱庫勒并未放棄推動有機化學學說的發(fā)展。他曾提出有機物分子中碳原子為四價，而且可以互相結(jié)合為碳鏈。這一觀點，也成為了現(xiàn)代化學結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)。

1865年，凱庫勒發(fā)表的《論芳香族化合物的結(jié)構(gòu)》一文，也是他對有機化學的另外一個重要貢獻，因為在這篇論文中，第一次提出了苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)理論。

凱庫勒對苯的結(jié)構(gòu)的研究開始于1861年前后。對于這個奇妙的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，還有凱庫勒科學靈感的一個趣聞。1864年冬天，凱庫勒在寫自己的教科書，工作似乎有些停滯不前。他坐在爐火旁的椅子上打起了瞌睡。據(jù)凱庫勒記載，在他的夢里，原子跳躍起來，最終形成了一條咬著自己尾巴的蛇的形狀。凱庫勒形容這個夢“像是電光一閃”，醒來后，他花了一夜的時間，作出了苯環(huán)的假想，樹立了有機化學發(fā)展史上的一塊里程碑。