Фридрих Велер

Во првите децении на 19 век, хемијата се наоѓала на историска раскрсница.Додека неорганската хемија бележела брз напредок преку откривањето на нови елементи и развојот на атомската теорија, органската хемија била заглавена во метафизичка магла. Светот на живата материја бил одделен од неживиот свет со непробоен ѕид наречен витализам- филозофска и научна догма според која органските соединенија не можат да се синтетизираат во лабораторија без присуство на мистериозна „животна сила“ (vis vitalis).

Човекот кој забавно, скоро случајно, го сруши тој ѕид и го постави темелот на модерната органска хемија беше германскиот хемичар Фридрих Велер (Friedrich Wöhler).Неговиот научен опус не се исцрпува само со познатата синтеза на уреа; Велер бил пионер во изолацијата на хемиските елементи, истражувач на полиморфизмот и катализата, како и исклучителен педагог кој обучил генерации европски хемичари.

Фридрих Велер е роден на 31 јули 1800 година во Ешерсхајм, во близина на Франкфурт на Мајна. Уште од најраното детство пројавувал необична и страсна љубопитност кон природата. За разлика од многу негови врстници, Велер не го привлекувале класичните хуманистички науки, туку собирањето минерали, фосили и изведувањето домашни експерименти.

Во 1820 година запишал студии по медицина на Универзитетот во Марбург, а подоцна се префрлил во Хајделберг. Негов ментор за медицина и хемија во Хајделберг бил прочуениот Леополд Гмелин. Забележувајќи ја генијалноста на Велер во лабораторијата - каде младиот студент повеќе време поминувал синтетизирајќи супстанци отколку посетувајќи медицински предавања - Гмелин му дал искрен совет: да се откаже од медицината и целосно да ѝ се посвети на хемијата.

По препорака на Гмелин, Велер во 1823 година заминал за Стокхолм да работи во лабораторијата на Јонс Јакоб Берцелиус, тогаш некрунисаниот крал на европската хемија.Престојот во Стокхолм бил пресвртница во неговиот живот.Од Берцелиус ја усвоил строгоста во квантитативната анализа, прецизноста при ракувањето со минерали и методолошката дисциплина која подоцна ќе го карактеризира целото негово творештво.

Во 1828 година, работејќи како професор по хемија во Политехничкото училиште во Берлин, Велер се обидувал да подготви чист амониум цијанат (NH₄OCN) преку реакција меѓу сребро цијанат и амониум хлорид, односно олово(II) цијанат и амониум хидроксид:

Pb(OCN)₂ + 2NH₃ + 2H₂O → 2NH₄OCN + Pb(OH)₂↓

По филтрирањето на талогот од олово(II) хидроксид, Велер ја испарувал водената состојка за да ја кристализира добиената сол. Сепак, наместо очекуваните иглести кристали на амониум цијанат, тој забележал формирање на бели, проѕирни кристали со сосема поинакви хемиски својства.

По детална квалитативна и квантитативна анализа, Велер утврдил дека добиената супстанца не покажува ниту една од карактеристичните реакции за цијанатите или амониумовите јони.На негово големо изненадување, анализата покажала дека кристалите се идентични со уреата - органско соединение што се излачува преку урината кај цицачите.

Со зборовите на хемијата, се случила топлотно индуцирана изомеризација (прегрупирање) на инорганската сол во органско молекулско соединение:

NH₄OCN ⟶ (NH₂)₂CO

Стратешки, молекулата го променила својот распоред на врски од јонска структура во ковалентно амфотерно дериватно соединение на јаглеродната киселина (диамид на јаглеродна киселина):

H₂N–CO–NH₂

Оваа реакција го срушила фундаменталниот постулат на витализмот.За првпат во историјата на науката, органска супстанца била добиена во лабораториски услови, во стаклен сад, почнувајќи исклучиво од иноргански суровини.Велер покажал дека законите на хемијата се универзални - истите сили што управуваат со карпите и минералите управуваат и со молекулите во живите организми.

Иако синтезата на уреа му донесе вечна слава, придонесот на Велер во неорганската хемија и минералогијата е исто толку импресивен.

До 1827 година, алуминиумот бил познат само во форма на неговите оксиди. Ханс Кристијан Ерстед успеал да добие нечист примерок, но Велер развил супериорен метод за редукција на безводен алуминиум хлорид со помош на метален калиум:

AlCl₃+ 3K → Al + 3KCl (при загревање)

Преку овој метод, Велер го изолирал алуминиумот во форма на сива метална прав, а подоцна успеал да го стопи во компактни метални капки, овозможувајќи ги првите точни мерења на неговата мала специфична тежина и специфични физички својства.

Изолација на берилиум и итриум (1828)

Применувајќи слична редуктивна методологија користејќи калиум и соодветните метални хлориди, Велер ги изолирал берилиумот (Be) и итриумот (Y):

BeCl₂ + 2K ⟶ Be + 2KCl

YCl₃ + 3K ⟶  Y  +   3KCl

Кристален силициум и синтеза на ацетилен

• Силициум (1856): Во соработка со францускиот хемичар Анри Сент-Клер Девил, Велер успеал за првпат да подготви кристална форма на елементарниот силициум.
• Калциум карбид и ацетилен (1862): Велер открил дека со загревање на легура од цинк, калциум и јаглен на висока температура се добива калциум карбид. Понатаму, покажал дека во реакција со вода, калциум карбидот бурно реагира ослободувајќи го гасот ацетилен:

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑

Ова откритие подоцна стана темел на цела една индустриска гранка за производство на синтетички горива и суровини за органска синтеза.

Еден од најпознатите епизоди во кариерата на Велер е неговата средба со елементот ванадиум.

Во 1830 година, Велер истражувал црвена оловна руда од Зимапан, Мексико (минералот денес познат како ванадинит, Pb₅(VO₄)₃Cl). При обработката изолирал непознат оксид за кој претпоставил дека содржи нов хемиски елемент.Меѓутоа, токму во тие клучни денови, Велер претрпел сериозно труење со пареа од парахлорал и хлороводород во својата лабораторија, што предизвикало тешко оштетување на белите дробови и неколкумесечен прекин на неговата работа.

Додека Велер се опоравувал, шведскиот хемичар Нилс Габриел Сефстрем го изолирал истиот тој нов елемент од шведска железна руда и го нарекол ванадиум - во чест на скандинавската божица на убавината, Ванадис, поради извонредно богатиот спектар на бои што ги образуваат неговите раствори.

Кога Велер оздравел и ги споредил своите примероци со оние на Сефстрем, сфатил дека го имал истиот елемент во рацете уште пред две години.

Разнобојноста на ванадиумот што го воодушевила научниот свет произлегува од неговите четири стабилни оксидациски состојби во воден раствор:

Кога сфатил какво епохално откритие направил со уреата, Велер не одржал свечен говор, туку во февруари 1828 година му напишал хумористично и директно писмо на својот поранешен учител Берцелиус:

„Морам да ви кажам дека можам да направам уреа без да ми требаат бубрези, ниту пак какво било животно, било куче или човек! Амониум цијанатот е уреа.“

Берцелиус, кој имал извонредна смисла за хумор, не му останал долг за пропуштената шанса со ванадиумот. Во едно од своите писма до Велер, тој го утешил преку следнава алегорија:

„Во далечниот Север живееше божицата Ванадис. Еден ден некој тропна на нејзината врата. Божицата седеше мрзливо и си мислеше: 'Нека тропне пак'. Но, тропањето престана, а оној што тропаше си замина. Тоа беше Велер... По малку време, друг тропна на вратата, овој пат упорно. Божицата отвори и тоа беше Сефстрем. Така се роди ванадиумот!“

Велер и уште еден гигант на германската хемија, Јустус фон Либиг, во младоста биле ривали, расправајќи се околу изомеријата на цијанатите и фулминатите.Сепак, набрзо сфатиле дека нивните научни способности совршено се надополнуваат и станале најблиски доживотни пријатели.Заедно го проучувале маслото од горчливи бадеми и ја поставиле фундаменталната теорија за радикали во органската хемија.

Нивните современици со воодушевување зборувале за нивниот тандем: „Либиг беше огнот што идејата ја претвораше во акција, а Велер беше мирот што сè доведуваше во совршен ред.“

Фридрих Велер починал на 23 септември 1882 година во Гетинген, каде што со децении работел како редовен професор. Неговото наследство ги надминува рамките на откритијата на поединечни супстанци.

Со синтезата на уреа во 1828 година, Велер не само што го урна витализмот, туку му даде на човештвото докази дека материјата подлежи на единствени природни закони, независно од тоа дали се наоѓа во карпа или во жив организам. Неговата работа ја отвори вратата за модерната фармацевтска индустрија, синтетичките материјали и биохемијата.Поради својата скромност, научна строгост и незапирлива љубопитност, Велер останува запаметен како еден од најголемите умни архитекти на хемијата на сите времиња.