أبو السيليكون - حياة كيبينج الأسطورية

رائد في الكيمياء، من المختبر إلى ساحة المعركة: كيف غير هذا "أبو السيليكون" العالم من خلال الكيمياء؟ ——فريدريك ستانلي كيبينج حياته الأسطورية (كما هو موضح في الصورة أدناه).

#من هو؟

في تاريخ الكيمياء، كان هناك "عبقري متعدد المواهب" من هذا القبيل:

هو مؤسس الكيمياء السيليكونية، اخترع مصطلح "silicone (السيليكون)"، ووضع حجر الأساس لصناعة السيليكون العضوي الحديثة؛

حققت نتائج أبحاثه نجاحًا في الحرب العالمية الثانية "أنقذت الطائرات"، وسخرها مدراء شركة داون كورنينج قائلين "لقد فازوا بالحرب مع تشرتشل"؛

عائلته تُعتبر "عائلة من الكيميائيين"، حيث تزوجت شقيقات زوجته من عالمين حائزين على جائزة نوبل...

إنه فريدريك ستانلي كيبينج (1863-1949)، شخصية أسطورية أضاءت سماء العلم بحكمته وفكاهته.

#من "البحث المهمل" إلى "الثورة الصناعية": كيف غير مسار تاريخ الكيمياء؟

1. "التسمية العرضية" في المختبر

في عام 1904، أثناء بحث كيبينج في المركبات السيليكونية، اكتشف نوعًا من المواد تتكون من السيليكون والأكسجين والمجموعات العضوية. قام بتشبيهها بالكيتونات العضوية (RR’CO)، واخترع مصطلح "silicone (السيليكون)"——على الرغم من أنه تبين لاحقًا أن خصائص السيليكون الكيميائية تختلف تمامًا عن الكيتونات، إلا أن هذا الاسم لا يزال مستخدمًا حتى اليوم، وهو نقطة انطلاق لصناعة السيليكون التي تبلغ قيمتها السنوية أكثر من 8 مليارات دولار أمريكي.

2. "لمسة سحرية" من كاشف غرينيارد

في طريقة التركيب، كان كيبينج "أول من جرب":

كان أول من استخدم كاشف غرينيارد لتحضير ألكيل السيليكون وأريل السيليكون، ليحل محل كاشف الزنك العضوي غير الفعال سابقًا؛

من خلال تفاعل إزالة الماء من ثنائي هيدروكسيل السيلان، قام بتحضير أول قليلات سيليكون (على الرغم من أنه وصفها آنذاك بأنها "مادة لزجة بدون استخدام محدد").

تم تسجيل هذه الأبحاث في 57 ورقة بحثية نُشرت بين عامي 1899 و 1944، نُشر 53 منها في مجلة الجمعية الكيميائية، مما مهد الطريق للأبحاث اللاحقة في مواد السيليكون.

3. "البطل الخفي" في ساحة معركة الحرب العالمية الثانية

في عام 1942، طورت شركة داون كورنينج، بناءً على أبحاث كيبينج، شحم تشحيم من السيليكون Dow Corning. تم استخدام هذه المادة في أنظمة إشعال الطائرات، وحلت مشكلة المواد العازلة التقليدية (مثل شمع العسل) التي كانت عرضة للانهيار بسبب التفريغ التاجي على ارتفاعات عالية.

بيانات أساسية: بعد استخدام شحم التشحيم من السيليكون، تمكنت طائرات قوات الحلفاء من الطيران بشكل مستمر لمدة 8 ساعات على ارتفاع 35000 قدم، ونقلها مباشرة عبر المحيط الأطلسي إلى بريطانيا وشمال إفريقيا، مما قلل وقت النقل بنسبة 90٪، ووصفتها مجلة الهندسة الكيميائية والمعادن بأنها "أهم اختراق في مجال البلاستيك خلال الحرب".

قال شايلر إل. باس (الصورة اليسرى أدناه)، وهو أحد مديري شركة داون كورنينج، مازحًا كيبينج (الصورة اليمنى أدناه): "لقد فزت أنت وتشرشل بالحرب العالمية الثانية!"

#"الحياة المهنية المتعددة الجوانب" في الأوساط الأكاديمية: أستاذ، كاتب، رياضي

1. الكتب الدراسية "الصلبة" والعائلة "اللطيفة"

كتاب الكيمياء العضوية الذي شارك في تأليفه مع مُرشده بيركن الابن (الطبعة الأولى عام 1894، الصورة أدناه)، أصبح "كتابًا مقدسًا" لطلاب الكيمياء في جميع أنحاء العالم، واستمر تعديله لمدة 45 عامًا، وكان له تأثير استمر لمدة نصف قرن؛

عائلته تُعتبر "فريقًا أكاديميًا": تزوجت مينا، أخت زوجته ليلي، من بيركن الابن، وتزوجت كاثلين (في الخلف على اليمين) من آرثر لابورث (في الخلف على اليمين)، رائد الكيمياء العضوية الفيزيائية، وشكل الثلاثة من الكيميائيين "ثلاثي أكاديمي" من خلال الزواج.

2. أستاذ "لسان حاد" في الفصل الدراسي و"شيخ نشيط" في الملعب قام الطلاب ببعض المقالب في حصة المعادن، وأضافوا قطعة من الصابون. عندما أمسك كيبينج بالصابون، قال بلا مبالاة: "هذه قطعة... وقاحة (impudence)!"

بعد تقاعده، انتقل إلى ويلز بسبب الوضع في أوروبا، لكنه استمتع بوقته في ملعب الجولف المحلي. سخر نائب رئيس جامعة ليدز قائلاً: "بقي شابًا بفضل إتقانه "المركبات الحلقية" في ملعب الجولف!"

#إرث دائم: من جائزة نوبل إلى "معلم كيميائي"

الجوائز والأوسمة:

حصل على جائزة لونغستاف من الجمعية الكيميائية بلندن عام 1909، وجائزة دافي من الجمعية الملكية عام 1918؛

أنشأت شركة داون كورنينج جائزة كيبينج عام 1960، وكان أول من حصل عليها هو يوجين جي. روتشو، رائد صناعة السيليكون؛ في عام 2004، أقامت الجمعية الكيميائية الملكية البريطانية لوحة "معالم تاريخية في الكيمياء" في جامعة نوتنغهام، تخليدًا لذكرى مرور مائة عام على توليفه لأول بوليمر سيليكون.

التراث الروحي: أنشأت جامعة نوتنغهام جائزة كيبينج لطلاب البكالوريوس، تكريمًا لإرثه، وتكافئ أفضل طالب كيمياء كل عام.

#نقاط التركيز البحثي والمركبات النموذجية

في الفترة من 1900 إلى 1910، ركز كيبينج على توليف وتقسيم المركبات السيليكونية غير المتناظرة، وكان هدفه الرئيسي هو تحضير مركبات تحتوي على ذرات سيليكون كيرالية بالطرق الكيميائية، ودراسة خصائصها الكيميائية الفراغية. وتشمل أهم إنجازاته:

1. سيلانات كيرالية تحتوي على أريل، من خلال تفاعل كاشف غرينيارد أو كاشف الزنك العضوي مع هاليدات السيليكون، تم إدخال مجموعات عضوية مختلفة، وتم الحصول على مركبات تحتوي على ذرات سيليكون مرتبطة بمجموعات أريل (مثل البنزيل، الفينيل)، وألكيل (مثل الإيثيل، البروبيل)، وهالوجين (مثل الكلور) وغيرها من المجموعات المختلفة.

2. مشتقات السلفونات من المركبات السيليكونية الكيرالية، تحويل المركبات السيليكونية الكيرالية إلى مشتقات السلفونات، واستخدام قواعد كيرالية طبيعية (مثل **بروسين (بروسين)**) للفصل البلوري.

3. توسيع بنية المركبات السيليكونية الكيرالية المحتوية على ذرات غير عضوية: تتصل ذرة السيليكون بمجموعات تحتوي على ذرات غير عضوية مثل الكبريت أو النيتروجين، مثل مجموعات السلفونات أو الأمينات، مما يزيد من تنوع بيئة المركز الكيرالي.

أثبتت أبحاث كيبيينج لأول مرة أن ذرة السيليكون يمكن أن تكون مركزًا كيراليًا، مما وسّع نطاق الكيمياء المجسمة (التقليدية التي تعتمد على ذرة الكربون كمركز). وقد أثبت من خلال التجارب أن الشكل الرباعي السطوح للسيليكون يسمح باختلافات في الترتيب المكاني للمجموعات، مما يضع الأساس النظري للمحفزات والمواد الكيميائية الكيرالية القائمة على السيليكون. تم تطوير طريقة تحضير كبريتات السيلان - طريقة الفصل الكيرالي للقاعدة (كما هو موضح في الشكل أدناه)، والتي أصبحت استراتيجية عامة لفصل المركبات السيليكونية الكيرالية في وقت مبكر. وقد عزز استخدام كاشف غرينيارد في التخليق غير المتماثل، مما وفر أدوات لإعداد مركبات السيليكون المعقدة بدقة.

# قراءة إضافية

المواد التاريخية الرسمية لشركة داون كورنينج: كتاب داون كورنينج "أربعون عامًا من الريادة"

كتاب "أخوات هولاند": قصة ثلاث زوجات كيميائيين (سيرة ذاتية شبه خيالية)

كتاب "فريدريك ستانلي كيبيينج - رائد في كيمياء السيليكون: حياته وإرثه"

سحر العلم لا يقتصر على المختبر. أثبت كيبيينج طوال حياته: عندما تلتقي الفضول بالمثابرة، يمكن للبحث النادر أن يحرك العالم.

إخلاء المسؤولية: النصوص والصور والبيانات الواردة أعلاه مستمدة من الإنترنت، وحسابات WeChat العامة، والشركات ذات الصلة، إلخ. نحن نحتفظ بموقف محايد تجاه وجهات النظر الواردة في النص، وهذه المقالة مخصصة فقط كمرجع داخل الصناعة.