August Wilhelm von Hofmann
Lucrările lui Hofmann au acoperit o gamă largă de chimie organică.
Sinteza organicăEdit
Hofmann a avut o contribuție majoră la dezvoltarea tehnicilor de sinteză organică, care a luat naștere în laboratorul lui Liebig din Giessen. Hofmann și John Blyth au fost primii care au folosit termenul „sinteză”, în lucrarea lor „On Styrole, and Some of the Products of Its Decomposition”, precedând cu câteva luni utilizarea termenului de către Kolbe. Ceea ce Blyth și Hofmann au numit „sinteză” le-a permis să facă deducții cu privire la constituția stirolului. O lucrare ulterioară, „On Toluidine” a lui Muspratt și Hofmann, a descris unele dintre primele „experimente de sinteză” (synthetische Versuche) în domeniul chimiei organice. Deși scopul final al unor astfel de experimente era de a produce în mod artificial substanțe care apar în mod natural, un astfel de obiectiv nu era practic realizabil la acea vreme. Scopul imediat al tehnicii a fost aplicarea unor reacții cunoscute la o varietate de materiale pentru a descoperi ce produse se puteau forma. Înțelegerea metodei de formare a unei substanțe a fost un pas important în plasarea acesteia în cadrul unei taxonomii a substanțelor în curs de dezvoltare. Această tehnică a devenit baza programului de cercetare al lui Hofmann. El a folosit sinteza organică ca metodă de investigare, pentru a spori înțelegerea chimică a produselor de reacție și a proceselor prin care acestea s-au format.
Gudron de cărbune și anilineEdit
Primele cercetări ale lui Hofmann, efectuate în laboratorul lui Liebig din Giessen, au fost o examinare a bazelor organice ale gudronului de cărbune. Hofmann a reușit să izoleze cu succes Kyanol și Leucol, baze raportate anterior de Friedlieb Ferdinand Runge, și a arătat că Kyanol era aproape în întregime anilină, despre care se dovedise anterior că este un produs de descompunere al colorantului vegetal indigo. În prima sa publicație (1843), el a demonstrat că o varietate de substanțe care fuseseră identificate în literatura chimică contemporană ca putând fi obținute din nafta de gudron de huilă și din derivații acesteia erau toate o singură bază azotată, anilina. Printre acestea se numărau Kyanol, Anilina lui Carl Julius Fritzsche, Krystallina lui Otto Unverdorben și Benzidamul lui Nikolai Zinin. O mare parte din lucrările sale ulterioare au dezvoltat în continuare înțelegerea alcaloizilor naturali.
Hofmann a făcut o analogie între anilină și amoniac. El a vrut să-i convingă pe chimiști că bazele organice pot fi descrise în termeni de derivați ai amoniacului. Hofmann a reușit să transforme amoniacul în etilamină și în compușii dietilamină, trietilamină și tetraetilamoniu. A fost primul chimist care a sintetizat aminele cuaternare. Metoda sa de transformare a unei amide în amină este cunoscută sub numele de rearanjarea Hofmann.
În timp ce aminele primare, secundare și terțiare erau stabile atunci când erau distilate la temperaturi ridicate în condiții alcaline, amina cuaternară nu era așa. Încălzirea hidroxidului de tetraetilamoniu cuaternar a dat vapori de trietilamină terțiară. Acest lucru a devenit baza a ceea ce este cunoscut în prezent sub denumirea de eliminare Hofmann, o metodă de transformare a aminelor cuaternare în amine terțiare. Hofman a aplicat cu succes metoda la coniină, otrava colinergică a cucuvelei, pentru a obține prima structură a unui alcaloid. Metoda sa a devenit extrem de importantă ca instrument de examinare a structurilor moleculare ale alcaloizilor și, în cele din urmă, a fost aplicată, printre altele, la morfină, amină de cocaină, atropină și tubocurarină. Coniina a devenit în cele din urmă primul dintre alcaloizi care a fost sintetizat artificial.
În 1848, Charles Blachford Mansfield, elevul lui Hofmann, a dezvoltat o metodă de distilare fracționată a gudronului de cărbune și a separat benzenul, xilena și toluenul, un pas esențial pentru dezvoltarea produselor din gudron de cărbune.
În 1856, studentul lui Hofmann, William Henry Perkin, încerca să sintetizeze chinina la Colegiul Regal de Chimie din Londra, când a descoperit primul colorant de anilină, mauveina. Descoperirea a dus la crearea unei game largi de vopsele textile colorate create în mod artificial, revoluționând lumea modei. Cercetările lui Hofmann asupra rosanilinei, pe care a preparat-o pentru prima dată în 1858, au reprezentat începutul unei serii de investigații asupra materiei colorante. În 1863, Hofmann a arătat că albastrul de anilină este un derivat trifenilic al rosanilinei și a descoperit că în molecula de rosanilină pot fi introduse diferite grupe alchilice pentru a produce coloranți de diferite culori purpurii sau violete, care au devenit cunoscuți sub numele de „violetele lui Hofmann”. În 1864, Hofmann a confirmat că magenta poate fi obținută numai prin oxidarea anilinei comerciale în care sunt prezente ca impurități ortotoluidina și paratoluidina izomerice, nu din anilina pură. Printre alți studenți ai lui Hofmann care s-au implicat în industria britanică a coloranților se numără Edward Chambers Nicholson, George Maule și George Simpson. După întoarcerea sa în Germania, Hofmann a continuat să experimenteze cu coloranți, creând în cele din urmă roșu de chinolină în 1887.
Hofmann a studiat bazele de azot, inclusiv dezvoltarea metodelor de separare a amestecurilor de amine și prepararea unui număr mare de „poliamonii” (diamine și triamine, cum ar fi etilendiamina și dietilendiamina). Între 1855 și 1857, a lucrat cu Auguste Cahours la bazele fosforice. Împreună cu acesta, în 1857, Hofmann a preparat primul alcool alifatic nesaturat, alcoolul alilic, C3 H5OH. De asemenea, a examinat derivatul acestuia, izotiocianatul de alil (ulei de muștar), în 1868, și a studiat diverși alți izocianați și izonitrili (izocianuri sau carbylamine).
Hofmann a dezvoltat, de asemenea, o metodă de determinare a greutăților moleculare ale lichidelor din densitatea vaporilor. În 1859, Hofmann a izolat acidul sorbic din uleiul de sorb în 1859, un compus chimic utilizat pe scară largă ca conservant alimentar.
În 1865, inspirat de Auguste Laurent, Hofmann a sugerat o nomenclatură sistematică pentru hidrocarburi și derivații acestora. Aceasta a fost adoptată la nivel internațional de Congresul de la Geneva, cu unele modificări, în 1892.
Modele moleculareEdit
Hofmann a fost, se pare, primul care a introdus modelele moleculare în chimia organică, după introducerea de către August Kekule a teoriei structurii chimice în 1858 și după introducerea de către Alexander Crum Brown a formulelor structurale tipărite în 1861. În cadrul unui discurs de vineri seara la Royal Institution din Londra, la 7 aprilie 1865, el a expus modele moleculare ale unor substanțe organice simple, cum ar fi metanul, etanul și clorura de metil, pe care le construise din bile de crochet de masă colorate diferit, conectate între ele cu tuburi subțiri din alamă. Schema cromatică originală a lui Hofmann (carbon = negru, hidrogen = alb, azot = albastru, oxigen = roșu, clor = verde și sulf = galben) a evoluat în schema cromatică CPK și este utilizată și în prezent. După 1874, când van’t Hoff și Le Bel au sugerat independent că moleculele organice pot fi tridimensionale, modelele moleculare au început să capete aspectul lor modern.
Voltametrul HofmannEdit
Voltametrul Hofmann este un aparat pentru electroliza apei, inventat de August Wilhelm von Hofmann în 1866. Este format din trei cilindri verticali uniți, de obicei din sticlă. Cilindrul interior este deschis în partea superioară pentru a permite adăugarea de apă și a unui compus ionic pentru a îmbunătăți conductivitatea, cum ar fi o cantitate mică de acid sulfuric. Un electrod de platină este plasat în partea inferioară a fiecăruia dintre cei doi cilindri laterali, conectat la bornele pozitive și negative ale unei surse de electricitate. Când curentul trece prin Voltametrul lui Hofmann, se formează oxigen gazos la anod și hidrogen gazos la catod. Fiecare gaz deplasează apa și se adună în partea superioară a celor două tuburi exterioare.
.