آلفرد ورنر؛ مردی که معماری پنهان مولکول‌ها را آشکار کرد:قسمت دوم: انقلاب در شیمیآزمایش ورنر با نیترا

آلفرد ورنر؛ مردی که معماری پنهان مولکول‌ها را آشکار کرد:قسمت دوم: انقلاب در شیمیآزمایش ورنر با نیترات نقره، به‌ظاهر ساده بود، اما نتیجه‌اش تمام قواعد رایج را به چالش کشید.او ترکیبات مختلف کبالت-آمونیاک را در آب حل کرد و سپس به آرامی محلول نیترات نقره به آن افزود. نیترات نقره با یون‌های کلرید واکنش می‌دهد و رسوب سفید رنگ نقره کلرید را تشکیل می‌دهد. اما نکته شگفت‌انگیز این بود که در هر ترکیب، مقدار متفاوتی رسوب حاصل می‌شد.برخی از ترکیبات، تمام کلر خود را بلافاصله پس می‌دادند. برخی دیگر، تنها دو-سوم یا یک-سوم کلر را آزاد می‌کردند. و برخی ترکیبات، حتی با افزودن نیترات نقره، هیچ رسوبی ایجاد نمی‌کردند.یون کلرید، یکسان بود. آمونیاک، یکسان بود. کبالت، یکسان بود. تنها تفاوت، نسبت آن‌ها بود. اما چرا این نسبت، رفتار شیمیایی را این‌قدر دگرگون می‌کرد؟ورنر پاسخ را در یک مفهوم تازه جست‌وجو کرد: فضا.او به خود گفت: اگر کبالت بتواند شش مولکول آمونیاک را در یک آرایش هندسی خاص دور خود بچیند، آن‌گاه همه این مولکول‌ها در «دایره اول» یا همان حوزه داخلی قرار می‌گیرند. اما اگر برخی از کلرها هم در این حوزه باشند، دیگر نمی‌توانند به‌سادگی در آب یونیده شوند و با نقره رسوب دهند.این تفکری جسورانه بود: اورنر پیشنهاد کرد که اتم فلز مرکزی، نه تنها با مولکول‌های آمونیاک، بلکه با برخی از یون‌های کلرید نیز پیوندهایی برقرار می‌کند که پیوندهای معمولی کووالانسی یا یونی نیستند. او این پیوندها را «پیوندهای فرعی» نامید و اعتقاد داشت آن‌ها از ظرفیت اصلی فلز جدا هستند.سال ۱۸۹۳، نقطه عطف تاریخ شیمی بود.ورنر مقاله‌ای منتشر کرد با عنوان «دربارهٔ ساختار ترکیبات معدنی» که در آن نظریه‌ای انقلابی را مطرح کرد: نظریه کئوردیناسیون.او در این نظریه، دو نوع ظرفیت را از هم متمایز کرد: ظرفیت اولیه (یا اصلی): همان ظرفیت کلاسیک که توسط اکسایش و کاهش تعیین می‌شود.ظرفیت ثانویه (یا کئوردیناسیونی): عددی ثابت برای هر فلز که تعداد مولکول‌ها یا یون‌هایی را تعیین می‌کند که می‌توانند مستقیماً به فلز متصل شوند.برای کبالت(III)، این عدد ثابت، شش بود.به‌یکباره، تمام ترکیبات عجیب و نامفهوم، معنادار شدند،اما ورنر فراتر رفت. او پرسید: اگر شش گروه بتوانند دور فلز قرار بگیرند، این آرایش دقیقاً چه شکلی است؟با الهام از هندسه، او پیشنهاد کرد که پایدارترین آرایش برای شش گروه، یک هشت‌وجهی است؛ شکلی با هشت وجه مثلثی که فلز در مرکز آن قرار دارد و شش گروه در رأس‌ها.این پیش‌بینی، جرقه‌ای بود که نسل‌های بعدی شیمیدانان را به حرکت درآورد. اگر این آرایش درست بود، ترکیباتی با دو گروه یکسان در جایگاه‌های مختلف هشت‌وجهی باید ایزومر داشته باشند؛ مولکول‌هایی با فرمول یکسان اما خواص متفاوت، به‌خاطر آرایش فضایی متفاوت.چند سال بعد، شاگردان ورنر نخستین ایزومرهای فضاییِ ترکیبات کئوردیناسیونی را سنتز کردند و ثابت کردند که هشت‌وجهی، نه یک فرضیه زیبا، بلکه واقعیتی انکارناپذیر است.از آن لحظه، شیمی کئوردیناسیون متولد شد.اما زندگی ورنر، مانند بسیاری از انقلابیون، آسان نبود. جامعه شیمیایی آن دوران، به‌ویژه شیمیدانان آلمانی که بر نظریه کلاسیک ساختاری پافشاری می‌کردند، نظریه او را با تردید فراوان پذیرفتند. برخی از برجسته‌ترین استادان زمانه، سال‌ها با او به مخالفت برخاستند.با این حال، ورنر به کار خود ادامه داد. او با دقت شگفت‌انگیزی، صدها ترکیب جدید سنتز کرد و قواعد نظریه خود را بر روی فلزات مختلف آزمود. هر آزمایش جدید، گواه دیگری بر درستی دیدگاه او بود.سال‌ها بعد، در ۱۹۱۳، آکادمی سلطنتی علوم سوئد جایزه نوبل شیمی را به آلفرد ورنر اهدا کرد؛ نه برای کشف یک ماده جدید یا فرمول خاص، بلکه برای بازتعریف بنیادیِ چگونگی اتصال اتم‌ها به یکدیگر.او در سخنرانی نوبل خود گفت:«شیمی معدنی، تا پیش از این، علم مواد خام بود. اما اکنون، معماری پنهان مولکول‌ها را شناخته‌ایم. هر اتم فلزی، مرکز یک جهان کوچک است که می‌تواند با دقتِ یک معمار، مولکول‌ها را در فضای سه‌بعدی بچیند. این نظم پنهان، نه فقط زیبا، بلکه مبنای بسیاری از پدیده‌های طبیعی است که روزی آن‌ها را درک خواهیم کرد.»پیش‌بینی او درست از آب درآمد. امروز، از هموگلوبین خون که اکسیژن را در بدن حمل می‌کند تا کلروفیل برگ‌ها که نور خورشید را جذب می‌کند، همگی بر پایه اصولی کار می‌کنند که ورنر نخستین بار آن‌ها را توصیف کرد. داروهای ضدسرطان مبتنی بر پلاتین، کاتالیزورهایی که پلاستیک را می‌سازند، و حتی موادی که در نمایشگرهای تلفن همراه به‌کار می‌روند، وام‌دار همان هشت‌وجهی‌هایی هستند که ورنر در سال ۱۸۹۳ روی کاغذ ترسیم کرد.