Giacomo Luigi Ciamician

Giacomo Luigi Ciamician
chemik
Dielo
Polia pôsobnosti	chémia, fotochémia, fyzikálna chémia, organická chémia
Známy vďaka	fotochémia,Norrishova reakcia, Norrishova reakcia druhého typu, zelená chémia,
Vedecké pôsobenie	Univerzita vo Viedni, Giessenská Univerzita, Univerzita v Ríme, Univerzita v Bologni
Alma mater	Univerzita vo Viedni, Giessenská Univerzita
Akademický titul	profesor
Významní profesori	Hugo Weidel, Ludwig Barth zu Barthenau,Stanislao Cannizzaro
Významní študenti	Angelo Angeli
Ovplyvnil	Ronald George Wreyford Norrish, Johannes Stark, Jan Klán, Tomáš Slanina, Michal Májek, Martin Putala
Osobné informácie
Narodenie	27.8.185727. august 1857 Trieste, Rakúsko-Uhorsko
Úmrtie	2. január 1922 (64 rokov) Bologna, Taliansko
Miesto pobytu	Taliansko, Rakúsko-Uhorsko
Príbuzní	Giacomo Ciamician, Carolina Ghezzo
Odkazy
	Giacomo Luigi Ciamician (multimediálne súbory na commons)
Biografický portál

Giacomo Luigi Ciamician (*27. augusta 1857 v Trieste, Rakúsko-Uhorsko – ^†2. januára 1922 v Bologni, Taliansko) bol taliansky chemik so zameraním na fotochémiu, ktorý sa považuje za jej zakladateľa. Venoval sa aj zelenej chémii.

„

Na vyprahnutých územiach vzniknú priemyselné kolónie bez dymu a bez komínov; lesy sklenených trubíc sa budú rozprestierať po planinách a sklené budovy sa budú všade stavať; vo vnútri týchto budov sa budú odohrávať fotochemické procesy, ktoré boli doteraz stráženým tajomstvom rastlín, ale ktoré budú ovládané ľudským priemyslom, ktorý bude vedieť, ako ich prinútiť, aby prinášali ešte hojnešie plody než príroda, pretože príroda sa neponáhľa ale ľudstvo áno. A ak sa v ďalekej budúcnosti zásoby uhlia úplne vyčerpajú, civilizácia tým nezanikne, pretože život a civilizácia budú pokračovať tak dlho, dokým bude svietiť slnko! Ak našu čiernu a nervóznu civilizáciu, založenú na uhlí, nahradí pokojnejšia civilizácia založená na využívaní solárnej energie, nebude to škodlivé pre pokrok a ľudské šťastie. Fotochemia budúcnosti by však nemala byť odložená na tak vzdialené časy; verím, že priemysel bude schopný od dnešného dňa využívať všetky energie, ktoré mu príroda poskytuje. Doteraz ľudská civilizácia využívala takmer výlučne fosílnu slnečnú energiu. Nebolo by výhodné lepšie využiť energiu zo Slnka?

“

Životopis

Giacomo Luigi Ciamician sa narodil v roku 1857 v Rakúsko-Uhorskom Trieste. Jeho rodina patrila k vyššej obchodnej buržoázii a mala arménske korene. Po absolvovaní strednej školy vo svojej rodnej obci sa v roku 1874 presťahoval do Viedne, kde študoval a pracoval na Vysokej škole technickej pod vedením Ludwiga Bartha a Huga Weidela, zameriavajúc sa na fyzikálnu chémiu. Už vtedy spájal predmety, ktoré študoval na univerzite, s vlastnými pozorovaniami prírody, ktoré vykonával na Ústave zoológie a počas letných prázdnin na Zoologickej stanici v Trieste. Tento dvojitý výskumný smer, chemický a biologický, robil z Ciamiciana jedného z popredných odborníkov na organickú chémiu.

Jeho dlhý pobyt vo Viedni (1874–1880) sa začal jeho prvými publikáciami o analýze spektier rôznych chemických prvkov, ktoré boli oceňované a dokonca citované ruským chemikom Mendelejevom na podporu jeho inovatívnej periodickej tabuľky chemických prvkov.

Ešte dôležitejší bol výskum, ktorý začal, opäť pod vplyvom Huga Weidela, o chémii pyrolu a jeho derivátov, látky, na ktorú sa špecializoval a vďaka ktorej sa stal známym.

Štúdium doktorátu ukončil v roku 1880, keď získal titul PhD. na Univerzite v Giessene, jedinej nemecky hovoriacej univerzita, ktorá udeľovala doktoráty tým, ktorí predtým nenavštevovali gymnázium špecializované na klasické štúdie.

Bezprostredne po tom, vďaka svojmu hlbokému zjednoteniu s Talianskom, Ciamician sa presťahoval do Ríma, kde sa pripojil k produktívnej skupine mladých asistentov Stanislaa Cannizzara na Istituto di Chimica. Zostal tam sedem rokov a mohol ďalej rozvíjať svoje záujmy o spektroskopiu a organické zlúčeniny dusíka.

Pokračoval aj v štúdiu pyrolu, za ktorý získal cenu udelenú 1887 Akadémiou národov Lincei. V nasledujúcom roku sa stal členom tejto akadémie, neskôr sa stal národným členom v roku 1893.

Rovnaký rok 1887 mu priniesol víťazstvo v súťaži o profesúru všeobecnej chémie v Padove, kde sa presťahoval na iba dva roky.

V roku 1889 bol povolaný do Bologne, kde prevzal profesúry všeobecnej chémie a biologickej chémie. Pamätná tabuľa stále pripomína dom, v ktorom žil, v samotnom centre ulice Via Guido Reni 3.

Univerzita v Bologni, opätovne oživená oslavami 8. výročia, sa stále pokúšala priviesť mladých, cudzích profesorov, aby definitívne prerušila väzby s dlhým obdobím stagnácie, ktoré trvalo počas predchádzajúcich dvoch storočí.

V Bologni mohol Ciamician slobodne rozvíjať svoj nezvyčajný vedecký prístup, ktorý spočíval v potrebe vytvárať vzťahy medzi rôznymi disciplínami, a ktorý ho viedol k príspevku k vytvoreniu Società italiana per il progresso delle scienze (Talianska spoločnosť pre pokrok vied), kde neskôr pôsobil ako prezident.

Ďalším základným prvkom jeho myslenia bola úloha vyučovania, chápaného ako motor formácie pred vzdelaním. Tento názor z neho robil vynikajúceho mentora a fascinujúceho popularizátora, a z jeho tried vyšlo množstvo budúcich akademikov a univerzitných profesorov.

Pre Ciamiciana však pokrok dosiahnutý v laboratóriu nemal žiadnu hodnotu, ak nebol spojený s praktickým kolektívnym a spoločenským prínosom. Podľa neho mal vedec morálnu povinnosť pýtať sa, čo jeho disciplína je a čo môže dosiahnuť, a následne aktívne participovať na verejnom živote a usmerňovať politické rozhodnutia svojej doby.

Zaujímal sa nielen o miestnu politiku (stal sa mestským radcom v roku 1918), ale aj o národnú politiku. Hrdý na Taliansko, v roku 1900 odmietol atraktívnu ponuku vo Viedni a na oplátku dostal štedré zvýšenie platu od Talianskeho kráľovstva. Keď bol v roku 1910 zvolený za senátora, prvého z Triestu, zapojil sa do mnohých komisií a stal sa predsedom Výboru pre chemický priemysel na Ministerstve priemyslu.

Jeho popularita ho priviedla do mnohých kruhov, ako je spomínaná Talianska spoločnosť pre pokrok vied, Akadémia vied v Bologni, rôzne ďalšie talianske a medzinárodné akadémie a najlepšie chemické spoločnosti sveta (v Anglicku, Francúzsku, Nemecku a USA). Ciamician bol tiež prvým generálnym prezidentom novovzniknutej Talianskej asociácie pre čistú a aplikovanú chémiu.

Giacomo Luigi Ciamician so svojim kolegom Paolom Silberom na streche Boloňskej univerzity, kde realizovali fotochémické reakcie pod priamym slnečným ožiarením.

Počas svojich 30 rokov vyučovania v Bologni vyvinul svoje chemicko-fyzikálne teórie, vyprodukoval viac ako 4 000 vedeckých prác a literárnych poznámok, s jeho zvyčajnou pozornosťou na pyrol, ale aj na prírodné produkty, chemické reakcie v rastlinách a fotochémiu. Pre túto poslednú oblasť je stále považovaný za otca fotochémie. Uvedomil si vplyv svetla na látky a pretože laboratóriá vtedy neboli vybavené na takéto experimenty, presťahoval časť svojho laboratória na strechu univerzity.

Stála pozornosť, ktorú venoval prírodnému svetu – čo ho viedlo k tomu, aby zameral väčšinu svojich úvah na oblasť organickej chémie, s rastúcim dôrazom na biologickú chémiu a najmä chémiu rastlín – viedla Ciamiciana k predpovedaniu alternatívnych zdrojov energie, ako je slnečná energia, čo ho robilo predchodcom techník, ktoré sú dnes v používaní, ako je umelá fotosyntéza.

Aj pokiaľ ide o jeho najslávnejšie štúdie o pyrole, môže sa povedať, že bol svojho času napred, pretože až po jeho smrti sa ukázalo, že zlúčenina a jej deriváty budú oveľa dôležitejšie, ako boli v jeho dobe.

Ciamicianova intuícia, ako aj jeho známe schopnosti, viedli niekoľkých jeho kolegov k nominovaniu ho deväťkrát na Nobelovu cenu (1905, 1907, 1908, 1911, 1912, 1914, 1916, 1919, 1921), ktorú však nikdy nezískal.

Obdivovaný svojimi študentmi a kolegami, osobne podporil získanie prostriedkov na výstavbu nového a vhodného Chemického inštitútu, ktorý bol už plánovaný v druhej zmluve medzi Univerzitou v Bologni, miestnymi orgánmi a štátom (1910). Práce však začali až v roku 1916, a s eskaláciou vojny boli prerušené a obnovené až v roku 1924, pričom dokončené boli v roku 1931. Až do dnes, Ciamician, ktorý sa nedožil dokončenia novostavby, je neodmysliteľne spojený s ňou, jeho meno bolo priradené k novozaloženému inštitútu už od samého začiatku.

Keď Ciamician zomrel v roku 1922, celé mesto sa zhromaždilo okolo jeho rakvy, ktorá bola prinesená do Certosy v Bologni, pričom od celého vedeckého sveta prišli srdečné kondolencie.

Spolupráca s Paolom Silberom

Spolupráca Giacoma Ciamiciana (1857–1922) a Paula Silbera (1851–1932) trvala po viac než 35 rokov. Armén Ciamician a Nemec Silber význam chemického výskumu v ich adoptovanom Taliansku priviedli na svetovú úroveň. V sérii najmenej 378 vedeckých publikácií objavili cenné antiseptikum; vyvinuli expanziu pyrolového jadra na pyridínový kruh; prispeli k chémii terpénov, esenciálnych olejov; a v podstate založili pole organickej fotochémie.

Začiatky partnerstva

Toto plodné partnerstvo malo svoje korene v 80. rokoch 19. storočia v laboratóriách Cannizzara na Inštitúte všeobecnej chémie v Ríme. Tu sa mladý Ciamician, čerstvo po štúdiách u Bartha a Weidela vo Viedni a po získaní doktorátu v Giessene, stretol s Paulom Silberom, ktorý prišiel do Talianska z dôvodu zlepšenia zdravia. Silber, ktorý sa narodil v Stargarde v Pomoransku v roku 1851, práve získal doktorát na Univerzite vo Freiburgu za prácu o syntéze dietylglykolovej kyseliny a jej derivátov. Krátko pôsobil ako asistent Erlenmeyera a dva roky pracoval ako chemik farbív v Marienberg Dyeworks. V roku 1881 prišli obaja, on a Ciamician, do Talianska, aby sa pripojili k nadšenej skupine výskumníkov okolo svojho učiteľa, Cannizzara.

Ciamician už predtým preukázal majstrovstvo v teoretickej aj experimentálnej chémii. Počas svojich štúdií vo Viedni publikoval sériu brilantných prác o emisnej spektroskopii, určovaní hustoty pár, prác o živočíšnych živiciach a tlaku vzduchu v skúmavkách. Jeho priekopnícka práca v spektroskopii ukázala, že prvky tej istej periodickej skupiny majú výrazne podobné emisné spektrá. Keďže neexistovalo pochopenie ešte nepopísaných elektronických energetických hladín v atóme, vyvinul rozumnú, a nie celkom nesprávnu, teóriu, že každý člen skupiny má spoločné komponenty, ktoré sú zodpovedné za spektrálne podobnosti.

Vysvetlenia emisných spektrí, ktoré navrhol neznámy mladý chemik, ktorý mal práve 20 rokov a ešte nemal doktorát, boli diskutované na stretnutiach Viedenskej akadémie a dokonca ich preložil profesor Ira Remsen pre prvý zväzok jeho American Chemical Journal. Na Univerzite vo Viedni a neskôr na Chemickom inštitúte v Ríme Ciamician rozvinul svoje myšlienky o spektroskopii do toho, čo bolo pravdepodobne prvým formálnym kurzom na túto tému.

Po presune do Giessenu, pretože to bola jediná univerzita, ktorá prijímala študentov bez požiadavky na predchádzajúci diplom z klasických štúdií, získal doktorát v roku 1880 a pripojil sa k Cannizzarovej skupine v Ríme. Po nasledujúcich sedem rokov sa sústredil takmer výlučne na chémiu pyrolu a v roku 1887 získal cenu Kráľovskej akadémie Lincei za svoje objavy. V roku 1887 mu bola ponúknutá pozícia na Univerzite v Padove a o dva roky neskôr ho Univerzita v Bologni pozvala na profesúru. Silber ho nasledoval na tieto univerzity a neskôr bol menovaný čestným kolegom Fakulty vied v Bologni.

Po nasledujúcich 25 rokov, až do konca Prvej svetovej vojny, ich spoločné výskumné úsilie neslo charakteristické znaky príspevkov každého člena. Ciamician, ako genialny a kritický riaditeľ výskumu, aplikoval svoje teoretické a praktické poznatky na organizovanie smerovania programu a interpretáciu jeho výsledkov. Silber, ako zručný a trpezlivý experimentátor, poskytol bohaté výsledky, na ktorých založili svoje spoločné kariéry.

V roku 1885 Ciamician a Silber oznámili prípravu nového silného antiseptika s cennými terapeutickými vlastnosťami: tetraiodopyrrol. Po patentovaní ich objavu Ciamician napísal sériu článkov o príprave, vlastnostiach a fotodekompozícii tejto látky, ktorú nazval „Iodol.“ Mnoho rokov neskôr bol Iodol stále široko používaný ako náhrada jodoformu a Valentin uviedol, že jeho objav bol bezpochyby jedným z najdôležitejších príspevkov k vede farmakológie.

Prírodné produkty

Keď Ciamician a Silber opustili Rím a presťahovali sa do Padovy a Bologne, väčšina ich príspevkov do chémie pyrrolu bola už ukončená. Ciamician zhrnul svoju prácu v tejto oblasti klasickou publikáciou s názvom „Vývoj chémie pyrrolu v poslednej štvrtine storočia,“ ktorú predniesol na Deutsche Chemische Gesellschaft.

V Padove a Bologne sa Silberove úsilie zameralo na Ciamicianove najnovšie záujmy, organické zložky rastlinných látok a fotochémické reakcie.

V oblasti terpenov a esenciálnych olejov publikovali viac než 70 článkov o izolácii a charakterizácii apiole, safrolu, eugenolu, isosafrolu, iso-eugenolu, pseudopelletierínu a mnohých ďalších prírodne sa vyskytujúcich fenolických zlúčenín. Mnohé z týchto prírodných látok podrobili podrobným chemickým skúmaniam a opísali ich prestavby a izomerizácie. Partneri hlásili bázu katalyzovanú transformáciu eugenolu na isoeugenol, proces, ktorý sa stal nesmierne dôležitým v syntéze vanilínu.

Ciamician, medzitým, našiel čas na sledovanie svojich vlastných záujmov v teoretickej a fyzikálnej chémii. Publikoval svoje názory na skutočné štruktúry benzénu, naftalénu, pyrrolu a ďalších päťčlenných kruhov. Pokúsil sa korelovať podobnosti zlúčenín známych pre tvorbu pevných roztokov a vztiahnuť fyzikálne vlastnosti a štruktúry benzénových a tiofénových systémov.

Organická fotochémia

Na konci storočia sa Ciamician rozhodol opustiť svoje predchádzajúce výskumy prírodných produktov a venovať sa systematickému štúdiu chemického účinku svetla. Jeho dôvody na vstup do takmer neprebádaného územia organickej fotochémie neboli nikdy jasne vyslovené, ale zdá sa, že bol ovplyvnený aspoň dvoma faktormi.

Po prvé, fotochémické účinky neboli pre neho skutočne nové. Kým on a Silber slúžili ako asistenti v Cannizzarovej skupine, publikovali dve pozoruhodné svetlom katalyzované reakcie. Takmer súčasne s Klingrom, Ciamician pozoroval fotoredukciu benzochinónu na hydrochinón alkoholmi. So svojimi výnimočnými experimentálnymi schopnosťami bol Silber schopný preukázať, že ožiarenie nitrobenzénu v etanole vyprodukovalo zložitú zmes produktov redukcie nitroskupiny, v ktorých boli para-aminofenol a kinaldín hlavnými zložkami. Ciamician to nazval „fotochémickou Skraupovou syntézou“ a racionalizoval, že kinaldín vznikol kondenzáciou medzi konečným fotoredukčným produktom, anilínom, a fotoxidačným produktom, acetaldehydom (alebo krotonaldehydom).

Po druhé, Ciamician narazil na článok dvoch francúzskych pracovníkov o ožiarení benzofenónu v alkoholovom prostredí. Kvôli nepresnej analýze spaľovania a nedostatku chemických dekompozičných štúdií opísali svoje materiály ako kondenzát produkt benzofenónu s acetaldehydom. Spomínajúc na svoju predchádzajúcu prácu o fotoredukčných-oxidačných reakciách sa Ciamician ponáhľal zopakovať túto štúdiu a pevne stanoviť štruktúru produktu ožiarenia benzofenónu ako benzopinakol. Hoci Ciamician a Silber skutočne neobjavili túto užitočnú a široko aplikovanú syntézu, všeobecne im je pripisovaná zásluha, pretože dokázali rozpoznať štruktúru fotodiméru.

Po nasledujúcich 15 rokov dvojica Ciamician-Silber publikovala 85 poznámok, článkov a pamätníkov o tom, čo bolo pravdepodobne prvé systematické štúdium správania organických zlúčenín voči svetlu. V priebehu ich rozsiahlych výskumov, nazvaných v nemeckej literatúre „Chemische Lichtwirkungen,“ objavili mnohé nové a jedinečné svetlom katalyzované reakcie, ktoré sú stále v používaní a dnes sa stále študujú. Preskúmali fotoredukcie aldehydov, ketónov, chinónov a nitrozlúčenín v alkoholických médiách, fotoizomerizácie dvojitých väzieb, dimerizácie olefínov a foto-hydrolytickú fragmentáciu ketónov.

Príkladom intramolekulárneho oxidačno-redukčného javu bola fotoreakcia orto-nitrobenzaldehydu. V mimoriadne rýchlej fotoreakcii – Ciamician ju porovnal s fotografickým procesom, pokiaľ ide o rýchlosť – bola nitroskupina redukovaná na nitrózoskupinu a aldehyd oxidovaný na karboxylovú kyselinu. Mechanistické štúdie tejto reakcie fascinujú chemikov dodnes.

Počas štúdia dimerizácie olefínov – ktorú Ciamician nazval "polymerizáciou" – bola objavená unikátna forma vnútornej cykloadície. Monoterpén carvone, ktorý má dve dvojité väzby relatívne blízko seba, prešiel transformáciou na carvone camphor. Hoci Ciamician nemohol jednoznačne stanoviť jeho štruktúru, jeho znalosti o priebehu podobných reakcií ho priviedli k silnej podpore štruktúry, ktorú nakoniec potvrdil Büchi.

Populárne brožúry a knižky

Počas prednášok pred Société Chimique de France 6. júna 1908 Ciamician predstavil tému organickej fotochémie a zhrnul svoju vlastnú prácu v tejto oblasti. Po rokoch štúdia svetlom katalyzovaných reakcií začal viac a viac odovzdávať laboratórne problémy Silberovi a začal zaznamenávať svoje myšlienky a teórie v sérii krátkych kníh, reprintoch prednášok, ktoré prezentoval pred učenými spoločnosťami v Európe a Amerike.

"Chemické problémy nového storočia", "Problémy a ciele dnešnej organickej chémie", "Spolupráca vied" a "Organická chémia v organizmoch" boli publikované medzi rokmi 1903 a 1911 a našli široké uznanie medzi študentmi, laikmi a praktickými chemikmi.

Ciamicianova prorocká prednáška v roku 1912 na tému "fotochémia budúcnosti", prezentovaná na Medzinárodnom kongrese aplikovanej chémie v New Yorku, bola po jej prednesení uznávaná ako klasika. S výnimkou prílivov, ktoré veril, že nikdy nebude možné efektívne využiť, a atómovej energie, ktorú predpovedal ako silu, ktorá "ďaleko presiahne dnešné hranice", považoval všetky známe zdroje za menej účinné než prirodzené slnečné svetlo. Predpovedal slnečné vykurovanie domácností, fotoelektrické batérie, zvýšené poľnohospodárske využitie svetla a priemyselné a syntetické aplikácie slnečného paliva. Okrem toho zhodnotil svoje vlastné fotochémické príspevky a príspevky "môjho priateľa Dr. Paula Silber" (10).

Dlhé partnerstvo v Bologni sa chýlilo ku koncu. Po vyhlásení vojny medzi Talianskom a Nemeckom v roku 1915 sa Paul Silber, vtedy 64-ročný, rozhodl, že bude bezpečnejšie presťahovať svoju rodinu z Talianska počas vojny. Ciamician sa nemohol zmieriť s rozlúčkou na stanici. Zavolal svojich dvoch asistentov, Ciusu a Ravenna, ktorí boli povolaní do talianskej armády, požiadal ich, aby si vyzuli uniformy a eskortovali Silberovu rodinu na vlak ako dôkaz, že najprv boli priateľmi a až potom Talianmi.

Na konci vojny sa Silber vrátil do Bolone, kde sa stal vedeckým riaditeľom Istituto Neoterapico Italiano.

Ciamician, vyčerpaný zo svojich prác pre svoju milovanú Taliansko počas vojny, podľahol horúčke na jeseň roku 1921. Napriek odporúčaniam študentov a priateľov sa pokúsil začať svoje prednášky o organickej a všeobecnej chémii, no choroba ho čoskoro porazila. Zomrel 2. januára 1922. Silber prežil až do roku 1932, keď zomrel v Bologni vo veku 81 rokov.

Príspevky Ciamiciana a Silberu modernému chemickému výskumu by nemali byť merané len počtom publikovaných prác. Nové oblasti, ktoré otvorili a preskúmali, prilákali mnoho vedcov v oblasti chémie pyrrolu, prírodných produktov a teoretickej chémie a fotochémie.

Vybrané vedecké publikácie

• Ueber die Einwirkung des Chloroforms auf die Kaliumverbindung Pyrrols. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1881, s. 1153–1163. Dostupné online. ISSN 0365-9496. DOI: 10.1002/cber.188101401240. (po anglicky)
• Ueber die Einwirkung von Jodäthyl auf α-Methylindol (Methylketol). Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1896, s. 2475–2482. Dostupné online. ISSN 0365-9496. DOI: 10.1002/cber.18960290318. (po anglicky)
• Chemische Lichtwirkungen. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1901, s. 2040–2046. Dostupné online. ISSN 0365-9496. DOI: 10.1002/cber.190103402118. (po anglicky)
• CIAMICIAN, Giacomo. The Photochemistry of the Future. Science, 1912-09-27, s. 385–394. Dostupné online. ISSN 0036-8075. DOI: 10.1126/science.36.926.385. PMID 17836492. (po anglicky)

Pozri tiež

• Norrishova reakcia
• Norrishova reakcia druhého typu

Externé odkazy

• Giacomo Luigi Ciamician Archivované 18 máj 2015 na Wayback Machine at Michigan State University