從分子構(gòu)造到分子構(gòu)型和分子構(gòu)象

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1、從分子構(gòu)造到分子構(gòu)型和分子構(gòu)象作者：凌永樂????文章來源：轉(zhuǎn)載????點(diǎn)擊數(shù)：40????更新時(shí)間：2006-12-26凌永樂分子構(gòu)造（constitution）是指分子中原子相互聯(lián)結(jié)的方式和次序，過去長期以來稱為分子結(jié)構(gòu)（structure），根據(jù)國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的建議，改為“構(gòu)造”?！敖Y(jié)構(gòu)”一詞應(yīng)用在廣泛的范圍，例如物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子的電子結(jié)構(gòu)等等。分子結(jié)構(gòu)也具有廣泛的含意，除包括分子構(gòu)造外，還包括分子構(gòu)型（configuration）和分子構(gòu)象（conformation）等。從分子構(gòu)造到分子構(gòu)型和分子構(gòu)象是化學(xué)家們一個(gè)接一個(gè)對(duì)化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的研究逐漸認(rèn)識(shí)到的，推動(dòng)了化學(xué)

2、科學(xué)的發(fā)展。分子構(gòu)造的研究是從同分異構(gòu)體的出現(xiàn)開始的。18世紀(jì)末、19世紀(jì)初，由于分析化學(xué)迅速發(fā)展，新的化合物不斷被發(fā)現(xiàn)。19世紀(jì)20年代里，化學(xué)家們開始發(fā)現(xiàn)到一些物質(zhì)的化學(xué)組成相同，但是性質(zhì)各異。這在當(dāng)時(shí)來說，是不可思議的。因?yàn)楫?dāng)時(shí)化學(xué)家們認(rèn)為物質(zhì)的性質(zhì)只決定于它的組成，每一個(gè)物質(zhì)有一固定的組成，這是18世紀(jì)末確立的定組成定律。后來，這個(gè)定律的逆定律也被確認(rèn)，即具有相同組成的物質(zhì)必定是同一種物質(zhì)?，F(xiàn)在競(jìng)?cè)怀霈F(xiàn)組成相同而性質(zhì)各異的物質(zhì)了。這些物質(zhì)首先發(fā)現(xiàn)是在1823年。這一年德國化學(xué)家李比希（Liebig，Justusvonl803～1873）制得雷酸銀，分析了它的組成，氧化銀占

3、77.53％，氰占22.47％，確定了它的化學(xué)式，現(xiàn)在知道是AgOCN。這個(gè)分析結(jié)果得到的化學(xué)組成正和一年前他的同國化學(xué)家武勒（wohler，F(xiàn)riedrich1800～1882)制得的氰酸銀AgOCN完全相同，武勒分析氰酸銀的結(jié)果是氧化銀占77.23％，氰占22.77％。二者組成成分幾乎一致，但是性質(zhì)完全不同，雷酸銀是一種猛烈的炸藥，而氰酸銀不是。他們二人在共同研究分析所遇到的難題時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)到一個(gè)更難解釋的情況，即氰酸不僅和雷酸組成相同，而且也和氰尿酸（又稱三聚氰酸H3O3C3N3)一致．1828年，武勒利用氯化銨和氰酸銀反應(yīng)，期待得到氰酸銨NH4OCN，結(jié)果卻生成尿素CO(N

4、H2)2。這不僅摧毀了當(dāng)時(shí)有機(jī)化合物生成的“生命力”論，鏟除了當(dāng)時(shí)無機(jī)化合物和有機(jī)化合物之間不可逾越的鴻溝，而且又為這種不可思議的現(xiàn)象提供了又一確實(shí)可靠的實(shí)例。關(guān)于尿素的組成，英國化學(xué)家普勞特（Prout，william1785－1850）曾經(jīng)分析過，得出的結(jié)果如下：元素百分?jǐn)?shù)原子數(shù)氮46.6502碳19.9751氫6.6704氧26.650199.875武勒分析了氰酸銨的組成，得出的結(jié)果是：元素百分?jǐn)?shù)原子數(shù)氮46.782碳20.191氫6.594氧26.24199.80這二者分析結(jié)果的相近引起當(dāng)時(shí)歐洲化學(xué)界權(quán)威人士、武勒的老師和朋友、瑞典化學(xué)家貝齊里烏斯（Berzelius，J

5、onsJakob1779～1848）的注意。他在武勒和李比希發(fā)現(xiàn)雷酸銀和氰酸銀兩種組成相同而性質(zhì)各異的物質(zhì)時(shí)，曾經(jīng)認(rèn)為這兩個(gè)人中必有人分析錯(cuò)誤。1830年他自己也發(fā)現(xiàn)了酒石酸和葡萄酸也是組成相同而性質(zhì)各異的兩種物質(zhì)。酒石酸是從酒石中分離出來的，早在1769年瑞典化學(xué)家謝勒(Scheele，CarlWilhelm1742～l786）發(fā)現(xiàn)了它，葡萄酸首先由法國化學(xué)品制造商人凱斯特勒（Kestner，Charles）作為酒石的一種副產(chǎn)品分離出來，在1819年以前一直被當(dāng)草酸出售。1826年法國化學(xué)家蓋呂薩克，（Gay－Lussac，JosephLouis1778～1850）研究了它，確

6、定葡萄酸和酒石酸的中和能力相同。但是葡萄酸不易溶于水，不形成羅舍勒（Rochelle）鹽，即酒石酸鉀鈉KNaC4H4O6·4H2O，羅舍勒是法國西部的一個(gè)海港城市，從這里大量出口葡萄酒。葡萄酸這個(gè)名稱正是蓋呂薩克命名的。貝齊烏斯在發(fā)現(xiàn)到它和酒石酸組成相同而性質(zhì)各異后，稱它為異酒石酸，現(xiàn)在稱為外消旋酒石酸。于是，貝齊里烏斯在1832年他編的《物理化學(xué)進(jìn)展年報(bào)》中發(fā)表文章，指出“它們由相同元素的相同數(shù)目的原子組成，但是它們的原子按不同的方式排列，因而具有不同的化學(xué)性質(zhì)?！辈⑻岢鰧⑾嗤M成而不同性質(zhì)的物質(zhì)稱為isomers。這一詞來自希臘文，“iso”是“相同”，“mer”是“部分”，

7、直譯就是“相同部分”，現(xiàn)在譯為“同分異構(gòu)體”。同分異構(gòu)體現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)開始了分子構(gòu)造的研究。這種現(xiàn)象表明，物質(zhì)分子的化學(xué)和物理性質(zhì)不僅取決于組成分子的元素原子的種類和數(shù)目，而且還取決于原子的排列。分子中的原子是怎樣排列的。元素化合價(jià)的出現(xiàn)提供了一定根據(jù)。1852年英國曼徹斯特（Manchester）大學(xué)化學(xué)教授弗蘭克南德（Framk-land，Edwardl825～1899）發(fā)表一篇《論一新系列有機(jī)金屬化合物》（OnanewSeriesofOrgamicCompoundsContai