从分子构造到分子构型和分子构象

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1、从分子构造到分子构型和分子构象作者：凌永乐    文章来源：转载    点击数：40    更新时间：2006-12-26凌永乐分子构造（constitution）是指分子中原子相互联结的方式和次序，过去长期以来称为分子结构（structure），根据国际纯粹和应用化学联合会的建议，改为“构造”。“结构”一词应用在广泛的范围，例如物质结构、原子的电子结构等等。分子结构也具有广泛的含意，除包括分子构造外，还包括分子构型（configuration）和分子构象（conformation）等。从分子构造到分子构型和分子构象是化学家们一个接一个对化学物质性质的研究逐渐认识到的，推动了化学

2、科学的发展。分子构造的研究是从同分异构体的出现开始的。18世纪末、19世纪初，由于分析化学迅速发展，新的化合物不断被发现。19世纪20年代里，化学家们开始发现到一些物质的化学组成相同，但是性质各异。这在当时来说，是不可思议的。因为当时化学家们认为物质的性质只决定于它的组成，每一个物质有一固定的组成，这是18世纪末确立的定组成定律。后来，这个定律的逆定律也被确认，即具有相同组成的物质必定是同一种物质。现在竞然出现组成相同而性质各异的物质了。这些物质首先发现是在1823年。这一年德国化学家李比希（Liebig，Justusvonl803～1873）制得雷酸银，分析了它的组成，氧化银占

3、77.53％，氰占22.47％，确定了它的化学式，现在知道是AgOCN。这个分析结果得到的化学组成正和一年前他的同国化学家武勒（wohler，Friedrich1800～1882)制得的氰酸银AgOCN完全相同，武勒分析氰酸银的结果是氧化银占77.23％，氰占22.77％。二者组成成分几乎一致，但是性质完全不同，雷酸银是一种猛烈的炸药，而氰酸银不是。他们二人在共同研究分析所遇到的难题时，却发现到一个更难解释的情况，即氰酸不仅和雷酸组成相同，而且也和氰尿酸（又称三聚氰酸H3O3C3N3)一致．1828年，武勒利用氯化铵和氰酸银反应，期待得到氰酸铵NH4OCN，结果却生成尿素CO(N

4、H2)2。这不仅摧毁了当时有机化合物生成的“生命力”论，铲除了当时无机化合物和有机化合物之间不可逾越的鸿沟，而且又为这种不可思议的现象提供了又一确实可靠的实例。关于尿素的组成，英国化学家普劳特（Prout，william1785－1850）曾经分析过，得出的结果如下：元素百分数原子数氮46.6502碳19.9751氢6.6704氧26.650199.875武勒分析了氰酸铵的组成，得出的结果是：元素百分数原子数氮46.782碳20.191氢6.594氧26.24199.80这二者分析结果的相近引起当时欧洲化学界权威人士、武勒的老师和朋友、瑞典化学家贝齐里乌斯（Berzelius，J

5、onsJakob1779～1848）的注意。他在武勒和李比希发现雷酸银和氰酸银两种组成相同而性质各异的物质时，曾经认为这两个人中必有人分析错误。1830年他自己也发现了酒石酸和葡萄酸也是组成相同而性质各异的两种物质。酒石酸是从酒石中分离出来的，早在1769年瑞典化学家谢勒(Scheele，CarlWilhelm1742～l786）发现了它，葡萄酸首先由法国化学品制造商人凯斯特勒（Kestner，Charles）作为酒石的一种副产品分离出来，在1819年以前一直被当草酸出售。1826年法国化学家盖吕萨克，（Gay－Lussac，JosephLouis1778～1850）研究了它，确

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，不形成罗舍勒（Rochelle）盐，即酒石酸钾钠KNaC4H4O6·4H2O，罗舍勒是法国西部的一个海港城市，从这里大量出口葡萄酒。葡萄酸这个名称正是盖吕萨克命名的。贝齐乌斯在发现到它和酒石酸组成相同而性质各异后，称它为异酒石酸，现在称为外消旋酒石酸。于是，贝齐里乌斯在1832年他编的《物理化学进展年报》中发表文章，指出“它们由相同元素的相同数目的原子组成，但是它们的原子按不同的方式排列，因而具有不同的化学性质。”并提出将相同组成而不同性质的物质称为isomers。这一词来自希腊文，“iso”是“相同”，“mer”是“部分”，

7、直译就是“相同部分”，现在译为“同分异构体”。同分异构体现象的发现开始了分子构造的研究。这种现象表明，物质分子的化学和物理性质不仅取决于组成分子的元素原子的种类和数目，而且还取决于原子的排列。分子中的原子是怎样排列的。元素化合价的出现提供了一定根据。1852年英国曼彻斯特（Manchester）大学化学教授弗兰克南德（Framk-land，Edwardl825～1899）发表一篇《论一新系列有机金属化合物》（OnanewSeriesofOrgamicCompoundsContai