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梦中得真知苯环结构的发现

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:在有机化学发展史上,凯库勒关于苯环结构的发现具有里程碑式的意义。凯库勒一直为此冥思苦想,在此期间,一些科学家对苯分子结构的讨论也对他起到了一定的帮助作用。凯库勒恍然大悟,这就是自己苦苦思索而不得的苯分子结构。凯库勒立刻发表了自己的见解,这个见解震惊了整个科学界。作为一位杰出的科学家,凯库勒的成就得到了全世界的普遍认可。

有机化学发展史上,凯库勒关于苯环结构的发现具有里程碑式的意义。因为这个发现不仅使有机化学在理论上取得了蓬勃的发展,并且促使人们建立起了庞大的有机化学工业,促进了社会文明的发展。

早在19世纪初期,科学家就发现了一种新的化学物质,知道这种物质是由碳和氢两种元素组成的。1825年,英国科学家法拉第仔细研究了这种被叫做“重碳化氢”的化学物质,并测量出这种化学物质中碳和氢的重量比例。后来人们把“重碳化氢”改称为苯,但依旧不知道碳和氢是如何构成苯分子的,这个谜团困扰了化学界将近半个世纪。

就在法拉第得出部分研究成果四年后的1829年,凯库勒诞生在了德国的达姆施塔特市。凯库勒从小就对数学和建筑设计有着无比的兴趣,因此他在18岁的时候进入吉森大学,学习建筑设计。后来,在听了化学家李比希的课程后,凯库勒的兴趣转向化学研究,并终身从事这一行业。

法拉第

从吉森大学毕业后,凯库勒先后去了法国、瑞士和英国学习,后来回到德国,成为根特大学的教授。因为对空间结构有着特殊的爱好,凯库勒相信化学物的性质和分子空间结构有着密不可分的关系,因此他主要从事分子结构的研究,并取得了许多成果,其中最大的成果就是提出碳原子具有四价,因此可以互相连接成链,构成复杂的有机物的理论。但是这个理论在苯分子上却不起作用了,因为苯分子无论怎么连接,也无法和理论相符。凯库勒一直为此冥思苦想,在此期间,一些科学家对苯分子结构的讨论也对他起到了一定的帮助作用。

经过多年思考,苯分子的结构好像就在凯库勒身边飘荡,但是却又抓不住,这让凯库勒十分困惑。大约是在1864年的冬天,凯库勒坐在火炉边,继续画着苯分子的结构图,画着画着,他不知不觉地睡着了。凯库勒做了一个奇特的梦,他梦到自己进入了分子的世界,各种形状不一的分子在他的身边跳动,一些熟悉的分子慢慢向后面退去,新的分子涌到他的眼前。忽然,凯库勒注意到一串奇怪的分子,它像一条蛇一样扭动。这条蛇忽然用自己的嘴咬住尾巴,变成一个环,在他眼前不停地转动。凯库勒恍然大悟,这就是自己苦苦思索而不得的苯分子结构。

凯库勒

凯库勒立刻醒了过来,他忙了一整夜,终于画出了苯分子的结构图。正如我们今天看到的那样,苯分子中的六个碳原子首尾连接,构成一个环状结构,每个碳原子上都接有一个氢原子。这种结构既可以解释苯分子中碳氢的质量比例,又满足四价碳链的理论,可以说是再完美不过的结构了。

苯环分子式为C6H6

凯库勒立刻发表了自己的见解,这个见解震惊了整个科学界。凯库勒提出的苯分子结构不仅解决了困扰科学界半个世纪的难题,也为后来科学家揭开其他复杂化合物的分子结构提供了基础,因此现在我们把苯分子的环状结构称为“凯库勒式”。

1896年春天,柏林发生了严重的流感,早已患慢性气管炎的凯库勒被感染后,病情日益恶化,同年6月13日,他与世长辞了。作为一位杰出的科学家,凯库勒的成就得到了全世界的普遍认可。

学海拾贝

虽然凯库勒是一位杰出的化学家,但在建筑方面,他却表现了惊人的天资。当凯库勒还是一位中学生时他就曾参与了达姆施塔特市三幢新房子的设计工作。

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