化学结构（反映物质分子内部各元素原子的秩序）-趣爱秀

理论创立过程

关于“化学结构”这一概念，在19世纪上半叶就已为化学家所采用了，到60年代，又得到了新的发展。1861年，俄国化学家布特洛夫在《论物质的化学结构》这一报告中，强调了“化学结构”这个概念。他指出，假设任一化学元素都有化学亲合力值，这一值可能无限亦可能有限，化学原子借这种力来形成物质。

布特列洛夫建议将这种化学关系，用“化学结构”一词来表示。并且，他认为，有机化合物的化学性质与其化学结构之间存在着一定的依赖关系。因此，一方面可以依据分子的化学性质；另一方面则可以根据性质和化学反应而推测分子的化学结构。由此，人们就可能用化学方法来认识和确定有机化合物的化学结构。在此后的十几年中，布特洛夫曾预测并合成了一些有机化合物。如异丁烷。

在1860年前后，虽然弗兰克兰、凯库勒、库帕和布特列洛夫等人在化学结构理论的建设上做出了卓越的贡献，但是在这时，这种新理论和概念还很不完备，甚至有一些漏洞。摆在面前的拦路虎有两个：其一是具有CnH2n+2代数式的烷烃是否存在着两大异物系列：一是碳原子的四个价键是否相异。

这两大难题在1864年得到了圆满的解决，“擒虎人”是德国的有机化学家肖莱马。肖莱马是马克思和恩格斯的革命战友，在自然科学方面，他自觉运用了辩证唯物主义作为指导，在科研方面取得了很大成就。恩格斯评价肖莱马为“现代的科学的有机化学的奠基人之一”。

肖莱马批判地继承了布特列洛夫等人的见解，并加以严格听分析筛选。在实验中，他采用了纯度较高的样品。经过认真审慎地研究，肖莱马发表了《论二甲基和氢化乙基的同一性》这篇著名的论文，肯定地指出所谓“二甲基”和“氢化乙基”实为一物，即C2H6，从而排除了一个假想的烷烃系列，并证实了碳原子的四个化合物的等同性。

至此，近代有机化学中的化学结构学说的创立过程圆满结了。

碳是四价学说

在布特列洛夫之前，有许多化学家对有机结构理论的建立做出了重要贡献。

例如1852年，弗兰克兰在研究金属有机化合物时，提出了不同的元素具有不同的给合能力的见解。

1857年，凯库勒提出了原子数的概念，他认为：“化合物的分子，由连同原子结合而成，与某上原子相化合的其它元素的原子或基团的数目，取决于各成分的亲合力值”，他说的“亲合力值”就是原子价。他通过研究还进一步指出：“一个原子的碳和四个原子的氢是等价的。”这就提出了碳原子的四价学说。

1858年，英国有机化学家库帕在《论一个新的化学理论》一文中，也提出了碳的四价学说，并阐明了碳原子可以互相联接成链的思想，他指出：“碳原子可以和一定数目的氢、氯、氧、硫等元素结合，碳原子和一价元素的最高结合能力是四”，“碳原子彼此之间也可以结合”。

对于碳原子间可以相连成链状的学说，凯库勒是这样解释的：“对于含有几个碳原子的物质，我们必须假定硫原子的亲合力不仅有一部分与其他种类原子结合，而且各碳原子彼此之间也可以结合而排成一线。”，由以上这种假设，他认为，在两个碳原子的2*4个亲合力单位中，最可能的是一个碳原子的一个单位亲合力用在两个碳原子的结合上，就只剩下6个单位亲合力通够用在两个碳原子结合上，就只剩下6个单位亲合力能够用于其他元素的结合上了。换言之即，两个碳原子组成的基团c2是具有6个亲合力的单位的，可以和一价元素的6个原子结合形成化合物。

1861年，凯库勒在《有机化学教程》一书中运用了“香肠式”结构式来描绘有机化合物。

英国化学家库帕于1858年，也独立地提出了碳是四价和碳原子之间可以相连成莲状的学说。他采取以下的式子来描绘有机化合物结构。

C{O…OHC{O…OHC{O…OH

…H2H2H2}C

C…H3C…H3H3…C

甲醇乙醇乙醚

库帕那时采用的原子量O=8，如果O=16，上图式中所有相连的两个氧原子都应改为一上氧原子，这就与我们现在用的有机化合物结构式相当接近了。