平面凯库勒和立体范霍夫

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1、平面的凯库勒和立体的范霍夫　　道尔顿的原子论用原子整数比解释了定组成定律和倍比定律，这属于原子间量的关系。但为什么原子会互相结合和分解？它们结合时遵循什么规律？这些问题似乎应该是无机化学来解决，但处于统治地位的贝采里乌斯的电化二元论过于笼统、不及实质而又十分强大，禁锢了人们的思想。在有机化学的研究中，许多现象使人们突破了电化二元论，勇敢地探索有机物的分子结构。这一讲我们将认识维勒、李比希、凯库勒和范霍夫，这些先行者用他们的无畏和智慧，开辟了一条光明之路——通过有机物的分子结构，建立、发展了原子间相互结合的价键理论，并使人们看清了原子在三维空间的排列情

2、况。维勒初涉“莽林”　　1800年7月31日维勒出生于德国梅因河畔法兰克福附近的埃希海姆村。他的祖父是黑森选帝侯的马舍长，他的父亲在马尔堡大学学习兽医和农业，毕业后也曾在选帝侯的王子处任马舍长，1806年在法兰克福附近经营起自己的庄园，1812年迁入法兰克福担任宫廷职务，由于学识渊博能力突出，又热心社会公益事业，不久成了当地名流。他的母亲是哈瑙一位中学校长的女儿，对幼年维勒施以良好的教育。维勒七八岁时由父亲启蒙教他读写、绘画，不久入普通小学，又自学了拉丁文、法文、音乐。1814年入法兰克福的中学受到良师的教导。农学家的父亲影响他自幼热爱自然，特别是从

3、事理化研究的布赫医生指引这位热心化学试验与采集矿物标本的中学生跟踪前人的工作进行科学的探索：例如他们曾查知一种制硫酸用的矿石中含有硒(这项工作1821年发表在科学杂志上，是维勒发表的第一篇论文)，从锌中制得少量镉，以伏打电堆进行电化学试验，以碳还原法制得金属钾，等等，显示出少年维勒对化学的偏爱与才华。　　1819年，维勒入马尔堡大学学医，次年转入海得尔堡大学在格曼林教授指导下学习，1823年9月获医学(外科学及产科学)博士学位。格曼林教授发现维勒的化学实验技能很强，就建议他赴瑞典化学大事贝采里乌斯处进修，专攻化学。　　1823年11月，维勒赴瑞典贝采

4、里乌斯处进修，按贝采里乌斯制定的方法从事沸石、黑柱石的分析，制备当时还较为少见的硒、锂、氧化铈、钨，研究氰酸及氰的反应，还担当贝采里乌斯的助手，很快接触到近代化学的前沿。在实验室，每当维勒操作得过快时，贝采里乌斯就对他说：“快是快，但工作可不大好！”真是高徒严师。　　实验室工作结束后，维勒随贝采里乌斯穿越瑞典和挪威做野外地质考察：参观著名的矿山胜迹，考察典型的地质现象，会晤知名学者，采集岩矿标本。1824年9月17日，维勒辞别恩师贝采里乌斯，经丹麦做短期访问后，于1824年10月回到法兰克福。在瑞典的学习，不但奠定了维勒与贝采里乌斯的终生友谊，也确定

5、了维勒一生的学术方向。　　1825年3月维勒应柏林工业学校之聘，任化学与矿物学教职。1828年维勒晋升为教授。1830年6月维勒教授与他的一个族妹结婚。1831年柏林霍乱流行，维勒教授偕眷至卡塞尔岳父处避疫，同年9月受新建的卡塞尔工业技术学校的聘任而离开柏林。维勒（前排右二）和他的家人　　在化学史上，维勒的名字总是与尿素的合成同留青史。　　从学生时代起，维勒就研究氰及其相关反应，以及氰酸及其盐类的制备和性质(1821～1823)，在研究氰与硫化钾、硫化氢或氨的反应时，注意到后者的生成物中除草酸铵外，还有一种不显示盐的性质的白色晶体物。　　差不多同时，

6、李比希在法国研究雷酸盐，他发现维勒对氰酸银(AgCNO)组分定量分析结果与他得自雷酸银(AgONC)的分析数据十分一致，但二者性质却全然不同。这在人们还不理解同分异构现象的当时是不可思议的，他怀疑维勒分析的可靠性。1824年冬，他们在法兰克福举行的科学家集会上会晤，讨论了各自的工作。二人从此相识结交，多次合作，“成为终生忠诚相处、在共同的研究工作中有争有辩而又无怨无妒的最好的朋友”。　　针对李比希的怀疑，维勒再次研究了氰酸的组成。他经研究证明：不论是在氰与氨的反应中，或在氰酸与氨的反应中，或是在氰酸银与氯化铵或氰酸铅与氨水的反应中，所生成的那种中性白

7、色晶体物质与得自动物尿液中的尿素性质相同，氰酸铵在实验室里变成了尿素。以氯化氨与氰酸银合成尿素为例：　　　NH4Cl+AgCNO=AgCl+NH4CNO　　　　　NH4CNO=CO(NH2)2　氰酸铅与氨水的反应是：　　　2NH3·H2O+Pb(CNO)2=Pb(OH)2+2NH4CNO　　　NH4CNO=CO(NH2)2　　在这之前，“生命力论”认为动植物体内存在着一种生命力，只有依靠这种生命力，才能产生出有机化合物，即有机物最初只能在动植物体内产生。化学家在实验室只能将有机物转化为新的有机物，而不能用无机物制造出有机物。自然界的矿物等无机物千年万

8、年，亘古不变，是没有生命的；而有机物不同，是有生命的。它们之间有不可逾越的鸿沟。维勒的两位老师格曼林和贝采里