化合物結(jié)構(gòu)
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-11-17
我們來觀察原子為什么能結(jié)合在一起并形成化合物，了解到離子鍵和共價建可以通過電子與原子核間的靜電相互作用來解釋，見到有關(guān)電子怎樣成鍵的各種描繪方式，以及探討怎樣來說明分子的形成，研究為什么分予具有特定的形狀，并認(rèn)識雙鍵、芳香族分子和金屬的一些特性.
引言
我們周團世界的物質(zhì)這么豐富是由于原子聚集起來形成多種分子的結(jié)果。分子系由原子以一定的排列組成的，這種觀點是在十九世紀(jì)期間通過在實驗室中認(rèn)真觀察和測量的結(jié)果產(chǎn)生的現(xiàn)代技術(shù)帶來了在論證上本質(zhì)的大變革。起初提出分子是為子解釋觀察到的結(jié)合在一起的元素的質(zhì)量關(guān)系，也為了說明所觀察的化學(xué)反應(yīng)以及范圍廣泛的有機物質(zhì)(見補充2-1)現(xiàn)在我們能夠直接觀察到分子，在圖2-1中示出的是通常用電子顯微鏡所能得到的分子圖象的一種例子。正如所見的圖象，原子在分子中像繞的線一樣.
補充2-1分子概念的發(fā)展
分子這個名稱是阿伏加德羅( Avogadro)引入的，意指微小質(zhì)量的物質(zhì)，拉丁文叫作摩爾。采用短線符號如H-C1表示化學(xué)鍵是在1858年開始的，庫珀(A，S. Couper)在他的論文中引用了這個符號，也是引進了我們現(xiàn)在稱為“結(jié)構(gòu)式”的表示方法，“分子結(jié)構(gòu)“最早的文獻似應(yīng)為1861年由俄國化學(xué)家布特列羅夫( Butlerov)發(fā)表的，1865年開始采用“球和棍子”來表示分子模型，由此以后〔凱庫勒( Kekule)在那時已提出了他的苯結(jié)構(gòu)式〕分子這個概念就不僅指具有一定的望成而且也指具有一定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)而為大家所確認(rèn).
一旦認(rèn)識了原子結(jié)構(gòu)，就可以試圖對分子結(jié)構(gòu)和鍵的構(gòu)成進行解釋.路易斯(G.N. Lewis)(生于1875年)作出一個重要的貢獻，證了分子中電子對的重要性量子力學(xué)使成鍵原理的合理化論證主應(yīng)歸功于1.波林( Linus Pauling)(生于1901年，他被排斥作為個羅得艾蘭州( Rhodes Scholar)的學(xué)者，但終于獲得化學(xué)及保衛(wèi)和平兩項諾貝爾( Nobel)獎).通過他的著作“化學(xué)鍵本質(zhì)”一書對化學(xué)上的觀念產(chǎn)生巨大的影響.化學(xué)鍵的現(xiàn)代研究依靠于對結(jié)構(gòu)進行圖2-1血紅蛋白的電子顯細(xì)的實驗測定，采用光儀器或線行射，以及用計算機作理論上快以微鏡圖象a精細(xì)辨析?，F(xiàn)在我們已經(jīng)能夠計算復(fù)雜分子中電子排布的詳細(xì)情況，并推測它們的鍵角和鍵長，尚未解決的主要問題是它們的反應(yīng)性能測，不過即使那樣復(fù)雜的問題也正開始變?yōu)榭赡?，盡管我們已經(jīng)掌握了這么高的計算功能，但在說明解和應(yīng)用這些結(jié)論的問題上仍舊存在著相當(dāng)?shù)囊螂y.
主要的問題是為什么會形成化合物，以及分子為什么有這些特征構(gòu)形。有關(guān)化學(xué)的這個領(lǐng)域稱為化學(xué)價論。我們必須說明為什么某些原子(情性氣體的那些原子)只發(fā)現(xiàn)極少的化合物，而其它的原子，特別是碳原子很易于構(gòu)成鏈或環(huán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化合物，我們也應(yīng)研這究。
為什么有的分子是直線形的(像CO2)而其它的分子則是彎形的(例如H2O)，有一些原子并不形成唯一的很確定的分子，而是連結(jié)在一起形成巨大的陣列。食鹽是一個例子，金剛石是另一個例子，在圖2-2中以分子模型圖表示分子結(jié)構(gòu)形象的輪廊。大體按照原子的比例畫出，故從圖例可得出分子輪廊大小的印象。
在圖示中最小的分子是氫。因為它由兩個相同的原子組成，故稱為同核雙原子分子，氧分子也是一個同核雙原子分子，氧分子比氫分子大得多，因為氧分子有較多的電子圍繞著這兩個原子核。氯化氫分子是異核雙原子分子的一個例子，注意這兩個原子的大小有很大的差別。水、氨和甲烷是多原子分子的簡單例子。苯分子在有機化學(xué)中是最重要的分子之一，因為它是芳香化合物的母體，它意外地具有很高的穩(wěn)定性。實際上分子結(jié)構(gòu)的極端復(fù)雜性可以用選傳物質(zhì)(DNA)的結(jié)構(gòu)來表明，圖例中只表示出這個巨大分子的一個片段。DNA的復(fù)性和大小與它的功能有關(guān):它必須將精細(xì)編碼結(jié)構(gòu)的訊息從這一代傳遞到下一代。
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