化学家们的假说故事

1、凯库勒关于苯环结构的假说，在有机化学发展史上作出了卓越贡献。他早年受到建筑师的训练，具有一定的形象思维能力，他善于运用模型方法，把化合物的性能与结构联系起来，他的苦心研究终于有了结果，1864年冬天，他的科学灵感导致他获得了重大的突破。他曾记载道：“我坐下来写我的教科书，但工作没有进展；我的思想开小差了。我把椅子转向炉火，打起瞌睡来了。原子又在我眼前跳跃起来，这时较小的基团谦逊地退到后面。我的思想因这类幻觉的不断出现变得更敏锐了，现在能分辨出多种形状的大结构，也能分辨出有时紧密地靠近在一起的长行分子，它竹滋绕、旋转，象蛇一样地动着。看！那是什么？有一条蛇咬住了自己的尾巴，这个形状虚幻地在我的眼前旋转着。象是电光一闪，我醒了。我花了这一夜的剩余时间，作出了这个假想。”于是，凯库勒首次满意地写出了苯的结构式。指出芳香族化合物的结构含有封闭的碳原子环。它不同于具有开链结构的脂肪族化合物。

苯环结构的诞生。是有机化学发展史上的一块里程碑，凯库勒认为苯环中六个碳原子是由单键与双键交替相连的，以保持碳原子为四价。1866年，他画出一个单、双键的空间模型，与现代结构式完全等价。

苯是在1825年由英国科学家法拉第(Michael Faraday,1791- 1867)首先发现的.19世纪初,英国和其他欧洲国家一样,城市的照明已普遍使用煤气.从生产煤气的原料中制备出煤气之后,剩下一种油状的液体却长期无人问津.法拉第是第一位对这种油状液体感兴趣的科学家.他用蒸馏的方法将这种油状液体进行分离,得到另一种液体,实际上就是苯.当时法拉第将这种液体称为"氢的4重碳化合物". 1834年,德国科学家米希尔里希(E.E.Mitscherlich,1794-863) 通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物,得到了与法拉第所制液体相同的一种液体,并命名为苯.待有机化学中的正确的分子概念和原子价概念建立之后,法国化学家日拉尔(C.F.Gerhardt,1815-856)等人又确定了苯的相对分子质量为78,分子式为C6H6.苯分子中碳的相对含量如此之高,使化学家们感到惊讶.如何确定它的结构式呢化学家们为难了:苯的碳,氢比值如此之大,表明是高度不饱和的化合物.但它又不具有典型的不饱和化合物应具有的易发生加成反应的性质. 德国化学家是一位极富想象力的学者,他曾提出了碳四价和碳原子之间可以连接成链这一重要学说.对苯的结构,他在分析了大量的实验事实之后认为:这是一个很稳定的"核",6个碳原子之间的结合非常牢固,而且排列十分紧凑,它可以与其他碳原子相连形成芳香族化合物.于是,凯库勒集中精力研究这6个碳原子的"核".在提出了多种开链式结构但又因其与实验结果不符而一一否定之后,1865年他终于悟出闭合链的形式是解决苯分子结构的关键,他先以(Ⅰ)表示苯结构.1866年他又提出了(Ⅱ)式,后简化为(Ⅲ)式,也就是我们现在所说的凯库勒式. 有人曾用6只小猴子形象地表示苯分子的结构.关于凯库勒悟出苯分子的环状结构的经过,一直是化学史上的一个趣闻.据他自己说这来自于一个梦.那是他在比利时的根特大学任教时,一天夜晚,他在书房中打起了瞌睡,眼前又出现了旋转的碳原子.碳原子的长链像蛇一样盘绕卷曲,忽见一蛇抓住了自己的尾巴,并旋转不停.他像触电般地猛醒过来,整理苯环结构的假说,又忙了一夜.对此,凯库勒说:"我们应该会做梦!……那么我们就可以发现真理,……但不要在清醒的理智检验之前,就宣布我们的梦." 应该指出的是,凯库勒能够从梦中得到启发,成功地提出重要的结构学说,并不是偶然的.这是由于他善于独立思考,平时总是冥思苦想有关的原子,分子,结构等问题,才会梦其所思;更重要的是,他懂得化合价的真正意义,善于捕捉直觉形象;加之以事实为依据,以严肃的科学态度进行多方面的分析和探讨,这一切都为他取得成功奠定了基础.

2、化学领域中的探险者——盖•吕萨克

法国的物理学,化学家盖•吕萨克(Gay-Lussac,J.L.1778-1850),生于法国利摩日地区的圣•雷奥纳尔镇.他的父亲是当时的检察官,家境比较富裕.盖•吕萨克在家乡受初等教育后,就进入巴黎工业学校学习.他热爱化学专业和实验技术,深得该校著名化学家贝托雷(Berthollet,C.L.1748-1822)的赏识.1880年毕业后,当贝托雷的助手.当时贝托雷正在同化学

家普罗斯(Proust,J.L.1754-1826)争论有关定比定律问题.定比定律是普罗斯1799年提出来的,他认为,"两种或两种以上的元素相互化合成某一化合物时,其重量之比例是天然一定的,人力不能增减".贝托雷对此结论坚决反对,要求盖•吕萨克作实验论证自己的观点.盖•吕萨克经过反复实验和分析研究,所记录的事实和所得的结论都证明贝托雷的反对是错误的.贝托雷看了盖•吕萨克的实验结果后,忽然皱起额头表现出深深的失望.作为大科学家来说,真理总是比自尊心更为可贵.他想,做出这一成果的不是别人,而是刚刚踏上科学道路的年轻人盖•吕萨克的.这时贝托雷阴沉的脸上露出了笑容,把手搭在盖•吕萨克的肩上说:"我为你感到自豪.象你这样有才华的人,没有理由让你当助手,哪怕是给最伟大的科学家当助手.你的眼睛能发现真理,能洞察人们所不知道的奥秘,而这一点却不是每一个人都能做到的.你应该独立地进行工作.从今天起,你可以进行你认为必要的任何实验."贝托雷忘掉了自己争论问题的失败,高兴地认为,世界上又出现了一位伟大的化学家.他不在别处,而是在我贝托雷的实验室里!

法国将为有此骄子而自豪.

3、俄罗斯化学家门捷列夫(1834.2.8~1907.2.2)，生在西伯利亚。他从小热爱劳动，喜爱大自然，学习勤奋。1860年门捷列夫在为著作《化学原理》一书考虑写作计划时，深为无机化学的缺乏系统性所困扰。于是，他开始搜集每一个已知元素的性质资料和有关数据，把前人在实践中所得成果，凡能找到的都收集在一起。人类关于元素问题的长期实践和认识活动，为他提供了丰富的材料。他在研究前人所得成果的基础上，发现一些元素除有特性之外还有共性。例如，已知卤素元素的氟、氯、溴、碘，都具有相似的性质；碱金属元素锂、钠、钾暴露在空气中时，都很快就被氧化，因此都是只能以化合物形式存在于自然界中；有的金属例铜、银、金都能长久保持在空气中而不被腐蚀，正因为如此它们被称为贵金属。于是，门捷列夫开始试着排列这些元素。他把每个元素都建立了一张长方形纸板卡片。在每一块长方形纸板上写上了元素符号、原子量、元素性质及其化合物。然后把它们钉在实验室的墙上排了又排。经过了一系列的排队以后，他发现了元素化学性质的规律性。

因此，当有人将门捷列夫对元素周期律的发现看得很简单，轻松地说他是用玩扑克牌的方法得到这一伟大发现的，门捷列夫却认真地回答说，从他立志从事这项探索工作起，一直花了大约20年的功夫，才终于在1869年发表了元素周期律。他把化学元素从杂乱无章的迷宫中分门别类地理出了一个头绪。此外，因为他具有很大的勇气和信心，不怕名家指责，不怕嘲讽，勇于实践，敢于宣传自己的观点，终于得到了广泛的承认。为了纪念他的成就，人们将美国化学家希伯格在1955年发现的第101号新元素命名为Mendelevium，即“钔”。元素周期律元素周期律揭示了一个非常重要而有趣的规律：元素的性质，随着原子量的增加呈周期性的变化，但又不是简单的重复。门捷列夫根据这个道理，不但纠正了一些有错误的原子量，还先后预言了15种以上的未知元素的存在。结果，有三个元素在门捷列夫还在世的时候就被发现了。1875年，法国化学家布瓦博德兰，发现了第一个待填补的元素，命名为镓。这个元素的一切性质都和门捷列夫预言的一样，只是比重不一致。门捷列夫为此写了一封信给巴黎科学院，指出镓的比重应该是5.9左右，而不是4.7。当时镓还在布瓦博德兰手里，门捷列夫还没有见到过。这件事使布瓦博德兰大为惊讶，于是他设法提纯，重新测量镓的比重，结果证实了门捷列夫的预言，比重确实是5.94。这一结果大大提高了人们对元素周期律的认识，它也说明很多科学理论被称为真理，不是在科学家创立这些理论的时候，而是在这一理论不断被实践所证实的时候。当年门捷列夫通过元素周期表预言新元素时，有的科学家说他狂妄地臆造一些不存在的元素。而通过实践，门捷列夫的理论受到了越来越普遍的重视。后来，人们根据周期律理论，把已经发现的100多种元素排列、分类，列出了今天的化学元素周期表，张贴于实验室墙壁上，编排于辞书后面。它更是我们每一位学生在学化学的时候，都必须学习和掌握的一课。

现在，我们知道，在人类生活的浩瀚的宇宙里，一切物质都是由这100多种元素组成的，