苯的发现与结构
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分类: 化学史话 |
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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。
德国化学家凯库勒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。
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有人曾用6只小猴子形象地表示苯分子的结构.
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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。
试题链接
1:人们对苯的认识有一个不断深化的过程。
①已知:RCOONa+NaOH
②由于苯的含碳量与乙炔相同,人们认为它是一种不饱和烃,写出C6H6的一种含叁键且无支链链烃的结构简式
苯不能使溴水褪色,性质类似烷烃,任写一个苯发生取代反应的化学方程式
③烷烃中脱水2 mol氢原子形成1 mol双键要吸热,但1,3—环己二烯脱去2 mol氢原子变成苯却放热,可推断苯比1,3—环己二烯
④1866年凯库勒(下图)提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释下列
a.苯不能使溴水褪色
c.溴苯没有同分异构体
⑤现代化学认为苯分子碳碳之间的键是
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2:某学生在如图所示的装置中用苯和液溴制取溴苯,请根据下列实验步骤回答有关问题。
(1)第一步,在分液漏斗中依次加入lO mL苯和5
mL液溴,使之混合均匀,此时观察到溴溶于苯,不反应,溶液呈深棕色。第二步,打开分液漏斗活塞,将苯、溴混合液按一定速率逐滴加入玻璃管甲中的铁丝上,观察到的现象是剧烈反应,
(2)第三步,几分钟后,打开胶皮管夹A和B,使反应混合液流人U形管中,打开管夹B的原因是
(3)第四步,关闭胶皮管夹A和B,连同A和B一起取下U形管,用力振荡并静置后,观察到溴苯的颜色是
(4)要证明上述溴跟苯的反应是取代而不是加成反应,装置乙中小试管内的液体是_
(1)反应液微沸,有红棕色气体充满玻璃管甲和导管;该反应用铁和溴反应生成的溴化铁催化;(2)使内外压强相同,液体顺利流下;除去溴苯中的溴;(3)无色;下;(4)四氯化碳;吸收溴化氢中的溴;水;吸收溴化氢;硝酸银;检验溴化氢;防倒吸。

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