第四章 發現與明確問題第一節 發現問題
[案例]
郁悶的一天
小明今天上課遲到了。
昨天爸爸去外地出差,媽媽又在醫院值班。小明怕今早起不來,昨晚睡前,拿出新買的鬧鐘,設定好鬧鈴的時間。早上5點鐘鬧鈴就響了,小明醒來一看,時間還早,就又睡下?墒沁@一覺睡過了頭。要是鬧鐘能夠設定每隔一段時間就自動提醒,那該多好啊!
從床上起來,匆匆忙忙從冰箱里取出速凍水餃放進鍋里煮,卻發現水餃凍成一團,怎么都分不開。背上書包,趕緊開門,卻怎么也旋不開防盜門上那個開鎖的旋扭。
匆匆忙忙騎上自行車,發現輪胎是癟的!這輪胎天天漏氣,哎,要是有不漏氣的輪胎該多好!
上了一輛公交車,發現ic卡刷不了,原來刷卡機“罷工”了,小明沒帶零錢,這下完了,只能走到學校去了。
……
回答發現的問題
苯在1825年由英國科學家法拉第(michael faraday,1791-1867)首先發現。此后幾十年間,人們一直不知道它的結構。苯地結構成了十九世紀的一個很大的化學之謎。當時所有的證據都表明苯分子非常對稱,大家實在難以想像6個碳原子和6個氫原子怎么能完全對稱地排列、形成穩定的分子。為了探究謎底,凱庫勒每天只睡三四個小時,工作起來就忘記了休息,黑板、地板、筆記本,甚至墻壁上,到處都是他寫下的化學結構式,但是一直沒有結果。直到有一天,凱庫勒苦思冥想,他長期以來一直想把苯分子的結構式表達出來。他想著想著,困倦了,幾乎要昏昏入睡。坐在壁爐前打了個瞌睡,原子和分子們開始在幻覺中跳舞,一條碳原子鏈像蛇一樣咬住自己的尾巴,在他眼前旋轉……他被這奇異的夢驚醒了。這珍貴的一剎那夢境,給他帶來了啟示:凱庫勒明白了苯分子是一個環,苯分子用一個六角形的環狀結構來表示不是很好嗎? 在德國化學會成立25周年慶祝大會上,凱庫勒報告了自己發現苯環結構的經過,開玩笑地對人們說:“先生們,讓我們學會做夢吧”凱庫勒抓住這夢中的一閃念,迅即解決了這長期困擾他的問題,從而對有機化學理論做出了卓著的貢獻,成為靈感促成發明的著名事例。
有人為了更形象的描述苯地環狀結構,還用蛇環和猴環圖描述苯的環狀結構
從此,苯分子c6h6有了一種固定的權威性的表述方法。就是現在充滿了我們的有機化學教科書的那個六角形的圈圈。凱庫勒認為苯環結構是6個碳原子構成平面六邊形,每個碳原子均連接一個氫原子,環內碳碳單鍵雙鍵交替如圖:
苯的凱庫勒式: