基础:碳、化学键与轨道
有机化学
看看身边几乎所有曾经活过、或为我们而生的东西——椅子的木头、茶里的糖、衬衫里的棉、一片阿司匹林、手机壳的塑料、汽车里的燃料——你看到的都是有机化学。它是研究以碳为核心的化合物的化学分支。几个世纪前,人们以为这类物质只能来自生命体、带着某种神秘的「生命力」,「有机」这个旧名正由此而来;这个想法是错的,如今化学家能在实验室里从头合成无数「有机」分子。
更确切地说,有机化学研究含碳化合物的结构、性质、反应与合成,尤其是碳与氢、碳与碳相连的那些化合物。整门学科都建立在一个事实之上:一个碳原子能形成四个稳固的键,又能与其他碳无穷无尽地相连,于是仅靠碳、氢、氧、氮等屈指可数的几种原子,就能排列出千百万种不同的分子。有机化学家学着读懂这些排列、预测它们如何反应,并有目的地搭建新的分子。
这之所以重要,是因为有机分子正是生命与现代材料的本体:每一种蛋白质、每一条 DNA、每一种药物、染料、燃料和高分子都是有机化合物。关于这个名字要老实提醒一句:这里的「有机」指「以碳为基础」,与超市里「无农药」的有机食品毫不相干。少数简单的碳化合物——二氧化碳、碳酸盐、金刚石——按传统算作无机物,所以这条边界部分是约定俗成,而非自然界一刀切的铁律。
乙醇(酒里的酒精)CH3-CH2-OH 是教科书式的有机化合物:两个碳的碳链,连着氢和一个 -OH 基团。维勒(Wohler)1828 年用一种明显的无机盐合成出尿素,第一次撼动了旧日的「生命力」信念。
一个日常分子,以及那场终结「有机物必须靠生命才能造出」迷思的实验。
「有机」指以碳为基础,而非「无农药」。有机与无机化学的界线很大程度上是约定,而非绝对。
又称
另见