认识化学结构
在 19世纪，西欧工业比较发达的国家，炼铁技术得到飞速发展，他们把
煤经过干馏制成焦炭用于炼铁，但对在炼铁过程中同时产生的煤焦油和煤气
等，这些乌黑、气味难闻而又容易着火的东西要找个出路，曾经大伤脑筋，
并为此经历了很长一段时期。但在当时，化学家们却对它们很感兴趣。化学
家把这些煤焦油和煤气拿来，经过仔细的分离提炼后，得到了无数种有机化
合物。原来，有机化合物中，它们是非常特殊的大家族，有机化学家们把它
们称为芳香族化合物。
起初，人们从香树脂、香料油等天然物质中得到一些有特殊香味的纯物
质，现在又从煤焦油等物中，得到了其组成、化学特性与前者相类似的东西，
尽管其气味并不芳香，但品种却更多，在科学研究上的意义更大，作为有机
化合物的一族，也更具有代表性，只是它的含义已不再是表面上有香味而已。
芳香族的有机物中，最主要的化合物便是苯。
最早发现苯的人是英国化学家和物理学家法拉第。他是偶然从贮运煤气
的桶里所凝集的油状物中，经过分离后得到了一种无色的液体。他用当时原
子量H=1、C=6 的标准测出它的实验式是C H，并测出它的蒸汽比重是氢气的
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39倍。但他并没有推出它的分子式。如照现在原子量标准 H=1、C=12、苯的
实验式则应该是CH，根据蒸汽比重就能算出它的分于量是78，便很容易知道
苯的真正分子式是C H 。在约9 年之后的 1834年，又有人把安息香酸和石灰
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放到一起干馏之后，也得到一种碳氢化合物，才给这个化合物取名叫 “苯”
（benzene），接着又有人测定出它的分子式是C H 。
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19世纪中叶，有一位德国有机化学家凯库勒 （1829～1896），在研究芳
香族有机化合物方面，做出了卓越贡献。他发现所有芳香性 （族）有机化合
物有一个共同的特点：就是这们进行非彻底破坏 （不燃烧）的激烈反应后，
经常失去了一部分碳，但主要产物总是至少含有 6 个碳原子。这种包含有 6
个碳原子的化合物，就是以苯为主体的化合物。于是 1865年凯库勒提出了以
苯为基团的芳香族化合物的设想，并曾用多种图式来表示苯的分子结构，最
后确定为正六边形图式，也就是我们现在学化学时常用的苯的结构式。
早些时候，凯库勒在研究有机化合物的分子组成过程中，于 1857年提出
了 “原子数”的概念，指出：氢、氯、溴、钾为“一原子的”，氧和硫是“二
原子的”，氮、磷、砷是 “三原子的”，而碳是“四原子的’”。这是化合
价的早期说法，也就是说，这些元素分别是一价、二价、三价和四价。在这
一基础上，凯库勒认为有机化合物中，碳原子之间可以连成链状，这就能很
好的说明。例如碳氢化合物中，由甲烷 （CH ）开始，随着碳原子数目的增多，
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就分别能有组成不同的乙烷 （C H ）、丙烷 （C H ）、丁烷 （C H ）等一系
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列化合物存在的道理了。
几乎是同时，英国的有机化学家库帕，于 1858年也独立的提出了碳是四
价及碳原子间可以相连成链的学说。
凯库勒和库帕所提出的这些学说，为有机化学结构理论的建立奠定了非
常重要的基础。
“化学结构”这个概念，在 19世纪上半叶就已为化学家们所采用，“化
合价”概念，特别是碳为四价的共识，更为探索有机化合物分子结构铺平了
道路。但是苯 （C H ）分子的出现，让凯库勒等一直认为碳原子能够连成链
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条的人，为难了好久，实验的事实证明，苯分子中六个碳原子、六个氢原了
的性质分别完全相同，即它们分别以相同的关系，处在相同的位置上，如果
这 6个碳连成一个有头有尾的链条，而且又性质完全相同，若用碳四价的理
论，是根本解释不通的。
凯库勒经过冥思苦想，终于认为可能这六个碳原子是连成一个环，经过
现代的结构理论研究确认了这个六碳环是真实存在的。
对于凯库勒的设想，有人传说是他一次睡梦中见了一条蛇，咬着自己的
尾巴直打转而受到启发的。不知是否确有其事，而他提出的苯的环状结构学
说，在有机化学发展史上的确起到了巨大的作用。1890年，在纪念苯的结构
学说发表25周年时，伦敦的化学学会指出：“苯作为一个封闭链式结构的巧
妙构想，对于化学理论发展的影响，对于研究这一类及其相似化合物衍生物
的异构现象的内在问题所给予的动力，以及对于像煤焦油染料这样巨大规模
的工业的前导，都已为举世公认。”
前面说到的芳香族有机物，人们自从认识了苯环之后，它的真实含义便
是具有苯环的化合物的简称了。这其中包括了很多种染料、医药、香料和炸
药。
自然界的煤，开始对被人们当成黑色的石头，在后来却发现它能燃烧，
因而在很长的时间内只被当作燃料。随着炼铁工业的发展，大量的煤堆着闷
烧成焦碳时，便产生了浓烟而被排放到大气中，污染环境，损人健康。后来
改为干馏炼焦，一方面提高了焦碳的产量和质量，同时所产生的煤气和煤焦
油，也被当作气体燃料和化工原料，都有其各自的用途，这样又降低了炼焦
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生产的成本。
化学家们研究了苯结构后，发展了以煤焦油为基础的焦化工业。芳香烃
有机物的提取和合成，更极大地丰富了有机化学的内容，并且也极大地丰富
了人们的物质生活。
