1. 如何定義辨識有機化合物的官能基,以及官能基如何影響一個分子的物理性質,這些內容研究過之後,接著要探索如何用物理技術來蒐集可推測出分子結構的證據。在接下來的章節,你將學會如何有自信地利用這些科技技術,來分析化學反應的過程以及定義清楚最後的產物是什麼。
2. 這個章節將提出以下幾個問題:化學家怎麼知道一個樣品是純粹的化合物還是混合物?他們如何確定化合物的結構?各個官能基的特性又是怎麼幫助化學家判斷出分子的精確結構?
3. 用物理特性去建立結構。當一個學生學習一個新的化學反應,通常已經被告知反應物、試劑、和產物的特性與結構。但是在實驗室實際操作實驗的化學家,通常只知道反應物、試劑的結構,就必須推論出產物的結構。
4. 熔點或沸點這類物理性質,通常有助於確立一個化合物的結構;化學家能夠預先知道的是,化合物如何被製備出來,以及衡量這些化合物性質的標準與紀錄。
5. 一個未知的化合物,被測量出來的物理性質,愈像那些已知化合物(的物理性質),化學家就愈有信心指出,被測量的化合物的正確結構。
6. 舉例來說,如果有一個被認為是「2-辛醇2-octanol」的化合物,它展現的沸點,剛好就是教科書上所說的「2-辛醇」的沸點,那麼,這樣比對可能就蠻合理。
7. 但是,我們很難完全精準地確定一個化合物的沸點到底是多少,通常會有小於2-3°C的落差,仔細去查任何一本教科書就會發現,2-3°C這個沸點範圍裡的化合物非常多。
8. 如果這個化合物的第二個物理性質(例如熔點),也符合教科書所說的「2-辛醇」的熔點,那麼這樣比對就更可信一些,因為能夠在熔點與沸點上,都跟樣品一模一樣的化合物並不多。
9. 如果這個化合物的化學反應也跟「2-辛醇」一樣,那你就會更確定這個樣品到底是什麼東西。
10. 例如,假設你把這個化合物,和一種很強的氧化劑(譬如鉻酸chromic acid)混在一起,得到一個混合產物,這個產物蒸餾之後會得到一個透明的液體,這個液體的沸點是173°C。這個結果,符合預期應得的產物「2-辛酮2-octanone」的特性。
11. 因此,累積愈多的證據,就更能確定原本判斷的類別是正確的。
12. 十九世紀初和二十世紀前四分之一這段期間,化學家花了許多時間致力於研究化學反應。這些研究不僅攸關如何把想要操作的化學反應啟動,也把各種產物變成已知的化合物,所採取的方法簡單而有說服力,把樣品和可能的化合物加以比對正確。
13. 化學產物的研究在過去50年戲劇性地增加,這要歸功於二個突破,首先,從混合物中提煉純化合物的新技術,其次,鑑定有機化合物的新儀器誕生。有很多儀器技術能夠提供直接證據,指出一個官能基到底是什麼東西、空間結構如何。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry》)
徐弘毅:
1. 現實生活中,我們大多只能看到事件、人物演變過程的一部分現象,一個人要能夠從有限、已知的片段,推斷出現象背後的各種原因,以及將來可能產生的後果,這是需要經過嚴格的理性訓練。
2. 理性訓練的第一步,是了解自己的真實狀態,了解自己的知識程度、體能好壞、精神意志、情緒各方面的實際情形,然後再針對弱點開始接受訓練。
3. 理性訓練的第二步,是理解各領域大師的思想。如同學一個運動項目,必須協調身體準確地做出連續動作一樣,研究任何一本經典,也必須思考作者每一句話的意思與邏輯,使腦部做出一樣的推理邏輯順序,並且用自己聽得懂的語言再次解釋說明。死背教科書的句子,是最不理性的行為,要用自己的白話文重新表達一次大師的意見。
4. 理性訓練的第三步,實踐大師的生活態度。孟子說他培養浩然正氣的方法,是不斷地「學而不厭,教而不倦」,他自己不斷地學習,並且不斷地教育權貴與平民百姓進步,透過教育的過程,再次讓自己受教育;要了解孟子的思想,必須盡力跟孟子做出一樣的行為,然後才能更清楚自己知識與修養的弱點。
5. 社會不斷地進步,沒有人能光靠天賦生活,每一個人都必須要不斷學習新知識,讓自己不斷地進化。
6. 人要突破自己的命運,不能靠算命、改運、買水晶,也無法靠拜拜、打坐或禱告而出現神蹟,但是,一個人如果經過學習之後,智慧與修養愈來愈像孟子,他的命運就會改變,變得跟孟子一樣,有機會得天下英才而教之。
7. 想改革社會的人,一定得先改革自己。如果有人能夠訓練自己的智慧與修養,深度跟培根一樣縝密,那麼,社會就得因應這種情況而改變,不得不進入英國文藝復興時期。台灣如果有很多像培根、巴爾札克、歌德、孟子那樣的人才,社會就會快速地演化成文明的世界。
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