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化学家们往往是很幽默的,时常用一个个分子积木搭建出有趣的形状,还会给它们取个有趣的名字来进一步夸大它们的形象,于是有趣的分子们在我们面前就真的活灵活现起来。

普通物体

1 房屋 教堂 鸟笼 宝塔

10个碳原子可以组成房屋的形状,被化学家叫做“房屋烷”。只要每5个碳原子围成一个五边形,两个五边形上相对应的碳原子再牵起手来,就变成了“房屋”,从另一个角度看,它又像美国的五角大楼。

房屋屋顶伸出尖塔,看上去就像教堂了,因此叫做“教堂烷”。但这个尖顶是需要一个碳原子来搭建的,因此教堂烷是11个碳原子组成的。

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如果房屋烷相间的两个碳原子上各伸出一个尖来,于是房屋烷就看上去带了两个房檐,但富有想像力的化学家把它想像成一个可爱的鸟笼,也确实很像一个鸟笼,于是这12碳的化合物就叫做“鸟笼烷”了。

把两个鸟笼底与底贴起来,也就是共用一个底,化学家制造出了一个非常对称的结构,看上去很像东方的古代宝塔,因此化学家给它取了一个有趣的名字“东方宝塔”。它是20碳的环烷类化合物。

这几个形象的化合物都有相同的五环烷做骨架。

2 窗格 楼梯

科学家曾设计过窗格形状的9碳烷,叫“窗格烷”。但遗憾的是,现在还没有合成成功,不过缺了一个角的窗户倒是合成出来了,它是三环辛烷,化学家根据这破窗户分析出四环的窗格烯可能更稳定,更容易合成。

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分子还可以搭建成梯子的形状!一连串环丁烷连起来,分子就会自然而然弯折成梯子的形状。这种楼梯状的结构在天然的分子中刚发现,是某些细菌的细胞膜的组成成分,由于组成的环数量不同,因此“楼梯”的“台阶”数也不同,最丰富的就是5个环组成的3个台阶的20碳酸甲酯。它们被形象地称为“楼梯酯”。

它们都是以四环烷为骨架的。

3 螺旋桨翼

化学家曾合成出多种类似螺旋桨的化合物,例如三翼的“桨翼烷”,五翼的“轮翼烷”等。这些分子都极为对称,堪称为纳米世界的小轮子,桨翼烷是由中间两个苯环各引出三个支链,这些支链相应地连接起来就可以了。五翼的轮翼烷则是五个三碳原子环连接在中间的五边形上就形成了。

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4 一盏路灯

化学家使用光化学反应制造出了与发光有关系的分子:一盏路灯!它也是由10个碳原子组成,一个三角形与三个四边形两两连接起来形成了路灯形状的烷,不过合成的过程需要烯的参与。

5 珍珠王冠

美国杜邦公司引以为傲的是,他们制造出了分子世界的王冠!研究者用18个碳6个氧合成出异常对称的环醚类化合物,它的立体形状非常像嵌了大量珠宝的王冠,因此给它取名叫“王冠醚”。

6 洗瓶圆刷

洗瓶圆刷一般是由较硬的铁条夹着柔韧的毛刷组成,化学家竟然也合成了这样形状和性质的分子:中间一条硬硬的直直的碳链,碳链上延伸出多个柔韧的侧链,可以用它来刷微小的瓶子了。

7 足球烯

最让化学家骄傲的是,他们制造出了与足球形状几乎一模一样的分子,它就是60个碳的富勒烯。足球是由12个正五边形平面及20个正六边形平面组成,富勒烯也是由12个正五边形及20个正六边形组成,而且还非常稳定,因此得名“足球烯”,简直就是个纳米足球。

运输工具

1 自行车

化学家竟然用分子积木制造出了分子世界的交通工具!这里有个叫做“自行车”的分子与自行车太像了:两个环己烷连接起来就是两个车轱辘,前轮与丙基相连,那就是车把,后轮只要翘出一个甲基就可以当车座。这是个16个碳原子的烷类化合物。

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2 手推车

除了分子自行车之外,还有分子手推车,由很多个苯环连接组成车体、车把以及车轱辘,这是一个看上去很艺术的分子,那么多分子排列成这么对称的手推车形状,令人惊叹。

3 双翼飞机

第二次世界大战期间曾经出现过双翼飞机,分子世界也有双翼飞机,它是由4个苯环对称地通过中间的4个碳原子连接起来,中间的4个碳原子上再接上两个碳原子作为飞机头。

4 冲天火箭

分子世界有飞机还不够,还有想冲上太空的分子!一个叫阿波罗烷的分子是阿波罗11号登上月球的时候制造出来的,是个14个碳的化合物,它的平面结构与正在冲天的火箭太像了。还有个叫火箭烯的化合物,本身就是平面火箭形状。

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动物

1 猪形烷

科学家从猪油中提取出的一种10个碳原子的化合物,形状也像猪,最有趣的是,这个猪形分子的尾巴还会像猪那样摇尾巴,尾巴时而上翘,时而垂下,有趣极了。

2 企鹅酮

苯的一个碳原子与氧原子以双键连接,氧对面的三个碳原子上连接上4个对称的甲基,就变成了一只胖胖的,像在摇摇摆摆走路的微型企鹅了,因此,科学家把它叫做“企鹅酮”。

3 章鱼

化学家把苯与硫连接起来,硫再与氧连接起来,这样一个个原子接起来,形成了个恐怖形状的化合物,分子章鱼!相信分子世界的动物们看到它会怕得躲起来。

4 小狗

与章鱼形成鲜明对比的,化学家还合成了很多可爱的分子动物,例如小狗烯,那憨态可掬的样子,真是惹人喜爱。小狗烯是四个环己烯分子连接起来,三个环己烯作为身体,一个环己烯作为脑袋,脑袋上接上两个碳原子,与脑袋组成四方形的嘴巴,其它环己烯上接上一些乙基,作为腿脚和尾巴。

5 青蛙

还有可爱的分子青蛙,苯环作为身体,一个五环的双氧杂环作为脑袋与苯环相连,那两个氧原子高高鼓起,一看就是个鼓眼睛的青蛙,再有几个对称的支链与苯环相连,作为四肢,就是个地道的分子小青蛙了。

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6 公牛、火鸡、天鹅、蛇……

除此之外,化学家还合成了很多有趣的动物分子,例如公牛、火鸡、天鹅、蛇、长颈鹿、鸭子,还有人——唐吉诃德!看到这些形象的动物分子,谁都会惊叹。这些分子都是醇类化合物,公牛、蛇、长颈鹿,以及鸭子上的氢氧基都是在尾巴上,火鸡的氢氧基在嘴巴上,天鹅的氢氧基在翅膀上,而搞笑的是,唐吉诃德的氢氧基是在帽檐上。构成动物身体的骨架或是环烷(例如火鸡、鸭子的身体),或是环烯(例如公牛、天鹅、唐吉诃德的身体),或是直线烯(例如蛇、长颈鹿的身体)等,脑袋则是环丙烷、环戊烯、环己烯等,四肢就是烷基支链构成。

7 小孩

最奇妙的是,化学家的妙手竟然还可以设计和制造出学走路的小孩和兴高采烈的小孩,十分的逼真!两个苯环通过乙炔连接起来就是小孩的身体,一个双氧五环与苯环相连,作为脑袋。胳膊和腿都是乙炔的一端与烷基相连,另一端与苯环相连。这就构成了两胳膊伸开,跌跌撞撞学走路的小孩。更有趣的是,化学家还可以让小孩戴上各种各样的帽子!例如皇冠、博士帽、和尚帽等等,还有小孩常戴的绒球尖帽。把这些不同帽子的脑袋与苯环相连,再调整一下胳膊的姿势,就把小孩变成了不同形象。更妙的是,把小孩的乙炔腰替换成甲基,小孩的腰就扭起来了,跌跌撞撞的形象立刻就变成了兴高采烈地跳舞的形象。

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独特标记

1 萌岛徽章图案

化学家们的想像力太丰富了,他们还用许多很独特的图案或标记来命名他们制造的分子。例如,在爱尔兰海中心,有一小岛叫萌岛,这个小岛有一种官方徽章,图案是三条武士的腿。分子世界竟然也有这种图案!它是11碳原子组成的环状的烷类化合物,由于一看就能让人联想到萌岛徽章图案,于是化学家把它命名为萌岛徽章烷。

2 奥林匹克环

这个分子是1996年化学家为纪念奥林匹克运动会100周年而设计的有趣分子,这个分子是由五个大分子链组成的环,像奥运五环那样套接在一起形成的。

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3 北大西洋公约符号

北大西洋公约组织的象征符号是一个四角星,化学家也用分子合成出这样一个四角星形状的酮,8个碳原子组成四个突起的角,内陷的角,对角线相连就可以了。

4 瑞士国徽与以色列国徽

环十二烷的形状像瑞士的十字架国徽,因此它被叫做“瑞士十字烷”,有意思的是,还有化学家竟然想用两个这种环十二烷合成立体的瑞士国徽,但却种豆得瓜,得到了以色列国徽“戴维之星”,不过,这位化学家声称,在加热的条件下可以得到稳定的立体瑞士国徽。

小贴士:烷、烯、苯

烷:只含有碳、氢两种元素,单键组成的碳氢化合物。

烯:含有碳碳双键的碳氢化合物。

苯:六个碳原子和六个氢原子组成的极其稳定的碳氢化合物。