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[摘 要 ]有机化学中蕴涵着丰富的哲学思想.文章对唯物辩证法的基本规律在有机化学学习中的具体运用进行了系统的阐述,以期达到更好地学习并掌握有机化学基本知识、基础理论的目的,收到事半功倍的效果.
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[关 键 词 ]有机化学；哲学原理；运用
有机化合物是含碳的化合物(碳本身和简单的碳化合物除外).有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律的科学.早在远古时代,人们就开始接触和使用有机化合物.在漫长的历史长河中,人类逐渐发现并制备出大量新的有机化合物,积累了浩如烟海的有机化学知识,其中无不处处闪烁着哲学的光芒.如果我们在学习和研究有机化学的过程中,能从哲学的角度来思考,会给我们的学习和研究带来意想不到的收获,收到事半功倍的效果.
一、对立统一规律在有机化学学习中的运用
唯物辩证法认为,矛盾存在于一切事物中并贯穿于事物发展的始终,矛盾的双方既对立又统一,相互依存,互为条件,共同处于事物的统一体中,并依据一定的条件各自向相反的方面转化.事物的发展变化主要是其内部矛盾发展变化的结果.对立统一规律是唯物辩证法的精髓.
(一)同一性和斗争性
同一性和斗争性是矛盾同时具有的两种重要特性,相互联系又不可分离,共同处于一个统一体中.同一性离不开斗争性,斗争性寓于同一性之中,是同一性的基础,没有斗争性也就没有同一性.
在有机化学中,两种异构体在室温下能相互转变并达成平衡
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(二)矛盾是事物发展的动力
1 内因与外因
内因是事物内部诸要素之间的对立统一.外因是该事物与其他事物之间的对立统一.在推动事物发展的过程中,内因与外因是相互联系、不可分割、缺一不可的.但二者在事物发展中的地位和作用是不同的.内因是事物发展变化的根据,外因是事物发展变化的条件,外因通过内因起作用,内因在外因的作用下发挥作用.
我们在学习醇的性质时,知道醇既有一定的弱酸性,又呈弱碱性；既可发生亲核取代反应,又可发生消除反应,还可发生α－氢的脱氢和氧化反应,这都是由其分子内部结构决定的.至于到底发生何种反应,体现何种性质,则需视外部条件而定.当醇与活性金属作用时,表现出弱酸性,而与强酸作用时则体现出弱碱性；与氢卤酸、无机酸酰卤或含氧酸在温热条件下发生亲核取代反应,而与含氧强酸在较高温度下则发生消除反应；与氧化剂作用则易发生氧化反应.这些反应都是外因通过内因起作用的.具有α－氢的烯烃与溴到底是发生双键上的加成反应,还发生α－氢的取代反应；卤代烃究竟发生亲核取代反应,抑或是发生消除反应,同样要视外部条件而定.
此外,具有不同官能团的化合物的化学性质往往不同,聚集二烯烃、共轭二烯烃和孤立二烯烃,卤乙烯型卤代烯烃、烯丙基型卤代烯烃和隔离型卤代烯烃以及芳卤型卤代芳烃、苄基型卤代芳烃和隔离型卤代芳烃化学性质间的差异,均是由其内部分子结构的不同而决定.
2 矛盾是事物发展的源泉和动力
唯物辩证法认为,矛盾是事物发展的原因与动力,事物发展是矛盾同一性与斗争性紧密结合、共同推动的结果.
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不对称烯烃与质子酸的加成反应,氢离子有可能加在双键两个碳原子的任何一个上,产生两种加成方向,从而形成两种不同的加成产物.这两种加成方向是相互竞争的,究竟以哪个加成方向为主,这就是矛盾同一性和斗争性相互作用的结果.这两种不同的加成方向,会形成两种不同的碳正离子中间体,但它们的稳定性存在很大差异.若氢离子加在含氢比较多的双键碳原子上,形成的中间体更加稳定,由此生成的产物也就是主要产物.反之,得到的产物就是次要产物.这就是马氏加成规则的实质.从矛盾的观点看,这一反应实际就是矛盾双方地位、作用不断转化的结果.同理,当具有两种以上β－氢原子的卤代烃或醇发生消除反应生成烯烃时,究竟是以札依采夫取向的产物还是以霍夫曼取向的产物为主,也是矛盾斗争性作用的结果.
(三)矛盾的普遍性和特殊性
唯物辩证法指出,矛盾的普遍性即矛盾的共性、一般,矛盾的特殊性即矛盾的个性、个别.一般寓于个别之中,共性存在于个性之中；另一方面,个别、特殊又同一般、普遍联系着.任何一般都是个别的一部分,或一方面,或本质.任何事物都是普遍性和特殊性、共性和个性、一般和个别、绝对和相对的辩证统一.
据美国化学文摘统计,截至20世纪90年代初,有机化合物的数目已愈1000万种.要对数目如此庞大的有机化合物逐一学习和研究是不可能的,也是完全没有必要的.我们可根据有机化合物中所含的官能团的不同,将它分成不同的种类.具有同种官能团的化合物,往往具有相似的化学性质.由于某一类化合物所具有的普遍性质寓于各个具体的化合物之中,因此,我们对同类化合物中有代表性个体的性质进行研究后,就可以归纳、抽象出同类化合物具有的普遍性质,也就无需对同类的个体进行逐一研究.
众所周知,不对称与溴化氢加成时,根据马氏加成规则,氢将加在含氢较多的双键碳原子上.这是一个普遍适用的规律.但如果反应体系中存在过氧化物,或是当烯烃分子中存在较强的吸电子基团时,则加成的方向恰恰相反,这是马氏加成规则的一个特例,也是一事物区别于他事物的特殊本质.因此,我们在分析问题时必须做到具体事物具体分析,不能生搬硬套.
二、质量互变规律在有机化学学习中的运用
(一)质、量和度
质是一事物成为其自身并区别于他事物的内在规定性.量是表示事物存在和发展的规模、程度、速度等的数量的规定性.任何事物都有其质的规定性和量的规定性,是质和量的统一.度是事物自己质的量的幅度、限度和范围,是与事物的质相统一的数量界限.丙烯与氯反应,在低于200℃时,主要发生的双键加成反应,生成1,2－二氯丙烷；若高于300℃时,主要发生α－氢的氯代反应,生成3－氯丙烯.低于200℃,就是发生加成反应的度.在低于200℃这个量的范围内,发生加成反应的质不变；高于200℃这个量的范围(尤其是超过300℃时),这个反应就会失去自身的质,而发生 α－氢的氯代反应.在度中,质与量这两种不同的规定性达到了高度的统一.
(二)质量互变规律
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量变和质变是事物变化的两种形式或状态,量变引起质变,而质变巩固着量变的成果,又引起新的量变,如此循环往复,以至无穷,推动着事物的不断发展.质量互变的具体实现形式是复杂多变的,表现为二者之间的相互渗透、相互包含,量变中有质变,质变中包含了量变.
在有机化学中,有关质量互变规律的例子比比皆是,最典型的例子莫过于同系物的物理性质的变化了.正构烷烃的沸点、熔点随着相对分子质量增加而有规律地升高,折射率随着碳链长度的增加而增大；烯烃、芳香烃、卤代烃、醇、醚等同系物的沸点、熔点随着分子量的增加而升高的现象；在卤代烷中的亲核取代反应中,其活性顺序为：氟代烷<氯代烷<溴代烷<碘代烷,究其主要原因,是由于从氟原子到碘原子,卤原子核外电子层数’目的增加,原子半径增大,极化度增加,碳卤键更容易断裂所致；羧酸衍生物能进行水解、醇解、氨解等反应的活性有以下顺序：酰卤>酸酐>酯>酰胺,莫不都是量变引起质变的例子.
醇类随着分子中羟基数目的增多,沸点升高、相对密度增加、酸性变强.酰胺分子中氮原子上连一个酰基,呈中性；而酰亚胺类化合物由于氮原子上相连的二个酰基的作用,呈弱酸性.在碳原子的sp3、sp2和sp三种杂化形式中,由于杂化轨道所含的s和p成分的不同,使得杂化轨道的空间形状和性质不同,均表明量变是质变的必要准备,质变是量变的必然结果.
三、否定之否定规律在有机化学学习中的运用
唯物辩证法认为,世界上任何事物的内部都包含着肯定与否定两个方面、两类因素和两种力量.肯定是事物中维持自身存在的方面,否定是事物中促使自身趋向灭亡并转化为他物的方面.自1883年合成出含三元环和四元环的碳环化合物后,人们发现三元环的化学活性比四元环大,而四元环的活性又要大于五元环.为了解释这一实验事实,1885年德国化学家拜尔(Baeyer A von)提出了“张力学说”,认为环烷烃中构成环的碳原子是处于同一平面内,排列成正多边形,其Z_CCC的键角与碳四面体正常键角109度28分的偏差将产生“角张力”,张力愈大,环就愈不稳定.这一理论较好地解释了三元环、四元环和五元环的稳定性,这是该理论的肯定方面.但由于其假设成环碳原子共面的观点与实际不合,这是其内部孕育的否定方面,因无法解释六元环的稳定性而被近代杂化理论所否定.这样,对于环烷烃稳定性解释的理论就从一个阶段发展到另一阶段.当然,这种否定是“扬弃”.
在有机化学发展史上,由于从动植物体内得到的这些化合物有许多共同的性质,明显地不同于当时从矿物来源的无机化合物.当时的化学家把有机物和无机物绝对划分开.1806年瑞典化学大师贝采利乌斯(Berzelius J J)把有机化合物和有机化学定义为“从有生命的动植物体内得到的化合物称为有机化合物,研究这些化合物的化学称作有机化学”,并认为“在动植物体内的生命力影响下才能形成有机化合物,在实验室内是无法合成有机化合物的”.这种学说被称为“生命力”学说,曾一度牢固地统治着有机化学界,使人们放弃了用人工合成有机物的想法.
直到1828年德国青年化学家维勒(whler F)发现无机物氰酸铵加热很容易转变为有机物尿素.他把这一重要发现告诉了贝采利乌斯.他说：“我应当告诉您,我制造出尿素,而且不求助于肾或动物――无论是人或犬.”但是这个重要的发现,并未马上得到贝采利乌斯和其他一些化学家的承认,就是维勒本人也认为这个合成不能算作一个完全的合成,因为氰酸和氨还不能从无机物制备.因此,在它们里面还有一些是属于有机界的东西,是这些物质使尿素的合成得以成功.还有人为了维护“生命力”学说,认为尿素是动物机体的排泄物,而且易于分解为氨和二氧化碳,因此可以把尿素看作是有机物和矿物质之间的联系环节,尽管这种处于分界线的物质可以人工制成,但要人工制备结构较为复杂的有机物质还是无能为力.
直到1840年德国化学家柯尔柏(Kolber A w H)合成了醋酸；1850年法国化学家贝特洛(Berthe－lot M)合成油脂类物质,这些都证明在实验室可以制备出有机化合物,有机化合物与无机化合物间并无截然界线,从而彻底地动摇了“生命力”合成有机化合物的观点.从“生命力”学说被彻底否定这一过程来看,经历了肯定――否定――否定之否定的阶段,每一次辩证否定都是对以往发展阶段的一次扬弃,都将事物推向更新的发展阶段和更高的发展水平.同时,也表明事物发展的具体道路是曲折的,呈现为波浪式前进或螺旋式上升的过程.
总之,在有机化学学习过程中,只要我们熟练运用哲学的基本原理来指导我们的学习,就更有利于理解有机化学的基本内容,理清脉络,抓住要领,起到事半功倍的作用.
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