分子的几何模型的实验验证

在von Laue发明单晶X射线衍射技术和Bragg父子发明粉末X射线衍射技 术以前,分子几何模型完全是一种实验推论和假设。只有在发明X射线衍射技 术以后,才能通过实验测量未知分子的结构,并证明分子几何模型的正确性。目 前,X射线衍射方法仍然是测定从简单的无机物晶体结构到复杂的蛋白质晶体结 构的最重要方法之一。正因为X射线衍射技术在晶体结构测定中的重要价值, Laue和Bragg父子分别获得1914年和1915年的诺贝尔物理学奖。

除X射线衍射方法外,NMR方法也是测定分子结构的重要手段,在有机化 学、生物化学等领域有着广泛的应用。例如,利用」HNMR方法可以测定有机 分子中各个氢原子所处的化学环境,推断有机分子的结构。利用2D NMR方法 可以测定分子中原子核之间耦合的强弱,确定原子核之间的距离或相对位置。因 此,NMR方法已经成为有机分子结构解析最重要的工具,是现代有机化学最重 要的结构分析方法。

此外,利用3D NMR方法提供的大量实验数据,以及现代计算机的强大数 据处理能力,可以直接测定蛋白质、核酸等复杂生物分子在溶液状态的结构。由 于3D NMR方法不需要制备蛋白质、核酸等复杂生物分子的晶体就能测定结构, 比单晶X射线衍射方法具有巨大的优越性。另外,利用3D NMR方法可以直接 测定蛋白质、核酸等生物分子处在具有生物活性的溶液状态结构,而不是处在不 具有生物活性的结晶状态结构,是单晶X射线衍射所无法实现的。目前, 3D NMR方法和单晶X射线衍射方法已经成为测定蛋白质、核酸等生物分子结 构的两种最重要方法。

综上所述,分子几何模型虽是对实验现象的总结、近似和抽象,但已经被现 代科学实验所证实,是正确的物理模型。

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