摘要：美国化学家鲍林（Linus C Pauling）是1954年诺贝尔化学奖得主，获奖理由是“对化学键性质的研究及其在阐明复杂物质结构中的应用”。20世纪初量子力学的发展极大影响了化学领域，鲍林是使用量子力学理解和描述化学键的先驱之一。结构化学领域获得诺贝尔化学奖的科学家及理论成果占了很大比重，同时也促进了化学学科的发展。这些都证明结构化学领域还有很多亟待我们发现和探索的现象和本质，从结构化学与诺贝尔奖的密切关系中我们也看出结构化学在化学各学科中的地位，它已然成为多门学科的理论基础和实验技术原理。这些有关诺贝尔奖的理论的研究将不断地继续应用于结构化学，使结构化学不断发展进步，进而推动整个化学学科理论和实验方法、实验技术的进步。
关键词：结构化学 化学键 诺贝尔奖 鲍林
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观察历年诺贝尔化学奖得主及其获奖理论/项目，我发现至少有20届是颁发给有关结构化学领域的，大致包括量子化学、理论计算化学、具体分子结构研究及晶体结构研究等方面。其中最著名的有：鲍林对化学键本质的研究并用以阐明复杂物质的结构；马利肯在分子化学键和电子结构方面的奠基性工作——分子轨道理论等。最近几年结构化学也有杰出的理论成果获得诺贝尔化学奖，如2009年对核糖体结构和功能的研究以及2011年准晶体的发现。
20世纪30年代，有许多科学家致力于蛋白质分子空间结构的研究，但都跳不出蛋白质以螺旋形式存在、每一螺旋圈中的氨基酸为整数的思维定势，因而没有取得多少进展。美国结构化学家鲍林在经过了11年研究之后突然领悟到：“要跳出人们传统观念的束缚，再也不能钻这条死胡同。”于是，他敢字当头，另辟蹊径，突破思维局限，换一个全新的立场来考虑，提出了每一螺旋圈的氨基酸有小数点的模式，通过研究从而取得了重大突破。
鲍林在探索化学键理论时，遇到了甲烷的正四面体结构的解释问题。传统理论认为，原子在未化合前外层有未成对的电子，这些未成对电子如果自旋反平行，则可两两结成电子对，在原子间形成共价键。一个电子与另一电子配对以后，就不能再与第三个电子配对。在原子相互结合成分子时，靠的是原子外层轨道重叠，重叠越多，形成的共价键就越稳定一这种理论，无法解释甲烷的正四面体结构。
他所撰写的《化学键的本质》一书。这部书彻底改变了人们对化学键的认识，将其从直观的、臆想的概念升华为定量的和理性的高度，在该书出版后不到30年内，共被引用超过16000次，至今仍有许多高水平学术论文引用该书观点。由于鲍林在化学键本质以及复杂化合物物质结构阐释方面杰出的贡献，他赢得了1954年诺贝尔化学奖。鲍林对化学键本质的研究，引申出了广泛使用的杂化轨道概念。该理论的根据是电子运动不仅具有粒子性，同时还有波动性。而波又是可以叠加的。所以鲍林认为，碳原子和周围四个氢原子成键时，所使用的轨道不是原来的s轨道或p轨道，而是二者经混杂、叠加而成的“杂化轨道”，这种杂化轨道在能量和方向上的分配是对称均衡的。杂化轨道理论很好地解释了甲烷的正四面体结构。杂化轨道理论认为，在形成化学键的过程中，原子轨道自身回重新组合，形成杂化轨道，以获得最佳的成键效果。根据杂化轨道理论，饱和碳原子的四个价层电子轨道，即一个2S轨道和三个2p轨道喙线性组合成四个完全对等的sp3杂化轨道，量子力学计算显示这四个杂化轨道在空间上形成正四面体，从而成功的解释了甲烷的正四面体结构。
同时，在有机化学结构理论中，鲍林还提出过著名的“共振论”，共振论直观易懂，在化学教学中易被接受，所以受到欢迎，在本世纪40年代以前，这种理论产生了重要影响，但很可惜，到60年代，在以苏联为代表的国家中，部分化学家对共振论采取了疾风暴雨般的大批判，给鲍林扣上了“唯心主义”的帽子。
鲍林在研究量子化学和其他化学理论时，也曾创造性地提出了许多新的概念。例如：共价半径、金属半径、电负性标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展都有巨大意义。1932年，鲍林预言，惰性气体可以与其他元素化合生成化合物。惰性气体原子最外层都被8个电子所填满，形成稳定的电子层按传统理论不能再与其他原子化合。但鲍林的量子化学观点认为，较重的惰性气体原子，可能会与那些特别易接受电子的元素形成化合物，这一预言，在1962年被证实。
鲍林在科学研究中，坚持经验与理性相结合，注意归纳与演绎的结合，曾运用逻辑推理从晶体的性质推断其结构，又从该结构预见其性质，获得了对晶体结构和性质的认识。他称这种方法为“随机方法”，即通过假设推测真理的艺术，并把这种方法运用于复杂生物有机分子结构研究，这是化学人应当学习效仿的。毫不夸张地说，鲍林在化学科研工作中是富有创造性的、敢想敢做而又立足实际的化学先驱。同时他于1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，我是钦佩他的。他的化学键理论使他载誉史册，同时他的为人及个性又让世人对他褒贬不一。他在结构化学领域提出了化学键理论，而该理论又反作用于结构化学，推动其发展。
最后，鲍林的价键理论和共振论远远不是无懈可击的，作为教科书的《化学键的本质》也并不是没有替代者。不完美、有争议，更是一样事物存在的意义所在。价键（VB）理论只是对化学键的认识方法之一，同时期以德国的洪特、英国的廉纳德-琼斯（J. Lennard-Jones）与美国的穆里肯（R.S. Mulliken）为代表的分子轨道（MO）理论，出于分子物理学的立场，“背离化学的意识形态”（穆里肯语）而提了出来。VB与MO的竞争，是后世几乎所有的化学教材都会提到的。五六十年代，随着计算机技术的进步，重视精确计算的MO迎来良机，迅猛发展，穆里肯也在1966年获得了诺贝尔化学奖，这都是对MO的巨大的肯定。而《本质》一书时隔二十年后（1940-1960）增节再版，也说明VB确有解释不能的问题。
以上为本人参考网络文献后对“结构化学与一个诺奖的关系”的浅析。
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