从形成经典化学结构概念到向现代化学结构概念过渡的演化，经历了一 个漫长的历史过程。
一、经典化学结构概念的提出 面对五彩缤纷、千变万化的物质世界，古人曾直观地猜测自然界是一个以“性质”为本原的世界，直到近代自然科学兴起后，由于制定了经验分析 的化学元素概念才使物质组成和性质关系的观念顺转过来。从此，化学走上 了分析物质组成，并用组成来解释物质性质的正确发展道路。此后，到 19 世纪初，经过道尔顿的工作，科学的原子论终于在化学领域首先得以建立， 并通过原子论把元素和原子概念统一起来。化学组成被明确为是由坚硬的、 可称量的物质微粒所构成的一种关系。于是，进一步认识这些微粒之间的关 系便有了现实的紧迫性，从而预示了化学家由分析物质的化学组成向认识化 学结构阶段的转变。
随后，由于同分异构现象的发现和电化二元论所遇到的困难，就更加直 接地促进了这种转变。前者使化学家们认识到同分异构体是“由相同数目的 原子所构成，但原子的排列方式不同，因而具有不同的化学性质。”①后者则 是为了克服二元论的不足而提出了取代学说，一元论和类型论。日拉尔在 19 世纪 50 年代初把类型论系统化了。他把化合物看作是一个整体，并尝试对有 机化合物进行分类，从而使庞杂的有机物初步显示了一定的条理性，也导致 了元素、当量、原子和分子等概念的日益明确。
这一时期，弗兰克兰提出了元素的原子价的思想，随后又提出了化学键的思想。他认为，通过原子价的研究，可以使一元论和二元论融合起来。凯 库勒和库柏发展了弗兰克兰的见解。他们大致在同时独立地发现了碳是四价 元素，并可以彼此连接起来。凯库勒 1858 年开始使用化合物“构造”
（Constit-ution）的概念，但他实际上只看重化合物中原子的位置排列。不过，库柏却引伸出了原子结合定律，看重原子之间的相互结合。 此后布特列洛夫随即于 1861 年首先使用了如下意义的化学结构的概念：“假定一个化学原子具有一定的和有限的化学力（亲和力），化学原子借助这种力来参加形成物质，那么，我拟将这种化学结合或（这种）原子间 相互结合成复杂化合物的能力，称为化学结构。”①他看重化学结构中的相互 作用方面，并强调了结构和性质之间的联系：通过物质性质可以了解物质结 构；而结构决定性质，知道了结构可以又预测性质。
在那个时代，元素的原子被认为是物质的最终微粒。因此，化学结构概 念就具有了深层的物质基本结构的意义，化学结构几乎也就是物质结构的同 义语。这样，经典化学结构概念的确立，就从根本上革新了人们的物质观， 从而影响了各个科学领域，以致人们的思维方式。化学家已可以声称：“无 论什么物质，只要知道它的化学结构，就可以按它的成分构造出来。”②经典 结构观念，最终将有力地推动化学化工的进步，从而对人们的生活方式也产① 肖莱马：《有机化学的产生和发展》，科学出版社，1978 年版，第 94—95 页。
① G.V.Bykov，Butlerov：Dictionary of Scientific Biography （ed.by C.C.Gillispie），Charles Scribner’s Sons，New York，V.2，P.621.
② 恩格斯：《反杜林论》，人民出版社，1970 年版，第 331 页。
生了重要的影响。 二、现代化学结构概念基础的形成 在经典化学结构观念中凯库勒侧重于化学结构的几何因素，而布特列洛夫则侧重于化学结构中的相互作用。他们代表了两种不同的结构观。这实际 上反映了化学领域中关于结构研究的两种传统和方法。前者在晶体化合物的 研究中多有反映；后者则在几乎和化学一样历史悠久的化学亲和力（包括后 来的电化二元论、原子价和化学键）的认识过程中得到了鲜明反映。然而， 随着化学的发展就开始出现了两种传统和方法相结合的趋向。
1874 年范特霍夫发现了不对称原子和光学异构体，提出了碳原子价键的 空间构型的思想。由此，他在 1887 年写道：“从原子在分子中相互连系方式 的概念到原子相对位置问题，仅须走一步路。”①但这是极为重要的一步路。 它标志着人们对结构概念认识的深化，即化学结构概念不仅包括了原子间的 相互作用，而且也包括了相互作用与几何因素之间具有的内在联系。
到 19 世纪末，化学家已经能够阐明一些很复杂的天然有机化合物的结 构，并且尝试按照一定结构合成出为数不少的前所未有的物质。到了 20 世纪 初，人们开始初步揭示了原子结构，力图从电子结构来阐明化学键，从而对 化学结构给予统一的说明，推动了经典化学结构理论向现代化学结构理论的 过渡。1913 年玻尔的原子模型指出，原子的最外层的电子决定着元素的化学 性质。这就使得科学家们很快运用电子来解释原子价和化学键，其重要成果 就是柯塞尔和路易斯的原子价电子理论。柯塞尔用离子概念解释了电价键， 而路易斯则用电子对解释了共价键。这就使得经典化学结构式中的“短线” 具有了一定的物理意义，丰富了化学结构概念的内容。
但是，原子价电子理论的物理基础还不够坚实，物理学的“动力学”原子模型与化学的“静力学”原子模型的矛盾还十分尖锐。这个矛盾，只有在 量子力学建立以后才得以解决。只有解决了这个矛盾，才能建立起现代的化 学结构理论。
① 《有机化学结构理论新进展》，上海市科学技术编译馆，1964 年版，第 6 页。
