分子构象无序程度的热力学函数。对于由成千上万个C—C单键所组成的高分子链,每个单键围绕其相邻的单键做不同程度的内旋转,分子内原子在空间的排布方式随之不断地变更而取不同的构象。若以W表示高分子链在空间全部可取的构象数,则高分子链的构象熵S与W之间的关系服从玻尔兹曼公式:S=KlnW。这里K是玻尔兹曼常数。当高分子链取伸直形态时,构象只有一种,构象熵等于零。如果高分子链取蜷曲形态,则分子可取的构象数将很大。构象数越大,相应的构象熵就越大,分子链蜷曲越厉害。由熵增原理,孤立高分子链在没有外力作用下总是自发地采取卷曲形态,使构象熵趋于最大。这就是高分子链柔性的实质。
分子构造(constitution)是指分子中原子相互联结的方式和次序,过去长期以来称为分子结构(structure),根据国际纯粹和应用化学联合会的建议,改为“构造”。“结构”一词应用在广泛的范围,例如物质结构、原子的电子结构等等。分子结构也具有广泛的含意,除包括分子构造外,还包括分子构型(configuration)和分子构象(conformation)等。从分子构造到分子构型和分子构象是化学家们一个接一个对化学物质性质的研究逐渐认识到的,推动了化学科学的发展。
分子构造的研究是从同分异构体的出现开始的。
18世纪末、19世纪初,由于分析化学迅速发展,新的化合物不断被发现。19世纪20年代里,化学家们开始发现到一些物质的化学组成相同,但是性质各异。这在当时来说,是不可思议的。因为当时化学家们认为物质的性质只决定于它的组成,每一个物质有一固定的组成,这是18世纪末确立的定组成定律。后来,这个定律的逆定律也被确认,即具有相同组成的物质必定是同一种物质。现在竟然出现组成相同而性质各异的物质了。
这些物质首先发现是在1823年。这一年德国化学家李比希(Liebig,Justusvonl803~1873)制得雷酸银,分析了它的组成,氧化银占77.53%,氰占22.47%,确定了它的化学式,现在知道是AgOCN。这个分析结果得到的化学组成正和一年前他的同国化学家武勒(wohler,Friedrich1800~1882)制得的氰酸银AgOCN完全相同,武勒分析氰酸银的结果是氧化银占77.23%,氰占22.77%。二者组成成分几乎一致,但是性质完全不同,雷酸银是一种猛烈的炸药,而氰酸银不是。
他们二人在共同研究分析所遇到的难题时,却发现到一个更难解释的情况,即氰酸不仅和雷酸组成相同,而且也和氰尿酸(又称三聚氰酸H3O3C3N3)一致.
1828年,武勒利用氯化铵和氰酸银反应,期待得到氰酸铵NH4OCN,结果却生成尿素CO(NH2)2。这不仅摧毁了当时有机化合物生成的“生命力”论,铲除了当时无机化合物和有机化合物之间不可逾越的鸿沟,而且又为这种不可思议的现象提供了又一确实可靠的实例。