巴罗模型

我最喜欢的网站之一是互联网档案馆这是一个收藏旧书、电影和录音的奇妙宝库。当我每个月准备Classic Kit时，我发现自己经常翻阅他们收集的教科书和专著。令人吃惊的是旧化学课本的枯燥，只有几张仪器的图片。毫不奇怪，化学讲师需要巨大的木制长凳，上面装饰着仪器和化学物质，才能使当时相当抽象的学科变得生动起来。

我们今天的教科书充斥着照片、图表和可视化图像。那么，究竟是哪些关键图像真正启动了让不可见的原子世界变得几乎有形的过程呢?

19世纪初，当约翰·道尔顿(John Dalton)重新点燃沉寂的原子理论时，他为自己的假说配上了一套相当神秘的符号——带线的圆圈、十字和条纹——以区分原子之间的区别。

半个多世纪后，化学结构理论开始出现。19世纪50年代末，两个化学家，阿奇博尔德·斯科特·库珀，一个在巴黎学习的斯科特阿道夫·维尔茨德国海德堡的奥古斯特·凯库尔格(August kekul)将开始在他们关于碳原子连通性的建议中使用结构符号。在俄罗斯喀山工作的Alexander Butlerov会明确指出，每种有机化合物都是通过其结构来区分的。

然后在1861年，在一次惊人的创造性飞跃中，约瑟夫·洛施密特在一本名为《分子结构》的书中对分子结构进行了推测Chemische Studien。和道尔顿一样，洛施密特把原子表示成圆形，但大小不同。两个圆接触的地方就是成键;苯及其衍生物也有六方表示形式。它们是领先时代一个世纪的空间填充模型。

想象这样一幅图景

但洛施密特的想法大多被忽视了。如果kekul在发表苯的六角形结构之前看到过这些图表，他不会给同时代的人任何信任。即使1874年，雅各布·亨里库斯·范霍夫和约瑟夫·阿奇利·勒贝尔提出了四面体碳的建议，不久之后，阿尔伯特·拉登堡提出了苯和萘等分子的杰出但可悲的错误的棱镜结构，但期刊和教科书仍然将化学图保持在最低限度。

对我来说，使用化学世界三维图像的关键转折点来自于一位独立富有的半业余科学家威廉·巴洛(William Barlow)，他把注意力转向试图理解晶体的本质。

巴洛出生于伦敦北部一个建筑企业家的家庭，他接受的是私人教育，对数学和科学产生了更广泛的热情。他还学习了木工和橱柜制作，这些技能将在他的一生中使用。他的非正式训练可能是他未能通过伦敦大学预科考试的原因——据说他忽略了简单的问题，专注于困难的部分，其中一些问题他在几小时后坐在回家的公交车上才解决。之后，他在城市与行会技术学院上课，师从化学家亨利·阿姆斯特朗和光学晶体学家威廉·波普，两人后来都是他的导师，后来成为亲密的朋友。

1875年父亲去世后，他留下了足够的钱，让巴洛成为自己时代的主人。这让他有时间思考水晶。他带着妻子和孩子到德国进行了一次长途旅行，在那里他遇到了保罗·格罗斯，并与他成为了朋友，保罗·格罗斯是德国晶体学的“大怪兽”之一，他正在发展奥古斯特·布拉瓦伊关于晶格的想法。

回到伦敦后，巴洛开始参加英国协会和其他科学协会的会议。1883年，他写下了基于球体堆积的晶体结构的观点，这一观点始于1611年的开普勒。巴洛将球体以我们现在称之为体心和面心立方的排列方式堆叠起来，并首次提出了六边形排列的建议。他还提出了现在大家熟悉的离子交替的盐的结构。两个短的论文，发表于自然，附有图表，在现代本科教材中不会显得不合适;这些球体具有看不见的三维固体。巴洛受到了一些批评，因为六坐标的钠和氯化物似乎违反了“分子”的概念和关于价的观念。二十年后，巴洛的建议将被证明是正确的布拉格晶体结构。

在接下来的几年里，巴洛一直在思考分子如何在三维空间中打包。他的方法是非常非常规的，通过建立模型来帮助自己思考。为了摆脱球形原子的概念，巴洛用玩偶的手或手套来代表他的单位细胞的内容。他的工作使他提出有230种可能的排列方式，在阿瑟·舍恩菲利斯和叶夫格拉夫·费多罗夫各自通过严格的数学方法得出同样的结论后仅仅几年，他就得出了这个结论。

到1934年巴洛去世时，他的图表的后代不仅出现在学术专著中，也出现在本科教科书中。如果你不相信我，可以去互联网档案馆看看。

致谢

感谢罗布·帕尔格雷夫的启发，感谢已故的阿尔弗雷德·巴德多年前让我注意到洛施密特