1. 从“生命力”到化学实验室
19世纪初，化学家普遍认为有机物只能由生物体在“生命力”的作用下产生。直到1828年，德国化学家维勒（Friedrich Wöhler）在实验室中意外地通过加热无机物氰酸铵 ($NH_4CNO$) 合成了有机物尿素 ($CO(NH_2)_2$)。
这一发现打破了“生命力论”的禁锢，揭示了有机物与无机物的界限在于组成和结构，而非来源。
2. 碳原子的成键“魔力”
碳原子最外层有4个价电子，不易得失电子，而是倾向于与其他原子形成共价键。根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为：
$\sigma$ 键 (Sigma Bond)
- 形成方式： 电子云“头碰头”重叠。
- 特征： 轴对称，可绕键轴自由旋转，重叠程度大，键能较高，较稳定。
$\pi$ 键 (Pi Bond)
- 形成方式： 电子云“肩并肩”重叠。
- 特征： 镜像对称，不能旋转，重叠程度较小，易断裂，反应活性高。
结构决定性质
碳骨架（骨骼）与官能团（灵魂）共同决定了分子的“脾气秉性”。请在右侧模拟中观察双键形成后，分子构型是如何被“锁定”在平面内的。
3. 结构决定性质
碳原子不仅能形成单键，还能形成双键、三键，并相互连接成链状或环状。这种多样性是地球生命化学的基础。
共价键重叠方式示意图
直观展示 $\sigma$ 键的轴向重叠（头碰头）与 $\pi$ 键的侧面重叠（肩并肩）。
为什么乙烯 ($CH_2=CH_2$) 中的碳碳双键比乙烷 ($CH_3-CH_3$) 中的单键更容易发生化学反应？
解析： 正确。双键由一个 $\sigma$ 键和一个 $\pi$ 键组成。$\pi$ 键“肩并肩”重叠程度有限，电子暴露在外面，因此更活泼，容易发生加成反应。
案例分析：维勒的尿素合成
反应方程式：$NH_4CNO \xrightarrow{\Delta} H_2NCONH_2$
氰酸铵（无机盐）和尿素（有机物）的分子式完全相同 ($CH_4N_2O$)。
反应方程式：$NH_4CNO \xrightarrow{\Delta} H_2NCONH_2$
氰酸铵（无机盐）和尿素（有机物）的分子式完全相同 ($CH_4N_2O$)。
问题： 既然有机物和无机物的元素组成可以完全相同，那么区分它们的本质标准是什么？
解析：
区分的本质标准是分子结构。虽然原子种类和数量相同（同分异构体），但原子的连接顺序和成键方式（如离子键 vs 共价键，$\sigma$ 键与 $\pi$ 键的分布）导致了物质性质的根本差异。
区分的本质标准是分子结构。虽然原子种类和数量相同（同分异构体），但原子的连接顺序和成键方式（如离子键 vs 共价键，$\sigma$ 键与 $\pi$ 键的分布）导致了物质性质的根本差异。