有機化學/有機化學基礎概念/視覺化
視覺化在有機化學中絕對至關重要。能夠在腦海中描繪出分子的三維結構，將其旋轉，觀察它如何與其他分子相互作用；這些都是你在想真正理解有機化學中發生的事情時需要發展的重要技能。
有些人天生就具備這種技能，但即使你沒有，就像其他任何事情一樣，只要練習，你就可以變得更擅長。所以，如果這對你來說很困難，花時間練習。大多數願意付出努力的人，不久之後就會有那種“Aha！”的時刻，他們突然就明白了。一旦你“明白”了，你就真的不需要再努力了。你會能夠看到一個分子，無論它是怎麼畫的，你都會知道它在三維空間中是什麼樣子。
許多人發現模型非常有用。正如本書前言中提到的，有一些地方你可以 購買分子模型套件 ，還有一些網站提供像 Jmol 這樣的免費線上軟體，用於使用滑鼠虛擬地移動模型。利用這些工具，因為如果你不理解有機化學的三維方面，你就不會真正理解有機化學。
有機化學家已經開發出許多描述分子的方法。其中一些方法明確地顯示了三維結構，一些方法暗示了三維結構，還有一些方法根本沒有顯示三維結構，只是假設讀者有足夠的背景知識，能夠在沒有輔助的情況下視覺化三維結構。
例如，在上圖中，最簡單的有機分子甲烷，以 5 種不同的方式渲染出來。最左邊，只是文字 CH4。這表示 4 個氫原子連線到一個碳原子上。但這並不能告訴你它是什麼樣子的。有機化學家不需要更多資訊。任何有機化學家都知道甲烷分子是什麼樣子的。然而，對於更復雜的分子來說，即使對於最好的有機化學家來說，瞭解組成部分往往不足以視覺化結構。
第二個圖提供了更多資訊。你有一個碳原子在中心，有 4 個氫原子連線到它。這提供了一些更多資訊，但它沒有提供對三維結構的任何洞察。這種型別的圖被稱為 Kekulé 結構，以 Friedrich August Kekulé 命名，或者 線鍵結構。
第三個圖是在有機化學中非常常見的渲染方式，通常被稱為 虛線-楔形表示法。甲烷分子的三維結構是四面體。把它想象成一個金字塔，底座是一個三角形（與吉薩的金字塔不同，金字塔的底座是正方形）。然後想象氫原子在金字塔的 4 個角上，一個在底部的每個角上，一個在頂部的尖端上，最後，碳原子在最中心。甲烷中每個氫鍵之間的角度稱為 四面體角，為 109.5°。
這就是虛線-楔形模型更能展示的地方。要想象一個虛線-楔形表示法中的分子，想象一下碳原子和兩個氫原子透過實線連線（一個在右邊，一個在碳原子下面），它們都在與螢幕（或紙張）相同的平面上。實心楔形表示從螢幕（或紙張）向我們伸出的鍵，虛線-楔形表示從我們伸出的鍵。
這種常見的渲染形式通常會讓讀者對中等複雜程度的分子三維結構有一個很好的瞭解。
對於更復雜的結構，有時需要像第 4 和第 5 張圖片那樣的三維渲染。對於甲烷來說，這有點過分了，但隨著結構開始變得更加複雜，需要更復雜的方法來準確地描述形狀。第 4 張圖片被稱為 球棍模型，其中氫原子用白色球體表示，中心碳原子用灰色球體表示。
最後，在第 5 張圖片中，被稱為 棍模型，它放棄了實際的原子，只是顯示了鍵。顏色變化代表不同的原子。在本例中，中心附近的灰色代表碳原子，末端的白色代表氫原子。
上圖顯示了環己烷分子的 5 種不同的渲染方式。環己烷由 6 個碳原子組成的環組成，每個碳原子連線著 2 個氫原子。左邊的六邊形顯示了碳原子及其 2 個氫原子。然而，環己烷通常被簡單地畫成一個六邊形，碳原子和氫原子被簡單地隱含。
第二張圖片顯示了以一定角度的環，但與第一張圖片一樣，它除了說明它是迴圈的以外，對結構沒有提供多少洞察。
第三張圖片是球棍模型，與我們之前看到的甲烷模型很像。正如你所看到的，碳原子並不都是平面的。這種特定的 構象 環己烷被稱為椅式構象。環己烷的構象將在後面進行更詳細的討論。
第四張圖片是環己烷的棍模型，也是椅式構象。
最後，我們有環己烷分子的填充版本。表面代表圍繞分子的某種場，它代表原子可以接近的邊界，也稱為範德華表面。這種表示在有機化學中不像其他表示那樣常用。
正如我們所看到的，有機化學中有很多方法可以表示分子。如果有一種方法是最重要的，那就是虛線-楔形表示法，因為這將在本書和其他書籍中使用，用於描述有機分子的三維性質。你應該能夠看到它，並立即知道哪些鍵位於同一個平面上，哪些鍵向我們伸出，哪些鍵從我們伸出。一旦你對它感到舒服，你就會發現對更復雜分子的進一步視覺化變得容易得多。
