Cтраница 3
В настоящее время известно много различных видов химической связи. Теория спин-валентности полностью их не охватывает. Однако она дает достаточно широкую основу для понимания большинства случаев химической связи, главную роль в которых играет спаривание ( обобществление) электронов соединяющихся атомов. Можно сказать, что образование обобществленных электронных дублетов, как правило, и является основой химической связи между атомами в молекулах простых и сложных веществ. [31]
Противоречие между квантово-механическим рассмотре нием вопроса о валентности и толкованием его в теории спин валентности становится совершенно ясным, если проанализировать, как решается этот вопрос в теории спин-валентности и как он должен решаться в квантовой механике молекулы. В теории спин-валентности получается следующая система рассуждений. [32]
Действительно, число валентности и понятие о единице сродства были введены в классической теории как понятия, относящиеся к атомам в молекуле, специально и только для того, чтобы иметь возможность составить формулы строения, отображающие строение молекул уже известных и возможных соединений. Следовательно, теория спин-валентности не развивала классическую теорию химического строения, а не явно вводила новые постулаты, противоречащие представлениям классической теории. Ниже мы рассмотрим подробнее ряд положений и следствий теории спин-валентности и обоснованность ее представлений как с точки зрения современных экспериментальных данных о строении молекул, так и с точки зрения квантовой механики. [33]
Однако в теории спин-валентности не было никакого критерия для того, чтобы установить, какие же электронные состояния нужно рассматривать для получения всех возможных чисел валентности атомов. Взятая в таком варианте теория спин-валентности лишалась всякой пред-сказательной ценности. Действительно, если число валентности для атома какого-либо элемента в некотором ряду соединений уже было установлено в классической теории и не превышало общего числа электронов атома, то всегда можно было выбрать одно ( или несколько) электронных состояний атома, которые имели нужное число электронов с неспаренными спинами. [34]
Таким образом, числа валентности, полученные теорией спин-валентности при рассмотрении основных электронных состояний свободных атомов элементов, не согласовались со значениями чисел валентности атомов этих элементов в определенных рядах молекул, принятыми в классической теории строения. Чтобы выйти из этого затруднения, в теории спин-валентности стали рассматривать не только основные, но и некоторые возбужденные электронные состояния атомов элементов. [35]
При образовании молекулы из свободных атомов в определенных электронных состояниях числа валентности, приписываемые свободным атомам в этих электронных состояниях, сохраняются для них и в молекуле. Иными словами, число валентности, которое нужно приписать атому в молекуле согласно теории спин-валентности, совпадает с числом валентности, которое теория спин-валентности приписывает свободному атому в том его состоянии, в котором согласно этой теории он вступает в соединение с другими, образуя молекулу. [36]
Очень ярким примером бесплодности теории спин-валентности в отношении предсказания новых фактов служат ее заключения по поводу благородных газов. При рассмотрении основных состояний атомов благородных газов, имеющих в этих состояниях все электроны со спаренными спинами, теория спин-валентности пришла к выводу, что атомы этих газов имеют валентность, равную нулю. [37]
При образовании молекулы из свободных атомов в определенных электронных состояниях числа валентности, приписываемые свободным атомам в этих электронных состояниях, сохраняются для них и в молекуле. Иными словами, число валентности, которое нужно приписать атому в молекуле согласно теории спин-валентности, совпадает с числом валентности, которое теория спин-валентности приписывает свободному атому в том его состоянии, в котором согласно этой теории он вступает в соединение с другими, образуя молекулу. [38]
Пока не были получены и, изучены экспериментально соединения благородных газов, теория спин-валентности и не предсказывала возможности их существования или получения. В настоящее время, когда получено и изучено уже некоторое число соединений благородных газов с другими элементами, например XeF2, XeF4, теории спин-валентности остается только искать те возбужденные состояния благородных газов, в которых их атомы имеют нужное число электронов с не. [39]
Однако при конкретном рассмотрении вопроса о том, какие же электронные состояния свободных атомов бора и углерода с точки зрения теории спин-валентности дают валентность два ( для атома В в В О) и валентность три ( для атома С в С N), оказывается, что таких состояний вообще нет. Поэтому валентность атома бора в молекуле В О ( где атом бора явно двухвалентен согласно классической теории) вообще не может быть объяснена теорией спин-валентности. Так же не объясняется теорией спин-валентности число валентности, равное трем, для атома углерода в молекуле С Е N, так как согласно этой теории валентность атома углерода может быть только четной. [40]
Однако эти состояния заранее выбраны так, чтобы получались числа валентности те же, что принимались и классической теорией. Иными словами, вопрос о том, какие молекулы могут существовать, для решения которого и было введено число валентности атома в молекуле в классической теории, в теории спин-валентности решается так же, как и в классической теории, а само значение числа валентности в теории спин-валентности просто подгоняется к значению его в классической теории выбором соответствующего электронного состояния свободного атома. [41]
Однако эти состояния заранее выбраны так, чтобы получались числа валентности те же, что принимались и классической теорией. Иными словами, вопрос о том, какие молекулы могут существовать, для решения которого и было введено число валентности атома в молекуле в классической теории, в теории спин-валентности решается так же, как и в классической теории, а само значение числа валентности в теории спин-валентности просто подгоняется к значению его в классической теории выбором соответствующего электронного состояния свободного атома. [42]
Она состоит в том, что число валентности атома в молекуле, которое вводится в классической теории строения, если и может быть сохранено в квантово-механической теории как некоторое понятие, приближенно отображающее законы строения молекул в определенных классах соединений, то объяснение содержания этого понятия и область его значимости могут быть найдены и понятны только при рассмотрении законов строения молекулы ( или вообще химической частицы, - молекулы свободного рад ийала, молекулярного иона), а не свободного атома, как это делается в теории спин-валентности. [43]
Однако при конкретном рассмотрении вопроса о том, какие же электронные состояния свободных атомов бора и углерода с точки зрения теории спин-валентности дают валентность два ( для атома В в В О) и валентность три ( для атома С в С N), оказывается, что таких состояний вообще нет. Поэтому валентность атома бора в молекуле В О ( где атом бора явно двухвалентен согласно классической теории) вообще не может быть объяснена теорией спин-валентности. Так же не объясняется теорией спин-валентности число валентности, равное трем, для атома углерода в молекуле С Е N, так как согласно этой теории валентность атома углерода может быть только четной. [44]
Известно, что внешние электронные конфигурации атомов инертных элементов, завершающих периоды, особенно устойчивы. Эта тенденция наглядно проявляется в теории спин-валентности ( ковалентностц), излагаемой в следующем параграфе. [45]