Cтраница 2
Для объяснения изученных фактов Дюма и Лоран выдвинули теории, которые были сходны между собой. И Лоран, и Дюма считали, что химические свойства соединений зависят преимущественно от расположения и числа атомов в молекулах, а не от индивидуальности атомов. Из этих двух конкурирующих и близких теорий большее влияние на последующее развитие теоретической органической химии имела теория Дюма, известная под названием теории типов Дюма или старой теории типов. Согласно этой теории к одному и тому же механическому типу принадлежат молекулы, получающиеся друг из друга замещением одних элементов на другие без изменения их пространственной модели, а свойства веществ определяются главным образом расположением их элементарных частей. [16]
Нарисованная картина строения молекулы создает впечатление о полном обезличивании атомов, из которых построена молекула; вместе; с, тем ряд экспериментальных данных ( например, рентгеновские, спектры молекул) свидетельствует о том, что в подавляющем большинстве молекул сохраняется индивидуальность атомов и лишь некоторая часть атомных электронов при образовании молекулы переходит с атомных орбиталей на молекулярные орбитали. Конечно, оставшиеся у атомных ядер электроны подвергаются воздействию других атомных ядер и других электронов молекулы, но это воздействие не столь велико, чтобы существенно изменить их состояние. Электроны свободных атомов, переходящие на молекулярные орбитали, получили название валентных электронов, и таким образом перед исследователями встал вопрос о числе валентных электронов в том или ином атоме. [17]
Менделеевым в его работе над периодическим законом, его следовало бы сформулировать так: химические свойства элементов находятся в периодической зависимости от индивидуальной характеристики их атомов. Индивидуальность атомов элемента точно определяется занимаемым им местомв системе и, приближенно, атомным весом. [18]
С помощью электронных столкновений были изучены атомы многих элементов. Из этих опытов было найдено, что каждый вид атомов имеет свою собственную совокупность уровней энергии и свою собственную энергию ионизации. Совокупность уровней энергии и энергия ионизации определяют индивидуальность атома так же, как его способность вступать в химические реакции или его оптический спектр. [19]
Указанное обстоятельство обеспечивает сохранение атомами своей индивидуальности при любых расстояниях между ними. Оно, в частности, препятствует взаимопроникновению атомов при их сближении. Казалось, в таких условиях устойчивые и компактные объекты, состоящие из нескольких атомов, вообще не могли бы возникнуть, но это явно противоречит опыту. Таким образом, задача состоит в том, чтобы объяснить, как взаимодействие внешних оболочек атомов приводит к химической связи между ними, сохраняющей индивидуальность атомов и вместе с тем позволяющей им образовывать более сложные формы вещества - молекулы и кристаллы. [20]
При воздействии высоких температур электроны атома газа или пара получают дополнительную энергию: они возбуждаются. В возбужденном состоянии электроны атома находятся крайне недолго - около стомиллионной доли секунды; затем они возвращаются в устойчивое, нормальное состояние. При этом они отдают поглощенную тепловую энергию, излучая кванты света, частота которых характерна для данного сорта атомов. Вот почему индивидуальность атома отражается в его спектре, в ансамбле спектральных линий, отвечающих определенным длинам световых волн. [21]
В этих рассуждениях используется терминология, которая неявно подразумевает возможность индивидуального существования каждого атома. На этом уровне описания классическая физика вполне адекватна и мы не слишком погрешим против истины, если будем рассматривать атомы в качестве отдельных объектов. При условии, что атомы достаточно хорошо отделены друг от друга в процессе движения, можно было бы говорить об их индивидуальном существовании, поскольку каждый атом допускает в этом случае непрерывное наблюдение за собой. С точки зрения квантовой механики говорить об индивидуальности атомов можно только ради удобства описания, однако на рассматриваемом уровне это вполне допустимо. [22]
То было надежное и удовлетворительно обоснованное рабочее средство. С одной стороны, выбор атомного веса за основу был оправдан теоретически, ибо позволял привлечь в химию представления физики того времени, физики масс, классической физики Ньютона. С другой стороны, возможность точного измерения данной константы сразу давала в руки исследователя ключ к строгой количественной оценке индивидуальности атомов, служила, так сказать, мерой индивидуальной природы элемента, его характеристикой. [23]