История химии

Раздел: Химия

В развитии учения о природе химической связи в органических соединениях большое значение получила теория ковалентной, или гомеополярной, связи Льюиса—Лангмюра, базирующаяся на признании участия в формировании связи между двумя атомами двух электронов, общих для обоих атомов (октетная теория). Ковалентная связь наиболее распространена в органических молекулах. Но в большинстве случаев она не наблюдается в чистом виде, и обычно в какой-то степени реальная связь может носить и гетерополярный, ионный, характер. „Способность различных атомов присоединять или отдавать электроны различна. Количественно она выражается электроотрицательностью. Л. Полинг (р. 1901), определивший электроотрицательность как способность атомов в молекулах притягивать к себе электроны, составил шкалу электроотрицательности для элементов Чем больше разность электроотрицательностей атомов, вступающих в соединение, тем прочнее, по Полингу, образуемая между н.*ши связь (1931).

В случае координационной связи влияние электроотрицательности сказывается на относительном положении валентной пары лектронов между атомами. В симметрично построенных моле- улах (элементарных газов 02, Нг и др.) пара электронов зани- ает среднее положение между атомами, и дипольный момент аких молекул равен 0. Наоборот, в случае, например, молекулы iCl пара электронов (точнее, электронное облако этой пары) мещена по направлению к атому галогена, вследствие чего молекула обладает дипольным моментом. Это явление электронного смещения получило особое значение в развитии учения о реакционной способности. Однако концепция координационной связи Льюиса — Лангмюра может рассматриваться лишь в качестве чисто формальной. Открытия в области строения атомов стоят в известном противоречии с этой теорией. Согласно теории Бора, вращающиеся вокруг атомного ядра электроны не могут рассматриваться сосредоточенными между двумя атомами. Поэтому возникает проблема, как можно объяснить существование фиксированной пары электронов координационной связью. Эта проблема оказалась с конца 20-х гг. в центре внимания исследователей по теории химической связи. Она была решена в результате привлечения данных квантовой механики. Новый подход к трактовке природы химической связи и строения молекул органических соединений лег в основу квантовой химии, возникшей в конце 20-х гг. Первые исследования в области квантовой химии относятся к 1927 г., когда немецкий физик В. Гейтлер (р. 1905),ставший в 40-хгг. профессором Дублинского университета, совместно с Ф. Лондоном (1900—1954), работавшим в США, дали приближенный расчет химической связи между атомами в молекуле водорода. Они рассмотрели Два атома водорода в процессе их сближения. Оказалось, что электроны, связанные протонами, вступают во взаимодействие и при достаточном сближении образуют электронное облако, общее для обоих атомов {возникает молекула). Энергия такой системы меньше суммы энергий отдельных атомов. Это и означает образование химической связи. Метод Гейтлера—Лондона в 1931 г. Дж. Слэтер и Л. Полинг распространили на многоатомные молекулы (так называемый метод валентных схем).