20.04.2019 08:05

К вопросу о смене парадигм в области теорий химической связи

К вопросу о смене парадигм в области теорий химической связи

В современной химии можно наблюдать сосуществование двух принципиально разных по структуре и парадигмальной принадлежности теорий строения молекул. Рассмотрение взаимоотношений этих теорий разумно начать с истории их возникновения.

Первую значительную попытку описания строения вещества предпринял в начале девятнадцатого века Берцелиус, чья теория основывалась на открытиях Кулона и Вольты. По Берцелиусу, при соединении атомы сначала ориентируются, а затем противоположно заряженные полюсы притягиваются друг к другу. Такой подход, ставящий своей целью описать механизм и природу химической связи, оказался безуспешен: ещё при жизни Берцелиуса были найдены классы молекул, структура которых не могла быть описана в рамках теории электрохимического дуализма. Тем не менее авторитет Берцелиуса позволял теории сохранять главенствующую роль. В свою очередь, и Огюст Лоран, и Эдуард Франкланд отказались от попыток определить природу взаимодействий частиц, составляющих молекулу. Лоран разработал теорию типов для органических веществ, а Франкланд ограничился лишь простым описанием соотношений атомов в неорганических молекулах, что оказалось более плодотворным для дальнейшего развития химии. Эта научная революция определила основную специфику этой науки в последующем столетии.

Учение оказалось столь прочным, что долгое время другие теории не могли не только потеснить теорию валентности, но даже конкурировать с ней, несмотря на то, что было найдено множество примеров, не укладывающихся в стандартные представления этой теории. После открытия Томсоном в 1897 году электрона Вальтер Коссель сформулировал теорию об ионной связи, образование которой он рассматривал как процесс передачи электронов от одного атома другому с образованием катиона и аниона. Эта теория в большей степени соответствовала теории электрохимического дуализма. Однако ионная связь была включена как частный случай электронной теории валентности, сформулированной Льюисом и продолжавшей основной вектор развития теории валентности. По Льюису, причиной образования химической связи является спаривание электронов с образованием стабильных октетов, соответствующих электронной конфигурации благородных газов. Позиции учения о валентности остались прочными и после формулировки основных положений квантовой механики. На основе работ Г ейтлера и Лондона Полингом, Слейтером и др. был создан метод валентных связей (ВС). Из предыдущих формулировок теорий о валентности было заимствовано и "переведено на язык" квантовой механики положение об участии двух электронов в формировании химической связи. Это привело к обострению недостатков теории валентности. Параллельно был развит метод молекулярных орбиталей (МО), в рамках которого Малли- кен, Хюккель и другие отошли от теории валентности и описали молекулу как систему, состоящую из ядер и электронов, что помогло избежать многих недостатков теории ВС, совершить научную революцию и перейти к новой парадигме. В настоящее время, после ряда парадигмальных сдвигов, теория МО занимает главенствующее положение. Однако нельзя сказать, что классические представления о валентности окончательно вытеснены. Такая полимодельность может быть продиктована разными уровнями сложности теорий и рациональными требованиям различных отраслей. Простые представления о валентности рационально использовать для достижения дидактических целей или при формулировании ряда проблем, в то время как строгие квантово-механические - для решения более сложных научных задач.

Наваркин И.С.

К вопросу о смене парадигм в области теорий химической связи

Опубликовано 20.04.2019 08:05 | Просмотров: 155 | Блог » RSS


Рекомендуем:
Всего комментариев: 0