Атомно-молекулярное учение: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
→Атомистическая гипотеза в XIX веке: дополнение |
|||
Строка 59:
В двух работах, описывающих его "теорию атомности элементов" (1857-1858 гг.), [[Кекуле, Фридрих Август|Фридрих Август Кекуле]] был первым, кто предложил теорию того, как каждый атом в органической молекуле связан с каждым другим атомом. Он предположил, что атомы углерода в органических соединениях являются четырехвалентными и могут связываться друг с другом, образуя углеродные скелеты молекул.
==== Работы химиков второй половине XIX века ====
В 1856 году шотландский химик Арчибальд Купер начал исследования по бромированию бензола в лаборатории Шарля Вюрца в Париже. Через месяц после выхода второй статьи Кекуле была опубликована независимая и в значительной степени идентичная теория молекулярного строения Купера. Он предложил очень конкретную идею молекулярной структуры, предположив, что атомы соединяются друг с другом подобно конструктору в определенных трехмерных конструкциях. Купер был первым, кто использовал линии между атомами, в сочетании со старым методом использования скобок, для представления связей, а также постулировал прямые цепочки атомов как структуры одних молекул, кольцеобразные молекулы других, таких как винная кислота и циануровая кислота. В более поздних публикациях связи Купера были представлены с помощью прямых пунктирных линий (хотя неизвестно, является ли это предпочтением наборщика), например, спирт или щавелевая кислота.
В 1861 году неизвестный учитель Венской средней школы по имени Йозеф Лошмидт опубликовал за свой счет брошюру под названием «Chemische Studien I», содержащую новаторские молекулярные изображения, которые показывали, как "кольцевые" структуры, так и структуры с двойной связью.
Лошмидт также предложил возможную формулу бензола, но оставил этот вопрос открытым. Первое предложение о современной структуре бензола было сделано Августом Кекуле в 1865 году. Циклическая природа бензола была окончательно подтверждена кристаллографом Кэтлин Лонсдейл. Бензол представляет собой особую проблему в том смысле, что для учета всех связей необходимо наличие чередующихся двойных углеродных связей.
В 1865 году немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн был первым, кто сделал молекулярные шаростержневые модели, которые он использовал в лекции в Королевском институте Великобритании, такие как метан.
В основу этой модели легло высказанное ранее в 1855 году его коллегой Уильямом Одлингом предположение о том, что углерод является четырехвалентным. Следует отметить, что цветовая схема Гофмана используется и по сей день: азот – синий, кислород – красный, хлор – зеленый, сера – желтый, водород – белый [14]. Недостатки в модели Гофмана были в основном геометрическими: углеродные связи была показаны в одной плоскости, а не тетраэдрическими, и размеры атомов были непропорциональны, например, углерод был меньше по размеру, чем водород.
В 1864 году шотландский химик-органик Александр Крум Браун начал рисовать изображения молекул, в которых он заключил символы атомов в круги и использовал ломаные линии, чтобы соединить атомы вместе таким образом, чтобы удовлетворить валентность каждого атома.
1873 год, по многим отзывам, стал переломным моментом в истории развития понятия "молекула". В этом году известный шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл опубликовал свою знаменитую на 13 страницах "молекулы" в сентябрьском номере журнала Nature [15]. Во вступительном разделе к этой статье Максвелл ясно заявляет:
«Атом - это тело, которое нельзя разрезать пополам; молекула - это наименьшая возможная часть определенного вещества».
После разговора об атомной теории Демокрита Максвелл продолжает говорить нам, что слово "молекула" - это современное слово. Он утверждает: "это не встречается в словаре Джонсона. Идеи, которые она воплощает, принадлежат современной химии. "Нам говорят, что "атом" - это материальная точка, окруженная "потенциальными силами" и что когда "летящие молекулы" ударяются о твердое тело в непрерывной последовательности, это вызывает то, что называется давлением воздуха и других газов. Однако в этот момент Максвелл отмечает, что никто никогда не видел и не обращался с молекулой.
В 1874 году Якоб Хендрик Вант-Гофф и Джозеф Ахилл Ле Бель независимо друг от друга предположили, что явление оптической активности можно объяснить, предположив, что химические связи между атомом углерода и его соседями направлены к углам правильного тетраэдра. Это привело к лучшему пониманию трехмерной природы молекул.
В 1898 году Людвиг Больцман в своих лекциях по теории газа использовал теорию валентности для объяснения феномена молекулярной диссоциации газовой фазы и при этом нарисовал один из первых примитивных, но детальных рисунков перекрывания атомных орбиталей. Отмечая прежде всего известный факт, что пары молекулярный йода диссоциируют на атомы при более высоких температурах, Больцман утверждает, что мы должны объяснить существование молекул, состоящих из двух атомов, "двойного атома", как называет его Больцман, силой притяжения, действующей между двумя атомами. Больцман утверждает, что это химическое притяжение, вследствие определенных фактов химической валентности, должно быть связано с относительно небольшой областью на поверхности атома, называемой чувствительной областью.
Больцман утверждает, что эта "чувствительная область" будет лежать на поверхности атома или может частично находиться внутри атома и будет прочно связана с ним. В частности, он утверждает: "только когда два атома расположены так, что их чувствительные области соприкасаются или частично перекрываются, между ними будет существовать химическое притяжение. Затем мы говорим, что они химически связаны друг с другом.
== Эпоха классической химии ==
| |||