Атомно-молекулярное учение: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
→Атомистическая гипотеза в XIX веке: дополнение |
м →Эпоха классической химии: викификация |
||
Строка 106:
== Эпоха классической химии ==
В начале 20-го века американский химик [[Льюис, Гилберт Ньютон|Гильберт Ньютон Льюис]], когда преподавал студентам [[Гарвардский университет|Гарварда]], чтобы представлять [[Электрон|электроны]] вокруг [[Атом|атомов]], стал символически изображать их точками. Его ученики отдавали предпочтение этим рисункам, что стимулировало его в этом направлении. Из этих лекций Льюис отметил, что элементы с определенным количеством электронов, по-видимому, обладают особой стабильностью. Этот феномен был отмечен немецким химиком {{iw|Аббег, Ричард|Ричардом Абеггом|en|Richard Abegg}} в 1904 году, на который Льюис ссылался как на "закон валентности Абега" (ныне широко известный как {{iw|Правил Абегга|правило Абегга|en|Abegg's rule}}). Льюису казалось, что как только вокруг ядра образуется ядро из восьми электронов, слой заполняется и начинается новый слой. Льюис также отметил, что различные ионы с восемью электронами также, по-видимому, обладают особой стабильностью. Исходя из этих взглядов, он предложил «правило восьми» или [[Правило октета|«правило октета»]]: ионы или атомы с заполненным слоем из восьми электронов обладают особой стабильностью.
Более того, заметив, что куб имеет восемь углов, Льюис представил себе атом как имеющий восемь сторон, доступных для электронов, подобно углу куба. Впоследствии, в 1902 году, он разработал концепцию, в которой кубические атомы могут соединяться на своих сторонах, образуя кубически структурированные молекулы.
Строка 116:
Следовательно, двойные связи образуются при совместном использовании грани между двумя кубическими атомами. Это приводит к разделению четырех электронов.
В 1913 году, работая заведующим кафедрой химии в [[Калифорнийский университет в Беркли|Калифорнийском университете в Беркли]], Льюис прочитал предварительный набросок статьи английского аспиранта {{iw|Парсон, Альфред Лаук|Альфреда Лаука Парсона|en|Alfred Lauck Parson}}, который посещал Беркли в течение года. В этой статье Парсон предположил, что электрон – это не просто электрический заряд, но и небольшой [[Магнит|магнит]] (или "Магнетон", как он его называл), и более того, что химическая связь возникает в результате совместного использования двух электронов между двумя атомами. А уже это, согласно Льюису, означало, что связывание происходит, когда два электрона образуют общий край между двумя полными кубами.
Исходя из этих взглядов, в своей знаменитой статье 1916 года «Атом и молекула» Льюис ввел «структуру Льюиса» для представления атомов и молекул, где точки представляют электроны, а линии – ковалентные связи. В этой статье он разработал концепцию электронно-парной связи, в которой два атома могут делиться от одного до шести электронов, образуя таким образом единственную электронную связь, одинарную, двойную, или тройную связь
Строка 126:
{{quote|Электрон может быть частью оболочки двух различных атомов, и нельзя сказать, что он принадлежит исключительно одному из них».}}
Более того, он предположил, что [[Атом|атом]] имеет тенденцию образовывать [[Ион|ион]], получая или теряя некоторое количество [[Электрон|электронов]], необходимых для завершения куба. Таким образом, структуры Льюиса показывают каждый атом в структуре молекулы, используя его химический символ. Линии рисуются между атомами, которые связаны друг с другом; иногда вместо линий используются пары точек. Избыточные электроны, образующие одиночные пары, представляются в виде пар точек и помещаются рядом с атомами, на которых они находятся:
[[File:Nitrite-ion-lewis-canonical.png|300px|thumb|center|Точечные структуры Льюиса нитрит-иона]]
Строка 134:
{{quote|Два атома могут соответствовать «правилу восьми», или «правилу октета», не только путем переноса электронов от одного атома к другому, но и путем совместного использования одной или нескольких пар электронов... Два электрона, соединенные таким образом между двумя атомными центрами и удерживаемые вместе в оболочках двух атомов, я рассматривал как химическую связь. Таким образом, мы имеем конкретную картину этой физической сущности, того "крючка и глаза", который является частью убеждений химика-органика.}}
На следующий год, в 1917 году, тогда ещё неизвестный американский инженер-химик по имени [[Полинг, Лайнус|Лайнус Полинг]] изучал в [[Университет штата Орегон|Орегонском сельскохозяйственном колледже]] метод соединения «крючком и ушком» Дальтона, который в то время был актуальным описанием связей между атомами. Каждый атом имел определенное количество «крючков», которые позволяли ему прикрепляться к другим атомам, и определенное количество «ушек», которые позволяли другим атомам прикрепляться к нему. Химическая связь возникла, когда «крючок» и «ушко» соединились. Однако Л. Полинг не был удовлетворен этим архаичным методом и обратился за новым методом к недавно возникшей области знаний - [[Квантовая физика|квантовой физике]].
В 1927 году немецкие физики Фриц Лондон и Вальтер Гайтлер применили методы квантовой механики для исследования насыщаемых, нединамических сил притяжения и отталкивания, т. е. их обработка валентной связи этой проблемы в их совместной работе была знаковой в том, что она привела химию к квантовой механике. Их работа оказала влияние на Л. Полинга, который только что получил докторскую степень и посетил В. Гайтлера и Ф. Лондона в Цюрихе на стипендии Гуггенгейма.
Строка 142:
[[File:Ch4 hybridization.svg|thumb|center|200px|Схематическое представление гибридизованных орбиталей, перекрывающих орбитали атомов водорода]]
Благодаря этим уникальным теориям, Л. Полинг получил в 1954 году [[Нобелевская премия по химии|Нобелевскую премию по химии]]. Примечательно, что он был единственным человеком, который когда-либо выиграл две неразделенные Нобелевские премии, получив ещё Нобелевскую премию мира в 1963 году.
В 1926 году французский физик [[Перрен, Жан Батист|Жан Перрен]] получил [[Нобелевская премия по физике|Нобелевскую премию по физике]] за убедительное доказательство существования молекул. Он сделал это, вычислив число Авогадро с помощью трех различных методов, каждый из которых включали жидкофазные системы. Во-первых, он использовал мыльную эмульсию гиммигута, во-вторых, проводя экспериментальные работы по броуновскому движению, и в-третьих, подтверждая теорию Эйнштейна о вращении частиц в жидкой фазе.
== Основные положения ==
| |||