Файл: Татевский В.М. Классическая теория строения молекул и квантовая механика.pdf

Каждое из этих распределений в зависимости от расположения «атомов» А, В, С, D в цепи химического действия может иметь ряд различных последовательностей главных взаимодействий (хи­ мических связей). Для каждой конкретной молекулы решение во­ проса о распределении главных взаимодействий и последователь­ ности расположения отдельных атомов в цепи представляет собой задачу, требующую детального исследования ряда свойств частицы.

Простейшими чатырехъядерными частицами являются, напри­

совокупность главных взаимодействий должна составлять нераз­

иначе эти частицы не могли бы существовать как единые, само­ произвольно не распадающиеся образования. Поскольку все воз­ можные распределения главных взаимодействий для четырехъядер-

распределений. Тогда возможные схемы последовательности глав­ ных взаимодействий, например для H2 F2 , будут

Аналогичными схемами исчерпываются и возможные последо­ вательности главных взаимодействий в частице Na2F2, если везде символ Н заменить символом Na. Нам сейчас не так важно решить,

бы из возможных распределений химических связей не осуществ­ лялось в этих частицах, в любом из них либо «атом» Н (или Na), либо «атом» F, либо каждый из этих атомов образует более одной химической связи с соседними «атомами». В дальнейшем изложе­ нии приложений классической теории к отображению строения не­ которых рядов частиц этот частный вывод будет иметь важное значение.

ГЛАВА IV

П О С Т У Л А Т Ы К Л А С С И Ч Е С К О Й Т Е О Р И И , Д Е Т А Л И З И Р У Ю Щ И Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И Г Л А В Н Ы Х В З А И М О Д Е Й С Т В И Й

Э Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х А Т О М О В В Х И М И Ч Е С К О Й Ч А С Т И Ц Е

«атомами» определенных химических индивидуальностей в одной или разных частицах могут быть приближенно грубо классифици­ рованы по некоторому признаку (который будет определен ниже) так, что они могут быть отнесены к одному из нескольких возмож­ ных родов (постулат I I I ) . .

Прежде всего поясним сущность этого постулата на одном из наиболее характерных примеров. Рассмотрим химические связи,

влечься от некоторых более тонких отличий в характеристиках хи­ мических связей CN, встречающихся в разных химических части­ цах, то можно различить несколько родов химических связей CN (известно, по крайней мере, три рода), существенно отличных по характеристикам. Можно условно обозначить эти три рода связей

Химическая связь CN в любой молекуле, входящей в опреде­ ленные ряды молекул, может быть отнесена к одному из этих трех родов.

Эти три рода связей CN, согласно классической теории, отли­ чаются характером взаимодействия «атомов» С и N. Для установ­ ления различий между отдельными возможными родами связи атомов заданных химических индивидуальностей вводятся спе­ циальные понятия — понятие единицы сродства атома в частице, числа валентности (или просто валентности) атома в частице и кратности связи.

§ 2. Понятие единицы сродства и числа валентности «атома» в частице

Вклассической теории постулируется, что «атом» в химической частице осуществляет главные взаимодействия (химические связи) посредством некоторого числа присущих ему в этой частице единиц сродства. Число единиц сродства, которыми характеризуется дан­ ный атом в определенной частице, в классической теории назы­ вается числом валентности (или кратко — валентностью) данного атома в рассматриваемой определенной частице (например, моле­ куле) .

Вклассической теории каждому атому в частице приписывается определенное целое число единиц сродства, с помощью которых он осуществляет все химические связи с другими атомами частицы. Любой свободный атом (не связанный ни в какой частице) не за­ трачивает на образование химических связей ни одной единицы сродства, поскольку свободный атом не образует никаких хими­ ческих связей. Из определения понятия числа валентности как числа единиц сродства, используемых на образование в частице химических связей с другими атомами, следует, что, согласно клас­ сической теории, любой свободный атом имеет число валентности (валентность), равное нулю.

Значение числа единиц сродства (числа валентности), которое нужно приписать тому или другому атому в той или другой частице, в классической теории из каких-либо теоретических соображений установить невозможно. Число валентности, приписываемое дан­ ному атому в определенной частице или определенном ряде частиц, в классической теории эмпирически подбиралось методом проб и ошибок таким, чтобы оно возможно лучше согласовалось с форму­ лами ядерного состава, свойствами частицы (или ряда частиц), физическими свойствами и химическим поведением веществ, в со­ став которых входят изучаемые частицы. Числа валентности, при­ нятые в классической теории для тех или других атомов в разных частицах и рядах частиц, выбраны в результате тщательного ана­ лиза огромного экспериментального материала по свойствам соот­ ветствующих частиц и веществ, в состав которых эти частицы входят.

При применении классической теории к описанию строения хи­ мических частиц атому водорода Н в любой частице обычно при­ писывалась одна единица сродства, атому кислорода О (за ред­

ных частицах и рядах частиц, а также при разном их расположении в той или другой частице (разном — по отношению к последова­ тельности химических связей в этой частице) приписывались опре­ деленные небольшие целые числа единиц сродства, которые для атома одного и того же элемента могут быть различны в разных частицах, разных рядах частиц или при отличии в расположении

атомов этого элемента в частицах. Например, атому фосфора в ряду

Р1 5 — пять единиц сродства (пятивалентный атом фосфора). В ряду

и ему приписывалось четыре единицы сродства, например, во всех

и разных рядах молекул с учетом современных данных будет из­ ложен ниже.

§ 3. Дополнительные постулаты о характеристиках главных взаимодействий эффективных атомов в химической частице. Понятие кратности связи

В классической теории вводится еще два дополнительных по­ стулата:

Постулат IV. Каждое главное взаимодействие — химическая связь — осуществляется любым атомом в любой частице некоторым целым числом единиц сродства.

Постулат V. Каждый из двух атомов, образующих химическую связь (главное взаимодействие) в какой-либо частице, затрачивает на образование этой связи одинаковое целое число единиц срод­

затрачиваемое на химическую связь каждым из двух связанных

ской связи можно пояснить допускаемую классической теорией возможность существования различных родов связи между ато­ мами определенных химических индивидуальностей.

В частности, в рассмотренном выше примере связи CN, если атом С четырехвалентен, а атом N трехвалентен в рассматриваемых частицах, то на основании постулатов IV и V каждый из связан­ ных атомов может затрачивать на образование связи CN либо по одной единице сродства (ординарная связь), либо по две (двой­ ная связь), либо по три (тройная связь).