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

рассматриваемые как химически связанные в молекуле, затрачи­ вают на образование связи равное количество сродства, называе­ мое кратностью и этой связи. Если некоторый атом в какой-либо молекуле образует \ и связей кратности и, то соотношение между общим количеством q сродства этого атома и кратностями и всех его отдельных связей выражается формулой

Числа q и и могут быть не только целыми, как в ортодоксаль­ ном варианте теории, но и дробными. Это, очевидно, эквивалентно отказу от неделимой единицы сродства атома ортодоксального варианта классической теории.

В ортодоксальном варианте теории все возможные распреде­

и вопрос о возможных распределениях общего количества срод­

Программа минимум для решения этого вопроса в рассматри­ ваемом варианте теории может состоять в следующем. Для тех рядов молекул, строение и свойства которых хорошо описываются в рамках ортодоксального варианта классической теории, можно и в рассматриваемом варианте теории принять числа q и и це­ лыми и имеющими те же значения, что и при описании этих рядов молекул ортодоксальным вариантом теории. Тогда для всех рядов

и видам) могут быть приняты такими же, как в ортодоксальном варианте теории. И только для некоторых рядов соединений (на­ пример, «ароматических» углеводородов и их производных) при­ дется, опираясь на экспериментальные данные по строению мо­ лекул этих рядов, определять для встречающихся в них связей кратности, которые этим связям можно приписать и, суммируя количества сродства атомов, осуществляющих связи этих кратно­ стей, определить общее количество сродства соответствующих атомов и его распределение по связям в молекулах таких рядов.

Следовательно, при проведении такой программы минимум для всех рядов молекул, хорошо описываемых ортодоксальным ва­ риантом теории, сохраняется все описание этих молекул и их свойств, даваемое ортодоксальным вариантом теории. Отклонения от ортодоксальной теории в отношении возможных дробных

кратностей связи и (или) дробных чисел валентности для некото­ рых атомов будут появляться только при описании таких рядов молекул, описание строения и свойств которых встречает трудности в ортодоксальном варианте (например, ряды «ароматических» углеводородов и их производных).

Возможности, которые дает рассматриваемый вариант теории для описания указанных рядов молекул, при описании которых ортодоксальный вариант встречает трудности *, мы поясним только на примере алкилбензолов и конденсированных многоядерных «аро­ матических» углеводородов.

жат в вершинах плоского правильного шестиугольника и межъ­ ядерные расстояния для соседних атомов С равны ~1,39 А. Атомы Н лежат в той же плоскости в вершинах подобного пра­ вильного шестиугольника. Таким образом, все связи СС в моле­ куле бензола оказываются совершенно эквивалентными и должны

нице, то в рамках ортодоксального варианта теории нельзя опи­ сать строение молекулы бензола, так как распределение четырех

не допускается ортодоксальным вариантом классической теории (дробные значения кратностей связи и, равные 1,5). В рассмат­ риваемом варианте классической теории описание строения мо­ лекулы бензола не вызывает трудностей, так как в этом варианте допускаются дробные числа для кратностей связей (наряду с це­ лыми).

Тогда описание строения молекулы бензола можно графиче­ ски изобразить разными способами, например:

н н

В этих формулах связь СС кратности 1,5 изображена графи­ чески тремя способами. Естественно, что различие этих графиче­ ских изображений не существенно. Можно принять любое из них,

определив только, что под ними подразумевается в рамках клас­ сической теории.

В изложенном варианте описания строения молекулы бензола

в пользу такого описания строения молекулы бензола может слу­ жить сравнение межъядерных расстояний для связей СС, обра­ зованных атомами С, окруженными тремя заместителями, лежа­ щими с этим атомом С в одной плоскости:

Н

I

пример, в молекуле бутадиена-1,3, формула строения которой, согласно классической теории, следующая:

стоянием какой-нибудь простой антибатной монотонной зависи­

1,5 согласуется с данными по межъядерным расстояниям. Есте­ ственно, что такое сопоставление может рассматриваться как ар­ гумент, действительный только в рамках сделанного выше пред­ положения о простой антибатной монотонной зависимости между

* Эти условия резко нарушаются, когда связь СС в молекуле СбНв сравни­ вается с таковой, например, в молекуле этана СгНв.