ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
26
Карбид кремния SiC не имеет молекулярного строения , и каждый атом
кремния связан с четырьмя различными атомами углерода, а каждый атом
углерода – с четырьмя различными атомами кремния (см . схему справа). Но
насыщаемость валентности, вытекающая из закона эквивалентов, позволяет
изобразить графическую формулу SiC в «молекулярном» виде (слева).
Отметим , что «валентные черточки» здесь изображают не ковалентные
химические связи, как принято считать сейчас, а лишь формальные «едини-
цы валентности» или «единицы сродства» , как говорили в середине XIX ве-
ка. Ведь такие «структурные формулы» химики изображали уже в то время
(теория Бутлерова сформулирована в 1861 г., но такими схемами пользова-
лись и до него). А современных электронных представлений о химической
связи тогда еще не было, да и сам электрон был открыт лишь в 1897 году. В
этом и проявляется особенность химического способа мышления . Не имея
возможности объяснить с теоретических позиций те или иные концепции
( уровень развития науки не позволяет), химики, тем не менее, в состоянии
ввести принципиально важные представления и активно использовать их .
Объяснение же часто дается значительно позже. В частности , для того что-
бы объяснить насыщаемость валентности (для ковалентной связи), потребо-
валось разработать новую область физики – квантовую механику. Это про-
изошло лишь в первой трети XX века.
Итак , валентность элемента – это его способность присоединять
( или замещать) определенное количество атомов другого элемента.
Имея в виду, что, по определению , валентность водорода была принята
равной единице, так как для него атомная и эквивалентная массы совпада-
ют, валентность элемента часто определяют как его способность присоеди-
нять или замещать определенное число атомов водорода.
Введенное определение характеризует так называемую формальную
или стехиометрическую валентность. Это понятие универсально, по-
скольку является абстрактным . Здесь ничего не говорится о причине ва-
лентности, о природе химической связи. Это лишь некоторая абстрактная
«способность атома».
В школьной химии известно еще одно определение валентности , со-
гласно которому, валентность элемента определяется числом химиче-
ских связей , которые он способен образовать с партнерами. Но обычно
не обращают внимание на то, что речь здесь идет о совершенно различных
понятиях. Второе определение (валентность как число химических связей )
представляется более конкретным и современным . Здесь речь идет о реаль-
ном понятии – химической связи, а не об абстрактной «способности элемен-
та» . Но возникает вопрос – какая связь имеется в виду? Ведь, как известно,
связь бывает ковалентной , ионной , металлической . Оказывается , речь идет
лишь о ковалентной связи, поскольку только она обладает свойством насы -
щаемости и только здесь формальные представления о стехиометрической
валентности более или менее согласуются с современными электронными
представлениями о природе ковалентной связи. Поэтому в современной хи-
мии валентность как число ковалентных связей , образуемых элементом , час-
26 К ар бид к р ем ния SiC не им еетм олек уляр ногостр оения, ик аж дый атом к р ем ния связан с четыр ьм я различ ным и атом ам и углер ода, а к аж дый атом углер ода– счетыр ьм я различ ным иатом ам ик р ем ния (см . схем у сп р ава). Н о насыщ аем остьвалентности, вытек аю щ ая из з ак онаэк вивалентов, п оз воляет из обр аз итьгр аф ическ ую ф ор м улу SiC в «м олек уляр ном » виде(слева). О тм етим , что«валентныечер точк и» з десьизобр аж аю тнек овалентные хим ическ ие связи, к ак п р инято считатьсейчас, алиш ьф ор м альные«едини- цы валентности» или«единицы ср одства» , к ак говор илив сер единеXIX ве- к а. В едь так ие «стр ук тур ные ф ор м улы» хим ик иизобр аж алиуж е в то вр ем я (теор ия Бутлер ова сф ор м улир ованав 1861 г., но так им и схем ам и п ольз ова- лись идо него). А совр ем енных элек тр онных п р едставлений о хим ическ ой связитогдаещ енебыло, даисам элек тр он былотк р ытлиш ьв 1897 году. В этом и п р оявляется особенность хим ическ ого сп особа м ыш ления. Н е им ея возм ож ности объяснить с теор етическ их п озиций те илииные к онцеп ции (ур овень р азвития наук ине п оз воляет), хим ик и, тем не м енее, в состоянии ввести п р инцип иально важ ные п р едставления и ак тивно исп ольз овать их. О бъяснение ж ечасто дается значительно п оз ж е. В частности, для того что- бы объяснитьнасыщ аем остьвалентности(для к овалентной связ и), п отр ебо- валось р азр аботать новую область ф из ик и– к вантовую м еханик у. Э то п р о- из ош лолиш ьв п ер вой тр етиXX век а. И так , вален тн остьэлемен та – это ег о способн остьприсоедин ять (или замещать) определен н оеколичество атомов друг ог о элемен та. И м ея в виду, что, п ооп р еделению , валентностьводор одабылап р инята р авной единице, так к ак для него атом ная иэк вивалентная м ассы совп ада- ю т, валентностьэлем ентачастооп р еделяю тк ак е го с по с о б но с т ь прис о е д и- ня т ь илизам е щ ат ь о пре д е ле нно е ч ис ло ат о м о в во д о ро д а. В веденное оп р еделение хар ак тер изует так называем ую ф ормальн ую или стехиометрическую вален тн ость. Э то п онятие универ сально, п о- ск ольк у является абстр ак тным . Здесь ничего не говор ится о п р ичине ва- лентности, о п р ир оде хим ическ ой связи. Э толиш ьнек отор ая аб с т ракт ная «с по с о б но с т ь ат о м а». В ш к ольной хим ии из вестно ещ е одно оп р еделение валентности, со- гласно к отор ом у, вален тн остьэлемен та определяется числом химиче- ских связей, которы еон способен образоватьс партн ерами. Н ообычно не обр ащ аю т вним аниенато, что р ечь здесьидето совер ш енно различ ных п онятиях. В тор ое оп р еделение (валентность к ак число хим ическ их связей) п р едставляется более к онк р етным исовр ем енным . Здесьр ечьидетор еаль- ном п онятии– хим ическ ой связ и, анеоб абстр ак тной «сп особностиэлем ен- та» . Н о возник ает воп р ос– к ак ая связь им еется в виду? В едь, к ак известно, связь бывает к овалентной, ионной, м еталлическ ой. О к азывается, р ечь идет лиш ь о к овалентной связ и, п оск ольк у тольк о онаобладает свойством насы- щ аем ости и тольк о з десь ф ор м альные п р едставления о стехиом етр ическ ой валентности более или м енее согласую тся с совр ем енным и элек тр онным и п р едставлениям ио п р ир оде к овалентной связи. П оэтом у в совр ем енной хи- м иивалентностьк ак число к овалентных связей, обр азуем ых элем ентом , час-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- …
- следующая ›
- последняя »