Глазами Монжа-Бертолле

А Кекуле? Родительская слепота не мешала ему видеть пороки своего детища. Сомнения привели ученого к осцилляционной гипотезе. Дескать, двойные и единичные штрихи непрерывно меняются местами. И реальное состояние бензола — дрожь, непрерывная вибрация сопряженных связей. Иными словами, мгновенные превращения прежней формулы Кекуле в ее зеркальное отображение:

Выходило, будто одному соединению присущи две разные формулы! Архитектор собственноручно взрывал фундамент, на котором стояло его сооружение, — бутлеровскую теорию строения. Осциллирующие бензольные кольца Кекуле оказались изящными шестиугольными обручами, которые скрепляли гнилые доски пустого теоретического бочонка…

Теоретическая химия переживала кризис.

Парадокс бензола взбудоражил умы. Химики поняли, что без помощи физиков им не разобраться в загадке сопряженных связей и вообще в природе валентности. Химия ждала, с надеждой взирая на физику…

И вот в 1897 году на арену вышел электрон. Мельчайший шарик электричества, он всколыхнул воображение ученых. Еще бы: когда его обмерили и взвесили, оказалось, что он меньше самого крохотного атома!

Как оказалось позднее, он вовсе не шарик! Но, не поиграв в эти шарики, химики не создали бы теорию химической связи.

Не из таких ли более мелких кирпичиков состоит сам «неделимый»? И уж коли он нейтрален, то отрицательный заряд, обусловленный присутствием электронов, автоматически заставляет предположить и существование в атоме электроположительных деталей. Если пользоваться терминологией Берцелиуса, уже не молекула, а атом имел двойственную электрическую природу.

Два года спустя Абегг и Бодлендер высказали гипотезу: молекула — система электрических зарядов! Теперь, когда ученые уверовали в дробимость атома Лукреция, одну и ту же частицу молекулы можно было представить себе либо электроотрицательной, либо электроположительной. Все зависело от соотношения статей «приход» и «расход» в атомной бухгалтерии. Равенство того и другого соответствовало статусу нейтрального атома: положительные заряды полностью уравновешены противоположно заряженными электронами. Стоило, однако, в графе «расход» вычеркнуть один или несколько электронов, как атом тотчас превращался в ион со знаком «плюс». Если же в «атомном гроссбухе» регистрировалась электронная «прибыль», ион оказывался заряженным отрицательно. А разноименные ионы, как известно, тяготеют друг к другу. Не здесь ли таилась загадка химической связи? Не к обмену ли электронов между атомами сводится химическое взаимодействие?

Загадок было больше, чем догадок. На стройный парусник лукрецианской химии обрушился девятый вал новых экспериментальных фактов, новых теоретических идей.

Трудно назвать точную дату, когда началась история новой химии. Революция назревала подспудно. Но несомненно, что одной из самых знаменательных вех в химии стало физическое обоснование менделеевского закона. Выяснилось, что порядковый номер каждого элемента равен положительному заряду ядра, а отсюда — и количеству вращающихся вокруг него электронов. Периодичность в химических свойствах была поставлена в зависимость от числа электронов на внешней орбите. Именно они обусловливали валентность атомов в химических соединениях. Но как? Каким образом возникали валентные связи? Что представляла собой физически электронная архитектура молекулы?

Казалось бы, куда проще: вот два нейтральных атома, скажем натрия и хлора, решили объединиться в коллектив. Вокруг ядра у натрия вращается 11 электронов. Из них на внешней орбите — один. Но атом натрия не отличается скупостью. Напротив, ему легко распроститься со своим единственным валентным электроном, чтобы превратиться в однозарядный положительный ион Na⁺. Атом хлора готов воспользоваться любезностью партнера и дополнить коллекцию своих валентных электронов до восьми. Приютив изгнанника, он станет отрицательным ионом Cl^–. Между разноименными ионами возникнет сила притяжения. Молекула готова: Na⁺Cl^–. Теряя электрон, атом натрия приобретает напарника.

Зато уж если бы примеру натрия захотел последовать кальций, ему для компании понадобились бы целых два атома хлора. И вовсе не потому, что он общительней (химик скажет: активнее), чем натрий. Напротив, кальций с большим трудом расстается с валентными электронами и, стало быть, с меньшей легкостью вступает в химические союзы. Но уж коли расстается, то именно с электронами, а не электроном: их у него пара. И оба он готов отдать своему напарнику. А тому такая щедрость вовсе ни к чему.