Возникновение учения о валентности

Из атомистической теории Дж. Дальтона и закона кратных отношений вытекал вывод о том, что атомы одного элемента способны соединяться с определенным числом атомов других элементов. В 1821 г. А. Авогадро, сопоставляя формулы соединений кислорода и галогенов с фосфором, мышьяком, сурьмой, пришел к выводу, что два атома галогена эквивалентны одном атому кислорода, а один атом кислорода – одному атому серы.

Из теории замещения Огюст Лоран и Жорж Дюма сделали вывод, что органическое соединение содержит количество хлора, эквивалентное количеству потерянного им водорода. Изучение реакций замещения показало, что в органических соединениях замещается только водород, кислород, хлор, а атом углерода не замещается никогда.

В 1849 г. английский химик Эдуард Франкланд (1825-1899 г.г.) открыл органические соединения цинка и других металлов. Его работы привели к представлению о способности атомов одного элемента «насыщаться» определенным числом атомов другого элемента. При рассмотрении формул других соединений, азот, фосфор, сурьму, мышьяк, ученый обнаружил «соединительную силу» данных элементов образовывать три или пять эквивалентов других элементов. При этих отношениях достигается наиболее полное насыщение химического сродства.

На примере металлоорганических соединений ученый показал, что они являются производными неорганических веществ, получающихся путем замещение эквивалентов кислорода радикалами углеводородов:

В 1855 г. Э. Франкланд и У. Одлинг, используя трехкратный тип воды, предложили изображать формулы солей, кислот, оксидов металлов следующим образом:

У. Одлинг отмечал, что есть элементы, имеющие переменную валентность. Он впервые в 1855 г. стал отображать валентность элементов количеством штрихов справа и вверху от символа элемента.

В 1857 г. А. Кéкуле сформулировал правило: число атомов одного элемента или радикала, связанное с атомом другого элемента, зависит от оснóвности, или величины сродства составных частей. Элементы распределяются в этом отношении на три главные группы:

1.Однооснóвные или одноáтомные (I): H; Cl; Br; K.

2.Двухоснóвные или двухáтомные (II): O; S.

3.Трехоснóвные или трехáтомные (III):N; P; As.

Формула угольного ангидрида, метана и других соединений углерода позволили А. Кéкуле и Герману Кольбé (1818-1884 г.г.) в 1857 г. установить, что валентность атома углерода равна четырем (IV). Отстаивая неизменность валентности углерода (равной IV), и основываясь на экспериментальных данных о сохранении углеродного скелета в реакциях замещения, А. Кéкуле высказал идею о том, что а томы углерода способны связываться друг с другом в цепочки, затрачивая при этом часть своего «сродства». При этом из восьми единиц сродства двух углеродных атомов две единицы удерживают вместе оба атома углерода, а оставшиеся шесть единиц могут быть заняты атомами других элементов.

Соединение атомов углерода в цепочки объяснило возможность существования большого числа органических соединений. А. Кéкуле объяснил смысл общей формулы гомологического ряда ненасыщенных углеводородов: C_nH_{2n + 2}. Согласно формуле n атомов углерода связывают 2n + 2 атомов водорода или такое же число «единиц сродства» атомов других элементов. Механизм образования химической связи согласно А. Кéкуле состоит во взаимном насыщении единиц сродства, число которых постоянно для каждого элемента.

Одновременно с А. Кéкуле в 1858 г. шотландский химик Арчибальд Скотт Купер (1831-1892 г.г.) выступил в печати со статьей «О новой химической теории», в которой он рассматривал валентность элемента как важнейшее его свойство. Это свойство определяет весь его химический характер. В отличие от А. Кекуле, А. Купер пришел к выводу, что некоторые элементы в своих соединениях способны проявлять переменную валентность. К таким элементам он относил и углерод. По мнению А. Купера, элемент углерод характеризуется «двумя степенями сродства» к кислороду: низшей, как в оксиде углерода (II) или угарном газе СО, а также высшей, предельной, как в оксиде углерода (IV) или углекислом газе СО₂.

Дата добавления: 2014-01-20