реходе от одного элемента к следующему. Решая проблему молекулы, т. е. задачи движения электронов в поле нескольких центров, квантовая механика вскрывает природу гомеополярной связи и объясняет явление насыщаемости валентных сил, специфичное для молекулы. Электростатические представления в ряде случаев оказываются подходящими для истолкования структуры ионных соединений, гетерополярной связи и внутримолекулярной поляризации. В свете новых представлений становится возможной дифференциация различных типов химической связи. Для современного этапа характерно широкое развитие экспериментальных методов изучения молекул твердых и жидких тел. Сюда надо отнести рентгеноскопию (Лауе, Брагг, 1912), электронографию, спектроскопию в широком смысле от ультрафиолета до инфракрасной части, комбинационное рассеяние (Раман, Мандельштам) и наконец электрические (Дебай) и магнитные методы. Все это позволяет установить ряд важных молекулярных свойств. Определяются межатомные расстояния в молекуле, межмолекулярные расстояния в кристалле, расположение атомов в пространстве, свободное вращение, моменты инерции молекул, частоты колебаний, углы валентности, степень электросимметрии, дипольные моменты, анизотропия, поляризуемость, деполяризация, энергия связи, ионизационные и резонансные потенциалы и другие специфические свойства молекул. В особенности большую роль сыграло применение рентгеновского метода. Если прежняя структурная химия относилась к изолированной молекуле, то благодаря рентгену создается структурная химия твердого тела; достигает больших успехов кристаллохимия (Гольдшмидт).
Эти обширные исследования позволяют, с одной стороны, найти ряд общих свойств аддитивного характера и, с другой, выявить специфику данной системы, ей индивидуальность и отличие от других. Намечается подход и к таким более сложным системам, как полимерные молекулы, волокно, реальный кристалл, целлюлоза и т. д. Современные методы позволяют по-новому подойти к вопросам межмолекулярных сил, к ассоциации и химизму в растворах. Совершенно новые возможности открываются благодаря применению Ф. х. в исследованиях изотопов, в особенности изотопа водорода. Наше время можно рассматривать как начало новой большой эпохи в Ф. х. Появляется новый термин (Эйкен) — химическая физика, — обозначающий новый этап по пути слияния физики и химии.
Наряду со строением материи в течение третьего периода усиленно развиваются и другие отделы Ф. х. Это прежде всего относится к химич. кинетике (Боденштейн, Гиншелвуд).
Формальные уравнения кинетики и классификация реакций по порядку, характерные для второго периода, теперь в третьем периоде уступают место новым проблемам. Во главу угла ставится вопрос о механизме химич. реакции. Кинетика развивается на базе статистической механики, причем используются по мере возможности данные по строению молекул.
В уравнения кинетики входят число столкновений, вероятность активации при ударе, вероятность накопления энергии в одной или нескольких связях. Квантовая механика позволяет в простейших, правда, случаях приближенно рассчитать энергию активации и по 326
пять ее природу (Поляни). Оказывается, что в случае реакций, в к-рых конечные продукты несут большую энергию, последняя может быть использована для новых актов активации. Это создает возможность цепного продолжения процесса. Разрабатывается цепная теория, которая охватывает большой круг реакций (Нернст, Боденштейн, Семенов). К комплексу вопросов кинетики относятся такие, как вероятность передачи энергии при соударении, значение стерического фактора и т. д. Применение вакуумной техники для изучения газовых реакций значительно расширяет интервал концентрационных условий. Наряду с этим увеличивается и температурный интервал исследуемых реакций.
Параллельно химической кинетике развивается и учение о катализе (Лангмюр, Тейлор, Митташ). В случае гетерогенных реакций, где процессы локализованы на поверхности, некоторые успехи достигнуты в связи с развитием исследования поверхностных явлений, особенно адсорбции. Работы по адсорбционным равновесиям, по теплотам адсорбции, по так наз. активированной адсорбции послужили толчком к углублению теории катализа. Разрабатывается вопрос о снижении энергии активации, делаются попытки выявления промежуточных веществ и поверхностных соединений, изучается структура поверхности — все это позволяет сдвинуть учение о катализе с мертвой точки.
Однако в этой области успехи теории все же пока еще не велики. Разработана теория ионного катализа в растворах и кислотный и щелочный катализ. В новую фазу вступили исследования по фотохимической кинетике. Предыдущий период дал лишь общие законы поглощения света при химич. реакциях, в нашу же эпоху фотохимический закон Эйнштейна, по к-рому первичный акт заключается в поглощении одного кванта света, определит новое направление работ фотохимии. Измеряется квантовый выход, выявляется характер цепного механизма фотохимических реакций.
Методы квантовой статистики внесли новую струю и в термодинамику. Стало возможным вычислять абсолютные значения термодинамических функций, напр. энтропии. Эйнштейн (1905) создает квантовую теорию теплоемкости, к-рую впоследствии усовершенствовал Дебай.
Одновременно появляется ряд экспериментальных исследований теплоемкостей в широком интервале температур. Статистическая механика дает возможность вычислить химич. константы (Сакур, Эренфест), вместе с тем спектроскопия дает моменты инерции и частоты колебаний; т. о. делается возможным предвычисление термических данных, фигурирующих в термодинамических уравнениях. Накопление материала позволяет табулировать термодинамические функции, появляются таблицы сродства, чем значительно упрощаются и облегчаются термохимические расчеты. Экспериментальные и теоретические работы американской школы (Г. Льюис) приводят к уточнению численного материала химич. термодинамики и введению нового важного понятия активности. — Применение статистики к ионным растворам привело к новой теории (Бьеррум, Дебай, Гюккель) сильных электролитов. В связи с этим могли быть вычислены активности ионных растворов, выяснен механизм электропроводности, причем теория позволила предсказать новые эффекты, подтвержденные опы11*
