Страница:БСЭ-1 Том 59. Францоз - Хокусаи (1935)-2.pdf/142

Эта страница не была вычитана

подчиняющаяся простой закономерности: М = = F+ 1. Это еще раз наглядно подчеркнуло, что оба явления обусловливаются строением наружной оболочки атома и квантовой характеристикой ее валентных электронов.

Следующим важным выводом теории' было установление принципа Паули: атом может иметь только электроны, отличающиеся хотя бы одним квантовым числом. Учитывая, что величина квантового числа I ограничена величиной главного квантового числа п (равного 1 для первого периода, 2  — для второго, 3  — для третьего и т. д.), что квантовые числа могут отличаться только на 1, имея положительные и отрицательные значения, и что спин-импульсы могут отличаться только Направлением, легко было подсчитать, сколько таких элементов может быть в каждом периоде. Количества эти оказались равными 2, 8, 18, 32, в точности соответствуя числу элементов в каждом периоде.

Тем самым был найден физический смысл непонятного до того изменения числа элементов в каждом периоде.

После примирения волновой и корпускулярной теории света в 1923 Де-Бройль пришел к выводу, что движение материи также можно, вообще говоря, рассматривать и как волновой и как корпускулярный процесс. Его работы послужили в известной мере толчком к созданию волновой механики (Гейзенберг, Шрёдингер, Борн и др.; см. Волны), указавшей в результате путь, по которому представилось возможным произвести расчет атомной связи [Гейтлер и Лондон (1928—29) и др.; см.

Квантовая химия].

Здесь мы коснемся только нек-рых выводов из волново-механической теории атомов. Старые дискретные орбиты теории Бора потеряли в значительной мере свой первоначальный смысл. Теория рассчитывает вероятность нахождения электрона в данной точке на определенном расстоянии от ядра. Так как эта вероятность в различных точках имеет различное значение, то ядро оказывается как бы окруженным электронным облаком изменяющейся плотности, причем места сгущения отдаленно напоминают старые орбиты. Однако теперь эти орбиты расплылись, они характеризуются пожалуй лишь максимумами неко  — Рис. 5. Кривые распределения вероятной плотности зарядов в ионах Na+ и СГ (по Pauling).

Связь между атомами достигается в результате антипараллельного соединения спитт-импульсов двух электронов, осуществляющих связь и переходящих от атома к атому (Aus  — 638 tauscheffekt). На основе принципа Паули и числа валентных электронов, имеющихся у атома, было установлено (Лондон, 1929), что число W электронов, способных образовать связь, не обязательно равно числу V валентных электронов, а может быть менее его, если число возможных квантовых состояний электронов в оболочке недостаточно велико, чтобы все электроны могли стать непарными. Исходя из этих взглядов, теория объяснила причину того, что валентность фтора (и кислорода) не* превышает 1 (соотв. 2), хотя валентность их гомологов достигает 7 (соотв. 6). В дальнейшем эти представления были дополнены и видоизменены различными авторами (Хунд и др.)..

Замечательные успехи физики в области исследования структуры атома и молекулы подвели таким образом прочный фундамент под, учение о природе химической связи и сделали возможным расчет ряда свойств многих простых веществ и особенно химических соединений (главным образом солей) на основании фундаментальных физических констант атомов и молекул.

Прежде чем перейти к развитию других отраслей X. и химич. пром-сти в последнюю четверть века, подчеркнем, что для создания современной X. оказались чрезвычайно ценными исследования веществ с помощью тонких и в то же время мощных методов физики. Здесь надо* упомянуть: 1) Молекулярные спектры и Раманэффект, которые дали возможность вычислить прочность связи и энергию диссоциации молекул, установить наличие двойных и тройных связей, моменты инерции и следовательно как расстояния атомов в молекулах, так и атомные веса (на основании этих данных был найден ряд изотопов), доказать существование неустойчивых в обычных условиях молекул и т. д. 2) Рентгеновы спектры излучения„ дающие возможность исследовать структуру прежде всего кристаллов. 3) Рентгеновы спектры поглощения, дающие указание на валентность центральных атомов в сложных соединениях. 4) Исследования диффракции электронов, дающие ценные указания на расположение и расстояние атомов в молекулах разного* рода и поверхностных слоях, напр. оксидныо пленки на металлах. 5) Исследование магнитной восприимчивости, указывающее на степень законченности электронной оболочки и наличие непарных электронов. 6) Абсорбцию видимых лучей, указывающую на прочность связи, на состояние и характеристику валентных электронов. 7) Молекулярную поляризацию, рефракцию, дипольный момент, характеризующие междумолекулярное силовое поле, поляризуемость и другие свойства молекул, ионов и т. п.

Все эти данные могут быть использованы и в определенной мере уже используются для объяснения колоссального фактического и теоретического материала многочисленных химических процессов. На их основе и строится здание современной X.

Для завершения характеристики развития X. в течение последних 25 лет отметим, что империалистическая война’, экономическая блокада и т. д. поставили перед химической пром-стью крупнейших капиталистических стран, особенно Германии, настойчивую задачу добиться синтеза в заводском масштабе  — ряда продуктов как . минерального, так и оргегногенного происхождения. Из огромных успехов, одержанных в