На главную 38. Возникновение и развитие учения о валентности

У понятия “валентность” – длинная и трудная история. Микеле Джуа выделяет в истории учения о валентности четыре периода, а именно:
- зарождение учения о валентности, датируемое 1850-1864 годами, в трудах Франкланда, Кекуле, Олдинга, Вюрца и др. химиков;
- структурная теория, которая разрабатывалась после 1861 года (Бутлеров, Эрленмейер, Фиттинг). Сюда относится также теория ароматических соединений и учение об изомерии;
- новое развитие учения о валентности в координационной теории и теории парциальных валентностей, приходящееся на 1899-1907 годы;
- современное представление о валентности, которое можно назвать электронно-валентным, основоположником которого был Дж. Томпсон и которое было развито Нельсоном, Дж. Н. Льюисом, Ленгмюром, Поллингом, Хюккелем и другими крупными химиками [8].
С точки зрения идеи о четырех концептуальных системах в химии видно, что последние три этапа охватываются второй концептуальной системой, т.е. структурной химией, где они и будут рассмотрены. К учению о составе прямое отношение имеет только первый период учения о валентности.
Понятие валентности ввел английский химик Эд. Франкланд, образовав его от латинского valentia, что означает – сила. Исследуя сложные металлоорганические соединения, Франкланд сделал заключение, которое и стало ядром учения о валентности, что так называемые парные соединения суть производные неорганических тел, происходящие из последних замещением эквивалентов кислорода на радикалы углеводородов. Франкланд распространил это представление и на другие соединения. Под валентностью стали понимать способность атома присоединять или замещать определенное число других атомов или атомных групп с образованием химической связи. Количественной мерой валентности атома служит число атомов водорода или кислорода (эти элементы принято считать соответственно одновалентным и двухвалентным), которые элемент присоединяет, образуя гидрид ЭН или оксид ЭО. Валентность элемента может быть определена и по другим атомам с известной валентностью. Далее выяснилось, что в различных соединениях атомы одного и того же элемента могут проявлять различные валентности. Дальнейшее неформальное представление о валентности складывалось в рамках электронной теории (см. об этом в главе 5). Переход ко второму этапу эволюции учения о валентности означал, что понятие валентности, введенное в химию для отражения свойств изолированного атома химического элемента, стало использоваться для выражения свойств иного объекта – связанного атома, находящегося в молекуле и изменившего свои свойства под влиянием других атомов. И если вначале валентностью или атомностью называли целочисленную величину, выражающую количество единиц сродства свободного атома любого элемента, то, начиная с 1870 гг. и по настоящее время, под валентностью понимают чаще всего число химических связей, реализованных атомом при образовании соединений. Т.е. валентность стала структурной характеристикой элемента.
В конце XIX века было заявлено о существовании нецелочисленной или парциальной валентности. Введенное А. Вернером понятие координационного числа представляло валентность как целочисленную величину, как правило, намного превосходящую принятое число единиц сродства. Понятие стало расширяться и терять первоначальный смысл. Соединить все эти противоречивые представления и свести их в понятие валентности, сохранив его, помогла квантовая химия.