Восемь типов химического поведения атомов
Ускоренно движущийся заряд должен непрерывно излучать. Излучая, он теряет энергию. Теряя энергию, он должен замедлять свое вращение. Замедляя свое вращение, он должен в конце концов остановится.
И в этот момент сила электрического притяжения электрона к ядру атома станет безраздельным хозяином положения. Мгновение - электрон исчезает в ядре, за ним второй, третий. И с ними прекращает свое существование сам атом.
Что-то здесь не так... Снова исследователь оказывается, подобно Планку, подобно Эйнштейну, перед тяжелейшем выбором: либо неверна модель, либо неверна... старая физика. На сей раз эта альтернатива стоит перед Резерфордом и молодым датчанином Нильсом Бором. Он только третий год работает с Резерфордом, но уже успел проникнуться глубочайшим уважением к своему учителю. Обидно будет, если любимое творение учителя отвергнет строгая критика. Но она необходима. "Платон мне друг, но истина дороже!" Бор ищет истину. И в клещах трудного выбора, что ни говори, ему все же легче, чем его предшественникам, дерзнувшим первыми посягнуть на старую физику.
Уже идет 1913 год. Уже позади теория квантов и теория относительности. И великие эти примеры не могут не придать Бору смелости.
Электрон можно сохранить от гибели в ядре, а с ним сохранить сам атом, если электрон не будет излучать на орбите электромагнитные волны. Другого выхода нет. Так пусть это и будет выход. Запретить электрону излучать на орбите! На какой бы орбите он ни был. Ибо, как показывает несложный подсчет, таких орбит может быть много.
Запретить - и без всяких! Бор пока не знает, как обосновать свой запрет. И поэтому скромно называет его постулатом, то есть предложением, принимаемым без доказательств.
Но атом все же испускает излучение - свет, например. Надо в запрете, выходит, оставить лазейку? Что-то вроде "нет правил без исключений"? Так Бор приходит ко второй находке. Правда, чтобы не покривить душой, он должен долю участия в этой находке за своим "научным дедом" Томсоном.
Электрон испускает излучение в тот неуловимо короткий миг, когда прыгает с орбиты на орбиту. И в этот момент на свет рождается... фотон.
Вот когда атом Резерфода обретает физическую плоть! Не беда, что второе положение Бора тоже постулат, что оно пока что столь же не доказуемо, как и первое. Притягательная сила новой теории атома столь велика, что перед ней не может устоять ни один физик. Не проходит и трех лет, как она, подобно палочке-считалочке, уже выдает ответы на сотни вопросов, которыми ее забросали физики. И правильные ответы!
Сразу удалось разрешить серьезнейшую трудность старой физики - помните, с линейчатыми спектрами? Перестает быть загадкой удивительная повторяемость свойств химических элементов, впервые подмеченная Менделеевым.
Эта повторяемость и легла в основу созданной им периодической системы химических элементов. Чем объяснить ее? - Менделеев не знал. Конечно, к тому времени уже были известны атомы. И Менделеев установил, что свойства химических элементов периодически зависят от веса их атомов.
Но почему? На этот вопрос в те годы ответа дать было нельзя. Еще не были известны электроны, еще не знали, как устроены атомы.
Теперь же, в десятые годы нашего века, "солнечно - подобная" атомная картина Резерфорда и Бора без промедлений объясняет периодический закон Менделеева. Химические свойства атомов - а о периодичности именно этих свойств идет речь - определяются просто числом электронов на самой внешней, наиболее удаленной от ядра оболочке атома.
Сколько в ней может быть электронов? Наблюдения показывают, что не более восьми. От одного до восьми электронов, а значит, всего восемь типов химического поведения атомов, восемь валентностей. Когда атомы соединяются в молекулы, в игру вступают электроны на самых наружных атомных орбитах.
Вот здесь и лежит ключ к валентностям, заключает в 1914 году немецкий химик Вальтер Коссель. Это заключение и образует ту основу, на которой начинает развиваться новая, современная химия. Не та, что вслепую колдует у пробирок, а зрячая, вооруженная точным представлением и расчетом.