Două lucruri în neregulă cu Lewis Structuri Cubic Octetul

Source: http://www.chem.yale.edu/~chem125/125/history99/7BondTheory/LewisOctet/cubicoctet.html

După cum vom vedea din nou şi din nou în curs, atunci când cineva propune un model pentru un singur scop, următorul pas este de a vedea dacă acesta poate fi utilizat pentru a înţelege alte fenomene. Lewis a încercat să se întindă modelul său pentru periodicitatea şi taxa ionice să raţionalizeze numărul de legaturi covalente ca un atom poate forma - sa valenta.

Dar au existat două probleme:

1). Modelul a fost în concordanţă cu formarea de obligaţiuni Cl Cl-un singur octet pentru a finaliza a doi atomi de clor prin schimbul de doi electroni de-a lungul o margine. Acesta a fost, de asemenea, consisent cu formarea = O legătură O dublă prin schimbul de patru electroni pe o fata. Dar nu există nici modul în care aceasta este în concordanţă cu formarea unei obligaţiuni triplă în N ₂.

 

Lewis agilitate ajuns în jurul valorii de acest obstacol prin presupune că, în loc de a avea site-uri individuale de electroni în colţurile unui cub, s-au perechi de electroni de site-uri de la colţurile unui tetraedru. Deci doar doua tetraedre ar putea împărtăşi cele trei colţuri, pentru a forma o legătură triplă. Acest lucru, de asemenea, părea în concordanţă cu geometrie tetraedrice cunoscut anterior de carbon tetravalente. 2) Există o opoziţie chiar mai fundamentală pentru însăşi ideea de orice structura statica pentru atom. În 1839 Samuel Earnshaw a dovedit că nici un sistem guvernat de legi inversă vigoare pătrat (de exemplu în cazul în care energia este proporţională cu 1 / r) pot poseda minim de energie locale, care ar fi necesară în cazul în care o particulă este de a avea un loc stabil. Multe forţe importante sunt de 1 / r 2 formular. Acestea includ gravitaţia, interacţiunea dintre tarifele, precum şi interacţiunea dintre polii magnetici.

Lewis, ca fizicienii de frunte JJ Thomson şi jeans James, a speculat că pe distanţe foarte mici, cum ar fi cele în cadrul unui atom, energia tarifelor de interacţiune ar putea să nu mai asculte Legea lui Coulomb (E = q ₁ q ₂ / R ₁₂), şi că acest lucru ar permite să scape din restricţie Earnshaw. In 1923 Thomson a scris:

"... Dacă [electron-nucleare atracţie] variază de strict ca pătratul distanţei de ştim de teorema lui Earnshaw decât nici o configurare stabilă, în care electronii sunt în repaus sau oscilant cu privire la poziţiile de echilibru este posibil..."

"Eu se presupune că legea vigoare între o sarcină pozitivă şi a unui electron este exprimat prin ecuaţia

"... Apoi un număr de electroni poate fi în echilibru cu privire la o sarcină pozitivă, fără a descrie în mod necesar orbite în jurul valorii de ea."

JJ Thomson, Electronul in chimie (1923)

(Observă că Thomson arbitrar multiplică Legea lui Coulomb Forţei de un factor care este în esenţă, unitate pentru distanţă mare R, dar schimbă semnul vigoare la momentul r devine mai mic decât c, o constantă pe care şi-a asumat a fost de aproximativ raza unui atom. Acest lucru ar au fost strălucit, dacă ar fi fost doar corect.)

În acelaşi an chimistul Lewis a scris:

"... Dacă vom folosi de electroni ca o taxa de test pentru a determina proprietăţile de câmp electric mai simplu posibil, şi anume domeniu despre un nucleu de hidrogen, am par să considere că acest domeniu nu este un continuum, dar este izbitor de discontinuu."

"În loc de gândire, apoi de un câmp electric ca un continuum, ar trebui să ne în vedere mai degrabă ca o plasă de intens complicat."

GNLewis, Valence şi structura de atomi şi molecule (1923)

 

Dar Lewis, Thomson, si blugi au fost greşite. Legea lui Coulomb se aplică până la distanţe foarte mici (<10 ^-20 ori mai mare decât dimensiunea unui atom). Un set de tarife la punctul nu pot avea o stabil static structura, octet cubi sau orice altceva, în absenţa unor non-1 / R ² forţelor.

Desigur, particulele într-un atom nu sunt statice. Ceea ce sa dovedit a fi în neregulă cu fizica clasică, care se aplică astfel de sisteme mici, a fost formularea sa din energia cinetică ca 1 / 2 mv ². Acest lucru a fost corectată doar trei ani mai târziu, în 1926, de Mecanica Cuantica, după cum vom vedea în curând atunci când vom aborda structura reală a atomului.