3.7. Строение молекул

Молекула — это электрически нейтральная частица вещества, обладающая его основными свойствами и состоящая из двух и более одинаковых или различных атомов, объединенных в единое целое химическими связями и эфирным полем данной частицы.

Атомные связи обеспечивают формирование атомных молекул, основное состояние которых соответствует нормальным состояниям нейтральных атомов. Силы, обеспечивающие устойчивость атомных

молекул, возникают между атомами в результате так называемого квантомеханического (обменного) эффекта, механизм возникновения которого состоит в следующем. У атомов, находящимися на минимально допустимых интервалах, внешние электронные слои практически соприкасаются между собой. А это значит, что кулоновские силы притяжения между ядром и электронами начинают воздействовать и на электроны соседних атомов, находящимися во внешних электронных слоях. И так с каждым атомом, т.е. электроны внешних электронных слоев становятся как бы «общими» для взаимодействующих атомов.

Если атомные молекулы состоят из одинаковых атомов, то связь атомов в таких молекулах называется также гамеОполярной или ковалентной. Два атома могут обобщать n-пар электронов. В этих случаях говорят о n-кратной ковалентной связи. Гомеополярными молекулами являются молекулы H2 N2^ O2 и др.              *

Одной из простейших атомных молекул является молекула водорода H2, состоящая из двух протонов и двух электронов. Было бы ошибкой думать, что эта молекула представляет собой простое объединение двух атомов водорода. Уровни взаимодействия электронов с протонами и области их сосредоточения у молекулы совсем не такие, как у отдельных атомов. Электроны становятся «общими» для обоих протонов. По представлениям официальной науки, обменное взаимодействие электронов в молекуле водорода понимается в том смысле, что электрон каждого из атомов проводит некоторую долю времени у ядра другого атома, осуществляя тем самым связь обеих атомов в молекулу.

Согласно же гипотезе эфирной природы строения атома это не так: Электрон в атоме водорода не вращается вокруг ядра, но может находиться в любом месте «разрешенного» пространства электронного слоя. А так как у данного атома только один электрон, то «разрешенным» для него пространством является весь электронный слой. Ho в молекуле водорода уже требуется определенное расположение электронов в электронном слое у каждого из атомов водорода (рис. 3.7.1). У электрона атома А должно обеспечиваться кулоновское притяжение не только со своим протоном, но и с протоном атома В. И, соответственно, у электрона атома В должно быть кулоновское притяжение как со своим протоном, так и с протоном атома А. При этом суммарная векторная сила кулоновского притяжения электрона атома А к про

тону атома В и электрона атома В к протону атома А должна нейтрализовать силу кулоновского отталкивания между протонами. Одновременно суммарная векторная сила кулоновского притяжения электрона атома А к протону атома А и электрона атома В к протону атома В должна нейтрализовать силу кулоновского отталкивания между электронами. Такое положение в молекуле водорода возможна только при равенстве расстояний между протонами и электронами, когда углы между направлениями на оба электрона с вершинами в центрах протонов будут прямыми, т.е. протоны и электроны должны быть расположены в вершинах прямоугольника.

При таком расположении протонов и нейтронов в молекуле водорода обеспечивается «партнерское отношение», когда силы кулоновского взаимодействия между атомами становятся равными нулю. Это обеспечивает их сближение «на минимальное расстояние между собой и образование эфирного поля молекулы,,которое делает молекулу водорода стабильным образованием.

В молекуле кислорода O2 (рис. 3.7 2) химическая связь обеспечивается двумя парами электронов, находящимися во внешнем (втором) электронном слое.

Наиболее сильно ковалентная связь проявляется в алмазах, кремнии и германии. Атомы всех этих веществ во внешнем электронном слое имеют по четыре электрона, т.е. являются четырехвалентными, а форма кристаллической решетки октаэдрическая. Эта форма обеспечивает минимальные и равные расстояния между центрами ядер соседних атомов, а значит и одинаковую силу обменных эффектов между атомами по четырем взаимно перпендикулярным направлениям. Именно такая электронная связь (сильная и равномерная по всем направлениям) обеспечивает максимальную твердость алмазу, кремнию и германию.

Ионные молекулы состоят из ионов химических элементов, входящими в состав молекулы. Общая сумма положительных и отрицательных зарядов ионов в молекуле равна нулю. При ионной связи валентный электрон одного атома переходит во внешний электронный слой другого атома, и поэтому ни один из атомов не сохраняет исходной структуры.

Типичные представители ионной связи — это соединения щелочных металлов с галогенами. Примером ионной связи является, например, молекула хлористого натрия NaCl (Na+ и Cl-): валентный электрон атома натрия переходит во внешнюю электронную оболочку хлора. В результате образуются положительный и отрицательный сферические ионы, которые притягиваются друг к другу. Валентный электрон атома натрия должен располагаться во внешней электронной оболочке хлора на оси, соединяющей ядра атомов. Общая сумма отрицательных и положительных зарядов в молекуле равна нулю, т.е. молекула является электрически нейтральной частицей.

При образовании молекул, как и при образовании элементарных частиц и атомов, основными условиями их стабильности, наряду с кулоновскими силами, являются обеспечение минимального объема молекулы и одинаковой (близкой к ней) частоты колебаний внешних слоев эфирных полей, входящих в молекулу атомов.

Поясним сказанное. Атомная масса натрия равна 23,0 атомных единиц, а хлора — 35,5. Отсюда частота колебания ядра у натрия будет выше, чем у хлора. Однако, учитывая, что с удалением от ядра частота колебаний эфирного поля возрастает, то на расстоянии третьего слоя у хлора и второго слоя у натрия частоты колебаний их эфирных полей должны сравняться.

Ковалентная а ионная химические связи являются предельными случаями. В большинстве молекул атомы удерживаются связями, занимающими промежуточное положение между чисто ковалентной и ионной связями.

Молекулы, с числом атомов больше двух, по своей геометрической форме могут'быть прямолинейные, плоские, зигзагообразные, треугольные, пирамидальные, тетраэдрические и других форм. В частности, молекула воды (рис 3.7.3) имеет V-образную форму (форму равнобедренного треугольника) с углом H-O-H равным 108° (лед), отношение сторон треугольника составляет золотую пропорцию [Наука и жизнь, №10, 2004]. По современным данным степень ассоциации молекул ,воды при комнатной температуре составляет от 3 до 6. А это означает,

что формула воды не просто HjO, а среднее между H6O3 и H12O6. Другими словами, вода является сложной жидкостью, составленной из повторяющихся групп, содержащих от трех до шести одиночных молекул.

В современной науке в отдельный вид химической связи выделяется так называемая ме-

таллическая связь. Считается, что валентные электроны металлов достаточно слабо связаны со своими ядрами и легко могут отрываться от них.

Типичными представителями тел с молекулярной связью (самой слабой связью на уровне молекул) являются органические вещества. В них связь осуществляется на уровне эфирных полей молекул.