Валентность, что же это такое?

Учебно-методические материалы

Содержание

Предисловие.
Введение.
Беседа первая. «Три лица» валентности.
Беседа вторая. Стехиометрическая валентность.
Беседа третья. Координационное число.
Беседа четвертая. Связевая валентность.
Беседа пятая. «Четвертое, скрытое, лицо» валентности: степень окисления.
Беседа шестая. Электроны и окислительно-восстановительные реакции.
Итоги: основные положения проведенного анализа, проблемы и некоторые методические рекомендации.
«Биография» понятия «валентность» (историческая справка).
Литература.
Приложение.
Химическая концепция вещества.
Элементы стехиометрии.

Предисловие

Должен признаться, что начал читать учебное пособие А.А.Медвинского с некоторым скептицизмом. Думаю, это чувство испытал бы любой ученый-химик, открыв статью, книгу, учебник со столь вызывающим названием: «Валентность. Что же это такое?». С одной стороны, сразу возникает боязнь за «священных коров», с другой – подспудная мысль: «Ну что же нового здесь можно сказать?» и даже: «А зачем это нужно?». Но по мере того, как я вчитывался в рукопись, тем больше ею увлекался. Я как бы вел спор с автором, постепенно сдавая свои позиции и отступая от изначальных предубеждений (хотя, конечно, предметы для последующих споров далеко не исчерпаны).

Медвинский не потрясает основ, но постепенно и ненавязчиво раскрывает свой взгляд на один из фундаментальных химических постулатов. В пособии проанализированы известные определения валентности, на ярких примерах показаны бытующие во многих учебниках путаница, заблуждения, противоречия и умолчания, касающиеся данного понятия. При этом автор выявляет причины этой ситуации и предлагает свою трактовку. Скорее, трактовку не валентности как таковой, а ее адекватного описания с помощью трех составляющих – стехиометрической, координационной и связевой.

Совершенно очевидно, что предложенная система взглядов является «выстраданной», многократно апробированной и методически отточенной по сравнению с предыдущими публикациями автора на сходные темы в журналах «Химия и жизнь» и «Химия в школе». Правильное использование предложенных понятий дает возможность школьнику и студенту лучше понять принципиально важные темы, касающиеся строения вещества, и далее успешно осваивать весь учебный материал курса общей, неорганической и органической химии.

В ходе обоснования своей оригинальной точки зрения автор вводит читателя в мир неорганической химии, кристаллохимии, отчасти химии органической. Любознательный читатель найдет здесь много интересных и новых для себя примеров. В этом я вижу вторую положительную сторону работы Медвинского – популяризацию химических знаний.

Предлагаемое вниманию читателя учебное пособие, конечно, не заменяет учебников, но будет, безусловно, полезно всем читателям, интересующимся химией, – школьникам, студентам, школьным и вузовским преподавателям. Кроме того, я бы настоятельно советовал прочитать этот труд и ученым-химикам. Могу дать гарантию, что они не только приведут в систему свои знания по теории строения вещества, но у них появятся и новые научные идеи.

В.Д.Филимонов,
заведующий кафедрой органической химии
Томского политехнического университета,
доктор химических наук, заслуженный химик РФ,
соросовский профессор

Введение

В методологии (учении о методах научного исследования) основные научные понятия делят на «закрытые» и «открытые». Понятия «закрытые» не меняют своего содержания и смысла по мере развития науки. К типу «закрытых» относят основные понятия математики (например, «число», «предел», «производная», «интеграл»), а также наиболее фундаментальные понятия физики. В отличие от основных понятий математики и физики понятия химии, биологии и других дисциплин естествознания относятся к типу «открытых». «Открытые» понятия возникают на основе обобщения совокупности экспериментально получаемых знаний. Они являются средством и методом заведомо упрощенного анализа сложных систем и обладают общим свойством изменяться по мере развития самой науки. Этим объективно определяются затруднения при формулировке основных концепций и понятий, построении логически стройной последовательности рассмотрения фактического содержания естественных дисциплин, лишь базирующихся на «закрытых» понятиях математики и физики, но в основах своих использующих «открытые» понятия. Возникают проблемы, требующие внимательного анализа и больших усилий по их разрешению.

Указанные объективные трудности особенно «болезненно» проявляются в химии – дисциплине естественно-научного знания, наиболее близкой к физике (по нашему мнению, вполне приемлемо определять химию «как физику сложных систем»). Вполне естественно стремление строить химию в логической строгости и последовательности, сопоставимой с таковыми в физике. Причина затруднений при этом указана. «Открытый» характер понятий химии требует отслеживания их эволюции, уяснения конкретных причин и закономерностей, определяющих ограниченное применение приближений, являющихся основой понятий на каждом этапе развития химии. Эти задачи достаточно сложные и «неблагодарные» для их изложения в учебной литературе. Вместо их решения в химии, к сожалению, сформировались традиции «неряшливости» при определении основных понятий, непоследовательности при изложении основ предмета в учебной литературе. На это обращал внимание в своем учебнике «Основы неорганической химии» крупнейший физикохимик, нобелевский лауреат Вильгельм Оствальд.

Более трех четвертей века прошло с того времени, как он сформулировал свои наблюдения: «Не могу скрыть, что меня всегда ужасно раздражало столь часто обнаруживаемое в элементарных учебниках химии сознательное приспособление к низшей интеллектуальной ступени, сравнительно с учебниками физики и математики, предназначенными для того же периода обучения; легко складывающееся у молодых физиков представление, будто химия является наукой низшего ранга, несомненно, в значительной мере имеет своим источником указанное обстоятельство». Прискорбно, но следует признать сохранение такого положения до нашего времени.

Несомненно, в учебной литературе, тем более в школьных учебниках и учебных пособиях, не следует стремиться к анализу «тонкостей» и «нюансов» вводимых понятий, порой достаточно сложных в математическом отношении. При этом, однако, недопустимы «неряшливость» и нечеткость, в основных определениях особенно. В поисках оптимального подхода и компромисса между простотой и строгостью простота не должна достигаться ценой извращения и утери существа понятий, а также ясности и последовательности рассмотрения.

В предлагаемом учебном пособии по проблеме валентности мы надеемся продемонстрировать практическую возможность сочетать простоту, оптимальную строгость и логическую последовательность рассмотрения. При этом мы стремились не только к простой, но и к занимательной манере изложения. В соответствии с предыдущим мы ограничили рассмотрение проблемы, отсекая вопросы, достойные скорее научного анализа, особенно применительно к современному этапу развития понятия «валентность» (теоретические оценки в виде «связевой валентности»). Провозглашая свои намерения и вынося работу на суд читателей, обратим внимание на то, что рассмотрение проблемы валентности в учебной литературе по химии может служить яркой иллюстрацией «неряшливости» в определении понятий, непоследовательности и отсутствия логической стройности при изложении этой фундаментальной проблемы химии.

Будучи фундаментальным понятием, валентность буквально пронизывает всю химию, является ее «стержнем», эволюционируя в своем развитии в соответствии с развитием самой химии.

При рассмотрении проблемы валентности мы ввели понятие «число взаимодействий», обычно явно не рассматриваемое и не выделяемое. По нашему убеждению, переход от полного, детального рассмотрения взаимодействия атомов между собой к оценке лишь «числа взаимодействий» – суть понятия «валентность» в его количественных выражениях. «Число взаимодействий» – специфически «химическая», упрощенная количественная оценка взаимодействия атома с его ближайшим окружением при формировании вещества. Упрощенный характер оценки взаимодействия фактически и предопределяет широту применения понятия «валентность». Расширение области применения понятия достигается и тем, что количественные оценки «числа взаимодействий» осуществляются разными способами.

Различные численные оценки понятия «число взаимодействий» и соответственно разные оценки понятия «валентность» осуществляются: по элементному составу вещества, по весовым соотношениям – стехиометрическая валентность; по геометрии взаимного расположения атомов – координационное число; по электронному строению вещества, системе химических связей – связевая валентность. Каждая из трех количественных оценок валентности выступает, по существу, как самостоятельное понятие с ограниченной областью применения, однако эти понятия взаимосвязаны. Причиной этой взаимосвязи и единой сущности трехфазных оценок валентности является то, что все они выражают упрощенную оценку взаимодействия атома с ближайшим окружением «числом взаимодействий».

Развитие понятия «валентность» и формирование трех различных количественных оценок ее величины, имеющих единую сущность, отражают становление и развитие трех наиболее фундаментальных концепций химии. Это отвечает трем историческим периодам развития современной химии, трем уровням рассмотрения и анализа вещества: эмпирический анализ количественных соотношений химического состава (стехиометрия), анализ взаимосвязи «состав–свойства»; эмпирический анализ структуры вещества как геометрии взаимного расположения атомов (всеми доступными физико-химическими методами, преимущественно методами спектрального анализа), анализ взаимосвязи «структура–свойства», теоретический анализ взаимодействия атомов в составе вещества в виде системы «химических связей», анализ взаимосвязи «электронная структура атомов (система химических связей) – свойства вещества».

Сформулированный выше подход к рассмотрению проблемы валентности обсуждался и нашел одобрение и поддержку: в апреле 1988 г. на заседании Ученого совета Новосибирского института катализа СО Академии наук СССР (протокол № 5 от 25.04.88 г., рекомендация к публикации монографии в научно-популярной серии изданий СО Академии наук); в ноябре 1991 г. на заседании совета лаборатории химии МИРОС (Московского института развития образовательных систем). Основы излагаемого материала опубликованы в журналах «Химия в школе» (№ 5 и 6 за 1989 г.) и «Химия и жизнь» (№ 4 и 5 за 1990 г.).

В этом учебном пособии рассмотрение материала проводится в форме беседы школьника с аспирантом-химиком. Условная беседа с чередованием вопросов и ответов – распространенный литературный прием, упрощающий изложение и анализ проблемы. Все обсуждение разбито на несколько взаимосвязанных бесед.

Будем обозначать валентность буквой u.

Изложенный подход к проблеме валентности апробирован в лицейском курсе химии, а также на кафедре общей и неорганической химии Томского политехничеcкого университета. Основные положения этого подхода использованы в программе по химии Томского муниципального лицея («Учебно-методические материалы», вып. 4). По материалам монографии автор выступал на региональных и всероссийских конференциях, а также на семинарах перед учителями-химиками. Рассматриваемый материал входит в курс химии в лицее и потому одновременно составляет очередной, 5-й выпуск «Учебно-методических материалов» этого лицея.

Отыщи всему начало, и ты многое поймешь.
(Козьма Прутков)

Гораздо   труднее  увидеть  проблему,  чем   найти  ее  решение.
Для первого требуется воображение, а для второго только умение.
(Джон Бернал, английский физик и философ)

Беседа первая. «Три лица» валентности

Школьник. Мне нравится химия! Какая фантастика: превращение одного вещества в другое! Мне нравятся химические опыты, но не меньше мне нравятся математика и физика. Вот где точные законы! А как в химии? Начиная с 8-го класса, как только мы начали изучать химию, использовалось понятие «валентность». Нам толковали, что это важнейшее химическое понятие, и учили задавать валентность числом. В физике применяешь закон, используешь определенную формулу и получаешь число. А что, в химии так нельзя? Например, у водорода валентность равна единице, а у кислорода – двум. Для воды и разных оксидов это так. Но как быть с пероксидом Н₂О₂? И по школьному учебнику, и по учебнику Хомченко (для поступающих в вузы)* оксиды – это бинарные соединения, где один из элементов – кислород. Значит, Н₂О₂ – оксид, хотя его почему-то называют пероксидом. В молекуле пероксида у кислорода u = 1, если считать, что у водорода u = 1. Если же у кислорода u = 2, то у водорода тоже u = 2. Что же правильно? Даже для такой простой химической формулы возникает неясность с определением валентности! А как определить валентность в случае, например, озона О₃. Я вообще не знаю, как тут быть.

Почему в физике мы изучаем столько конкретных законов, а в химии нам не дают закон и формулу для точного вычисления величины, численно представляющей самое важное химическое свойство атомов? Правда, нас учили, что у элементов может быть переменная валентность. Но как при этом быть уверенным, что вычисленное значение правильно? Наша учительница по химии говорит, что с валентностью много неясного, ученые по этому вопросу спорят между собой до сих пор.

Я пытался разобраться с валентностью не только по школьным учебникам, но и по статьям в популярных журналах, но ясности не добился. Более того, полностью запутался и даже расстроился!

Например, в № 11 журнала «Химия и жизнь» за 1986 г. автор статьи «Что же такое валентность?» (я было подумал: «Вот прочту и узнаю наконец, что же это такое») написал: «...почти катастрофической представляется необходимость дать школьникам (да и студентам) сколько-нибудь толковое определение валентности». Тут уж я скис. С химией, значит, «дело дрянь». Написал-то это доктор химических наук, корифей вопроса о валентности: ведь более чем за 20 лет до этой статьи автор (О.Ю.Охлобыстин) в журнале «Наука и жизнь» (№ 6 за 1964 г.) опубликовал обширную статью под названием «Валентность». С 1986 г. прошло еще более 10 лет, а «просветления все нет»?! В журнале «Химия в школе» (№ 6 за 1997 г.) известный автор интересных популярных изданий по химии И.А.Леенсон представил обзор учебной литературы под названием «Кому она нужна, эта валентность?». Название, конечно, ироничное. Однако, быть может, оно и выражает суть проблемы: валентность – изжившее себя, ненужное понятие?

Аспирант. Напрасно скис. Химия – наука отличная, интереснейшая и не хуже физики. Химику надо знать, причем хорошо знать, и математику, и физику, фантастики в химии достаточно, но в то же время это наука со своими законами. Обычно в химии решаются сложные задачи, так что есть над чем поломать голову, но ведь это и интересно! Уже на первом курсе в институте я понял, что химия сильно отличается от той, с которой нас знакомили в школе. Только в институтских учебниках, как и в школьных, материал как бы «зашифрован», как нарочно!

От валентности, которая тебя «мучает», я «дурел» весь первый курс и не осилил бы ее только по учебникам. Теперь, надеюсь, я валентность понимаю правильно, но этого я добился благодаря хорошим лекциям и чтению литературы. Теперь-то я вижу, что в учебниках вроде бы все есть, но так непоследовательно и путано (иногда с ошибками), что самому разобраться сложно.

В школьном учебнике не все изложено правильно, а потому и непонятно. В сборнике «околонаучного» юмора «Физики продолжают шутить» я встречал хохму: «Целью настоящего курса является углубление и развитие трудностей, лежащих в основе современной теории». Мне кажется, это подошло бы в качестве эпиграфа к учебникам по химии. Потому-то многие преподаватели, как и учителя в школах, «кто во что горазд».

Поговорим о валентности в основном в пределах школьной программы. Если ты будешь внимателен и поразмышляешь над тем, что мы будем обсуждать, то, надеюсь, во всем разберешься. Только постарайся размышлять самостоятельно! Руководствуйся при этом афоризмом: «Доводы, до которых человек додумывается сам, обычно убеждают его больше, нежели те, которые пришли в голову другим» (Блез Паскаль, французский математик и физик, философ и писатель).

Школьник. Договорились! Но я хочу уяснить перспективу нашего обсуждения. Если я тебя правильно понимаю, то валентность – понятие, которому можно дать разумное определение, причем такое, которое позволяет получать количественные оценки. Если это так, то с чем же связаны путаница в учебниках и пессимистические высказывания?

Аспирант. Да, валентности можно дать общее определение и при этом сформулировать методы количественных оценок ее величины. Однако проблема в целом непроста! Ты должен проявить и терпение, и определенное упорство при уяснении вопросов, которые мы должны обсудить.

Есть одна «изюминка» (простая, но полезная идея), позволяющая «увидеть» проблему в целом, снять многие противоречия и устранить путаницу с различными количественными оценками валентности. Овладение «общим взглядом» на проблему, уяснение ее сущности приводят к тому, что устранение путаницы и противоречий становится «делом техники».

И в отмеченных тобою работах Охлобыстина, и в обзоре Леенсона, и в многих других статьях и обзорах приведен фактический материал о «расщеплении» понятия «валентность» на несколько, по существу, самостоятельных понятий, каждое с ограниченной областью применения. Именно это реальное обстоятельство подвело Леенсона к выводу, что «попытки дать понятию “валентность” однозначное определение “на все случаи жизни” мало продуктивны и вряд ли нужны». Приложение «простой руководящей идеи» к проблеме валентности опровергает этот вывод, «реанимирует» валентность как общее и фундаментальное понятие химии. Нам предстоит в этом разобраться.

Я полагаю, что основной целью публикаций Охлобыстина (1986) и Леенсона (1997) было привлечь внимание к совершенно ненормальному положению с изложением вопроса о валентности в школьных учебниках, в учебной литературе по химии. С этой задачей они вполне справились и показали, какая бездна недоумений может возникать при изучении валентности по имеющимся учебникам.

Школьник. Помоги мне разобраться. Правильно ли школьное определение валентности как «свойства атомов элемента присоединять определенное число других атомов»? Откуда следует особая важность, фундаментальность валентности?

Аспирант. Это общепринятое, простое и правильное определение валентности. Его можно рассматривать как определение «качественное»: оно не дает способ (формулу) для количественной оценки валентности, но выражает тот факт, что валентность – это определенное качество, общее свойство атомов. Валентность характеризует свойство атомов, их способность химически («валентными силами») взаимодействовать друг с другом. Это свойство атомов – важнейшее! Отсюда и важность самого понятия. Действительно, именно способность атомов к химическому взаимодействию между собой ведет к образованию различных веществ и в значительной мере определяет как физические, так и химические свойства вещества. Невзаимодействующие (отдельные) атомы – это еще не вещество с определенными физико-химическими свойствами. Задумайся: из одних и тех же атомов углерода, по-разному взаимодействующих между собой, состоят молекулы веществ, обладающих совершенно разными физико-химическими свойствами, – алмаза и графита. Или: одни и те же атомы углерода и водорода при взаимодействии дают молекулы громадного числа углеводородов с очень разными свойствами.

Школьник. Значит, надо рассчитать взаимодействие атомов и тогда мы получим количественную оценку валентности?

Аспирант. Ты совершенно правильно рассуждаешь, основываясь на законах физики.

В теоретической химии действительно проводят такие расчеты и получают важные результаты. Но к какому понятию, к какой величине мы придем, оценивая взаимодействие в виде числа? Это энергия взаимодействия. Хорошо известное и важное физическое понятие, широко используемое в химии. Однако (обращаю на это твое внимание!) валентность как число есть совершенно новое, неизвестное в физике, чисто химическое понятие! При количественных оценках способности атомов к взаимодействию валентность выступает как величина, задающая число взаимодействий атомов (или других химических частиц) между собой. В физике нет такого понятия – «число взаимодействий».

Энергия взаимодействия – физическая величина, которая очень точно, количественно выражает все особенности взаимодействия частиц системы, например, совокупности атомов в молекуле. Величина энергии передает все особенности взаимодействия. Однако энергию взаимодействия сложно рассчитать точно. В то же время при грубых расчетах энергии могут быть упущены существенные особенности взаимодействия. Расчеты энергии взаимодействия составляют важный раздел «расчетной химии» (часть теоретической химии, которую часто теперь называют компьютерной химией, или прикладной квантовой химией). Эти расчеты позволяют решать важные задачи, однако не менее важные вопросы и даже проблемы фактически остаются за пределами возможностей этих расчетных методов.

В химии изучают закономерности, применимые к громадному разнообразию очень сложных систем. Действительно, химии известны миллионы веществ различных состава и структуры (в виде кристаллов, жидкостей и газов), молекулы которых содержат десятки, сотни и тысячи атомов. Поэтому даже систематизация и классификация веществ представляют на современном этапе и в будущем важную задачу. (Именно в решении этой задачи важнейшую роль играет валентность!)

Помимо известных физических величин в химии используют «химические» величины, понятия, не сводимые к известным понятиям физики. «Химические» понятия возникают из анализа большой совокупности экспериментальных данных при использовании явных, подчас грубых упрощений и определенных приближений.

Валентность как «число взаимодействий», в сущности, выражает взаимодействие атомов, а потому является важной характеристикой вещества. Оценка взаимодействия атомов «числом взаимодействий» в отличие от энергии взаимодействия является упрощенной. Такая оценка заведомо не передает всех особенностей взаимодействия. В то же время она проста, а потому более доступна. Простота оценки обеспечивает широту применения: отбрасываем детали, выделяем наиболее существенное; этим и достигается широкая область применения. Упрощенный характер количественной оценки взаимодействия атомов и обусловленное этим «сближение» однотипных веществ являются основой применения понятия «валентность» для систематизации и классификации химических веществ.

Школьник. Все это очень интересно! В учебниках я не встречал такого подхода. Мне нравится то, что понятия химии не сводятся к простым и известным физическим понятиям и величинам. В химии действительно есть интересные «вещи»! Однако для меня «число взаимодействий» осталось таинственной величиной, занимающей мое воображение. Как же подсчитать «число взаимодействий», если в физике такое понятие даже не рассматривается?

Аспирант. Чтобы количественно установить «число взаимодействий», нужно определить процедуру вычисления и единицу измерения. При этом надо использовать такой конкретный анализ взаимодействия между атомами, которому можно было бы придавать смысл «числа взаимодействий». Процедура вычисления и единица измерения должны быть определены достаточно четко. Это неукоснительное требование научного подхода. Так всегда поступают в физике. Подобным же образом необходимо поступать и в химии. Указанные требования выполняются и в случае количественной оценки валентности. Введение и применение понятия «число взаимодействий» позволяют уяснить своеобразие ситуации. (Это и есть «изюминка», о которой я упоминал!)

Расчет «числа взаимодействий» в химии проводят по-разному: по элементному составу вещества, по геометрии взаимного расположения атомов, по данным анализа электронного строения вещества, т. е. системы химических связей. Этим трем существенно разным способам оценки взаимодействия атомов между собой отвечают в общем случае разные числа. При этом возникают разные, несводимые друг к другу понятия. Валентность предстает как бы «в трех лицах»! Что ж, «по традиции фундаментальные научные законы объединяются по три...» – так утверждается в сборнике «Физики продолжают шутить». Ясно, что в каждом из трех случаев должна быть выбрана единица измерения, мы это рассмотрим.

Школьник. Значит, общего, всегда применимого понятия «валентности» все же нет? Эти три разные величины между собой никак не связаны?

Аспирант. Введем и будем использовать качественное определение валентности, которое близко к общепринятому, но мне, как его автору, оно нравится больше: валентность есть способность атомов к взаимодействию, мера этой способности – «число взаимодействий».

Такое определение, как мне представляется, обладает преимуществами: вместо способности атомов присоединять другие атомы говорится об их способности взаимодействовать друг с другом. Это почти одно и то же, но формулируется более общим, физически более строгим образом. Явное введение в определение валентности нового понятия «числа взаимодействий» делает явной и новизну понятия «валентность» по сравнению с известными в физике оценками взаимодействия атомов. «Число взаимодействий» как численная мера валентности позволяет с единой позиции рассматривать все три различных подхода к количественной оценке валентности. В этом качественном определении не формулируется способ количественной оценки, но фиксируется внимание на том, что все оценки валентности числом должны быть связаны с количественной оценкой взаимодействия атомов между собой.

Три разных метода оценки свойства атомов взаимодействовать между собой выражают разные стороны одного явления. При этом каждая из трех разных оценок – вполне определенное самостоятельное понятие, но эти понятия взаимосвязаны между собой. Недостаток учебников состоит в том, что они не привлекают внимания к существенному различию трех разных оценок валентности и к их взаимосвязи между собой. Нам предстоит рассмотреть, в чем состоит эта взаимосвязь. Сейчас же лишь отметим, что три разных уровня рассмотрения химических взаимодействий фактически охватывают основные направления исследований в химии. Именно поэтому валентность в своих различных оценках «пронизывает» всю химию.

Школьник. Три разных способа измерения, разные численные выражения способности атомов ко взаимодействию и при этом одно и то же название – «валентность»?

Аспирант. В этом состоит одна из «шуток» в учебниках по химии. Различия отмечаются как бы мимоходом и толкуется о «валентности». Если быть очень внимательным и сопоставлять разные учебники, то различия все же можно уловить. Познакомимся с разными названиями.

Валентность, определяемую по элементному составу вещества, по весовым соотношениям, принято называть стехиометрической валентностью (обозначим u_стех). Таким названием пользуется, например, Хомченко. Используют и другие названия (например, «формальная валентность», «фактор эквивалентности»), зачастую – название «валентность». Поясню, что стехиометрией называют раздел химии, где рассматриваются количественные соотношения между массами взаимодействующих веществ. В стехиометрии (и при оценке u_стех, в частности) конкретные силы взаимодействия между атомами не исследуются. В этом смысле u_стех можно рассматривать как формальную оценку валентности.

«Число взаимодействий» можно оценивать по геометрии взаимного расположения атомов, используя для этого широко известное понятие «координационное число». К глубокому сожалению, в учебниках обычно не обращается внимание на то, что по своему смыслу координационные числа могут рассматриваться как оценки числа взаимодействий атомов и потому являются оценками валентности (обозначим u_к.ч).

Оценку числа взаимодействий из данных анализа электронного строения вещества (по числу химических связей атома со своим окружением) чаще всего называют просто валентностью, к сожалению, без уточнения. В научной литературе встречается название «связевая валентность». Будем использовать и это название; оценку такой валентности обозначим u_связ.

Школьник. В чем же состоит взаимосвязь трех разных оценок валентности? Ведь они выглядят разными понятиями!

Аспирант. Чтобы разобраться в этой взаимосвязи, мы должны конкретней рассмотреть каждую из оценок валентности. Пока же лишь отметим, что u_связ – это теоретическая оценка, тогда как u_стех и u_к.ч – величины эмпирические. Анализ валентности на уровне электронного строения вещества – наиболее глубокий и полный, он позволяет понять, что такое эмпирические значения u_стех и u_к.ч. Анализ системы химических связей дает возможность объяснить способность атомов к взаимодействию и истолковать экспериментально находимые определенный состав и структуру различных веществ.

Печатается с продолжением