文档介绍：乌龟赶上了兔子——化学键理论的比拼龟兔赛跑是我们耳熟能详的故事,龟能赢兔在我们的心中一般是偶然的事件。只要兔子觉醒了,乌龟赢的可能性非常小。然而,在科学界两大理论间的赛跑,其结果却可能是慢跑的“乌龟”永远占了上风。    初具化学知识的人都知道,物质都是原子构成的,原子之间存在化学键。化学键可分为离子键、共价键、金属键三种。比如,我们常吃的盐(***化钠,NaCl)中***与钠之间的键是离子键;水分子(H2O)中氢与氧之间形成的键是共价键;而金属铁(Fe)原子间的键是金属键。物质不同,键的类型不同。这些键的本质是什么?又该如何解释呢?对于这一科学问题的理解,在历史上曾引发了两个化学键理论之间长达几十年的争论。    争论的发端    美国化学家鲍林(1901-1994)是当代最负盛名的化学家之一,也是惟一两次单独荣获诺贝尔奖的科学家。1954年,他因研究化学键的本质、晶体和蛋白质结构有重大贡献,获得诺贝尔化学奖(另外1962年还获得一次诺贝尔***)。而马利肯(1896-1986)是美国物理化学家,1966年因“用量子力学创立了化学结构分子轨道理论,阐明了分子的共价键本质和电子结构”的贡献而获得诺贝尔化学奖。与他们获得诺贝尔奖的顺序一样,两位科学家所提出的理论被人们接受和认可的过程就像龟兔赛跑一样,是一场速度与毅力的较量。    1931年,鲍林基于量子理论创造了价键理论。其核心是分子是不同原子的叠合体。原子与原子之间通过键联结,而键是由定位于两个原子核之间的若干个电子形成的。键的数目等于元素的价数,比如在NaCl分了中,Na为+1价,而Cl为-1价,化学键的数目为1。鲍林学派又被称为价键学派。价键理论着眼点在于成键原子间最外层轨道中未成对的电子在形成化学键时的贡献,可成功解释共价分子的空间构型。    但价键理论没有考虑成键原子的内层电子在成键时的贡献,而内外层电子同时考虑显然更符合成键的实际情况。1932年,美国化学家马利肯和德国化学家洪德提出了一种新的共价键理论——分子轨道理论。在马利肯看来,分子并不是由不同的原子通过不同的键联结起来的聚集体,而是一个不可分割的整体,其特有的性态只能从分子本身来加以解释。通过研究分子吸收和发射光谱,他相信不应把键结电子看作是固定在某个位置上的,而应看作分布在整个表面上,这样才能更好地解释分子的性态。借用美国女作家斯泰因的话来概括分子轨道理论:“分子的定义是:分子就是分子。”    乱花渐欲迷人眼    然而,科学理论被接受也需要浅显易懂的语言和能够打动人的魅力,并不是本质正确就易被接受。鲍林是一个极富魅力的演说家,他懂得怎样使化学家接受他的价键理论。鲍林对化学键浅显易懂的解释与其他研究者关于化学键的看法相吻合;而且在当时尚无电子计算机的情况下,除了一些最简单的分子外,一般分子的有关数学计算非常困难,而鲍林善于找出捷径来简化数学运算,他提出一些半经验性的变通办法来避开这种困难。这种简化方法使鲍林理论在20世纪30年代和40年代早期越来越流行。特别在他的专著《化学键的本质》正式出版后,情况更是如此。化学家应用鲍林方法意味着已经涉足于最新的物理理论,而实际上又根本用不着学****物理;他们不费吹灰之力就戴上了应用量子物理的光环。科学家们也在时时追赶潮流。到了40年代,价键理论“就像一只快跑的兔子”,似乎已经征服了整个化学界。