Возникновение и развитие понятия «валентность» в период 1850-1865 гг.
Формирование понятия и теории валентности
Корни понятия валентности, несомненно, уже есть в атомистике Дальтона, синтезировавшей эмпирические представления о простых кратных отношениях, паях, или эквивалентах, с теоретическими представлениями об атомном строении индивидуальных веществ.
Символы некоторых элементов и соединений, предложенные Дальтоном; 1 — водород; 3 — углерод; 4 — кислород; 15 — медь; 17 — серебро; 19 — золото; 21 — вода. Дальтон дал неверную формулу воды (НО вместо Н2О), но его формулы монооксида (25) и диоксида углерода (28) верны.
Предпосылки понятия валентности можно видеть также и в некоторых работах Авогадро, опубликованных в 1814—1821гг.
А) Понятие «эквивалентность»
Авогадро впервые пришел к выводу об эквивалентности двух атомов галогена одному атому кислорода или серы. Он установил эквивалентность атомов фосфора, мышьяка и сурьмы, исходя из химических формул галогенидов и окислов этих элементов. Таким же образом он нашел аналогию между углеродом, кремнием, титаном, цирконием и оловом задолго до того, как это стало общепризнанным. Но все эти идеи смогли быть использованы в развитии учения о валентности значительно позже.
Большая работа Берцелиуса по анализу химических соединений и по установлению соединений их правильных химических формул способствовала созданию самой близкой к современной системы химических обозначений (1826). Однако, как это ни странно, Берцелиус не пришел к понятию валентности. Правда, он установил некоторые общие правила «сочетания атомов», которые носили скорее арифметический характер.Так, он установил «ряд серы» и «ряд азота». Первому ряду соответствует формула ROn, а второму — R2Oп. Но это правило оказалось слишком общим; оно охватывало все элементы и предполагало существование столь многочисленных звеньев различных рядов (при п= 1,2,3,...), что уже одна эта беспредельность сводила его на нет.
Б) Жерар и Лоран
Существенным сдвигом вперед к наиболее адекватной интерпретации атомного состава, а вместе с тем и к прямым предпосылкам учения о валентности, явилась так называемая унитарная теория Жерара. Как известно, первое положение этой теории гласило об унитарности, т. е. единой целостности молекулы любого химического индивида. (Под "эквивалентами" Жерар подразумевал обыкновенно пропорциональные числа; для сложных тел это то, что мы теперь обозначаем словом "молекула"). Это положение не могло не вызвать пересмотра прежних дуалистических идей о составе частиц химических соединений, т. е. возврата к эмпирическим формулам, но таким, которые бы действительно отвечали атомному составу молекул. После установления таких именно формул Жерар и Лоран пришли к четкому разграничению эквивалентности атомов галогенов между собой, с одной стороны, и эквивалентности кислорода, серы, селена и теллура, с другой стороны, установив при этом, что атом каждого элемента из группы кислорода является эквивалентом двух атомов водорода или двух атомов галогена. В дальнейшем были установлены связи между закономерностями сочетания атомов в молекулах неорганических и органических соединений.
Теория типов Жерара, развитая Уильямсоном, Одлингом, Вюрцем, Кекуле и др., способствовала раскрытию этой связи и, следовательно, выяснению истинного смысла понятия валентности.
В)Уильямсон
В 1850 г. Уильямсон подтвердил идею, что этиловый спирт и диэтиловый эфир являются продуктами замещения воды так же как и КОН и К2О, исходя из своих опытных данных. Таким образом, он подтвердил эквивалентность радикалов С2Н5, СН3, С2Н30 и др. одному атому водорода, т. е. он установил связь между эквивалентностью атомов и радикалов.
В 1851 — 1852 Уильямсон и Жерар пришли к идее о многоатомных радикалах, эквивалентных двум или трем атомам водорода, и к идее об удвоенных типах.
Г) Одлинг – понятие «атомность»
Под влиянием Уильямсона его ученик и друг Одлинг, выражая типическими формулами оксиды и гидроксиды металлов, в 1854 г. пришел к идее о существовании «многоатомных» элементов, которые он изображал химическими символами с соответствующим числом штрихов в верхней части справа, например Н', О", К', Sn", Вi", Fe"' и т. д.
Хотя ранние идеи различения элементов по их валентности, или атомности, в сущности появились уже в работах Жерара, Лорана и тем более Уильямсона и Одлинга, обычно возникновение понятия об атомности связывают с именем Франкланда.