Описываются основные физические факторы, обусловливающие валентность элементов.
Инертные газы. На примере молекулы водорода видно, что объединение атомов в молекулу возможно лишь в том случае, если один из электронов одного атома может вступить в обмен с электроном другого атома, имеющим антипараллельный спин. Таким образом, вопрос сводится к тому, есть ли в атомах электроны со свободными спинами. Если все электроны в атоме объединены в пары с антипараллельными спинами, то ни один из электронов не может вступить в обмен с электроном другого атома с антипараллельным спином и, следовательно, невозможно образование молекулы. Примером являются благородные газы, в атомах которых все электроны упорядочены в пары с антипараллельными спинами, так что полный спин атома равен нулю. Поэтому атомы благородных газов не имеют ни одного электрона со свободным спином, который мог бы вступить в обмен с электроном другого атома благородного газа с антипараллельным спином. Этим и объясняется, почему благородные газы являются инертными.
Валентность. Валентность атома относительно водорода определяется числом электронов со свободными спинами, которые могут вступать в обмен с соответствующим числом электронов другого атома. Электроны внешней оболочки атома могут образовывать различные конфигурации. Валентность для различных конфигураций может быть различной. Валентность атома в возбужденном состоянии может отличаться от его валентности в основном состоянии. Обычно под валентностью понимает-

Таблнца 7

ся валентность в основном состоянии.
В табл. 7 приведены валентности элементов первых двух периодов таблины Менделеева.

Имеется хорошее согласие между теорией и экспериментом, за исключением двух случаев, указанных в таблице квадратными скобками. Теория для Ве и $\mathrm{C}$ дает соответственно валентности 0 и 2 , в действительности же для них наблюдаются валентности 1 и 4. Как показывает более детальный анализ вопроса, это различие обусловливается тем, что их валентности определяются не основными состояниями атома, а возбужденными. Таким образом, может случиться, например у углерода, что главную роль играет валентность атома не в основном состоянии, а в возбужденном. Поэтому в связи с валентностью следует также рассматривать и возбужденные состояния атомов. Это особенно важно в том случае, когда возбужденное состояние имеет большую валентность, чем основное состояние.

Метод валентных связей. В вопросах строения сложных молекул очень наглядным является метод валентных связей, основывающийся на следующих допущениях. Молекула в целом представляется как система отдельных атомов, достаточно четко отделенных друг от друга. Отдельные атомы связаны друг с другом хорошо локализованными ковалентными связями. Каждая ковалентная связь обес-
печена двумя электронами с противоположно направленными спинами, причем один электрон со своим направлением спина принадлежит одному из связываемых атомов, а другой – другому. Электроны подавляющую часть своего времени проводят между атомами, ковалентную связь между которыми они обеспечивают. Поэтому каждую из валентных связей можно рассматривать отдельно от других, а орбитали каждого из атомов, обеспечивающие ковалентную связь, считаются в первом приближении идентичными орбиталями изолированного атома. Лишь при количественных расчетах приходится принимать во внимание модификации орбиталей, обусловленные различного рода взаимодействиями.