ГЛАВА IV. МНОГОАТОМНЫЕ МОЛЕКУЛЫ

32. Структура многоатомных молекул

Как мы уже видели, двухатомные молекулы и их спектры исследованы весьма детально. Наоборот, свойства многоатомных молекул как экспериментально, так и теоретически до сих пор изучены значительно меньше.

В то время как для выяснения структуры двухатомной молекулы достаточно определить равновесное расстояние между атомами, в многоатомной молекуле нужно еще знать взаимное расположение атомов, что представляет большие дополнительные трудности. Поэтому для изучения структуры многоатомных молекул необходимо одновременно пользоваться различными, частично косвенными методами. Важнейшие из них мы далее коротко изложим.

Первой существенной отправной точкой является химическая структурная формула. Она особенно помогает при изучении структуры органических молекул. Так, представление о равноценности четырех валентностей атома углерода, расположенных по углам тетраэдра, дает в большинстве

случаев ясную картину расположения атомор. Эта картина подтверждается и дополняется другими методами, которые позволяют определить также расстояния между атомами. Молекулы метана а также и др., согласно структурной теории, состоят из атома углерода, расположенного в центре тетраэдра, по углам которого находятся атомы или Эта структура подтверждается физическими методами, которые, кроме того, позволяют определить длину ребра тетраэдра. Для простых замещенных производных метана, как, например, для химики принимают аналогичную структуру с несколько искаженным тетраэдром. Из соображений симметрии три атома водорода образуют равносторонний треугольник, центр которого лежит на прямой, проходящей через оба других атома. Расстояния трех атомов водорода от атома хлора равны между собой, но отличны от длины стороны основного треугольника.

Для сложных молекул структурная формула оставляет открытыми несколько возможностей строения. Часто выбор между ними не может быть сделан и с помощью других методов. Если представить себе, например, оба атома углерода этана лежащими на прямой линии, то каждые три атома водорода расположены в плоскости, перпендикулярной к этой прямой. Они образуют углы двух равносторонних треугольников и находятся на одинаковом расстоянии от соответствующего атома углерода. Формула, однако, не дает данных о взаимном расположении обоих треугольников.

Из структурной формулы следует шестиугольное строение молекулы бензола Однако взаимное расположение атомов углерода и атомов водорода структурной формулой не выясняется.