第一章 現代化學的困難
(一)不能說明化學鍵的實質
和各種化學鍵的原則區別
鍵者,二物體間之聯繫物也。什麽叫化學鍵呢?按照現代化學教科書的解釋,化學鍵就是相鄰原子之間的強相互作用。那麽,這種“強相互作用”究竟是什麽東西呢?至今的化學理論皆未有正確的解釋,根本不知道這種“強相互作用”爲何物。現代化學基礎理論只知道構成分子的原子之間存在一種力,並簡單地把這種力視爲靜電引力或電子自旋的相互作用。可以說,至今的化學鍵理論皆是不成熟的理論,根本不明白化學鍵的實質。在這種情況下,雖然知道有離子鍵、共價鍵、金屬鍵和氫鍵等等的存在,並能測定這些鍵的鍵能的強弱,但並不明白這些鍵的原則區別,尤其不明白這些鍵形成的根本原因。這應歸因於化學基礎理論的基礎——現代物理學的落後。
(二)不能正確解釋化學結構和形態
我們知道,離子鍵和金屬鍵都是使元素形成晶體的原因;共價鍵是使元素形成化合物分子的原因;氫鍵是使元素形成締合分子的原因,但是,相同的鍵與不同元素的組合,就會形成不同結構的晶體,不同結構的化合物分子,而且還有同分異構現象的出現,所以,化學結構問題是一個極爲複雜的問題。然而,人們知道,一旦弄清楚了各種鍵的實質,以及鍵能和鍵角産生的原因,晶體和分子的結構和形態問題就會迎刃而解。可是,至今的化學基礎理論是不可能透徹地解決這些問題的。像共價鍵理論中的電子配對法、雜化軌道理論和分子軌道理論,或者與實際不符,或者雖然可以勉強地用來解釋某些分子的結構問題,但到底是有局限性的。所有這些理論對於絡合物的理論解釋尤其脫離實際。這正如1978年由武漢大學、山東大學、北京大學、南開大學、遼寧大學和吉林大學等授權合編的高等學校試用教材《無機化學》所評價的那樣:
“價鍵理論在目前階段還是一個定性的理論”;“關於氫鍵的理論,目前仍在發展之中”;人們對氫鍵的認識只達到“靜電相互作用力(的水平)。”
至於金屬鍵理論目前有“改性共價理論”和“能帶理論”。但是,皆不能正確解釋金屬晶體形成各種晶格的原因。
筆者以爲,所有化學結構理論之所以誤入歧途,主要是這些理論皆對電子雲理論深信不疑之故。
(三)不能正確解釋分子産生
極性和非極性的原因
現代化學理論對非極性共價鍵的解釋是:
“同種原子形成的共價鍵,原子雙方吸引電子的本領(電負性)相同,所以,共用電子對均勻地出現在兩個原子之間……電子對恰好在鍵的中央出現的機率最大……。”
現代化學理論對極性共價鍵的解釋是:
“不同原子間形成共價鍵,由於不同原子吸引電子的本領(電負性)不一樣,使共用電子對向電負性大的原子一方靠近,也就是,偏離電負性大的原子一方有較大的電子雲密度。”於是“鍵的正電荷重心與負電荷重心不重合……鍵的兩端出現了電的正極和負極。”
由此可知,現代化學的此種理論是一種靜觀論,它認定共用電子存在於“兩個原子之間”或向“原子一方靠近”。這就難怪此種理論不僅不能正確解釋多原子分子的極性問題,尤其無法解釋HF分子的極性問題。因爲按照此種靜觀論,HF是不應該有極性的,但實驗證明HF卻是具有極性的。
此種理論完全脫離了殼層電子不可靜止,要以108釐米/秒速度的數量級運轉的客觀實際,所以,它完全不能夠解釋多原子分子的結構問題和極性問題。
(四)不能解釋範德華力
——分子間力的實質
現代化學理論承認“非極性分子之間也有相互作用”,而且認定極性分子之間除了存在取向力和誘導力之外,還存在一種“色散力”。分子間的這三種力統稱範德華力。
但是“色散力”——分子間普遍存在的力究竟是一種什麽力呢?現代化學理論根本不能從物理學角度去解釋它的實質。因此,現代化學理論就只好求助於量子力學,認爲“由於從量子力學導出的這種力的理論公式與光色散公式相似,因此把這種力叫做色散力。”同時認爲,這種力是分子的“瞬时偶極矩”相互作用的結果。“即由於電子的運動,瞬間電子的位置對原子核是不對稱的,也就是說正電荷重心和負電荷重心發生瞬时的不重合,從而産生瞬时偶極。這種瞬时偶極會誘導鄰近分子也産生和它相吸引的‘瞬时偶極’,而且這種作用不是單方面的而是相互的。這種相互作用便是色散力。”
這種認識就否定了現代化學理論自己提出來的關於分子極性是由於共用電子處在“兩個原子之間”而産生的靜觀論,使這兩個理論自相矛盾。即便如此,這種“色散力”理論也是不能自圓其說的,因爲,“色散力”理論根本無法解釋存在於絡合物分子之間的力的問題,更不能解釋分子間具有斥力的原因。
那不用說,以分子間普遍存在引力的理論公式與“光色散公式相似”,就認定它是一種“色散力”是牽強附會的。它完全不能說明分子間普遍存在的引力的實質。
(五)不能解釋催化劑在
化學反應中的作用原理
現代化學深知催化劑具有加快或延緩化學反應速度的作用,而且深知催化劑具有特殊的選擇性。尤其是生化反應中酶的催化和選擇作用,隨著生命工程的發展,對催化劑作用機理的研究已經成了化學基礎理論極爲重要的課題。但是在現有的科學基礎上,化學家們對催化劑的作用機理是茫然的,是一愁莫展的。至今連猜測性的理論都還沒有。
(六)不能解釋絡合物的絡合機理
及其絡合的規律性
《無機化學》就絡合物的化學鍵理論指出:
“……爲了闡明絡合離子中結合力的本質,相繼出現過簡單的靜電理論和簡單的共價理論,由於它們過於粗糙,因此,已逐漸被現代的價鍵理論、晶體場理論、配位元場理論以及分子軌道理論所代替。”
可是現代的價鍵理論、晶體場理論、配位元場理論和分子軌道理論又怎樣呢?全都脫離不了靜觀的電子雲理論,皆與實際有很大距離。
象價鍵理論,認爲“絡合物的中心離子M同配位體L之間的結合,一般是靠配位元體單方面提供孤電子對同M共用形成配鍵L→M”,由此認爲“絡合離子[Co(NH3)6]3+中的Co3+同NH3的結合,就是靠NH3分子提供一對孤電子對同Co3+共用,形成Co←NH3配鍵,從而結合成一穩定的絡合離子”的。
對於NH3怎麽會向 Co3+提供一對孤電子的機理,《無機化學》的作者未作解釋,但讀者應該明白,NH3中的H由於只有一個價電子,是不可能提供電子“對”的,那麽就只能由N來提供“孤電子對”了。可是當我們查一查電負性表時,便知道N的電負性是3.07,而Co的電負性是1.7,那麽,電負性大的N怎麽可能向電負性小的Co提供電子呢?這顯然是不可能的。
此外,價鍵理論還要求“中心離子M必須有空的價電子軌道”作爲形成配位鍵的條件,而且要求必須先對“空軌道進行雜化”。這些要求都是不切實際的,人爲的。
可是,《無機化學》的作者卻僅只認識到“價鍵理論在目前階段還是一個定性的理論”,而尚未認識到價鍵理論是一種靜觀論。它把高速運轉的電子視爲靜止的東西,憑隨意的想象去進行組合,填入。而且,它違背了電負性對電子轉移起決定作用的原理。那麽還有何“定性”可言呢?簡直是一種牽強附會的理論。
至於晶體場理論,配位元場理論和分子軌道理論,由於這些理論皆以脫離實際的電子雲理論爲基礎,全都不能解釋絡合離子結合力的本質,筆者就用不著加以評論了。