【名家说第31期】一些化学基本问题，如果用量子力学理论去解释，该做何解呢？

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⁺ ，氯原子非金属性很强，容易获得一个电子形成 Cl ^- 。 Na ⁺ 和 Cl ^- 的电子都是满壳层，很稳定。它们靠静电力结合成 NaCl 分子。但共价键则不同。例如氢分子，它的两个氢原子之间并没有电子转移，是靠什么力结合在一起呢？海特勒和伦敦的计算表明，共价键是由两个电子自旋配对造成的。两个电子由两个原子共有，自旋相反，使整体能量下降，形成了新的束缚态即氢分子。自旋是一个量子力学量，在经典物理学中是没有这个概念的，因此共价成键作用是一个纯粹量子力学效应。

两位美国化学家鲍林和马利肯沿不同的途径发展了海特勒和伦敦关于氢分子的工作，推广到更普遍的情形和更复杂的分子。鲍林（图 47-23 ）是 20 世纪影响最大的化学家之一，他的研究领域极其广阔，从简单分子到复杂的蛋白质，从实验到理论。他本是实验化学出身，从事 X 光衍射晶体结构分析。 1926 年和 1929 年，量子力学诞生之后，他两度赴欧洲慕尼黑、哥本哈根、苏黎世等量子力学中心留学、访问，结识了几乎所有量子力学的创立者。他在慕尼黑大学随索末菲学习波动力学，在哥本哈根与提出自旋概念的古德斯密合作研究光谱结构，在苏黎世听薛定谔和德拜的讲座。他的量子力学素养很高， 1935 年他和他的博士后助手威尔逊合著的《量子力学导论》，是根据他开设的课程 “ 波动力学及其在化学上的应用 ” 的笔记整理出版的，叙述清晰、严密，是特别适合化学家阅读的著名的量子力学教材，至今不断再版。 1931 年到 1933 年，他在海特勒和伦敦工作的基础上，接连发表 7 篇论文，提出化学键的价键理论。这个理论的核心思想是，分子中各原子两两之间交换价电子，两个价电子的自旋配对，形成共价键，将这两个原子核拉在一 起。他用杂化轨道的概念说明了碳原子键的正四面体指向。鲍林因研究化学键的本质并用于阐明复杂物质的结构被授予 1954 年诺贝尔化学奖。 1962 年，他又因倡导核裁军获得诺贝尔和平奖。他是居里夫人之后第二位两次诺贝尔奖获得者。

图 31 - 8 （美国 2008 ）

马利肯（ 1896—1986 ）与鲍林一样也于 20 世纪 20 年代末到欧洲学习量子力学，他是在哥廷根大学玻恩的研究组里，在洪德（ F.Hund ）的指导下研究分子光谱，回国后在芝加哥大学从

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