Chwieją się nasze poglądy na budowę cząsteczki chemicznej

Z referatu prof. Alfonsa Krausego uczestnicy Zjazdu Chemików mieli możność przekonać się, iż podręczniki chemii, i to nie tylko dla szkół średnich, lecz nawet akademickie, dają w tej dziedzinie obraz niezmiernie uproszczony. Podręczniki chemii, zwłaszcza chemii organicznej, przedstawiają architekturę cząsteczek chemicznych w postaci tzw. wzorów strukturalnych, w których kreski symbolizują wiązania między poszczególnymi atomami. Fizykochemicy i fizycy nadali tym kreskom realny sens fizyczny. Każda taka kreska we wzorze strukturalnym odpowiada parze elektronów wiążących dwa atomy. Wiemy jednak, iż elektron znajduje się w ruchu, tworząc w atomie niejako „chmurę elektronową“. Taka interpretacja prowadzi do nonsensownego na pozór wniosku, że ten sam elektron może jednocześnie zajmować w cząsteczce różne pozycje. Ten „nonsensowny“ wniosek znajduje jednak doświadczalne potwierdzenie w zachowaniu się szeregu związków chemicznych.

Jak widzimy, dawny klasyczny obraz cząsteczki chemicznej zatraca w świetle nowych badań swą statyczność. Ba, nawet więcej. W niektórych przypadkach, np. w krysztale, pojęcie cząsteczki chemicznej w ogóle traci sens. Istotą stanu krystalicznego jest regularne rozmieszczenie atomów (lub jonów) w postaci tzw. sieci przestrzennej. Możemy w takiej sieci wyodrębnić myślowo grupę atomów, tworzących w pojęciu klasycznym cząsteczkę. Ale poszczególne atomy tej cząsteczki możemy z równym prawem traktować jako przynależne do „cząsteczek“ sąsiednich. Właściwie cały kryształ należy rozpatrywać jako jedną cząsteczkę złożoną z olbrzymiej ilości atomów, jako ogromnie zwielokrotnioną „zwykłą cząsteczkę“. Skład chemiczny kryształu można charakteryzować klasycznym wzorem takiej zwykłej cząsteczki, rozumiejąc go jedynie jako wyraz tzw. stechiometrycznego stosunku poszczególnych składników związku.

Okazuje się jednak, że wzory chemiczne które znamy z podręczników, nawet w takim rozumieniu muszą ulec pewnym modyfikacjom. Weźmy dla przykładu taki prosty związek jak tlenek żelazawy, o którym wspomina każdy podręcznik chemii. Wyczytamy tam, że na jeden atom żelaza (Fe) przypada w tym związku jeden atom tlenu (O) i zgodnie z tym znajdziemy wzór — FeO. Badania przy pomocy promieni Roentgena i promieni elektronowych wykazały, że zagadnienie nie jest bynajmniej takie proste. Sieć krystaliczna nie jest doskonała; posiada pewne luki, miejsca wakujące (nieobsadzone przez atomy żelaza), ale za to pewne dodatkowe (w nadmiarze) atomy tlenu. Zamiast wzoru FeO, otrzymamy w rzeczywistości wzór mniej prosty: FeO„0S, który stwierdza, że na jeden atom żelaza przypada 1,08 atomów tlenu (na 100 atomów żelaza przypada 108 atomów tlenu). Analogicznie podawany przez podręczniki prosty wzór krystalicznego tlenku niklu NiO, musimy zastąpić wzorem NiOi,os.

Można by tu przytoczyć jeszcze mnóstwo innych „herezji“. Heretyckie te poglądy wypływają z poznanych przez nas nowych faktów doświadczalnych i z kolei umożliwiają lepsze zrozumienie mechanizmu reakcji chemicznych, a więc wskazują nam sposoby kierowania tymi reakcjami w pożądanym prze2 nas kierunku. Najpierw w kolbach i zlewkach laboratoryjnych, a zaraz potem w fabrycznych kotłach i kolumnach rektyfikacyjnych otrzymujemy cenne produkty. Chemia jest bowiem tą dziedziną nauki, która w większym bodaj stopniu, niż jakakolwiek inna. związana jest z życiem praktycznym. Nię, więc dziwnego, iż zjazd naukowy chemików wiele czasu poświęcił zagadnieniom przemysłu chemicznego w ogóle, a w szczególności perspektywom rozwoju tego przemysłu w Polsce. Zadania nasze i możliwości na tym polu ogromnie wzrosły w związku z objęciem Ziem Odzyskanych. Dla przykładu można wskazać, iż niezmiernie ważna dla rolnictwa produkcja nawozów sztucznych osiągnęła średnio poziom około 2,5 razy wyższy niż w r. 1937. Zaniedbany przed wojną przemysł przerobu węgla wszedł na nowe tory: ilość koksowni wzrosła z 9 do 21.

Inżynierowie polscy torują drogę pokojowym zastosowaniom nauki o budowie materii.