Однако здесь мы вышли за пределы законного применения механистических
представлений; в этой связи важно заметить, что на основе
классических идей не может быть дана однозначная интерпретация
концепции спина электрона, с помощью которой была сделана столь
плодотворная попытка истолкования четвёртого квантового числа.
Действительно, из общих соображений, которые будут обсуждаться
ниже, следует, что невозможно измерить магнитный момент,
приписываемый электрону согласно этой идее, совершенно
определённым образом, подобным остроумному методу Штерна и Герлаха, с
помощью которого измерялись результирующие магнитные моменты атомов.
Поэтому в противоположность заряду и массе электрона нельзя
сказать, что спин принадлежит к классически определённым свойствам
модели атома. В то же время даже обычные спектроскопические
данные заставляли отказаться от идеализированной модели, согласно
которой ядро рассматривается как заряженная материальная точка.
В самом деле, из анализа так называемой сверхтонкой структуры
спектральных линий можно, как было впервые предложено Паули и
доказано в особенности Гаудсмитом, вывести однозначные и важные
заключения о магнитных моментах и моментах количества движения
сложных ядер.
Благодаря завершению систематики связывания электронов в атомах, которая
позволяет объяснить все особенности периодической таблицы вплоть
до тончайших деталей, была установлена исчерпывающая связь между
общими химическими фактами и нашими идеями строения атома. Однако
при детальном учёте этих фактов классификация связывания электронов
на основе картины орбит является соответствующим руководящим
принципом только в случае химических соединений, включающих
полярные связи.
Как особенно подчёркивал Коссель, молекулы таких соединений могут
рассматриваться как скопление ионов, каждый из которых удерживает
электроны в том же состоянии связывания, как если бы он был
изолированным. Верно, что даже для изолированных ионов и атомов
механическая картина связывания электронов не в состоянии
количественно объяснить энергии связи; это было наиболее ясно
показано в случае нейтрального атома гелия, где правила
квантования электронных орбит неспособны объяснить энергию ионизации,
предсказанную с большой точностью в результате анализа
ультрафиолетового спектра гелия. Несмотря на то, что это не было
серьёзным недостатком в общем описании полярных молекул,
несостоятельность механических представлений в течение некоторого
времени препятствовала прогрессу в понимании природы таких химических
соединений, которые включают
гомеополярные связи.
В гомеополярной молекуле связывание валентных электронов
отличается от связывания их в изолированных атомах до такой степени,
что их даже невозможно однозначно распределить между атомами,
входящими в состав молекулы. Здесь типичным примером является
молекула водорода, которая состоит из двух протонов, удерживаемых
вместе двумя электронами. В связи с первоначальным
обсуждением спектра атома водорода я предложил в 1913 г. простую
модель молекулы водорода, в которой электроны вращаются на общей
орбите, симметрично расположенной относительно протонов. Хотя
эта модель и давала правильные по порядку величины значения теплоты
диссоциации и ионизационного потенциала газообразного водорода, она
непригодна для точного расчёта этих величин. Ограниченность
применения механики в описании стационарных состояний, которые,
таким образом, снова предстают перед нами, тем более серьёзна,
что здесь сама классификация этих состояний на основе правил
квантования теряет свою однозначность. Хотя, как было весьма
поучительно показано Льюисом, общая идея об
одновременной принадлежности пар эквивалентных электронов разным
атомам оказалась плодотворной для выражения гомеополярных
связей, особенно в молекулярных органических соединениях. Здесь мы
находимся определённо за пределами наглядных представлений на
основе либо статических конфигураций, либо орбитальных движений.
Детальному рассмотрению элементарных процессов химических реакций с
помощью идей обычной механики препятствует конфликт между этими
идеями и точкой зрения на стабильность атомов, выраженной
квантовыми постулатами. Однако адекватная основа этого расчёта в
последние несколько лет была предоставлена новыми символическими
методами, существенно приспособленными к существованию кванта
действия.
*
