Кіріспе
Ерте атомдық модель
Кубикалық атом – электрондар полярлы емес атом немесе молекулада кубтың сегіз бұрышында орналасқан ерте атомдық модель. Бұл теорияны 1902 жылы Гилберт Н. Льюис жасады және 1916 жылы «Атом және молекула» мақаласында жариялады, осы арқылы валенттілік құбылысын түсіндіруге тырысты. Льюис теориясы Абегг ережесіне негізделген. 1919 жылы Ирвинг Лангмюр оны кубикалық октет атом ретінде одан әрі дамытты. Төмендегі суретте периодтық кестедегі екінші қатардағы элементтердің құрылымдық бейнелері көрсетілген. Атомның кубикалық моделі Шредингер теңдеуіне негізделген кванттық-механикалық модельге ұшырап, тез арада қолданудан шығарылды, сондықтан қазір көбінесе тарихи маңызы бар. Дегенмен, ол химиялық байланысты түсінуге қарай жасалған маңызды қадам болды. Льюис 1916 жылғы мақаласында ковалентті байланыстағы электрон жұбы, октет ережесі және қазір Льюис құрылымы деп аталатын ұғымдарды енгізді.
The cubical atom was an early atomic model in which electrons were positioned at the eight corners of a cube in a non polar atom or molecule. This theory was developed in 1902 by Gilbert N. Lewis and published in 1916 in the article "The Atom and the Molecule" and used to account for the phenomenon of valency. Lewis' theory was based on Abegg's rule. It was further developed in 1919 by Irving Langmuir as the cubical octet atom. The figure below shows structural representations for elements of the second row of the periodic table. Although the cubical model of the atom was soon abandoned in favor of the quantum mechanical model based on the Schrödinger equation, and is therefore now principally of historical interest, it represented an important step towards the understanding of the chemical bond. The 1916 article by Lewis also introduced the concept of the electron pair in the covalent bond, the octet rule, and the now called Lewis structure.
Кубикалық атом үлгісіндегі байланысу
Бір ковалентті байланыстар екі атомның қабырғасын ортақ пайдаланған кезде түзіледі, мысалы төмендегі С құрылымында. Бұл екі электронды ортақ пайдалануға әкеледі. Иондық байланыстар бір кубтан екінші кубқа электронды қабырғаны ортақ пайдаланбастан (A құрылымы) беру арқылы түзіледі. Льюис бір ғана бұрышты ортақ пайдаланатын аралық күйді де ұсынды (B құрылымы). Қос байланыстар екі кубикалық атомның бетін ортақ пайдалану арқылы түзіледі. Бұл төрт электронды ортақ пайдалануға әкеледі: Үштік байланыстарды кубикалық атом моделімен түсіндіруге болмайды, себебі екі куб үш параллель қабырғаны ортақ пайдалана алмайды. Льюис атомдық байланыстардағы электрон жұптарының ерекше тартылысы бар екенін, нәтижесінде төмендегі суретте көрсетілгендей тетраэдрлік құрылым пайда болатынын айтты (электрондардың жаңа орналасуы қалың қабырғалардың ортасындағы нүктелі шеңберлермен көрсетілген). Бұл бұрышты ортақ пайдалану арқылы бір байланысты, қабырғаны ортақ пайдалану арқылы қос байланысты және бетін ортақ пайдалану арқылы үш байланысты түзуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, бұл бір байланыстардың айналуын және метанның тетраэдрлік геометриясын түсіндіреді.
Triple bonds could not be accounted for by the cubical atom model, because there is no way of having two cubes share three parallel edges. Lewis suggested that the electron pairs in atomic bonds have a special attraction, which result in a tetrahedral structure, as in the figure below (the new location of the electrons is represented by the dotted circles in the middle of the thick edges). This allows the formation of a single bond by sharing a corner, a double bond by sharing an edge, and a triple bond by sharing a face. It also accounts for the free rotation around single bonds and for the tetrahedral geometry of methane.