第二节 共价键与分子的空间构型柯塞尔和路易斯——化学键理论的开创者到现在为止，人们已经发现一百多种元素。这一百多种元素能够形成无数的化合物〔人类发现和合成的化合物已超过 3000 万种〕。各种原子是以什么力量和什么方式相结合的，这历来是化学家关怀的化学理论的核心问题。在 20 世纪以前，化学家曾用“化学亲和力〞、“原子价〞等概念来表示原子结合的秘密，但是对其本质却谁也说不清楚。当卢瑟福的行星式原子模型及玻尔的核外电子分层排布理论提出后，化学键理论也逐步向前开展了。1916 年德国物理学家柯塞尔〔Walther Kossel，1881-1956 年〕提出原子的价电子理论。他认为：〔1〕必须用原子结构理论，特别是原子的外层电子的得失来说明原子结合成分子的原因。〔2〕原子稳定的电子层结构是稀有气体〔旧称惰性气体〕的 8 电子结构。其他元素的原子都有获得或失去电子，以到达 8 电子结构的倾向，形成稳定的离子。〔3〕阴、阳离子间靠静电引力而形成稳定的化学键——离子键。柯塞尔的理论成功地解释了典型金属和非金属相互作用形成离子化合物。虽然这个理论不能解释氢气、氯化氢和二氧化碳分子的形成，但他把离子化合物从化合物中区别出来并用原子核外电子排布加以解释，是一大成功。同年，美国化学家路易斯〔Gilbert Newton Lewis，1875-1946〕发表了 原子和分子 的论文，提出共价键的理论：〔1〕每个原子由“核〞和外壳组成，外壳由带负电的电子组成。〔2〕原子倾向于生成由偶数电子组成的外壳，通常是 8 个电子。〔3〕两个原子的外壳可以相互渗透，即电子可以进入两个原子的外壳并为它们所共有。以后美国化学家朗缪尔开展了路易斯的理论，提出了共用电子对可由 1 个原子单方面提供的新观点，这就是后来所说的“配位键〞。1923 年路易斯也提出电子对概念，还用电子式表示一些无机物和有机物的结构。例如：在上述电子式中，单键、双键和叁键分别用 1 对、2 对和 3 对电子表示。这种方法是路易斯首创，为化学家所赞同，被称为路易斯式，一直延用至今。这已足以说明，路易斯的共价键理论在化学史上所起的重要作用。科学家发现碳 70 单晶具有超导性10 年前科学家首次观察到电子掺杂的碳 60 分子具有超导性。自那时起，科学家对富勒烯家族中的另一成员碳 70 做过屡次实验，但始终未观察到它也具有预期的超导性。最近，美国贝尔实验室的科学家宣布，他们在讨论中已观察到了电子掺杂的碳 70 所具有的超导性...
