7 共振
的光的特点的研究。他发现,从这一角度观察,分子的性态在很多方面与单个原子相似。亨特和马利肯提出了一种与鲍林的理论截然相反的化学键概念。他们认为,电子并不是集中在两个原子核之间并将它们键合起来,而是分布在分子的表面,形成马利肯所称的分子轨道。比如,他们设想氢分子h2,并不是像海特勒和伦敦提出的那样由两个氢原子共用电子对而形成化学键,而是由一个带有两个电子的氦原子分裂成两个原子核,同时围绕它的电子云形成了一个新的分子轨道。马利肯在1932年写道:“总的来说,没有人把分子看作是由原子或离子组成的。人们认为,把分子看作是由一定数目的成键电子或电子对将一些原子或离子联结在一起的想法,在某种程度上是没有什么意义的。”这是一种非常激进的思想;分子轨道概念同多年来化学家对化学键本质的认识针锋相对,然而,它符合光谱数据。马利肯回到美国芝加哥大学教书时,把这一思想也带了回来。
在一段时间里,化学家似乎不得不在鲍林和马利肯的不同理论中作出自己的取舍。但是从根本上看,两种观点的分歧并没有像表面上那么大。两者都建筑在薛定谔的波动方程上,而斯莱特和其他科学家在30年代中期发现,如果将数学公式深入推导下去的话,两者最终会给出相同的答案。情况有些像物理学家在海森伯的矩阵与薛定谔的波动方程之间的权衡:尽管看起来大相径庭,实际上是殊途同归。选择的标准是哪一种方法更简便,以及在某种情况下,哪一种方法更奏效。
鲍林当然认为自己的方法在理解化学键问题上更胜一筹。他知道分子轨道方法是有用的——他在寻找化学键问题的突破时也尝试过这种方法——但是,当他在1931年成功地修正了海特勒一伦敦的理论之后,就基本上放弃了这一种方法。当斯莱特表明他的方法和马利肯的方法实际等效后,鲍林觉得没有必要再去纠缠分子轨道法了。他的思想符合化学家对于化学键的认识;与此相反,鲍林觉得马利肯的方法不符合直觉,不容易为学生所接受。
鲍林的化学键理论一举成名,而马利肯的理论却默默无闻。原因有多种,最主要的是,鲍林是一个能说会道的教师,一个妙笔生花的作者。他深诸如何用化学界听得懂的语言来进行交流。鲍林一开口,价键理论似乎是不容质疑的智慧。马利肯一张嘴,听众就昏昏欲睡。马利肯是一个糟糕透顶的教师,在大庭广众面前极不自在,声音小得几乎听不见。他不愿意迎合自己化学系的学生,讲课时总是离题万里,充斥着数学,听者很难跟得上。他的书面功夫也好不到哪里去。随着年代的推移,马利肯和他的一小批追随者埋头于改进他们的分子轨道法,不断地使数学方程更精炼,并运用它成功地解决了一些问题。二十年后,新一代的化学家将更倾心于马利肯的理论。但是,在30年代,马利肯的思想被来自帕萨迪纳的高谈阔论淹没了。
在第一篇论文“化学键的本质”发表之后,鲍林的灵感喷涌而出。1931年6月,他提交了一篇后续的论文,这篇论文成了其论文系列的第二篇。在这篇论文中,鲍林探讨了如何用量子力学来解释相对较少的单个电子和三个电子的化学键问题。在不同的解释中,他用计算的办法帮助确定了诸如氧、硼和硝亚基化合物特殊的键合特性,即让路易斯着迷的罕见的“孤电子”分子。路易斯本人和鲍林就这篇论文中的一些观点进行了探讨。当鲍林在伯克利访学的时候,两人在路易斯办公室的黑板上涂满了示意图和公式。路易斯一边喷吐着雪茄的烟雾,一边喷吐着真知和灼见。
鲍林下一步的目标是更大的难题。长期困扰化学界的一个疑案是两种不同类型的化学键,也即离子键和共价键之间的关系。按照路易斯的观点,如果两个原子平等地共用一对电子,所形成的化学键就是共价键;如果某