У отдельных молекул нет также ни цвета, ни запаха, ни вкуса. Может быть, нужно говорить только о химических свойствах? Тоже не всегда получается.
Например, молекулы нитроглицерина или тринитротолуола не взрываются.
Такие примеры можно продолжить.
В кристалле NaCl невозможно выделить отдельные молекулы.
Нет отдельных молекул в оксидах кальция СаО и железа FeO и Fe2О3, в сульфате алюминия A12(SО4)3, практически во всех других твёрдых неорганических соединениях ионного строения.
Молекулы имеются в основном в сравнительно немногочисленных жидких и газообразных неорганических соединениях (например, Н2О, Br2, SiCl4, О2, NH, SО2 и др.). Из молекул состоят органические вещества, хотя и не все. Что такое, например, «молекула резины»?
Это вещество состоит из множества длинных цепей, соединённых друг с другом в нескольких местах. Выделить индивидуальную молекулу в резине так же невозможно, как выделить отдельную верёвку в рыболовной сети.
Поэтому в современных учебниках и энциклопедиях молекулу определяют просто как группу связанных между собой атомов, способных существовать самостоятельно.
Но и при таком определении мы не избежим парадоксов.
Вот простой пример.
Самый большой из найденных когда-либо алмазов, «Куллинан», обнаружили 26 января 1905 года в Южной Африке и назвали по имени президента добывающей компании сэра Томаса Куллинана. Это был камень размером с кулак, который весил более 600 граммов!
Причём его форма свидетельствовала о том, что это лишь часть более крупного камня. Когда ценнейший подарок доставили английскому королю Эдуарду VII, он был явно разочарован.
«Попадись на дороге этот камень мне, — сказал король, — я бы принял его за обыкновенную стекляшку и презрительно отшвырнул ногой!» Но когда через три года «Куллинан» раскололи и распилили на сотни кусков и кусочков, из них сделали множество сверкающих бриллиантов, самые крупные из которых украшают британскую корону и скипетр.
Так вот, и исходный алмаз, и каждый из бриллиантов — это монокристалл, состоящий из связанных друг с другом атомов углерода. Значит, все они подпадают под определение молекулы!
Некоторые учёные довели этот парадокс до конца, говоря, что мировой океан — это тоже одна гигантская молекула! Чтобы избежать таких парадоксов, следует добавить, как это сделано в Химической энциклопедии, что молекула имеет постоянный качественный и количественный состав и обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать одну молекулу от другой.
Правда, и при таком определении огромный кристалл алмаза (а также множество других монокристаллов) следует всё же признать молекулами.
И с этим ничего не поделаешь…
Теперь, когда мы выяснили, что существует два типа валентностей, зададим ещё один «странный» вопрос: какова валентность натрия и хлора не в одиночной молекуле NaCl, а в поваренной соли, то есть в её кристаллической решётке?
На этот вопрос дать ответ не так-то просто, и он будет зависеть от того, как определить валентность. Если её определить просто как число атомов, с которыми связан атом данного элемента, то получится, что валентности и натрия, и хлора равны шести!
И это не единственный подвох, который готовит нам понятие валентности. Введённое в середине XIX века «простое» определение валентности в течение многих десятилетий относилось к основным, фундаментальным понятиям в химии.
«Валентность — фундаментальное свойство атома, — писал более века назад один из создателей теории химического строения немецкий химик Фридрих Август Кекуле (1829-1896), — свойство такое же постоянное и неизменяемое, как и самый атомный вес» (как видим, Кекуле считал валентность элемента постоянной величиной).
Первоначально под валентностью понимали способность атома присоединять или замещать определённое число других атомов (или групп атомов) с образованием химической связи.
Но уже к концу XIX столетия некоторые вещества стали преподносить химикам сюрпризы: валентность атомов в них определить было очень трудно или даже невозможно!
Сначала таких веществ было немного, но постепенно их становилось всё больше и больше, и уже нельзя было говорить о каких-то «исключениях из правила». Чтобы наглядно показать трудности, с самого начала сопровождавшие понятие «валентность», уместно процитировать популярный в начале XX века во многих странах учебник американского химика Александра Смита, изданный им в 1917 году (в русском переводе — в 1911, 1916 и 1931 гг.). «Ни одно понятие в химии не получало такого количества неясных и неточных определений, — пишет Смит, — как понятие валентности».
И приводит конкретные примеры. Действительно, какую валентность, например, следовало приписать атому кобальта в его хлориде, если этот хлорид трёхвалентного кобальта СоС13 присоединил шесть молекул аммиака NH с образованием нового соединения состава Co(NH3)6Cl3?
В нём атом кобальта находится в центре октаэдра, в вершинах которого расположены шесть молекул аммиака, так что атом Со связан одновременно с шестью атомами N! (Октаэдр легко склеить из бумаги. Такая фигура получается, если сложить основаниями две «египетские пирамиды»; у октаэдра 6 вершин и 4 грани, отсюда и название, от греч.
okto — «восемь» и hedra — «поверхность», «сторона».) Кроме того, в кристаллах этого вещества положительно заряженный атом кобальта связан ионными связями с отрицательно заряженными ионами хлора.
В растворе же ионы [Co(NH3)6] 3+ и С1- «плавают» сами по себе.