분자 이론의 역사

History of molecular theory
HO2 분자의 공간을 채우는 모델.

화학에서 분자 이론의 역사는 둘 이상의 원자 사이에 강한 화학적 결합이 존재한다는 개념이나 사상의 기원을 추적한다.

분자의 현대적 개념은 모든 우주가 원자와 공극으로 이루어져 있다고 주장한 레우키푸스나 데모크리토스와 같은 과학 이전의 그리스 철학자들로 거슬러 올라갈 수 있다. Circa 450 BC Empedocles는 원소들이 상호작용을 할 수 있도록 하는 끌림과 반발의 기본 요소(불),Fire symbol (alchemical).svg 지구(Earth symbol (alchemical).svg공기),Air symbol (alchemical).svg 물(),Water symbol (alchemical).svg 그리고 "강력"을 상상했다. 이에 앞서 헤라클리토스는 반대되는 성질의 결합을 통해 만들어진 우리의 존재에 화재나 변화가 기본이라고 주장했었다.[1] 에서 티마이오스, 플라톤, 다음 Pythagoras 것으로 간주 수학적 실체 같은 번호, 점, 선고 삼각형 근본적인 빌딩 블록이거나 원소의 하루살이 같은 세계이며, 고려했다 4대 원소 불, 공기, 물, 그리고 지구 있으며 국가의 물질 연구하여 진정한 수학적 원리나 요소들을.[2] 다섯 번째 요소인 청렴한 5중주자는 천체의 근본적 구성 요소로 간주되었다. 레우시푸스와 엠페도클레스의 관점은 에테르와 함께 아리스토텔레스에 의해 받아들여져 중세 및 르네상스 유럽으로 넘어갔다. 순수한 화학 원소에 대한 실험 증거와 수소와 산소 등 서로 다른 화학 원소의 개별 원자들이 어떻게 결합하여 물 분자와 같은 화학적으로 안정된 분자를 형성할 수 있는지와 함께 19세기에 분자의 현대적인 개념화가 발전하기 시작했다.

17세기

원자의 모양과 연결성에 대한 초기 견해는 물질의 견고성이 관련 원자의 모양과 일치한다고 추론한 르우키푸스, 데모크리투스, 에피쿠로스 등이 제안한 것이었다. 따라서 철 원자는 고체로 고정시키는 고리로 단단하고 강하다, 물 원자는 부드럽고 미끄럽다, 소금 원자는 맛 때문에 날카롭고 뾰족하다, 공기 원자는 가볍고 휘청거리며 다른 모든 물질에 스며든다.[3] 이 견해의 주된 지지자는 데모크리토스였다. 그는 감각의 경험을 바탕으로 한 유사성을 이용하여 원자의 모양, 크기, 부분의 배열 등에 의해 원자가 서로 구별되는 원자의 사진이나 이미지를 주었다. 또한, 연결은 단일 원자에 부착물이 공급된 재료 링크에 의해 설명되었다. 어떤 원자는 후크를 가지고 있고 다른 원자는 볼과 소켓으로 연결된다(도표 참조).[4]

후크 앤 아이 모델로서 물 분자가 그것을 대표했을지도 모른다. 르우키푸스, 데모크리투스, 에피쿠로스, 루크레티우스, 가센디 등은 그런 개념을 고수했다. 물의 구성은 아보가드로(1811년) 이전에는 알려지지 않았다는 점에 유의한다.

학설이 부상하고 로마제국이 쇠퇴하면서 원자론은 여러 가지 4원소 이론과 후기 화학 이론에 찬성하여 여러 시대에 걸쳐 폐기되었다. 그러나 17세기에는 주로 가센디와 뉴턴의 작품을 통해 원자론이 부활하는 것을 보았다. 당시의 다른 과학자들 중 가센디는 고대사를 깊이 연구했고 에피쿠로스 자연철학에 관한 주요 저작을 썼으며, 그것을 설득력 있게 전파한 사람이었다. 그는 공허한 공간에서 움직이는 원자의 크기와 모양을 설명하면 물질의 성질을 설명할 수 있다고 생각했다. 열은 작고 동그란 원자 때문이었고, 차갑고, 뾰족한 점이 있는 피라미드 원자로, 심한 추위의 찌르는 듯한 느낌을 주었으며, 고체는 갈고리를 교차시켜 함께 고정되었다.[5] 뉴턴은 당시 유행하고 있던 다양한 원자 부착 이론, 즉 "고동 원자", "글러진 원자"(휴식 중인 체), "음모를 통해 함께 붙는" 이론을 인정했지만, 오히려 1704년 옵틱스의 "퀴리 31"에서 잘 알려진 바와 같이 입자가 어떤 힘에 의해 서로 끌어당긴다고 믿었는데, 이것은 "즉각적인 접촉이 있다"는 것이다. 매우 강한, 작은 거리에서 화학작전을 수행하고, 어떤 감각적인 효과를 가진 입자로부터 멀지 않은 곳에 도달한다."[6]

그러나 좀 더 구체적으로 말하자면, 결합 원자의 골재나 단위, 즉 "분자"의 개념은 로버트 보일의 1661년 가설에서 유래를 추적하는데, 그의 유명한 논문인 <셉티컬 키미스트>에서는 물질이 입자 군집으로 구성되어 있고 화학적 변화는 군집의 재배열에서 비롯된다는 것이다. 보일은 물질의 기본 원소는 여러 가지 종류와 크기의 입자로 구성되어 있으며, 이를 "코퍼클"이라고 하며, 집단으로 배열할 수 있다고 주장했다.

1680년 프랑스의 화학자 니콜라스 레메리는 분자 이론을 기초로 하여 어떤 물질의 산성이든 그 뾰족한 입자로 구성된다고 규정하였고 알칼리에는 다양한 크기의 모공이 부여되었다.[7] 이 견해에 따르면, 분자는 점과 모공의 기하학적 잠금을 통해 결합되는 말뭉치로 구성되었다.

18세기

Etienne Francois Geoffroy의 1718 Affinious Table: 칼럼 맨 앞에 있는 것은 아래의 모든 물질들이 결합할 수 있는 물질이다.

"원자의 결합"이라는 개념의 초기 전제는 "화학 친화력을 통한 결합" 이론이었다. 예를 들어 1718년 프랑스의 화학자 에티엔 프랑수아 제프로이는 특정 화학적 "힘"이 특정 화학적 요소들을 함께 끌어당긴다는 추론에서 입자의 조합을 설명하기 위해 화학적 친화력 이론을 개발했다. 제프로이의 이름은 그가 1718년과 1720년에 프랑스 아카데미에 발표한 "관계"(테이블들)의 표와 관련하여 가장 잘 알려져 있다.

이것들은 물질의 작용에 대한 관찰 결과를 서로 대조하여 작성한 목록으로, 유사체가 각기 다른 시약에 대해 나타내는 친화력의 다양한 정도를 보여준다. 이 표들은 CL Perstollet에 의해 소개된 보다 심오한 개념에 의해 대체되기 전까지 그 세기의 나머지 기간 동안 그들의 인기를 유지했다.

1738년 스위스의 물리학자 겸 수학자 다니엘 베르누이는 기체의 운동 이론의 기초를 다진 하이드로디나미카를 출판하였다. 이 작품에서 베르누이는 오늘날에도 여전히 익숙하지만, 기체는 사방으로 움직이는 수많은 분자로 구성되어 있고, 기체가 표면에 미치는 영향은 우리가 느끼는 기체 압력을 유발하며, 우리가 열로서 경험하는 것은 단순히 기체 운동의 운동에너지에 불과하다는 주장을 내세웠다. 이 이론은 즉시 받아들여지지 않았으며, 부분적으로 에너지의 보존이 아직 확립되지 않았고, 분자간의 충돌이 어떻게 완벽하게 탄력적일 수 있는지 물리학자들에게는 분명하지 않았기 때문이다.

1789년, 윌리엄 히긴스는 그가 "초기종" 입자의 조합이라고 부르는 것에 대한 견해를 발표했는데, 이것은 용맹성 결합의 개념을 예시했다. 예를 들어 히긴스에 따르면 산소의 극한 입자와 질소의 극한 입자 사이의 힘이 6이라면, 그에 따라 그 힘의 세기는 그에 따라 나뉘게 되며, 다른 극한 입자의 조합에 대해서도 마찬가지로 다음과 같이 된다.

윌리엄 히긴스의 최종 입자 조합 (1789)

19세기

John Dalton의 원자 조합 비율(1808)

이러한 견해와 유사하게 1803년 존 달튼은 가장 가벼운 원소인 수소의 원자량을 통일로 받아들였고, 예를 들어 질산 무수화물의 비율이 2대 3이라고 결정하여 NO23. 달튼은 원자가 분자를 형성하기 위해 "고동"한다고 잘못 상상하였다. 이후 1808년 달튼은 그의 유명한 "atoms" 결합 도표를 발표했다.

아메데오 아보가드로가 '분자'라는 단어를 만들었다.[8] 그의 1811년 논문 "신체의 기초 분자의 상대적 질량 결정에 관한 이세이"에서 그는 본질적으로 다음과 같이 말하고 있다.[9]

가장 작은 기체 입자는 반드시 단순한 원자가 아니라, 이들 원자가 끌어당김에 의해 결합되어 하나의 분자를 형성하는 일정한 숫자의 원자로 이루어져 있다.

이 인용문은 문자 그대로 번역된 것이 아니라는 점에 유의하십시오. 아보가드로는 원자와 분자 모두에 "분자"라는 이름을 사용한다. 구체적으로, 그는 원자를 언급할 때 "원소 분자"라는 이름을 사용하며 이 문제를 복잡하게 만들려고 또한 "복합 분자"와 "복합 분자"를 말한다.

베르첼리에 머무는 동안, 아보가드로는 간결한 노트(기억)를 썼는데, 그는 지금 우리가 아보가드로의 법칙이라고 부르는 가설을 선언했다: 동일한 온도와 압력에서 동일한 양의 가스가 동일한 수의 분자를 포함하고 있다. 이 법칙은 동일한 온도와 압력에서 서로 다른 기체의 동일한 부피의 무게 사이에 발생하는 관계가 각각의 분자량 사이의 관계에 해당함을 암시한다. 그러므로 상대적인 분자 질량은 이제 가스 표본의 질량으로부터 계산될 수 있다.

아보가드로는 조셉 루이스 게이-루삭의 1808년 부피 법칙과 가스를 달튼의 1803년 원자 이론과 결합시키기 위해 이 가설을 개발했다. 아보가드로가 해결해야 했던 가장 큰 어려움은 원자와 분자에 관한 당시 엄청난 혼란이었다. 아보가드로의 작업의 가장 중요한 기여 중 하나는 단순한 입자도 분자로 구성될 수 있고, 이것들은 원자들로 구성될 수 있다는 것을 인정하면서 다른 입자와 분명히 구별되는 것이었다. 이와는 대조적으로 달튼은 이런 가능성을 고려하지 않았다. 신기하게도, 아보가드로는 고른 수의 원자를 포함하는 분자만을 고려한다; 그는 왜 홀수가 누락되는지에 대해 말하지 않는다.

1826년 프랑스의 화학자 장바티스트 뒤마스는 다음과 같이 말하고 있다.

비슷한 환경의 가스는 같은 거리에 놓인 분자나 원자로 구성되는데, 같은 부피에 같은 숫자를 담고 있다고 말하는 것과 같다.

이러한 개념에 맞추어 1833년 프랑스의 화학자 마크 앙투안 아우구스트 가우딘은 원자 무게에 관한 [10]아보가드로의 가설에 대해 선형 물 분자와 같은 반정도의 분자 기하학적 기하학적 구조와 HO2:와 같은 분자 공식들을 명확하게 보여주는 "볼륨 도표"를 사용함으로써 명확한 설명을 제시하였다.

마르크 앙투안 오귀스트 가우딘의 가스상 분자 볼륨도(1833년)

그의 "원소의 원자성 이론"을 요약한 두 논문에서, 프리드리히 아우구스트 케쿨레는 유기 분자의 모든 원자가 어떻게 다른 모든 원자에 결합되는지에 대한 이론을 최초로 제시했다. 그는 탄소 원자가 사분율이며, 유기 분자의 탄소 골격을 형성하기 위해 스스로 결합할 수 있다고 제안했다.

1856년 스코틀랜드의 화학자 Archibald Couper는 파리의 Charles Wurtz의 실험실에서 벤젠의 브로민화에 관한 연구를 시작했다.[11] 케쿨레의 두 번째 논문이 등장한 지 한 달 만에 쿠퍼의 독립적이고 대체로 동일한 분자 구조 이론이 발표되었다. 그는 특정 3차원 구조에서 원자들이 현대의 팅커토이처럼 서로 결합할 것을 제안하면서 분자 구조에 대한 매우 구체적인 아이디어를 제시했다. 쿠퍼는 브래킷을 사용하는 구식 방법과 함께 원자들 사이의 선을 가장 먼저 사용하여 결합을 나타냈으며, 또한 타르타르산이나 시안루산과 같은 다른 분자들의 고리 모양의 분자 구조로서 원자의 직선 사슬을 가정하기도 했다.[12] 이후 간행물에서 쿠퍼의 채권은 아래의 술과 옥살산과 같이 직선 점선을 사용하여 표현되었다(이것이 유형자의 선호인지는 알 수 없지만).

아치발트 쿠퍼의 분자 구조, 알코올 및 옥살산에 대한 원자와 결합에 대한 선에 대한 원소 기호 사용(1858)

1861년, 무명의 비엔나 고등학교 교사 Joseph Loschmidt는 자신의 비용으로 Chemische Studien 1세라는 책자를 출판했는데, 이 책자는 다음과 같은 이중 결합 구조뿐만 아니라 "링" 구조도 함께 보여주는 선구적인 분자 이미지를 포함하고 있다.[13]

Joseph Loschmidt의 에틸렌 HC2=CH와2 아세틸렌 HC≡CH(1861년) 분자 도면

로슈미트도 벤젠에 대해 가능한 공식을 제시했지만 이 문제는 열어뒀다. 벤젠에 대한 현대적 구조의 첫 제안은 1865년 케쿨레에 의한 것이었다. 벤젠의 주기적인 성질은 결정학자 캐슬린 론스데일에 의해 마침내 확인되었다. 벤젠은 특별한 문제를 제시하는데, 모든 결합을 설명하기 위해서는 반드시 교차 이중 탄소 결합이 있어야 한다.

교번 이중 결합을 가진 벤젠 분자

1865년 독일의 화학자 아우구스트 빌헬름 폰 호프만은 대영제국 왕립연구소의 강의에서 다음과 같은 메탄과 같은 스틱 앤드 볼 분자 모델을 최초로 만들었다.

호프만의 1865년식 스틱 앤드 볼 메탄 모델CH4.

이 모델의 기초는 그의 동료 윌리엄 오들링이 탄소가 사분오열이라는 1855년 이전의 제안에 이은 것이다. 참고로 호프만의 색채 배합은 오늘날에도 여전히 사용되고 있다: 질소 = 파랑, 산소 = 빨강, 염소 = 녹색, 황 = 노랑, 수소 = 흰색.[14] 호프만의 모델에서 부족한 점은 본질적으로 기하학적인 것이었다: 탄소 본딩은 사면체보다는 평면으로 보여졌고, 원자는 비례에 맞지 않았다. 예를 들어 탄소는 수소보다 크기가 작았다.

1864년 스코틀랜드의 유기 화학자 알렉산더 크럼 브라운은 분자의 그림을 그리기 시작했는데, 분자는 원자의 상징을 원형으로 감싸고, 각 원자의 용맹을 만족시키는 방법으로 원자를 서로 연결하기 위해 끊어진 선을 사용했다.

많은 사람들이 1873년은 "분자"라는 개념의 발전 역사에서 중요한 시기였다. 올해 스코틀랜드의 저명한 물리학자 제임스 서기 맥스웰은 네이처 9월호에 그의 유명한 13쪽짜리 기사 '몰리큘러스'를 실었다.[15] 이 기사의 오프닝 섹션에서 맥스웰은 다음과 같이 분명히 말하고 있다.

원자는 둘로 자를 수 없는 몸이다; 분자는 특정 물질에서 가능한 가장 작은 부분이다.

맥스웰은 데모크리토스의 원자론에 대해 말한 후, 우리에게 'molecula'라는 단어는 현대적인 단어라는 것을 말해준다. 그는 "존슨의 사전에서는 그런 일이 일어나지 않는다"고 말한다. 그것이 구현하는 사상은 현대 화학에 속하는 것이다." 우리는 '원자'는 '잠재력'에 의해 투자되고 둘러싸인 물질적인 지점이며, '날아다니는 분자'가 고체에 연속적으로 부딪힐 때 공기와 다른 기체의 압력이라고 불리는 것을 발생시킨다고 들었다. 그러나 이 시점에서 맥스웰은 아무도 분자를 보거나 취급한 적이 없다고 지적한다.

1874년, Jacobus Henricus van 't Hoff와 Joseph Achille Le Bel은 독립적으로 탄소 원자와 그 이웃 사이의 화학적 결합이 일반 사면체의 모서리를 향한다고 가정함으로써 광학 활동 현상을 설명할 수 있다고 제안했다. 이것은 분자의 3차원적 성질을 더 잘 이해하도록 이끌었다.

Emil Fischer는 2-D 종이에 3-D 분자를 볼 수 있는 Fischer 투영 기법을 개발했다.

Fischer Projection2.svg

1898년 루드비히 볼츠만은 가스 이론 강의에서 발란스 이론을 이용하여 기체 위상 분자 분열 현상을 설명하였고, 그렇게 함으로써 최초의 초보적이지만 상세한 원자 궤도 오버랩 도면을 그렸다. 볼츠만은 분자 요오드 증기가 더 높은 온도에서 원자로 분화한다는 알려진 사실을 먼저 언급하면서 우리는 두 원자, 즉 볼츠만이 말하는 "이중 원자"로 구성된 분자의 존재를 두 원자 사이에 작용하는 매력적인 힘에 의해 설명해야 한다고 말한다. 볼츠만은 이 화학적 매력은 화학적 용기의 특정한 사실들 때문에, 민감 영역이라고 불리는 원자의 표면에 있는 상대적으로 작은 영역과 연관되어야 한다고 말한다.

볼츠만은 이 "민감한 지역"이 원자의 표면에 놓여 있거나 부분적으로 원자의 내부에 놓여 있을 수 있으며, 그 안에 단단히 연결되어 있을 것이라고 말한다. 특히 그는 "두 개의 원자가 서로 접촉하거나 부분적으로 겹칠 수 있도록 위치해야 이들 사이에 화학적 매력이 있을 것"이라고 말했다. 그리고 나서 우리는 그들이 화학적으로 서로 결속되어 있다고 말한다. 이 그림은 α-A 원자-A의 β-민감 영역과 겹쳐지는 α-민감 영역을 아래에 자세히 기술하고 있다.[16]

원자 "민감한 영역"(α2, β)이 겹치는 것을 보여주는 볼츠만의 1898 I 분자 다이어그램.

20세기

20세기 초에 미국의 화학자 길버트 N. 루이스는 하버드에서 학부생들을 가르치는 동안 원자 주위의 전자를 나타내기 위해 강의에서 점을 사용하기 시작했다. 그의 제자들은 이 그림들을 선호했고, 이것이 그를 이 방향으로 자극했다. 루이스는 이러한 강연에서 일정한 수의 전자를 가진 원소들이 특별한 안정성을 가지고 있는 것 같다고 언급했다. 이러한 현상은 1904년 독일의 화학자 리처드 아베그에 의해 지적되었는데, 루이스는 이를 "아베그의 용맹의 법칙"(현재는 일반적으로 아베그의 지배로 알려져 있다)이라고 불렀다. 루이스에게는 일단 핵 주위에 8개의 전자의 핵이 형성되면, 그 층은 채워지고, 새로운 층이 시작되는 것으로 보인다. 루이스는 또한 8개의 전자를 가진 다양한 이온도 특별한 안정성을 가지고 있는 것처럼 보였다고 지적했다. 이러한 견해에 대해 그는 다음과 같이 8 또는 8진법의 규칙을 제안했다. 8개의 전자가 채워진 층을 가진 이온이나 원자는 특별한 안정성을 가지고 있다.[17]

게다가 입방체에는 여덟 개의 모서리가 있다는 것을 지적하면서 루이스는 원자가 입방체의 구석처럼 전자에 여덟 개의 면을 사용할 수 있는 것으로 상상했다. 그 후, 1902년에 그는 입방 원자가 그들의 측면에 결합하여 입방 구조로 된 분자를 형성할 수 있는 개념을 고안했다.

즉, 전자-페어 결합은 아래 구조 C에서와 같이 두 원자가 하나의 가장자리를 공유할 때 형성된다. 이것은 두 개의 전자를 공유하는 결과를 낳는다. 마찬가지로, 충전된 이온본드는 가장자리 A를 공유하지 않고 한 입방체에서 다른 입방체로 전자가 전달되어 형성된다. 한쪽 구석만 공유하는 중간 상태 B도 루이스에 의해 가정되었다.

루이스 입방아톰이 결합하여 입방 분자를 형성함

따라서, 이중 결합은 두 입방 원자들 사이에 얼굴을 공유함으로써 형성된다. 이것은 4개의 전자를 공유하는 결과를 낳는다.

1913년, 버클리 캘리포니아 대학에서 화학과장으로 일하던 루이스는 1년 동안 버클리를 방문하던 영국 대학원생 알프레드 로크 파슨이 작성한 논문의 예비 개요를 읽었다. 이 논문에서 파슨은 전자는 단순한 전하가 아니라 작은 자석(또는 그가 말한 "자석")이며 나아가 두 개의 전자가 두 원자 사이에 공유되면서 화학적 결합이 발생한다고 제안했다.[18] 루이스에 따르면 이것은 두 개의 전자가 두 개의 완전한 입방체 사이에 공유 가장자리를 형성할 때 결합이 일어난다는 것을 의미했다.

이러한 견해에 대해, 루이스는 그의 유명한 1916년 논문 "원자와 분자"에서, 점들이 전자를 나타내고 선이 공밸런트 결합을 나타내는 "루이스 구조"를 소개했다. 이 글에서 그는 두 개의 원자가 1~6개의 전자를 공유할 수 있는 전자-페어 결합의 개념을 개발하여 단일 전자 결합, 단일 결합, 이중 결합, 또는 삼중 결합을 형성하였다.

루이스형 케미컬 본드

루이스의 말로 하자면 다음과 같다.

전자는 두 개의 서로 다른 원자의 껍질의 일부를 형성할 수 있으며, 두 개의 원자에 독점적으로 속한다고 말할 수 없다.

게다가, 그는 원자가 큐브를 완성하는 데 필요한 전자 수를 얻거나 잃음으로써 이온을 형성하는 경향이 있다고 제안했다. 따라서 루이스 구조는 분자의 구조에서 각각의 원자를 화학적 기호를 사용하여 보여준다. 서로 연결된 원자 사이에 선이 그려지고, 때로는 선 대신 점 쌍이 사용된다. 외로운 쌍을 이루는 과잉 전자는 점 쌍으로 표현되며, 점들이 있는 원자 옆에 위치한다.

질산염의 루이스 도트 구조

루이스는 그의 새로운 본딩 모델에 대한 그의 견해를 요약하여 다음과 같이 말했다.[19]

두 원자는 8의 법칙, 즉 옥텟 법칙에 부합할 수도 있는데, 한 원자에서 다른 원자로 전자가 전달되는 것뿐만 아니라, 하나 이상의 전자를 공유함으로써도...따라서 두 개의 전자가 서로 결합되어, 두 개의 원자 중심 사이에 놓여 있을 때, 그리고 두 원자의 껍질에 공동으로 들어 있을 때, 나는 화학적 결합이라고 생각해 왔다. 따라서 우리는 유기화학자의 신조의 일부인 "고리와 눈"이라는 물리적 실체에 대한 구체적인 그림을 가지고 있다.

이듬해인 1917년, 리너스 폴링이라는 무명의 미국 학부 화학공학자가 오리건 농과대학에서 달튼 훅 앤 아이 본딩 방법을 배우고 있었는데, 이것이 당시 원자들 사이의 결합에 대한 유행된 묘사였다. 각 원자는 다른 원자에 부착할 수 있는 일정한 수의 갈고리와 다른 원자가 부착할 수 있는 일정한 수의 눈을 가지고 있었다. 고리와 눈이 연결되었을 때 화학적 결합이 이루어졌다. 그러나 폴링은 이 고대의 방법에 만족하지 않았고 새로운 방법을 찾기 위해 새롭게 부상하는 양자물리학 분야를 주시했다.

1927년 물리학자인 프리츠 런던과 월터 하이틀러는 수소 분자의 포화성, 비동적 힘, 즉 교환력과의 거래에 새로운 양자역학을 적용했다. 그들의 공동 논문에서 이 문제에 대한 그들의 용맹스런 유대감 치료는 그것이 양자역학 하에서 화학을 가져왔다는 점에서 획기적인 것이었다.[20] 그들의 업적은 막 박사학위를 받고 구겐하임 펠로우십을 위해 주리히에 있는 하이틀러와 런던을 방문한 폴링에게 영향을 주었다.

그가 분자의 채권과 회전 abou 사이의 각도와 같은 특성과 구조를 계산하려면 양자 역학을 사용했다 이어서, 1931년, 하이 틀러. Walter., 런던의 작품과 이론 루이스의 유명한 기사에서에서로 폴링이 혁명적 기사"그 화학 본드의 특징"[21](:필사본을 보)을 출판했다.t보신탕nds. 이러한 개념에서 폴링은 수소 1s 궤도와 4개의 spm 혼성 궤도가 겹쳐 4 시그마(sigma) 결합을 산출하는 CH와4 같은 분자의 결합을 설명하기 위해 혼성 이론을 개발했다. 4개의 결합은 길이와 강도가 같으며, 이는 다음과 같이 분자구조를 산출한다.

하이드로겐의 궤도를 겹치는 하이브리드 궤도의 개략적 표시

이러한 예외적인 이론들 때문에, 폴링은 1954년 노벨 화학상을 받았다. 특히 그는 1963년 노벨 평화상을 수상하면서 두 개의 노벨상을 수상한 유일한 사람이었다.

1926년 프랑스의 물리학자 장 페린은 결정적으로 분자의 존재를 증명하여 노벨 물리학상을 받았다. 그는 세 가지 다른 방법을 사용하여 아보가드로의 숫자를 계산했는데, 모두 액체 위상 시스템을 포함한다. 첫째, 그는 감보지 비누와 같은 에멀젼을 사용했고, 둘째는 브라운 운동에 대한 실험적인 연구를 통해, 셋째는 아인슈타인의 액체상 입자 회전 이론을 확인시켜 주었다.[22]

1937년 화학자 K.L. 울프는 초분자(Ubermolekule) 개념을 도입해 아세트산 다이머에 수소 결합을 기술했다. 이것은 결국 초분자 화학 영역으로 이어지게 되는데, 이것은 비균형 결합에 대한 연구인 것이다.

1951년 물리학자 에르윈 빌헬름 뮐러는 자기장 이온 현미경을 발현하며, 예를 들어 금속점 끝에 접합된 원자 배열과 같은 원자를 처음으로 보게 된다.

1968-1970년, 데이비스 캘리포니아 대학의 레로이 쿠퍼 박사는 분자가 어떻게 생겼는지 보여주는 논문을 완성했다. 그는 X선 편향 결정체와 UC 데이비스 컴퓨터 센터의 빌 펜츠가 쓴 복잡한 컴퓨터 프로그램을 사용했다. 이 프로그램은 지도에 표시된 편향을 취하여 수정 분자의 기본 모양을 계산하는 데 사용했다. 그의 연구는 쿼츠 결정과 다른 시험 결정의 실제 분자 모양들이 오랫동안 구상되어온 다양한 크기의 비누 거품들이 이론화되었던 것과 유사해 보인다는 것을 보여주었다. 다만 크기가 다른 구들을 병합하는 대신에, 실제 모양은 방향에서 고정된 더 많은 눈물방울 모양들의 경직된 결합이었다. 이 연구는 크리스탈 분자가 실제로 연계되거나 쌓인 병합된 눈물방울 구조물이 있는지 처음으로 확인했다.[citation needed]

1999년, 비엔나 대학의 연구원들은60 C 분자를 위한 파동 입자 이중성에 대한 실험의 결과를 보고했다.[23] Zeilinger 등이 발표한 데이터는 C60 분자에 대한 de Broglie 파장 간섭과 일치했다. 이 실험은 거시적 방향에서 파동-입자 이중성의 적용 가능성을 약 한 순서까지 확장하는 데 주목되었다.[24]

2009년에 IBM의 연구자들은 실제 분자의 첫 번째 사진을 찍을 수 있었다.[25] 원자현미경을 사용하면 펜타센 분자의 모든 원자와 결합을 이미징할 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Russell, Bertrand (2007). A History of Western Philosophy. Simon & Schuster. p. 41. ISBN 978-1-4165-5477-6.
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