Покажем физическую сторону процессов химической связи атомов в молекулы.

Каждый атом будет представлять собой систему пространственного распределения положительной и отрицательной плотности электрического заряда. Покажем её на нескольких примерах (смотрите рисунок).

Зона с частично положительным значением заряда называется вакансией. Таких зон в атоме может быть несколько. Вакансии могут объединяться в одну зону, или существовать обособленно.
Каждая из зон с частично отрицательной плотностью электрического заряда представляет собой пик. Пики могут объединиться в одну зону, если электронов в атоме много, или энергия атома велика. В наиболее низком энергетическом состоянии пики равномерно распределены по поверхности атома.

В результате химической реакции происходит взаимное обнуление зарядов (если представить атом в виде ежа, то его иголки будут векторами электрического заряда, и в результате реакции "иголки" одного атома должны равномерно распределиться между "иголок" второго). Чаще всего для реализации такого равномерного распределения требуется дополнительная энергия. Для этого применяются такие инструменты как нагревание и давление. Внесение катализатора также способствует облегчению процесса.
Если же после соединения атомов суммарная энергия их в новой молекуле становится меньше, то избыток энергии выделяется, и реакция становится экзотермической.
Я думаю, что вы прекрасно понимаете, что любой атом за исключением атомов инертных газов, можно представить двумя способами, показывая только отрицательные вектора, или только положительные.

Объяснением амфотерных свойств химических элементов будет являться то, что атом проявляет свои свойства по разному, в зависимости от того с чем он взаимодействует, то есть использует ли он для связи пики или вакансии.

Картина для атомов длинных периодов усложняется лишь тем, что количество ячеек, а, следовательно, и возможных пиков, возрастает до двадцати.

Химическая связь в металлах

Нарисуем схематично два атома металлов.

Чёрными стрелками обозначены места вакансий, которых у металлов достаточно много. Синими – возможное соединение металлов (для примера взяты два разных металла) при образовании сплава. То есть электроны занимают вакантные места в другом атоме.

Такова в общих чертах новая теория химической связи, не основанная на квантовых представлениях, но использующая, например, Льюисовы структуры.
Рисунки сложных молекул приведены ниже.

Глядя на рисунок, становится ясным, почему серная кислота при замещении атомов водорода другими ионами, сохраняет в остальном свою целостность. Здесь особая роль оказывается у вакантной (В-В) связи между атомами кислорода. Сила этой кислоты также может быть объяснена. Видим, что на атоме серы верхний электронный слой отдан в вакантные области других атомов. Вернитесь немного назад и посмотрите ещё раз график. Так как масса атома водорода мала, то потенциальная яма будет не глубокой, и видимо в этом причина того, что водород достаточно легко замещается другими атомами. Думаю, что весь ряд электрического напряжения можно объяснить используя этот подход и, конечно, учитывая влияние электронов в атомах реагентов (их отталкивание с электронами молекулы серной кислоты). Ещё раз приведём этот рисунок, с той лишь целью, чтобы показать причины объединения двух и более молекул серной кислоты в жидкость.
Розовым показана область с частично положительным зарядом (атом серы без 6 электронов). Голубым показаны областис частично отрицательным зарядом. Такие области двух разных молекул взаимодействуют, что и приводит к образованию вещества. Расположение этих областей и распределение (величина) заряда в них ответственны за агрегатное состояние образующегося вещества, в данном случае жидкое. Если бы сила положительной области была меньше, то образовывался бы газ. В том случае когда обе области, и положительная и отрицательная имеют значительную величину, и распределены более неравномерно, образуются твердые вещества.

Такой углеводород как метан.

Вернёмся к одной из самых, как кажется, простых молекул. Вода, в нашей интерпретации, будет выглядеть следующим образом.

Молекула воды. Нарисунке показаны три варианта химических связей атомов водорода с атомом кислорода.
Рисунок объясняет разнообразие свойств воды, в том числе энергоинформационные.

В первом случае обе связи вакантные. Во втором пиковые. В третьем случае, одна связь вакантная, другая пиковая. С учётом возможного соединения этих трёх видов молекул воды между собой, можно объяснить такие необычные свойства жидкости жизни. Может возникнуть обманчивое впечатление, что притягиваются между собой две вакантные области. Это конечно не так. Имеющиеся в атоме электроны занимают вакантную область второго атома, а его электроны оказываются в вакантной области первого атома. Приведённые нами обозначения используются для простоты изложения, но никогда нельзя забывать об их схематичности.

 

 

Легко понять, что вакантная связь будет являться более прочной по сравнению с вакантно-пиковой, так как она, по сути, состоит из двух вакантно- пиковых.
Какие надо выдумать гибридизации и многоцентровости связей, чтобы объяснить такое разнообразие свойств воды? В нашем случае, думаю, многое понятно из рассмотрения рисунка.

Чтобы с помощью формул показать молекулы веществ, пришлось ввести новые обозначения, для вакансий. Для пиков мы оставили старое обозначение, используемое ранее для электронов. Например, азотная кислота, с использованием новой номенклатуры будет выглядеть так.

И здесь, как и в случае с серной кислотой, легче всего замещается атом водорода. Остальные связи, то есть в комплексе, оказываются значительно сильнее.

Думаю, что ненужность гибридизации орбиталей мы уже показали. Теперь развенчаем миф о многоцентровости связей.

Атом бора. Гидриды бора.

Сделаем мы это на примере соединений бора, а именно, его гидридов. Бор имеет три пика и пять вакансий. Молекулы диборана и тетраборана - 10 будет выглядеть следующим образом.

Мало того, что размещение электронов вокруг ядра даёт нам возможность понять число возможных присоединённых атомов. Оно ещё и позволяет установить во многих случаях геометрическое расположение атомов в молекуле. Связи между атомами бора вакантные, а между атомами бора и водорода, вакантно-пиковые.
Легко можно показать и строение других гидридов бора, причем, не используя для этого многоцентровые связи. Направления связей, также хорошо согласуются с принятой нами основой в виде пространственных каркасов, имеющих форму правильных многогранников.

Строение молекулы бензола

Может быть, вы считаете, что выдумывание новых обозначений является излишним усложнением. Тогда пример с бензолом, приведённый выше должен был вас переубедить.

Ещё лучше преимущества новой системы обозначений проявляются при рассмотрении координационных соединений. Такие соединения ранее показывались с помощью эмпирических формул, из которых нельзя понять, как в молекуле соединены между собой атомы. Причём с помощью валентностей объяснить различные комплексы не удаётся.