После открытия первой субатомной частицы (электрона) многие ученые почувствовали, что именно эта частица будет главным действующим лицом в учении о валентности и химической связи. К электрохимическим представлениям, которые благодаря Г. Дэви и Й.Я. Берцелиусу нашли применение уже в начале XIX в. для объяснения природы химических соединений (см. т. 1, глава 8, пп. 8.9, 8.11), в конце столетия вновь обратились немецкие химики Р. Абегг и Г. Бодлендер.

В основу теории валентности, разработанной этими учеными в 1899 г. (через два года после открытия электрона), были положены понятия электросродства и электровалентности. Согласно теории Р. Абегга и Г. Бодлендера, проявление сродства обязано действию противоположных электровалентностей.

Под электросродством авторы этой теории понимали сродство атома к единице электрического заряда — электрону, тогда как электровалентностью они предложили считать валентность, измеряемую зарядом иона. Таким образом, в рамках этой теории, каждый элемент обладал двумя максимальными значениями валентности, одной положительной и одной отрицательной. Соотношение между ними регулирует так называемое правило Абегга: сумма положительной и отрицательной валентности всегда равна восьми. Необходимо подчеркнуть, что к аналогичному выводу несколько ранее пришел великий русский химик Д.И. Менделеев (см. т. 2, глава 7, п. 7.2.4).

В результате высказанных предположений возникло представление о полярном характере электровалентности. По мнению Р. Абегга и Г. Бодлендера, каждый элемент обязан проявлять одну нормальную валентность и одну контрвалентность, причем первая из них должна производить более сильное действие. В таблице 7.1 приведены значения нормальной валентности и контрвалентности для элементов семи групп Периодической системы Д.И. Менделеева.

^{Рихард Абегг (1869–1910)} 

Теория Р. Абегга и Г. Бодлендера явилась первой попыткой установить связь между электросродством, с одной стороны, и конкретными экспериментальными данными о растворимости электролитов и степени их диссоциации — с другой. В данной теории весьма большое внимание было уделено анализу положения элемента в Периодической таблице Д.И. Менделеева.

Таблица 7.1

Значения нормальной валентности и контрвалентности для элементов IV–II групп Периодической таблицы Д.И. Менделеева.

В конце XIX в. вдруг возникла полемика вокруг равноценности всех четырех валентностей атома углерода в предельных углеводородах. Решить эту проблему взялись немецкий ученый К. Шорлеммер и французский химик Л. Анри. Для решения этой задачи ученым пришлось провести большое число экспериментов с различными галогенопроизводными метана, а также с ацетонитрилом. Результатом этих безупречно выверенных исследований стало утверждение Л. Анри о том, что все связи углерода в молекуле метана равноценны. Органическая химия воспринимает это утверждение как один из своих основных фундаментальных принципов, на котором строится вся современная теория структуры органических соединений.

Следующую попытку создания теории валентности, которая полностью основывалась на электронной концепции, сделал первооткрыватель электрона Дж. Дж. Томсон. Впоследствии идеи Томсона развил и усовершенствовал И. Штарк, применив понятие о валентных электронах для объяснения обычных связей между атомами в химических соединениях. Согласно представлениям Томсона и Штарка, валентность элемента определяется числом периферийных (внешних) электронов. Для объяснения сродства элементов друг к другу Штарк использовал термин «валентное поле». В теории Томсона — Штарка валентное поле было электроположительным, если валентный электрон отстоял от положительной поверхности своего атома на расстоянии, равном или превышающем диаметр атомного ядра. В том случае, когда это условие не соблюдалось, и расстояние между валентным электроном и положительной поверхностью было меньше диаметра атомного ядра, валентное поле атома считали электроотрицательным. Дальнейшее развитие концепции Томсона — Штарка привело к пониманию, что валентность элемента можно выразить числом электронов, которые он может потерять или приобрести в химических реакциях. Подробный анализ химических превращений с этой точки зрения позволил разделить их на две группы: одна из них характеризуется сохранением алгебраической суммы положительных или отрицательных зарядов данного атома в молекуле, другая сопровождается изменением этой суммы. К первой группе были отнесены реакции обмена, ко второй — все окислительно-восстановительные процессы. Таким образом, применение концепции Томсона — Штарка позволило на данном этапе внести ясность в механизм протекания окислительно-восстановительных реакций. Стало очевидным, что окисление атома влечет за собой потерю электронов (увеличение положительного заряда), а восстановление сопровождается увеличением числа электронов (уменьшением положительного или возрастанием отрицательного заряда).