Кубический атом был ранней атомной моделью, в которой электроны располагались в восьми углах куба в неполярном атоме или молекуле. Эта теория была разработана в 1902 году Гилбертом Н. Льюисом и опубликована в 1916 году в статье «Атом и молекула» и использовалась для объяснения явления валентности . [1] Теория Льюиса была основана на правиле Абегга . Она была дополнительно развита в 1919 году Ирвингом Ленгмюром как кубический октетный атом . [2] На рисунке ниже показаны структурные представления для элементов второго ряда периодической таблицы .
Хотя кубическая модель атома вскоре была отвергнута в пользу квантово-механической модели, основанной на уравнении Шредингера , и поэтому в настоящее время представляет в основном исторический интерес, она представляла собой важный шаг к пониманию химической связи. Статья Льюиса 1916 года также ввела концепцию электронной пары в ковалентной связи , правило октета и ныне называемую структурой Льюиса .
Одинарные ковалентные связи образуются, когда два атома имеют общее ребро, как в структуре C ниже. Это приводит к общему использованию двух электронов. Ионные связи образуются путем переноса электрона из одного куба в другой без общего ребра (структура A ). Промежуточное состояние, когда общим является только один угол (структура B ), также было постулировано Льюисом.
Двойные связи образуются путем совместного использования грани двумя кубическими атомами. Это приводит к совместному использованию четырех электронов:
Тройные связи не могут быть учтены кубической моделью атома, поскольку нет способа, при котором два куба разделяют три параллельных ребра. Льюис предположил, что электронные пары в атомных связях имеют особое притяжение, что приводит к тетраэдрической структуре, как на рисунке ниже (новое расположение электронов представлено пунктирными кругами в середине толстых ребер). Это позволяет образовать одинарную связь, разделяя угол, двойную связь, разделяя ребро, и тройную связь, разделяя грань. Это также учитывает свободное вращение вокруг одинарных связей и тетраэдрическую геометрию метана.
