寻找化学键

很少有化学概念像化学键那样广为人知。化学键被随意定义为将原子粘合在一起的粘合剂，在学习化学时不可能不学习化学键。虽然从科学的角度来看，这样定义化学键似乎很粗糙，但化学家们还没有真正就更复杂的统一定义达成一致。

这有两个原因。首先，对于债券的基本特征是什么，人们没有达成共识。betway必威游戏下载大全从离子键到共价键，再到金属键和多中心键，每种键都有不同的特征，并表现出其他键所没有的特征。betway必威游戏下载大全此外,奇怪的新键类型继续被发现。事实上，形成键的形式、情况和环境与通常的键是不匹配的理解理论和实践。其结果是不同类型的债券激增，至少从表面上看，这些债券似乎是分离和不统一的。

其次，对于债券是否存在一直存在分歧。当量子化学作为一个领域出现时，这场争论达到了顶峰。当时，大多数化学家都遵循吉尔伯特·刘易斯(Gilbert Lewis)在1916年提出的传统化学键概念，他将化学键定义为原子之间的成对关系。他明确指出化学键是存在的，并宣称“在有机化学家的心目中，化学键不只是抽象的概念;它是一种确定的物理实在，一种把原子与原子结合在一起的东西。另一方面，几十年后量子化学中分子轨道方法的发展使得Charles Coulson和Robert Mulliken等科学家声称化学键是人工制品。在科尔森自己的原话“纽带”并不存在:没有人见过它，也没有人能看到它。这是我们自己想象出来的。”²

不出所料，哲学家们注意到这个情况。毕竟，我们的感官无法直接观察到的实体的存在——无论是化学键、电子还是场——是物理学的核心问题科学实在论主题。

要确定化学键是否存在——如果存在，又是什么样的东西——首先需要准确地理解科学中流行的相关观点。为此，Robin Hendry引入了化学键的两个概念:结构概念和能量概念。根据结构概念，键是“分子的物质部分，负责单个原子中心之间空间定位的亚分子关系”。这个定义保留了……的精神刘易斯关于债券具有局部性的观点。相反，在能量概念中，键指的是“分子或超分子状态之间能量变化的事实”。^3.这一定义遵循了量子化学围绕键的本质所引入的修订，主要关注系统实现的能量稳定，并考虑到电子离域的作用。

每个概念都容纳了关于债券存在的不同观点。采用结构概念可以使人对债券成为一个直截了当的现实主义者。通过采用能量的概念，键可以被完全忽略——或者至少被重新考虑为分子范围内的现象。

科学哲学可以帮助我们发现理解这种联系的新方法

到目前为止,哲学辩论围绕着这两个概念的可行性。⁴然而，这并不是考虑债券的唯一方式，从哲学的其他观点中汲取灵感可能特别有启发性。例如,我最近提出这种化学键可以被理解为亚原子粒子之间相互作用的模式。⁵为了支持这一点，我申请了丹尼尔·丹尼特对真实模式的描述，它表明，如果可能比列举构成系统的所有基本实体和相互作用更有效地描述该系统，则系统中存在模式。⁶因此，例如，你可以列举画布上每个点的颜色和位置来描述所描绘的图像，但事实上，你可以更简单地描述它——说画了一棵棕榈树——这告诉我们，一幅画是存在的，而不仅仅是点的集合。类似地，键也是如此，它是真实的模式，因为它们被用来更有效地描述分子的状态，而不是参考各自亚原子粒子之间发生的每一个复杂的相互作用。

这样理解债券有两个好处。首先，它抓住了它们的本质，同时允许不同的特征和类型来解释它们如何在特定系统或特定条件下发生。其次，它保留了债券的现实性:它们不是虚构的东西，而是作为世界上实际存在的模式出现的。

那么债券的问题解决了吗?远非如此!每个提案都可以接受批评和反对。我希望阐明的不是纽带是什么，而是科学哲学如何帮助我们发现理解纽带及其潜在存在的新方法。