Новая наука о жизни

Хотя химики, кристаллографы и молекулярные биологи и не могут проводить детальные расчеты, необходимые для предсказания для данной системы структуры или структур с минимальной энергией a priori, но они могут использовать различные при­ближенные методы в сочетании с эмпирическими дан­ными по структурам подобных веществ. Обычно эти вычисления не позволяют предсказывать уникальные структуры (кроме как для простейших систем), но поз­воляют получать лишь ряд возможных структур с бо­лее или менее равными минимальными энергиями. Таким образом, оказывается, что эти приближенные результаты подтверждают идею о том, что энергети­ческие соображения недостаточны для объяснения уникальной структуры сложных химических систем. Но этого вывода всегда можно избежать, утверждая, что уникальная стабильная структура должна иметь энергию более низкую, чем любая другая возможная структура. Это утверждение никогда не может быть опровергнуто, поскольку на практике для расчетов могут быть использованы только приближенные мето­ды; поэтому уникальная структура, реализованная в действительности, всегда может быть приписана тон­ким энергетическим эффектам, которые ускользают при вычислениях.

В отношении структуры кристаллов неорганичес­ких веществ эту ситуацию можно проиллюстрировать следующими соображениями Полинга:

«Простые ионные вещества, такие как галогениды щелочных металлов, имеют небольшой выбор струк­тур; существует очень мало стабильных расположе­ний ионов в кристалле, соответствующих формуле М+Х–, и различные факторы, которые влияют на ста­бильность кристалла, вступают в борьбу друг с дру­гом, причем совсем необязательно каждый из них нахо­дит явное выражение при выборе между упаковками хлорида натрия и хлорида цезия. Для сложного веще­ства, такого как слюда, KalSi3O10(OH)2, или zunyite, Al13Si5O20(OH)10Cl, напротив, можно предложить много возможных структур, лишь слегка различающихся по своей природе и стабильности, и можно ожидать, что наиболее стабильная из этих возможных структур — та, которую фактически и принимает вещество,— в своих различных чертах будет отражать различные факторы, определяющие структуру ионных кристал­лов. Оказалось возможным сформулировать набор правил относительно стабильности сложных ионных кристаллов... Эти правила были получены отчасти путем индукции из структур, известных в 1928 году, а отчасти путем дедукции из уравнений, описываю­щих энергию кристалла. Они не являются ни строги­ми в смысле их вывода, ни универсальными в плане их применения, но они оказались полезными в качестве критерия правильности структур, найденных (рас­считанных) для сложных кристаллов, а также в рентгеноструктурных исследованиях, где они позволяют предлагать разумные варианты структур для экспе­риментальной проверки»[96].