解决理论与实验的矛盾

现代化学基础理论是现代化学前沿领域的支撑点，而导致它们得以建立的那些问题最初产生于传统化学理论与现代物理实验成果的矛盾之中。众所周知，近代化学基础理论以原子—分子论、元素周期律和有机分子结构学说为标志，其根本的理论前提是原子不可分和元素不可变的观念。但是，X 射线、电子、放射性等物理学的新发现表明原子有结构、元素可以变。于是，一系列问题便接踵而来：原子的结构是怎样的？根据原子结构（尤其是原子中电子运动的规律）怎样理解元素周期律的实质、分子结构的本质和化学反应的机制？解决化学理论与化学实验的矛盾，这是现代化学前沿中问题产生的又一种途径。福井谦一提出前线轨道理论的起点就是发现了有机电子理论与芳香族碳氢化合物反应实验事实的矛盾。根据有机电子理论，分子中电子密度大的区域易与亲电试剂发生反应，电子密度小的区域与亲核试剂发生反应。但实验表明，像萘那样的芳香族碳氢化合物与亲电或亲核试剂均能在同样区域发生反应。如何解释这个矛盾？终于，福井谦一用量子力学的“轨道”概念，取代了经典的“电子密度”概念，提出了“前线轨道理论”。