路易斯学派的进一步推动

在美国化学内部，20 世纪 20 年代由伯克利加州大学化学家路易斯（G.N.Lewis，1875—1946）提出的共价键基础理论，不仅巧妙运用了20世纪初期物理学的伟大成就，而且可以说推出了一部美国化学在50年代左右跃居世界化学领先地位的研究纲领。路易斯对美国化学的影响深远，是美国化学成为世界化学中心的起点。当代美国化学在价键理论、有机合成和生物化学方面的卓越突破，则是美国化学作为化学带头人的主要表现。当关于有机物质合成机理的分子轨道对称守恒原理在1965年由美国化学家提出来时，化学在全球的形势已充分说明，美国化学无可争辩地成了当代化学的中心。作为里查兹的化学博士研究生，路易斯似乎和他的导师里查兹有些大相径庭，在博士论文的选题上，路易斯选了和经验思维有一定差距的化学热力学方向（以理论化著称的法国化学历来在这方面取得成就）。
     从哈佛大学毕业后，路易斯又东渡大西洋向德国著名物理化学家奥斯特瓦尔德和能斯特（H.W.Nernst，1864—1941）学习了一年。回美后并最终任教于西部的伯克利加州大学。正是在伯克利期间，路易斯对美国化学的影响有了系统化的内容。首先，路易斯对化学热力学中的化学物质的自由能研究，倾注了大部分精力。在提出扩大质量作用定律应用范围的“逸度”（fugacity）和“活度”（activity）概念之后，路易斯还与其他化学家写成了关于化学热力学研究的美国经典著作。其次，路易斯成功地运用了电子这一20世纪初影响最大的科学发现，提出了扩大物质结构研究的共享电子对学说和广义酸碱理论。这一成就彻底动摇了德国化学对美国化学的支配地位。因为共享电子对学说经朗格缪尔（I·Langmuir，1887—1957）的扩大和宣传后，成了关于化学物质结构的共价键理论。这使得在当时主要沿袭凯库勒苯环结构学说的德国有机化学露出了破绽：德国有机化学对有机反应活性及其反应机理的相关性显得力不从心。
     对比之下，共价键理论却似乎能给部分美国有机化学家和多数欧洲同行带来启迪；它消除了欧洲化学界长期以来对亲合力给予的比喻化意义；它认为化学反应的进行是电子的共享或转移，不是力和重量的表现形式。①路易斯-朗格缪尔共价键理论成为继里查兹原子量测定成就之后，又一项超越欧洲纯化学的美国成就。第三，路易斯本人就十分注重对化学研究方法的选择。在他看来，对化学理论的探讨是认识和把握化学发展动向的一种简单可行的方法。很明显，路易斯这种方法论很适于美国纯化学的研究与发展。路易斯的化学成就和他的化学观，渗透到了美国纯化学研究的各个领域。他培养化学家的有效方法和他对化学的热心传播，为美国化学界输送了不少杰出人才。伯克利加州大学化学系人才辈出，若从诺贝尔化学奖获得者的分布看，这个化学系堪称美国化学的“卡文迪什实验室”——诺贝尔化学奖得主的主要基地，而联系路易斯与其学生们的各种关系，又可以说路易斯创立了美国化学史上第一个化学研究学派。主要由于路易斯及其诸多学生的努力，美国化学在纯化学研究方面出现了质的变化，更多的欧洲学生留学美国，呈现出化学人才集中在美国的“逆转”现象，说明化学中心已开始漂向美国。