[轉錄]Re: [新聞] 世界上最短的金屬鍵-認真一下

[ezk (蒲葵貓)]

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作者: collow (隨緣) 看板: Gossiping
標題: Re: [新聞] 世界上最短的金屬鍵
時間: Fri Oct 17 01:18:28 2008

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: 清華大學化學系的蔡易州研究團隊，在實驗室利用三個對稱的有機配子與兩個一價鉻離子
: 鍵結，形成一個雙鉻金屬間鍵長為1.74angstrom，成為目前最短的雙鉻原子間鍵長。
: 新聞裡有圖
: 新聞連結
: http://news.pchome.com.tw/living/cna/20081016/photo-12241446114608918009.html

補充說明一下：

化學鍵的形成，簡單的說是由兩個原子間「共用電子」所形成。
共用一對電子，形成單鍵；兩對電子，形成雙鍵；依此類推。

第二週期的元素，鋰鈹硼碳氮氧氟氖，電子組態為2s2p，2s軌域
中最多可以填入2個電子，2p則最多可填入6個電子。依據填電子
的順序，先填滿2s軌域(2個電子)，才可填入2p中。因此，當2p
半填滿時(3個電子)，和另一個2p半填滿的原子可形成"三鍵"(兩
原子共用3對電子)，如氮氣N≡N、乙炔(H-C≡C-H)、一氧化碳(C≡O)
等。

早期化學家以為，原子間最多只能形成三鍵。直到Prof. F.A Cotton
在1964年發現了[Re2Cl8]2-的Re-Re金屬四重鍵(2.24A)後(ref1),開啟
了金屬金屬多重鍵的熱烈討論和研究。而這個分子，也成為金屬多重鍵
的model compound。它也開啟了金屬錯化合物作催化反應的研究領域。

依據第一段填電子的原理，3d軌域最多可填入10個電子，具有3d軌域
半填滿的過渡金屬，應有機會形成「金屬-金屬五重鍵」。因此，
鉻(Cr,3d)、鉬(Mo,4d)、鎢(W,5d)相關的研究相繼被發表出來。從1964
年後，到2005年以前，一直都沒辦法突破四重鍵的關卡。直到2005年，
由Philip P. Power的研究團隊(ref2)，率先發表了第一個[號稱五重鍵]
的鉻金屬錯化合物。鉻-鉻鍵長為1.835A。之所以為[號稱]，是因為它的
[鍵級](bond order)未達5.0(可能只有3點多)，但依據其分子軌域和電
子組態等的結果，其形式鍵級(formal bond order)應為五重鍵。因為在
鉻-鉻五重鍵的形成，有五個分子軌域和五對電子參與其中。

和清大蔡老師同時發表的另一篇，鉻-鉻五重鍵，兩都的鍵長其實差不多
(1.74A and 1.749A)。同為目前世界最短的金屬金屬多重鍵。
其鍵級介於4和5之間。

至於，原子間有沒有可能具有更多重的鍵結呢？根據第一段的推論，
對於具有f軌域的原子而言，是有機會的。一個f軌域可以填入14個電
子，所以對於半填滿的4f和5f軌域的原子而言，理論上，應有可能出
現[七重鍵]。很可惜的，目前在雙金屬原子的理論計算所得到的結果，
預測最高鍵級不會超過6。

從Re-Re四重鍵開始，這方面的催化反應的應用相當的廣，這部分不為
小弟的專長，無法在此多做介紹。不過可以確定的是，金屬金屬多重鍵
的研究，還是相當值得投入的。至少在催化方面，是很值得的！

以上，認真一下~~


ref1: Science, 145, 1305
ref2: 2005, Science, 310, 884




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