復(fù)旦大學(xué)揭示堿土金屬元素多樣性質(zhì)
發(fā)表時(shí)間 :2018-09-06 來源:中國科學(xué)報(bào)
復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授周鳴飛課題組發(fā)現(xiàn),主族的堿土金屬元素鈣、鍶和鋇可形成穩(wěn)定的八羰基化合物分子,滿足18電子規(guī)則,表現(xiàn)出了典型的過渡金屬成鍵特性。該發(fā)現(xiàn)表明堿土金屬元素或具有與一般認(rèn)知相比更為豐富的化學(xué)性質(zhì),而主族元素與過渡金屬元素之間的界限亦較元素周期表的簡(jiǎn)晰劃分更為模糊。該成果近日在線發(fā)表于《科學(xué)》。
元素周期表的元素按照其價(jià)軌道的不同分為主族元素s和p區(qū),過渡金屬d區(qū)以及鑭系和錒系金屬f區(qū)。主族元素包含ns和np價(jià)電子軌道,形成的穩(wěn)定化合物分子往往滿足8電子規(guī)則;對(duì)于過渡金屬元素,除了ns和np價(jià)電子軌道以外,還包含5個(gè)(n-1)d軌道,因此穩(wěn)定的過渡金屬化合物通常滿足18電子規(guī)則。
堿土金屬是周期表中的第二主族元素,具有ns2電子構(gòu)型,在化學(xué)反應(yīng)中易失去兩個(gè)價(jià)電子,生成+2價(jià)的離子型化合物。周鳴飛課題組在低溫氖環(huán)境中制備了堿土金屬鈣、鍶和鋇的八羰基化合物分子M(CO)8(M=Ca,Sr,Ba)。光譜實(shí)驗(yàn)確定了其具有立方體結(jié)構(gòu)。按照經(jīng)典的電子計(jì)數(shù)規(guī)則,中心金屬滿足18電子規(guī)則。除了中性化合物以外,研究組利用氣相選質(zhì)量紅外光解離光譜實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了相應(yīng)的17電子八羰基化合物正離子的存在。
據(jù)悉,南京工業(yè)大學(xué)趙莉莉和德國馬德堡大學(xué)Gernot Frenking課題組的理論計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)了這些堿土金屬八羰基化合物具有立方體對(duì)稱性以及三重電子基態(tài)。
“這項(xiàng)研究表明鈣、鍶和鋇在一定程度上具有過渡金屬元素的化學(xué)性質(zhì)?!敝茗Q飛表示,這一模糊了主族元素與過渡金屬元素界限的新認(rèn)知,將有助于更好地理解堿土金屬化合物的相關(guān)物理化學(xué)性質(zhì)。
