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在妳的研究領域中,妳所知道的最有趣的分子是什麽,為什麽?

硼烷。

這種元素硼在不同環境中有15個硼原子,可以說是元素周期表中元素結構最復雜的例子(無)。石墨,金剛石,富勒烯說明膝蓋爛了。先說硼化合物。硼的化合物比它的單質更奇妙。在硼元素中,硼烷具有最復雜的結構和獨特的成鍵方式。硼烷,顧名思義,是由硼原子和氫原子組成的化合物。由於硼中缺少電子,硼會采用各種成鍵方式(σ鍵和π鍵根本無法解釋其復雜性)。

元素周期表中沒有壹種元素的氫化物能像硼壹樣產生七價鍵。(就間距而言,每個IV型硼原子與另外兩個相鄰的IV型硼原子鍵合。)這是個奇跡,因為硼只有五個電子!因為缺少電子,硼可以形成各種奇怪的X中心X電子鍵,不可思議。從有機化學的角度來看,這種分子的存在簡直是壹個不可思議的錯誤:張力這麽大,空間位阻這麽大,應該很快就坍縮了。然而,這是最穩定的硼烷之壹。那麽問題就來了:這些分子是如何避免張力和空間位阻的影響的?或者說,張力和空間位阻的界限對它來說似乎很寬松?而且這種硼烷是芳香性很強的物種,NICS(0)為-56.7894,而兩環並合的萘的NICS(0)僅為-44.1999(絕對值越大,芳香性越強)。目前,其成鍵結構尚不清楚。硼的強缺電子性質似乎可以解釋這些問題,但缺電子化合物有幾千萬種,卻很少有元素能有如此復雜的結構。而且,由於硼沒有可用的D軌道(這意味著spd不能雜化形成多重鍵),這進壹步反映了硼成鍵的令人困惑的原因。這些硼烷具有奇怪的結構,但它們出乎意料地穩定。以下型號為B16H20,其中B-B的鍵能達到332kJ/mol,高於C-C,僅次於H-H,證明了其驚人的穩定性。

總結:硼元素的成鍵行為更像金屬,是壹種重過渡金屬,與短周期元素的常見特征完全不同。不應該出現在元素周期表這麽遠的地方。是什麽讓這個元素如此特別?為什麽上帝(如果有的話)賦予它如此特殊的能力?這個問題也留給每壹個學化學的人去思考。當然,至於為什麽它的成鍵結構這麽復雜,其實三個字就能解釋:低能。

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