媒体

硼烷

缺电子的复合乙硼烷B2HgydF4y2Ba6,如前所述,可以看作是由一对离域电子结合在一起的原子簇,这些离域电子将它们的结合影响扩展到原子中所有电子分子.二硼烷不寻常的特点是存在B-H-B桥作为团簇的一部分。尽管对分子的MO处理是将其作为一个整体来处理,但化学家们发现,专注于这个新特征并将每个B-H-B部分视为a的一个例子是有帮助的三个中心,两个电子键(一个3c,2e键,如图所示图19).他们认为二硼烷是由一对离域电子在三个原子上连接在一起的三个原子,但他们也知道这种半定域图像只是真实图像的一部分。

3c,2e键概念的有用性源于两个观察结果。第一,二硼烷实际上只是一大类化合物而且硼烷和硼氢化物阴离子,在它们中发现了相同的特征。第二个发现是3个硼原子可以形成3c和2e键。复杂的原子网络可以以这种方式形成,例如,一些具有封闭框架的形式(原子结构)closo-硼烷),有些看起来像杂乱的鸟巢(硼烷)尼多-硼烷),以及一些类似蜘蛛网的物质arachno硼烷)。哪些类型的结构与得到的数量相关价电子在分子中,相关性用韦德的规则.这些规则是经验,但它们可以通过考虑每种结构中所需的3c,2e和普通2c,2e键的数量来证明。他们构成这是一个很好的例子,说明化学家如何利用化学键形成的概念部署化学键:化合价键和分子轨道概念的混合,用以建立或合理化存在的电子数量和物种结构之间有益的相关性

金属集群的化合物

金属团簇化合物是一种金属原子之间直接相连(图20).一个简单的例子是离子Hg22 +,其中(Hg)离子连在一起。一个稍微复杂一点的版本是离子[Re2Cl82−,其中两者之间有直接联系(重新)原子。一些金属集群化合物有两个以上的金属原子;一个例子是[Re .3.Cl123−,其中有三个铼原子结合在一起。有时很难确定金属原子确实是直接相连的,还是仅仅通过桥接的结构紧密地连接在一起配体

金属团簇化合物值得在这里特别提及,因为它们提供了唯一的例子四键化学.除此之外,它们的成键在MO或VB理论中可以被视为一个简单的练习。事实上,金属团簇可以被看作是一种极其微小的金属样品,由于原子数量不足,分子轨道无法形成一个连续的带。Re的结构2Cl82−显示在图20.不寻常键的存在的线索是两组氯配体的排列:最小化原子之间的排斥,每个ReCl4一组可能被期望相对于下一个扭曲45°,而不是在显示的方向上。如图所示,在两个铼原子之间似乎有一个键合特征。这一特征被认为是由重叠而产生的四重键d两个铼原子的轨道。

四键结构中的一个组分是aσ由两个圆柱形对称重叠形成的键d轨道。还有两个π由两个适当方向的键重叠形成的键d轨道。新特性是δ键,它是由两个平行线面对面重叠而形成的d轨道有明显的不同对称相对于其他两种键的核间轴。因此,四键由一个σ键、两个π键和一个δ键组成。粘结强度的降低,如果一个d轨道被旋转远离它的伙伴,使重叠减少,说明扭转刚性的键和观察到的物种的形状。

分子结构的计算方法

总之,简要介绍一下这些定性思想的方式实现计算。分子结构的数值解计算薛定谔方程是一个高度发达的纪律.主要的困难是必须考虑到大量电子之间的相互作用;这个事实使得计算量子化学家是最严格的使用者之一电脑而且,越来越多的超级计算机

分子结构的计算方法有两种。在半经验方法中,计算利用一些实验确定的特性来帮助整体计算。在从头算方法中,计算从第一性原理(Schrödinger方程)开始,不使用导入的信息。前一种方法在20世纪70年代占主导地位,但从那时起,计算能力的提高导致从头算技术的优势。后者在本质上更可靠,因为不能确定一个数量是由一个决定的上下文适合于特定的分子。

计算的中心目标是确定一组给定原子的最低能量排列,并将这种排列确定为分子的结构。所采用的计算策略是在计算中寻求自洽性,因此,计算被称为自洽场(SCF)程序。因此,提出了一种特定的电子分布,并在这种第一近似的基础上重新计算了电子的分布。然后,在改进后的描述的基础上再次计算分布,并继续这个过程,直到出现可以忽略不计的变化为止。,直到电子分布已经实现了自我一致性。

这一基本策略的实施可以采取多种形式,而竞争对手的技术也产生了大量的首字母缩略词,例如AM1 (奥斯汀方法1)及MINDO (微分重叠的修正中间忽略),这是两个流行的半经验程序。

自洽性建立后,波函数可以进行详细的检查。必须有一个插图足够了.有一定的证据表明致癌药理活动与大脑的某些方面有关负责分子中的分布。而不是处理部分电荷的原始概念,数值的波函数可用于绘制电荷分布的细节,从而筛选分子的可能活性。这种方法对于制药产品具有潜在的相当大的实用价值,因为它可以帮助减少新产品的体内筛选量。

计算程序已经发展到该阶段的作用环境(例如,周围分子)可以被合并。它们也被应用于描述化学过程中一组化学键转换为另一组化学键的复杂计算中化学反应.因此,除了处理结构的静态因素外,化学键的现代处理现在正面临着动态反应的问题。