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最全2014年全国化学竞赛---硼烷


硼烷的结构特点: 它是缺电子化合物(electron deficient compound),例如 B2H6 中价电子总共只有 12 个,不 足以形成七个二中心二电子单键(2c-2e),B 原子采取 sp3 杂化,位于一个平面的 BH2 原子团,以二中心二电 子键连接,位于该平面上、下且对称的 H 原子与硼原 子分别形成三中心二电子键,称为氢桥键。其分子轨 道能级图为: 在各种硼烷中呈现五种成键情况: a. b. c. d. e. 2c—2e 3c—2e 2c—2e 开放式 闭合式 端侧
Fig 1 Structure of biborane, B2H6

σ*
氢桥键 硼硼键 3c—2e 3c—2e 硼桥键 硼桥键
B的两个 sp3 杂化轨道

σ non σ
H的 1s原 子轨道

三中心二电子键

1957-1959 年,Lipscomb.W.N 提出了解决硼氢化合物的“三中心键理论”,获得 了巨大的成功,荣获 1976 年 Nobel 化学奖。 “硼氢化合物拓扑理论” 对于 BnHn + m:s 表示硼烷分子中氢桥键数目 t 表示硼桥键数目 y 表示硼硼(B-B)键数 根据守恒原理: 氢原子守恒:s + x = m B 原子的价电子守恒:s + 2t + 2y + x = 2n B 原子的轨道守恒:2s + 3t + 2y + x = 3n s+x=m 即 由②、③ 得:s + t = n 由①、② 得: t ? y ? n ?
1 m 2 x=m?s

x 表示(BH)n(端基氢)以外的切向 B-H 基团的数目

① ② ③

s + 2t + 2y + x = 2n 2s + 3t + 2y + x =3n

B4H10 (4012)

例: B2H6

t=n?s 1 y=s? m 2 (2002) (styx) ∴


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