Зургаалсан холбоо
Зургаалсан холбоо (Англи: sextuple bond) гэдэг нь 12 холбооны электрон оролцсон, холбооны зэрэг (bond order) нь 6 байдаг ковалент холбооны төрөл юм. Жинхэнэ зургаалсан холбоотой гэж одоогоор мэдэгдсэн молекулууд нь зөвхөн димолибден (Mo₂) болон дивольфрам (W₂) бөгөөд эдгээр нь хийн төлөвт оршдог. Тэдгээрийн буцлах температур нь тус тус 4639 °C (8382 °F) ба 5930 °C (10 710 °F) юм.
Онолын шинжилгээ
[засварлах | кодоор засварлах]Рүүс нарын үзэж байгаагаар тогтвортой элемент зургаалсан холбооноос илүү зэрэгтэй холбоо үүсгэх боломжгүй. Учир нь зургаалсан холбоо нь s орбиталь болон бүх таван d орбиталийн гибриджилтэд тохирдог бол f орбиталь нь лантанидуудын хувьд цөмд хэт ойр агшиж, холбоо үүсгэх боломжгүй байдаг.
Квант механикийн тооцооллоор димолибдены холбоо нь хоёр σ, хоёр π, хоёр δ холбооноос бүрддэг нь тогтоогдсон. Эдгээрээс σ болон π холбоо нь δ холбооноосоо зургаалсан холбоонд илүү их хувь нэмэр оруулдаг.
Шилжилтийн металлын димерүүдэд φ холбоо одоогоор ажиглагдаагүй боловч хэрэв зургаалсан холбоотой актинид молекул оршин байвал тэдгээрийн дор хаяж нэг нь φ холбоо байх магадлалтай гэж таамагладаг. Гэсэн хэдий ч лантанид болон актинид элементүүдэд зургаалсан холбоо одоогоор ажиглагдаагүй байна.
Ихэнх элементүүдийн хувьд зургаалсан холбоо үүсэх боломж хаалттай байдаг. Учир нь d электронууд холбоо үүсгэхийн оронд ферромагнит байдлаар холбогддог. Үүний цорын ганц мэдэгдэж буй үл хамаарах тохиолдол нь димолибден (Mo₂) болон дивольфрам (W₂) юм.
Квант-механик тайлбар
[засварлах | кодоор засварлах]Молекулын албан ёсны холбооны зэрэг (FBO) нь холбооны электронуудын тооноос эсрэг холбооны электронуудын тоог хасаж, 2-т хуваасантай тэнцүү бөгөөд ихэвчлэн бүхэл тоо байдаг. Харин бүрэн квант тайлбарын үед электронууд нь холбооны болон эсрэг холбооны орбитальд давхар байдал (superposition)-аар оршиж, хэсэгчилсэн хувь нэмэр оруулж болно.
Албан ёсоор зургаалсан холбоонд P = 6 электрон хос оролцоно. Харин үр дүнтэй зургаалсан холбоо гэдэг нь эдгээр зургаан хос бараг бүхэлдээ холбооны орбитальд хувь нэмэр оруулж байгааг илэрхийлнэ.
Зарим молекулын холбооны зэрэг
[засварлах | кодоор засварлах]| Молекул | FBO | EBO |
|---|---|---|
| Cr₂ | 6 | 3.5 |
| [PhCrCrPh] | 5 | 3.5 |
| Cr₂(O₂CCH₃)₄ | 4 | 2.0 |
| Mo₂ | 6 | 5.2 |
| W₂ | 6 | 5.2 |
| Ac₂ | 3 | 1.7 |
| Th₂ | 4 | 3.7 |
| Pa₂ | 5 | 4.5 |
| U₂ | 6 | 3.8 |
| [PhUUPh] | 5 | 3.7 |
| [Re₂Cl₈]²⁻ | 4 | 3.2 |
Рүүс нарын судалгаанд үр дүнтэй холбооны зэрэг (EBO)-ийг дараах томьёогоор тодорхойлсон:
энд
- ηb — холбооны орбиталь дахь электрон хосын эзлэх хувь
- p, ηab — эсрэг холбооны орбиталь дахь эзлэх хувь
- c — тэнцвэрт геометрээс хазайлтыг засах коэффициент юм.
Mo₂ ба W₂ нь 5-аас их EBO-той цорын ганц молекулууд бөгөөд таван холбоо болон хэсэгчлэн үүссэн зургаа дахь холбоотой гэж үздэг. Харин Cr₂ нь албан ёсоор зургаалсан холбоотой гэж тайлбарлагддаг ч бодит байдалд электрон спинүүд нь солилцоогоор холбогдсон хоёр хром атомоос бүрдэнэ.
Диуран (U₂) ч мөн зургаалсан холбоотой гэж тайлбарлагддаг байсан боловч харьцангуй квант механикийн тооцоогоор дөрвөлсөн холбоотой бөгөөд үлдсэн электронууд нь ферромагнит байдлаар холбогддог нь тогтоогдсон.
Мэдэгдэж буй жишээнүүд: димолибден ба дивольфрам
[засварлах | кодоор засварлах]7 K температурт молибдены ялтсыг лазераар ууршуулахад хийн төлөвт димолибден (Mo₂) үүсдэг. Үүнийг ойрын хэт улаан туяа болон хэт ягаан туяаны спектроскопиор судалж болдог.
Mo₂ ба W₂ нь ойролцоох металлын димерүүдтэй харьцуулахад маш богино холбооны урттай. Жишээлбэл, Mo₂-ын тэнцвэрт холбооны урт 1.93 Å ба энэ нь бусад 4d шилжилтийн металлуудаас мэдэгдэхүйц бага бөгөөд өндөр холбооны зэргийг илтгэнэ. Гэсэн ч холбооны энерги харьцангуй бага байдаг нь богино зайнаас үүдэх геометрийн ачааллаар тайлбарлагдана.
Зарим металлын димерийн үзүүлэлт
[засварлах | кодоор засварлах]| Димер | Хүчний тогтмол | EBO |
|---|---|---|
| Cu₂ | 1.13 | 1.00 |
| Ag₂ | 1.18 | 1.00 |
| Au₂ | 2.12 | 1.00 |
| Mn₂ | 0.09 | 0.07 |
| Mo₂ | 6.33 | 5.38 |
Лайнус Полинг холбооны хүчний тогтмол нь холбооны зэрэгтэй ойролцоогоор пропорциональ гэдгийг харуулсан:
энд
- n — холбооны зэрэг
- ke — холбооны хүчний тогтмол
- ke(1) — дан холбооны хүчний тогтмол юм.
Лигандын нөлөө
[засварлах | кодоор засварлах]Ижил атомуудын хооронд зургаалсан холбоо ховор боловч том молекулуудад боломжтой хэвээр байна.
Ароматик нэгдлүүд
[засварлах | кодоор засварлах]Онолын тооцооллоор муруй хэлбэртэй диметаллоценууд нь шугаман хэлбэрээсээ өндөр холбооны зэрэгтэй байж магадгүй. Гэвч эдгээр нэгдлүүд нь ихэвчлэн Яан–Теллерийн гажуудал үзүүлдэг.
Оксо лиганд
[засварлах | кодоор засварлах]W₂Oₙ (n = 1–6) кластеруудын судалгаагаар исэлдэлтийн зэрэг нэмэгдэх тусам W–W холбооны зэрэг буурдаг нь тогтоогдсон. Эцэст нь W₂O₆ бүтэц үүсэхэд шууд W–W холбоо байхгүй болдог.