我们的意思是当我们谈到债券

化学键仍化学家经常争论不休,甚至一个世纪后,吉尔伯特刘易斯介绍他的电子对成键的概念。有争议什么是什么不是债券,对不同类型的债券和我们应该如何定义债券。

分子轨道理论概括了刘易斯的概念集电子对的原子链接之外,在苯等基本分子和乙硼烷-异于寻常的范式结合和three-centre-two-electron债券。但“粘结”涵盖了更多。以及刘易斯的共价键电子对,学生将熟悉离子和金属结合剂,以及分子间吸引力,如氢键和范德华相互作用。

化学进展,新类型的键调用和新文章发表每周讨论,例如,agostic烷基氢和过渡金属之间的融洽,s键协调路易斯酸,充满异国情调的氢键品种,hypervalent粘结,pnictogen债券,卤素债券,s-holes, p-stacking, cation-p或anion-p交互,tetrel粘结,铍债券、dicarbon债券…的例子不胜枚举。它会结束吗?

的化学键

令人满意地,最重要的两个声音在这些辩论,Gernot frenk和Sason Shaik,最近编辑两卷书致力于化学键,试图捕捉各种不同方法的定义和描述债券。¹他们的努力当然不是债券类型的森林野外指南,也不是一个非专业人士的介绍。相反,它是一个很好的参考源的兴趣了解化学键的理论基础。然而,即使的将已开发的广度和深度的方法来理解这一基本概念。

连同最近编译理论致力于无机化学,²这些作品显示了计算机辅助量子化学在多大程度上被应用于各种各样的化学系统帮助理解和预测焊接,结构、反应性和属性。

化学是关于原子形成新对象连接和切断

在这方面,晚了理查德·贝德的原子在分子(AIM)理论是一种最普遍的方法编写成键,减少复杂的分子的电子密度与数学的优雅。使用拓扑地图系统的电子密度,巴德定义债券临界点(bcp) -鞍点在电子密度,如发现在该地区保税原子-和债券路径,通过这些bcp,加入邻近原子的电子密度最大值。一些解释这些诊断标准存在的化学键。

债券是一种债券是一种债券?

然而另外一些人认为这个描述是不令人满意的——很明显,成键的定义仍远未同意。几年前,Shaik frenk,一起罗纳德·吉莱斯皮巴德,参加了一个圆桌讨论这个话题在桑特Feliu德Guixols在西班牙的一次会议上。的激烈辩论主要集中在这些债券路径和bcp的意义。出现问题,当一个颠倒的条款和声称bcp意味着债券,因为bcp可能出现,例如,两个邻国之间的氢原子在联苯分子,通常认为空间斥力。另一个系统,促使大量讨论是氦原子富勒烯封装,这礼物bcp氦,每个碳原子之间的笼子里,我们真的必须调用这些债券吗?

近年来争论冷却但不解决,还有可能会继续缺乏什么是总协定化学键。比如老争端是否有六倍的债券或Cr₂已经恢复和重塑讨论四键的存在在这样一个简单的分子C₂。有趣的是,在所谓的四碳碳键的争论,frenk和Shaik对立观点辩护。^{3 - 5}

为什么要使用键呢?

有人可能会认为这些争论的小社区之外的相关性理论化学家。我们的生活将影响我们如何定义弱非共价债券?或通过了解C的键序₂吗?可能没有直接的联系,也不能在短期内。但我们不要忘记,化学都是关于连接和断开原子形成新的分子或超分子对象。因此了解原子和分子的方式可以在一起应该在开发新的化学反应起着重要的作用。刘易斯电子对模型,例如,导致分子化学的发展在整个20世纪,而氢键和主-客体离子相互作用的理解,其中,导致超分子化学和晶体工程的蓬勃发展的领域。

此外,很明显,化学家键具有不可抗拒的吸引力,甚至non-chemists。最近的改进直接使用硬x射线散射断层扫描,扫描隧道和原子力显微镜图像给我们化学甚至氢键火灾我们的想象力和火花谈话关于这个基本思想。(尽管有警告H-bond图像可能是一个假象)。虽然似乎不太可能,这些技术能解决的问题决定哪里有提供一个明确的标准,没有一个债券,不过他们的辩论和提供一个机会来通知我们的理论与实验证据。

制作模型

罗尔德·霍夫曼指出,不理解的东西,甚至理解错误还是可以导致模型带来了一个进步。在这方面我们不能忘记,刘易斯电子对理论只是随后解释量子力学的几年后。例如,霍夫曼认为氢键可以解释通过孤的捐赠到s *轨道(忽略其他贡献,如色散力,多极交互和静电学)。这个模型也解释了这种现象的角度依赖性,并连接到强大,对称的负电子three-centre键,如FHF^{- - - - - -}。但化学家仍可以取得进展即使氢键的静电模型,一些认为根本性的缺陷。在另一个时间,燃素理论提供一个类似的角色。

最近提出的其他重要问题,例如:距离两个碳原子可以和仍然是保税吗?我们可以有一个非常弱键支持的非共价相互作用涉及庞大的取代基?多种方法似乎验证阿瑟·米勒的断言的普遍理论是如此广泛的范围,他们是无法使用的。但它的本质是科学努力追求理论模型来描述简单的化学键是什么,尽管我们可能会不时地快乐就瓦解一个特定的键。否则,林奈的理论化学家可能成为一种结合昆虫学家。

阿尔瓦雷斯巴塞罗那大学的化学教授,西班牙吗