在B2H6分子中,共有14個(gè)價(jià)軌道(硼原子的電子層由1s22s22p1激發(fā)為1s22s12p2之后,進(jìn)行sp3雜化,兩個(gè)原子共有8個(gè)價(jià)軌道,六個(gè)氫原子有6個(gè)價(jià)軌道),但只有12個(gè)價(jià)電子(硼的4個(gè)sp3雜化軌道中只有3個(gè)軌道上有電子,另一個(gè)軌道是空著的),所以它是缺電子分子。在這個(gè)分子中,有δ個(gè)價(jià)電子用于2個(gè)硼原子各與2個(gè)氫原子形成2個(gè)B—Hσ鍵,這4個(gè)σ鍵在同一平面。剩下的4個(gè)價(jià)電子在2個(gè)硼原子和2個(gè)氫原子之間形成了垂直于上述平面的兩個(gè)三中心-電子鍵,一個(gè)在平面之上,另一個(gè)在平面之下(見(jiàn)圖14-7)每個(gè)三中心兩電子鍵是由一個(gè)氫原子和兩個(gè)硼原子共用2個(gè)電子構(gòu)成的。結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指明這個(gè)氫原子具有橋狀結(jié)構(gòu),稱為“橋氫原子”,它把兩個(gè)硼原子連接起來(lái)了。這種三中心兩電子鍵是由三個(gè)原子(2個(gè)B,1個(gè)H)軌道組成三個(gè)分子軌道——成鍵、反鍵、非鍵軌道(其能級(jí)與原來(lái)的硼原子的一樣),而讓2個(gè)電子填充在成鍵軌道上形成的(見(jiàn)圖14-8)。所以在B2H6分子中共有兩種鍵:B—H(2c-2e)硼氫鍵和(3c-2e)氫橋鍵。在高硼烷中,除了有這兩種鍵以外,還可能有:B—B(2c-2e)硼—硼鍵,
(3c-2e)開口三中心鍵(明橋鍵)和
閉合三中心鍵(閉合硼鍵)。所以硼烷分子中常見(jiàn)的鍵型共有五種。
高硼烷的分子構(gòu)型為正二十面體,或?yàn)椴煌暾亩骟w碎片(去掉一個(gè)或幾個(gè)頂角)所具有的巢狀或蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(圖14-9)。
碳原子與B-為等電子體,若硼烷中的部分B-被碳原子取代,則得到硼烷的重要衍生物——碳硼烷,它們也是一些籠狀化合物。碳硼烷的陰離子又可以與一些過(guò)渡金屬離子或有機(jī)基團(tuán)形成碳硼烷的衍生物,硼烷還有含硫或磷等雜原子的衍生物。由此可以領(lǐng)會(huì)到硼化合物的多樣性和結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性。