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金屬化合物中的鍵合


實驗室k / 2019-06-03

       雖然現(xiàn)在還在努力改進鍵合的定量地圖象,但是這種鍵合的基本定性面貌(特別是二茂鐵本身和其它很對稱的化合物)可以認為已有了較好的了解。在進行詳細討論之前應(yīng)當(dāng)指出:鍵合情況的討論要緊地不是決定于(h5-C5H5)2M化合物中環(huán)的選定的旋轉(zhuǎn)方位是否是交錯(stagger)的(D5d)或者是覆蓋(eclipsed)的(D5h)(見圖23-7);也不決定于這個問題是否明確的解決。旋轉(zhuǎn)屏障很低(≤5千焦摩-1)這在實驗上是沒有疑問的。最近的證據(jù)似乎表明覆蓋的結(jié)構(gòu)是更穩(wěn)定些,但是在凝聚相(特別是品體)中,可以發(fā)現(xiàn)任何一種結(jié)構(gòu)都有和屏障相似的或比屏障更大的分子間能量。


       鍵合情況在LCAO-MO近似方法中有最好的處理。半定量地能級圖如圖23-8所示。作為一個正五邊形,每一個C5H5環(huán)有五個πMO,一個強的成鍵(α),一對簡并的弱成鍵(e1)和一對簡并的明顯的反鍵(e2)如圖23-9所示。一對環(huán)因而共有十個π軌道,如果認為是D5d對稱,那么在(h5-C5H5)2M分子中有一對稱中心,它們將是中心對稱(g)和反對稱(u)的組合。圖28-8的左邊表示原始的一組軌道,右邊是鐵原子的價電子層(3d、4s、4p)軌道。中間是環(huán)的π軌道和鐵原子的價電子軌道相互作用生成的MO。


       (h5-CH2)2Fe能提供18個價電子,五個π電子來自每一個C5H5環(huán)而八個價電子來自鐵原子??梢钥吹組O的圖象確有九個成鍵或非鍵的MO和十個反鍵軌道。這樣,18個電子恰好充滿成鍵和非鍵MO得到一個封閉的結(jié)構(gòu)。因為占據(jù)的軌道不是α型(每個都對稱于五-重分子軸)就是一對e1或e2型(也是成對的對稱于該軸),所以可以斷定它們沒有因內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的內(nèi)部屏障,所觀察到的這種很低的屏障可以認為是直接由于環(huán)間的范德華引力所造成的。
       從圖23-8可以看出主要的鍵合作用是產(chǎn)生強的成鍵軌道e1g和強的反鍵軌道e1g*,為了給出一個關(guān)于環(huán)和金屬軌道如何重疊的具體例子,在圖23-10中說明了這種特別重要作用的本質(zhì)。因為e1型d軌道(dxz和dyz)方向同e1型環(huán)的π軌道有極好的重疊,所以這種特殊的作用一般來講是最重要的一種,這一點清楚地表示在圖23-10中。

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