在硼、铝、有机锂和有机镁化合物中发现了一种称为集体键的新键类型。在这些分子中,中心相邻原子之间几乎没有成键,它们的稳定性只能用全局相互作用来解释。

当化学家第一次使NaBH3.- - - - - -从普通还原剂硼氢化钠他们立刻意识到它有一种不同寻常的连接。他们提出了钠与钠之间的给键和黑洞3..其他研究人员不同意这种说法,建议而是共享电子的共价键。

但是钠硼键结果更奇怪了.后来,它被证明具有以前从未见过的特性组合。“我注意到它不像共价键、同价键或其他键那么简单,”他回忆道中国Foroutan-Nejad来自波兰科学院。“钠和硼之间没有有效的相互作用,相反,硼周围的钠和氢之间有相互作用。”

流程图

来源:©Shahin sollati - hashjin et al 2022

集体的相互作用在结合的层次结构中处于什么位置

一个围绕着内贾德的团队Ángel Martín Pendás西班牙奥维耶多大学的研究人员现在发现NaBH3.- - - - - -是许多类似化合物中的一种,它们具有一种全新的键,他们称之为集体键。他们还在许多其他物种中发现了集体纽带,如LiAlH3.- - - - - -德国(CN)3.+三氟甲基锂(LiCF3.),三苯甲基锂(LiCPh3.).

Martín Pendás说:“人们通常认为,在当地,这个和这个相互作用,我们有一种联系。”“但有时,是完整的物质将分子结合在一起。这并不是说每个键都与已知的不同,而是你不能把它分解成定义良好的组件。在NaBH3.- - - - - -在美国,钠和硼之间的直接相互作用几乎不能提供稳定,甚至可能破坏稳定。这种分子的存在是因为钠和硼结合的氢原子之间存在强烈的远距离相互作用。

Martín Pendás解释说,他们的结论来自于计算技术,这种技术“不依赖于你对如何解释[分子]波函数的最初想法”。他们的计算“并没有把(我们的)化学思维强加到分子上”,福卢坦-内贾德补充道。我们不需要将分子分解成不同的成分,然后观察它们是如何相互作用的,“我们可以研究原子的贡献,我们可以知道哪些原子在相互作用”。

西尔维亚Carlotto他在意大利帕多瓦大学的研究涉及计算键分析,他赞扬了该团队最先进的计算方法,说“没有比这更复杂或更详细的研究了”。

她将这种相互作用描述为“一个原子与分子所有其他部分之间的一个键”,而不是一个原子与另一个原子之间的单键。但Carlotto不确定是否将其称为一种新的债券类型。“这种相互作用本质上是静电的或共价键,所以从这个角度来看,它并不是一个全新的键。”但这些传统键在分子中结合的方式是不同的。她说,这表明“有些分子真的很复杂,不能用简单的传统描述符来描述”。

债券仍然很难定义尽管它是化学的基本单位。晶体工程师等研究人员“知道如何利用静电势、氢键等概念组装不同的分子——这些东西最终并不存在,但却帮助我们构建新的东西”,Martín Pendás说。没有这些想法,你不知道会发生什么。