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英媒:化学家首次实现单电子共价键

参考消息网10月1日报道 据英国《新科学家》周刊网站9月25日报道,化学家并不能经常创造出新的化学键,但他们刚刚做到了。在首次被提出后过了近一个世纪,一种依赖单个电子的共价键终于制作出来了。

日本东京大学的岛尻卓也(音)及其同事多年来一直在测试化学键的极限。此前,他们尝试过异常长且灵活的键,现在他们实践了美国化学家莱纳斯·波林于1931年首次提出的设想:仅由一个电子形成的化学键。

所有已知的共价键(原子通过共享电子结合)都包含两个、四个、六个或八个电子。但波林提出,两个原子可以通过共享一个电子形成共价键。为了创造这种共价键,研究人员利用化学反应从两个碳原子之间存在的双电子共价键中去除了一个电子。他们使用了碳原子之间的键特别长的一种大碳氢化合物,这意味着用分子中其他地方的电子来取代他们去除的电子会耗费大量能量。

岛尻表示,过去尝试进行这种电子减法的实验留下了弱键,这些弱键断裂得太快,无法进行明确的化学分析。但他们团队制出的分子保持了足够的稳定,从而可以用X射线和多种光对其进行分析。根据这种辐射的反射或吸收方式,他们确定该分子有一个稳定的单电子键。

“发现一种具有新键的分子并不常见。”伦敦帝国理工学院的亨利·热帕说。他说,该分子总共有278个电子,因此要移除正确的电子,同时还要防止所有其他电子立即取代它,这确实是一项创举。热帕说,这是一个“重大发现”,可能会让化学家创造出全新的分子家族。

岛尻说,化学家现在可以研究单电子共价键会如何改变化学反应。不过他及其同事还有更大的问题。

他说:“我们的目标是弄清共价键是什么——具体来说就是,处于什么状态下的键才算是共价键,什么状态下不是共价键?我们的目标是探索尚未发现的各种键。”(编译/王笛青)

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