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三中心两电子键

指数 三中心两电子键

三中心两电子键,又写作3c-2e,是一种缺电子化学键,其中三个原子只靠两个电子成键。三个原子轨道重组后生成三个分子轨道:一个成键轨道、一个非键轨道和一个反键轨道,两个电子进入成键轨道中。这种键型中的成键轨道通常有向三个原子中的两个原子偏向的趋势,而不是均匀分布在其中。以3D图像表现时,三中心两电子键形状类似香蕉,因此也被称为香蕉键。 最簡單的例子是三氫陽離子,其鍵能只有4.5eV,故廣泛存在於星際介質中。 很多硼化合物中都涉及3c-2e,例如乙硼烷B2H6。由于其单体甲硼烷BH3的中心硼原子只有六个价电子,属于缺电子化合物,因此为了达到八隅体,乙硼烷中含有两个三中心两电子的B-H-B键,这两个3c-2e键分布在其他六个原子所形成的平面上下。参见:乙硼烷#结构。 三甲基铝Al(CH3)3中也含有3c-2e键,其分子中一个甲基的碳原子为桥连。有时超共轭也可看作是不对称三中心两电子键的一种类型。 碳正离子重排涉及三中心的过渡态。由于过渡态与碳正离子能量相当,因此这个重排反应几乎不需要活化能,速率很快。 非经典碳正离子中碳的正电荷不只定域在一个原子上,含有三中心两电子键,碳的配位数也因此从3增大到4或5。一个例子是降冰片基正离子。 Category:化学键.

23 关系: 原子轨道单体反键轨道三甲基铝三氢阳离子乙硼烷弯曲键化学键價電子分子轨道碳正离子缺电子分子甲基EV非经典碳正离子非键轨道超共轭效应过渡态键能重排反应降冰片烷活化能成键轨道

原子轨道

原子軌域(atomorbital;atomic orbital),又稱軌態,是以數學函數描述原子中電子似波行為陳藝菁、張祖辛,,國科會高瞻計畫資源平台。2010年12月11日查閱。。此波函數可用來計算在原子核外的特定空間中,找到原子中電子的機率,並指出電子在三維空間中的可能位置。「軌域」便是指在波函數界定下,電子在--空間出現機率較大的區域。具體而言,原子軌域是在環繞著一個原子的許多電子(電子雲)中,個別電子可能的量子態,並以軌域波函數描述。 現今普遍公認的原子結構是波耳氫原子模型:電子像行星,繞著原子核(太陽)運行。然而,電子不能被視為形狀固定的固體粒子,原子軌域也不像行星的橢圓形軌道。更精確的比喻應是,大範圍且形狀特殊的「大氣」(電子),分布於極小的星球(原子核)四周。只有原子中存在唯一電子時,原子軌域才能精準符合「大氣」的形狀。當原子中有越來越多電子時,電子越傾向均勻分布在原子核四周的空間體積中,因此「電子雲」越傾向分布在特定球形區域內(區域內電子出現機率較高)。 在原子物理學的運算中,複雜的電子函數常被簡化成較容易的原子軌域函數組合。雖然多電子原子的電子並不能以「一或二個電子之原子軌域」的理想圖像解釋,它的波函數仍可以分解成原子軌域函數組合,以原子軌域理論進行分析;就像在某種意義上,由多電子原子組成的電子雲在一定程度上仍是以原子軌域「構成」,每個原子軌域內只含一或二個電子。.

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单体

在高分子化学中,单体是可与同种或他种分子通过共价键连接生成聚合物的小分子。英文的“单体”(monomer)一词来源于希腊语的“一”(mono)和“部分”(meros)。.

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反键轨道

原子轨道在线性组合成分子轨道时(即两个波函数相加得到的分子轨道),能量较高的分子轨道叫反键轨道。反键轨道总是与成键轨道成对出现,其余为非键轨道。 反键轨道中,核间的电子的機率密度小。电子填入反键轨道中会使分子的稳定性降低。 Category:分子轨道理论.

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三甲基铝

三甲基铝是一个化合物,化学式是Al2(CH3)6, 可以缩写为Al2Me6, (AlMe3)2或者TMA。它是一种自燃的无色液体,在工业上是很重要的有机铝化合物。它的蒸气散发到空气中后会产生白烟(氧化铝)。.

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三氢阳离子

氢分子合质子、三氢阳离子或H3+,是一种由三个氢原子构成的阳离子。它是宇宙中最丰富的离子之一,因为星际空间温度和密度均很低,所以它在星际介质中能稳定存在。尽管星际介质中压强低至10-15大气压,平均自由程很大,但依然有機率发生碰撞而产生其他离子或分子。因此H3+在星际介质气相化学中所起的作用是其他任何离子无法替代的。这种离子也是最简单的三原子离子,因为其中只有两个价电子。这也是形成三中心二电子键最简单的例子。.

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乙硼烷

乙硼烷是化学式为B2H6的无机化合物,是目前能分离出的最简单的硼烷。乙硼烷室温下为无色气体,可以与空气形成爆炸性混合物,并且在潮湿空气中自燃。有剧毒。 乙硼烷具有较高的化学活性,容易与各种无机分子和有机分子起反应。这不仅是因为乙硼烷生成热为正值(即所谓吸热化合物),还由于硼对氟、氧、氮、磷等电负性强的元素有很大的亲合力张青莲等。《无机化学丛书》第二卷。北京:科学出版社。。.

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弯曲键

弯曲键,也称香蕉键,是有机化学中的一类共价键,其3D模拟形状就像一个香蕉。这个概念描述的是一个小环分子内“弯曲的”电子密度或电子排布,例如环丙烷,白磷中的共价键和乙硼烷中的三中心两电子键。 Category:化学键.

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化学键

化學鍵(Chemical Bond)是一種粒子間的吸引力,其中粒子可以是原子或分子。透過化學鍵,粒子可組成多原子的化學物質。鍵由兩相反電荷間的電磁力引起,電荷可能來自電子和原子核,或由偶極子造成。化學鍵種類繁多,其能量大小、鍵長亦有所不同。 在原子中,帶負電、繞原子核運行的電子與核內帶正電的質子互相吸引,而位於兩原子核之間的電子則皆受兩方吸引。因此,原子核和電子間最穩定的組態,是當電子位處兩原子核間之時。這些電子使原子核能夠彼此相吸,形成所謂的化學鍵。然而,化學鍵並不能減少個別粒子所構成的體積。由於電子的質量較小且具有物質波性質,它們相較於原子核而言佔據了極大部分的體積,使原子核之間距離較遠。 一般而言,強化學鍵的形成伴隨著原子間電子的共用或轉移。分子、晶體、金屬和雙原子氣體,事實上幾乎生活中所有外在環境,都是由化學鍵所維繫而來;它決定了物質的結構。.

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價電子

在化學中,價電子(,又名最外電子層),是表示原子最外電子層的電子,或者原子價的電子。 價電子在決定一元素如何與其他元素進行化學反應時起了重要作用:原子價電子愈少,原子就愈不穩定亦愈容易反應。.

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分子轨道

分子軌域(Molecular orbital, MO)是化學中用以描述分子中電子的波動特性的函數。這個函數可以計算出化學和物理性質,例如在任意一個特定區域找到電子的機率。「軌域」一詞由羅伯特·桑德森·馬利肯於1932年提出,為「單電子軌域波函數」(one-electron orbital wave function)的簡稱。從基本層面上來說,它用於描述該函數具有顯著振幅的空間區域。分子軌域通常由分子中的個別原子提供的原子軌域、混成軌域,或者其他原子團的分子軌域結合而成。這些可以由哈特里-福克方程或自洽场方法(SCF)量化計算。 分子軌域可以用來表示分子中佔有該軌域的電子可能出現的區域。分子軌域由原子軌域結合而成,其中原子軌域預測了原子中電子的位置。分子軌域可以具體說明分子的电子排布:一個或一對電子的空間分佈和它(們)的能量。分子軌域通常會以原子軌域線性組合(LCAO-MO法)表示,尤其是在進行定性或近似分析的時候。它們的寶貴之處在於對分子鍵結提供了簡單的模型,使之能透過分子軌域理論了解。現今大多數用於計算化學的方法由計算系統的MO開始。分子軌域描述一個電子在原子核產生的電場中的表現,以及與其他電子的平均分佈。根據包立不相容原理,兩個電子佔據相同軌域時,必須具有相反的自旋。這注定只是一個近似值,能夠高度精準描述的分子電子波函數並沒有軌域(參:組態相互作用方法)。 该概念首先由弗里德里希·洪德和罗伯特·桑德森·马利肯在1927-1928年引入。 电子在分子中的空间运动状态可以用分子轨道波函数(ψ,薛定谔方程的数学解)描述,借助Hartree-Fock方程或自洽场方法可对其作定量近似。 定性上看,分子轨道由原子轨道线性组合(LCAO-MO法)获得,组合后的分子轨道数目与组合前的原子轨道数目相等,經過鍵結與反鍵結的作用後,分子軌域能量高低重新排列。 -->.

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碳正离子

碳正離子,又稱作碳陽離子,是一個帶有正電的碳原子,其中最簡單的形式為甲基碳正離子CH3+,跟乙基碳陽離子C2H5+。有些碳正離子基會帶有兩個或更多的正電,正電可能會在同一個或是不同的碳上,如乙烯雙陽離子基C2H42+。 直到1970年代早期,碳陽離子都被視為碳離子。在近代的化學中,帶正電的碳原子就視作一個碳陽離子。根據碳原子的價數可以分成兩大類:三價的碳離子(質子化的碳烯),或五到六價的碳離子(質子化的烷類),而命名法為G.A.Olah所發表,碳正離子能藉由分散或离域正電荷來達到穩定。.

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缺电子分子

缺电子分子或缺電子化合物,指分子中的价电子数少于其形成正常共价键所需电子数的化合物。 例如:.

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甲基

基(Methyl group),为化學名词,指一种和甲烷對應的疏水性烷基官能團,化學式為-CH3,常簡寫做-Me。甲基常見於許多的有機化合物中,多半是相當穩定的官能團。甲基多半是較大化學分子中的一部份,不過偶爾也會以以下三種形式出現:陰離子、陽離子及自由基。其陽離子有八個價電子,陰離子有十個價電子,這三種形式都非常不穩定,很容易和其他化學物質反應。.

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EV

EV可以指:.

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非经典碳正离子

非经典碳正离子或非经典离子是有機化學中的一種碳正离子,含有三中心两电子键,σ键的电荷不只定域在一个原子上,「非经典离子」一詞一開始是由J.D. Roberts在1951年用來描述环丁烷正離子,但此在1949年化學家Saul Winstein就用這種離子解釋降冰片基化合物的反應性。 上述提及的化合物是exo-降冰片基和对溴苯磺酰基的化合物(下圖中標示1)及其endo異構物(下圖中標示3),而其反應是在乙酸中和乙酸鉀進行酰化反应。重要的是在亲核取代反应中二種異構物都產生了相同的生成物(下圖中標示2),而exo构型反應的反應速率是endo构型反應或是環己烷類似反應的350倍。.

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非键轨道

在分子轨道理论中,能级与原子轨道能级相等的分子轨道叫非键轨道。成键轨道与反键轨道成对出现,其余的都为非键轨道。 Category:分子轨道理论.

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超共轭效应

超共轭效应在有机化学中是指一个σ键里的电子(通常是C-H或C-C)和一个临近的半满或全空的非键p軌道或反键的π轨道或全满的π轨道之间的相互作用,该相互作用能够使整个体系变得更稳定。这是由于该作用能够生成一个较大的分子轨道。对于一个碳正离子来说,只有位于正电荷β位的键上的电子能够通过超共轭来稳定整个碳正离子。.

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过渡态

-- --是基元反应反应坐标中能量最高的一点所对应的分子构型。处于过渡态的分子也称为活化络合物。理论上,活化络合物是极不稳定的,它向反应物和生成物转化的概率相等;绝对的不可逆反应中,在过渡态这一时刻,所有的碰撞分子都会转化为产物。根据量子力学理论,活化络合物布居为零,过渡态是能量最高的一点,任何扰动都会导致它的改变,故无法分离出来,也是无法观测到的。 过渡态这一概念,对于理解有机反应机理具有很重要的作用。过渡态理论认为,化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞就可以完成的,而是在反应物到生成物的过程中,经过了一个高能量的过渡态。这与爬山类似,山的最高点便是过渡态。过渡态是一种不稳定的反应物原子组合体,不可逆反应中,它可以很快地分解为产物。通常反应中间体的能量与过渡态相差不大,两者很难区分。借助于飞秒红外光谱,目前已经可以观测到接近过渡态时的分子构型结构。 Hammond假设认为,反应过渡态的结构与反应的吸放热性质有关,吸热反应中过渡态结构与产物更相似,放热反应则相反。过渡态与中间体能量相差不大时,两者的构型差别很小。 以下是氢氧根离子与溴乙烷发生双分子亲核取代反应中的过渡态示意图。.

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键能

键能通常指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时,每种化學鍵所需能量的平均值。.

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重排反应

重排反应(Rearrangement reaction)是分子的碳骨架发生重排生成结构异构体的化学反应,是有机反应中的一大类。重排反应通常涉及取代基由一个原子转移到同一个分子中的另一个原子上的过程,以下例子中取代基R由碳原子1移动至碳原子2: 分子间重排反应也有可能发生。 通常不用弯箭头表示的电子转移图来描述重排反应的机理。例如在Wagner-Meerwein重排反应中,烃基迁移的实际机理很可能涉及烃基沿键的类似流动性的转移,而非离子性的断键与成键。而在周环反应中,以轨道间相互作用来解释机理要比用电子转移来描述清晰得多。因此虽然在很多情况下可以画出重排反应的电子转移图机理,但它们极有可能与真实机理有较大偏差。 一些典型的重排反应:.

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降冰片烷

降冰片烷 (系统命名为双环庚烷)是一种有机化合物。它是一种饱和的桥环化合物,化学式为C7H12。它是一种熔点为88°C的晶体。它是由环己烷的碳骨架在1,4位桥连一个亚甲基形成的。 这种物质可以由相关的化合物降冰片烯和降冰片二烯的催化氢化来制备。降冰片基碳正离子(C7H11+)是一种很吸引人的非经典碳正离子。.

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活化能

活化能(Activation energy)是一个化学名词,又被称为阈能。这一名词是由阿瑞尼士在1889年引入,用来定义一个化学反应的发生所需要克服的能量障碍。活化能可以用于表示一个化学反应发生所需要的最小能量,因此活化能越高,反应越难进行。反应的活化能通常表示为Ea,单位是千焦耳每摩尔(kJ/mol)。 活化能基本上是表示势垒(有时称为能垒)的高度。.

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成键轨道

原子轨道在线性组合成分子轨道时(即两个波函数相加得到的分子轨道),能量较低的分子轨道叫成键轨道。成键轨道总是与反键轨道成对出现,其余为非键轨道。 成键轨道中,核间的电子的機率密度大。电子在成键轨道中可以使两个原子核结合在一起。 Category:分子轨道理论.

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