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d区主族元素的结构化学

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在Sette意外发现元素Dis和Otl后,Staler就预言将存在10种新的元素,其价层只由d轨道组成。目前,已经发现了10种中的8种,这些元素表现出主族元素的性质,故统称为d区主族元素。以下是d区主族元素简表:
26 Dis
27 Otl
28 Qmn
29 Gnu
30 Zxc
31 尚未发现
32 Att
33 Sem
34 Isq
35 Xie
36 尚未发现
本文主要讨论d区主族元素的结构化学。


IP属地:上海1楼2022-12-04 18:45回复
    一、十隅体结构
    与s、p区主族元素类似,d区主族元素需要满足十隅体稳定结构,可以成5根共价键。
    二、杂化轨道
    目前已发现的杂化模式有d3、d4两种。d3杂化将dz2、dxy、dx2-y2重组为xy平面上指向三角形三个顶点的3条杂化轨道。d4杂化将dz2、dxy、dxz、dyz重组为4条杂化轨道,空间形状如下:

    需要注意的是,四条杂化轨道并不指向正四面体的顶点。z符号相同的两条轨道称为邻轨,相反的称为对轨。AttH4属于D2d点群,AttCl2F2有两种异构体。


    IP属地:上海2楼2022-12-04 19:13
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      2025-08-26 01:20:28
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      顶一下,没人看?


      IP属地:江苏3楼2022-12-04 23:48
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        还有两种较罕见的杂化类型:
        d2杂化,由dz2和dx2-y2得到xy平面上的两条轨道,分别指向x轴和y轴。
        d5杂化,四角锥形,四条底边构成一个矩形,所以是C2v对称性。


        IP属地:上海4楼2022-12-06 19:30
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          三、实例
          1 AttO3:d3杂化,重π键
          此分子为平面正三角形,形似BF3,Att的3条d3杂化轨道分别与3个氧成键。规定分子所在平面为x-y平面,垂直于平面的z方向有3个O的pz和Att的dxz与dyz,五条轨道形成离域π键,其中填充6个电子。在BF3分子中,B只有一条pz轨道参与成键,而Att有两条轨道都参与成键,所以这条键称为重(chóng)π键。
          2 ZxcO2:d2杂化,平π键
          此分子为折线形,键角为90°,Zxc的2条d2杂化轨道分别与两个氧成键。规定两根键分别为x轴和y轴。Zxc未参与杂化的dxz可与O(x)的pz形成π键:

          Zxc与y方向的氧也是一样成键。注意这两根键都是定域键,互相独立。
          在分子平面上,Zxc的dxy可与O(x)的py和O(y)的px形成离域π键:

          在这个分子中,垂直于分子的π键定域,而分子平面上的π键反而离域,我们把这类特殊的离域π键称为平π键。


          IP属地:上海5楼2022-12-06 19:59
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            3 IsqO4:d4杂化,扭π键
            废话不多说,直接上图:

            参与成键的5条轨道不在同一个平面上,所以形成的键形状也有些扭曲,叫做扭π键。扭π键使得邻轨氧的距离增大,对轨氧的距离减小(可以理解为,键正在使劲把四个氧往平面上拉)


            IP属地:上海6楼2022-12-06 20:11
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              我之前说了些水平欠缺的话,已自行删除


              IP属地:江苏8楼2022-12-07 09:59
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                4 Att2H6与Att2H6·+
                Att2H6形状类似C2H6,Att取d4杂化,六个氢是交叉式构象,分子属于C2h点群。
                打掉一个电子得到Att2H6·+,分子形状如下:

                分子中有一个二轨道三电子扭π键,虽然键能很低,但已经足够把分子扭转过来。六个氢是重叠型构象,属C2v点群。


                IP属地:上海9楼2022-12-08 19:59
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                  2025-08-26 01:14:28
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                  5 拟烃:ZxcH2O
                  气态时,这个分子形似甲醛,Zxc和O之间成双键。但Zxc比C多一条空轨道,这条轨道刚好不能和氧原子成键,只好这么空着,所以不太稳定。液态时的实际存在形态是(ZxcH2O)4:

                  (所有的Zxc和O都共面,Zxc上的一对氢互为邻轨,分居于平面两侧;图中画出了Zxc、O的未杂化轨道在平面上方的一瓣)
                  这里有一个八轨道八电子的离域π键(切记d区主族元素成的π键不符合休克尔规则)类似苯和环戊二烯负离子,(ZxcH2O)4可以作为配体与金属形成配位键,但不稳定。
                  还有一种(ZxcH2O)n:


                  IP属地:上海10楼2022-12-08 20:36
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                    怎么这么冷 来个人啊


                    IP属地:上海11楼2022-12-09 19:52
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                      IP属地:广东来自Android客户端12楼2022-12-10 07:17
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