化学键与分子形状
缺电子化合物
在路易斯结构中,大多数原子最终被八个电子环绕。但有些中心原子根本没有足够的价电子去凑数,于是它们要么满足于少于八隅体,要么把手头仅有的几个电子非常巧妙地共享出去。这些就是缺电子化合物,它们是硼和铍的拿手好戏——位于 p 区和 s 区的偏左侧。
经典的分子例子是三氟化硼 BF3。硼只有三个价电子,所以即使形成了三根 B-F 键,它周围也只有六个电子——比八隅体少两个。这个空位使 BF3 成为强路易斯酸:它渴望从别的物种那里接受一对孤对电子,形成像 F3B-NH3 这样的加合物。更引人注目的例子是硼氢化物(硼烷),如乙硼烷 B2H6,那里电子太少,根本画不出普通的结构;分子用三中心二电子键解决了这个问题——一对电子把跨越三个原子的 B-H-B 桥维系在一起。
缺电子化合物之所以重要,是因为它们对电子的渴求使它们既活泼又有用:三卤化硼是常用的路易斯酸催化剂,而硼烷和碳硼烷奇异的成键方式催生了一整个由韦德规则概括的簇合物化学子领域。它们也清楚地提醒我们,八隅体规则只是指导原则——有时大自然真的会以少充数。
在乙硼烷 B2H6 中,两个硼原子由两个桥连氢相连。电子不够形成四根普通的 B-H 桥键,所以每个桥都是三中心二电子键:一对电子弥散在一个 B-H-B 三角形上。
电子太少,无法形成普通键:乙硼烷把电子对共享在三个原子之间。
缺电子并不意味着不稳定:BF3 是一种相当稳定的气体。它指的是中心原子没有凑足八隅体,因而使该化合物成为渴望接受更多电子的路易斯酸。
又称
另见