挑战经典，复旦/南工大Science：发现碱土金属适用18电子规则！

晴天

2018-08-31

第一作者：Xuan Wu, Lili Zhao

通讯作者：周鸣飞, Gernot Frenking

通讯单位：复旦大学、南京工业大学

研究亮点：

发现碱土金属也可适用于18电子规则。

在元素周期表中，过渡金属元素遵循18电子规则。也就是说，每个过渡金属元素的稳定态，都必须按照1个ns，3个np以及5个(n-1)d轨道，每一个轨道都充满2个电子，形成18电子闭壳层。长期以来，无机化学家都是按照18电子规则这个经典理论来设计和判定稳定的过渡金属复合物。

稳定的过渡金属羰基物Cr(CO)₆, Fe(CO)₅, and Ni(CO)₄得以形成，说明CO是一个双电子供体。这样，对于价电子数是奇数的过渡金属元素，就必须构建金属-金属键才能满足18电子规则，形成稳定的Mn₂(CO)₁₀ and Co₂(CO)₈。

经过长期的研究，现在，复旦大学周鸣飞课题组和南京工业大学Gernot Frenking课题组发现，18电子规则也适用于过渡金属之外的碱土金属。

一般认为，碱土金属元素化学成键往往通过ns和np价轨域，遵循经典的主族元素。然而，研究人员却通过实验和谱学数据，在低温Ne环境中惊奇地发现并证明了8配位稳定的碱土金属羰基复合物M(CO)₈，(M=Ca, Sr或Ba)。

图1. 碱土金属羰基物成键

图2. 碱土金属羰基物红外光谱

图3. 碱土金属羰基物平衡几何参数计算

图4. 碱土金属羰基物被占据的价轨域

周鸣飞教授（长江学者、国家杰青）

复旦大学周鸣飞课题组专注于反应中间体、自由基、原子或分子团簇的光谱研究。主要使用基质隔离红外吸收光谱和质量选择的红外光解离光谱，并结合计算化学，来探测包括分子结构、电子态以及参与化学反应等信息。

课题组网站： http://homepage.fudan.edu.cn/mfzhou/

值得一提的是，2014年，周鸣飞课题组和德国柏林自由大学、清华大学以及加拿大麦克马斯特大学等单位的科学家合作，首次证实了气相四氧化铱离子具有正四面体结构，其中的铱处于超高的IX价态（即+9价），从而在实验上确定了IX价态化合物的存在。

参考文献：

Xuan Wu, Lili Zhao, Mingfei Zhou, Gernot Frenking et al. Observation of alkaline earth complexes M(CO)8 (M = Ca, Sr, or Ba) that mimic transition metals. Science 2018, 361, 912-916.

http://science.sciencemag.org/content/361/6405/912