硼化合物的发现和使用最早可以追述到古埃及,如古代埃及制造玻璃时已使用硼砂作熔剂,古代炼丹家也使用过硼砂,但是硼酸的化学成分直到19世纪初还是个谜。1808年,英国化学家戴维在用电解的方法发现钾后不久,又用电解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼,同年法国化学家盖·吕萨克和泰纳用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。
实际上,他们都没有生产出纯净的硼元素,而极纯的硼几乎不可能获得。更纯净的硼是由亨利·穆瓦桑于1892年提取的。最终,美国的E·Weintraub点燃了氯化硼蒸气和氢的混合物,生产出了完
什么是硼桥键?
约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。法国化学家盖·吕萨克用金属钾还原硼酸制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,硬度仅次于金刚石,质地较脆。
晶体结构
晶态单质硼有多种变体,它们都以B12正二十面体为基本的结构单元。这个二十面体由12个B原子组成,20个接近等边三角形的棱面相交成30条棱边和12个角顶,每个角顶为一个B原子所占据。
由于B12二十面体的连接方式不同,键也不同,形成的硼晶体类型也不同。其中最普通的一种为α-菱形硼。
α-菱形硼是由B12单元组成的层状结构,α-菱形硼晶体中既有普通的σ键,又有三中心两电子键。许多B原子的成键电子在相当大的程度上是离域的,这样的晶体属于原子晶体,因此晶态单质硼的硬度大,熔点高,化学性质也不活泼。
在α-菱形硼晶格中,每个二十面体通过处在腰部的6个B原子以三中心两电子键与在同一平面内的相邻的6个二十面体连接起来(其中虚线三角形表示三中心两电子键,键距203pm)。这种二十面体组成的片层,层面结合靠的是二十面体的上下各3 个B原子以6个正常的B-B共价键(即两中心两电子键,键长171pm)同上下两层的6个附近的二十面体相连接,3个在上一层,3个在下一层。
在硼的二十面体结构单元中,B12的36个电子是如下分配的:在二十面体内有13个分子轨道,用去26个电子;每个二十面体同上下相邻的6个二十面体形成6个两中心两电子共价键,用去了6个电子;在二十面体腰部的6个B原子与同平面上周围相邻的6个三中心两电子键,用去了6×2/3=4个电子,结果总电子数是26+6+4=36。所有的电子都已用于形成复杂的多面体结构。
成键特征
硼是周期表第三主族唯一的非金属元素,B原子的价电子结构是
2s22p1,它能提供成键的电子是2s2p,还有一个空轨道。这种B原子的价电子少于价轨道数的缺电子情况,但硼与同周期的金属元素锂,铍相比原子半径小,电离能高,电负性大,以形成共价键分子为特征。
在硼原子以sp2杂化形成的共价分子中,余下的一个空轨道可以作为路易斯酸,接受外来的孤对电子,形成以sp3杂化的四面体构型的配合物。例如三氟化硼与氨气分子形成的配合物;若没有合适的外来电子,可以自相聚合形成缺电子多中心键,例如三中心二电子氢桥键、三中心二电子硼桥键、三中心二电子硼键。
需要注意的是桥键与三中心二电子间的不同。硼桥键中心的硼原子是P轨道与两个杂化轨道的重叠,氢桥键中心的氢原子是S轨道与两个杂化轨道的重叠,而三中心二电子硼键为三个杂化轨道的组合重叠。
氢键是什么,有什么作用?
氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O F N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,称为氢键。
氢键既可以是分子间氢键,也可以是分子内的。其键能最大约为200kJ/mol,一般为5-30kJ/mol,比一般的共价键、离子键和金属键键能要小,但强于静电引力。
氢键对于生物高分子具有尤其重要的意义,它是蛋白质和核酸的二、三和四级结构得以稳定的部分原因。
扩展资料
氢键的分类
一、分子间氢键
分子间有氢键的液体,一般粘度较大。例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物,由于分子间可形成众多的氢键,这些物质通常为粘稠状液体。熔点、沸点分子间有氢键的物质熔化或气化时,除了要克服纯粹的分子间力外,还必须提高温度,额外地供应一份能量来破坏分子间的氢键,所以这些物质的熔点、沸点比同系列氢化物的熔点、沸点高。
二、对称氢键
通常氢是通过共价键与X原子相连,并通过较长和较弱的“氢链”与Y原子连接,即使X与Y是相同的元素,X-H和H…Y距离也往往不相等。但在M+HA2−型的酸式盐中,其中A是F−或某些有机酸(如乙酸和苯甲酸),氢原子恰好处于X和Y原子的中心(X-H…Y)。这一类例子被称作对称氢键,它们往往键能较大,键长较短。
对称氢键和不对称氢键的现象往往难以解释。一个比较认同的解释是,将FHF−离子中的氢键看成氢桥,类似于乙硼烷中的BHB硼桥键。只不过硼桥键是三中心两电子键,而氢桥键是三中心四电子键。
三、双氢键
1995年以来,报道了许多种分子间存在一种被称为双氢键的新型分子间力,可用通式AH…HB表示。双氢键的键长一般小于220pm,极限可能为270pm,键能从n~n*10kJ/mol不等,相当于传统分子间力能量数量级。
双氢键的一些例子包括:BH4−…HCN、BH4−…CH4、LiH…NH4、LiH…HCN、LiH…HC≡CH,CH4…H-NH3+和H-Be-H…H-NH3等,其中以BH4−…HCN双氢键的键长为最短(171pm),键能也最高(75.44kJ/mol),远大于水和HF间的氢键键能。目前对双氢键的研究还不是很深入。
参考资料来源:百度百科-氢键
什么是氢键
氢键是分子间作用力的一种,是一种永久偶极之间的作用力,氢键发生在已经以共价键与其它原子键结合的氢原子与另一个原子之间(X-H…Y),通常发生氢键作用的氢原子两边的原子(X、Y)都是电负性较强的原子。
氢键既可以是分子间氢键,也可以是分子内的。其键能最大约为200kJ/mol,一般为5-30kJ/mol,比一般的共价键、离子键和金属键键能要小,但强于静电引力。氢键对于生物高分子具有尤其重要的意义,它是蛋白质和核酸的二、三和四级结构得以稳定的部分原因。
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氢键的影响
1、氨在水中的非常大的溶解度与它和水分子间的氢键有关。
2、甘油、无水磷酸和硫酸具有较大的黏度。
3、邻硝基苯酚中存在分子内氢键,因此熔点较间硝基苯酚和对硝基苯酚低。
4、冰中水分子在冰晶体结构中空间占有率较低,因而冰密度较小,甚至小于水。
5、冰中每个水分子都按四面体方向参与形成4个O-H…O氢键。冰的熔化热为5.0kJ/mol,而冰中氢键键能为18.8kJ/mol,因此刚熔化的水中仍有大量的氢键。在4℃时,水氢键断裂(密度增大)和受热分子间距增大(密度减小)的趋势相等,因此4℃时水密度最大。这个温度对于水中生物至关重要,它保证了冬季时水中生物不至于因为水结冰而死亡。
6、分子内形成氢键常使酸性增强。如苯甲酸的Ka=96.2×10﹣¹²,而邻羟基苯甲酸的Ka=9.9×10-¹¹,2,6-二羟基苯甲酸可在分子内形成两个氢键,它的Ka=5×10﹣9。其原因是分子内氢键的形成,促进了氢的解离。
7、结晶水合物中存在由氢键构建的类冰骨架,其中可装入小分子或离子,参见甲烷气水包合物。
参考资料来源:百度百科-氢键
长硅链在什么情况下能保持稳定?而硅基生命在什么情况下可能存在?
不知道.只好说下自己的看法了.对碳基生命很重要的一是碳循环,碳循环很重要的一部分又是CO2的循环除了C能形成稳定的长链之外CO2是常温是气体是很重要的一个因素而且硼和硅处于对角线位置他们的性质有相似性你看B其实也能形成较长的链(各种硼烷和他们的衍生物),但是如果硼基生命存在仍然面临着物质循环困难的情况(B2O3常温是固体,等温度高到B2O3气体了,硼链也不稳定了,硅烷也是一样的),4个Si的链在室温下热分解就相当快了,你还想降温让他稳定,那物质循环怎么实现捏?而且Si半径比C大,还有能用的3d轨道,又容易受亲核试剂进攻,这就不仅仅是热稳定性的关系了.而且.而且.为什么甲烷稳定而硅烷硼烷没有那么稳定呢?电负性。H的电负性2.1,C是2.5,B是2.0,Si是1.8,电负性比氢小又是一个让硼基和硅基生命难以存在的理由吧(比起硅烷来说B还好一点,他至少还有各种氢桥键硼桥键三中心硼键能够更稳定一些)
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