研究揭示碱土金属元素多样性质

(记者黄鑫)复旦大学化学教授周的研究小组发现，碱土金属元素钙、锶和钡的主族能形成稳定的八羰基化合物，符合18电子规则，并表现出典型的过渡金属键特征。这一发现表明碱土金属元素可能具有比一般认知更丰富的化学性质，主族元素和过渡金属元素之间的界限也比元素周期表的简单划分更模糊。该结果最近发表在《科学》在线版上。

元素周期表中的元素根据它们的价轨道分为主族元素硫和磷区、过渡金属D区以及镧系和锕系金属F区。主族元素含有ns和np价电子轨道，形成的稳定化合物分子通常满足8电子规则。对于过渡金属元素，除了ns和np价电子轨道外，还有5 (n-1)d轨道，所以稳定的过渡金属化合物通常满足18电子规则。

碱土金属是元素周期表中的第二主族元素，具有ns2电子构型。它们在化学反应中容易失去两个价电子，生成+2价离子化合物。周的研究小组在低温氖环境中制备了碱土金属钙、锶和钡的八羰基化合物分子M(CO)8(M =钙、锶、钡)。光谱实验证实它具有立方结构。根据经典的电子计数规则，中心金属符合18电子规则。除了中性化合物外，研究小组还通过气相选择性质量红外离解光谱证实了相应的17电子八羰基化合物正离子的存在。

据报道，南京工业大学的赵丽丽和德国马德堡大学的格诺·弗伦金的研究小组的理论计算进一步证实了这些碱土金属八羰基化合物具有立方对称和三电子基态。

"研究表明，钙、锶和钡在一定程度上具有过渡金属元素的化学性质."周说，这种模糊了主族元素和过渡金属元素之间界限的新认识，将有助于更好地理解碱土金属化合物的相关物理化学性质。

相关论文信息:DOI: 10.1126/science.aau0839

中国科学新闻(2018-09-04，第一版集锦)