Зургаалсан холбоо

Зургаалсан холбоо () гэдэг нь 12 холбооны электрон оролцсон, холбооны зэрэг (bond order) нь 6 байдаг ковалент холбооны төрөл юм. Жинхэнэ зургаалсан холбоотой гэж одоогоор мэдэгдсэн молекулууд нь зөвхөн димолибден (Mo₂) болон дивольфрам (W₂) бөгөөд эдгээр нь хийн төлөвт оршдог. Тэдгээрийн буцлах температур нь тус тус 4639 °C (8382 °F) ба 5930 °C (10 710 °F) юм.

 Онолын шинжилгээ 
Рүүс нарын үзэж байгаагаар тогтвортой элемент зургаалсан холбооноос илүү зэрэгтэй холбоо үүсгэх боломжгүй. Учир нь зургаалсан холбоо нь s орбиталь болон бүх таван d орбиталийн гибриджилтэд тохирдог бол f орбиталь нь лантанидуудын хувьд цөмд хэт ойр агшиж, холбоо үүсгэх боломжгүй байдаг.

Квант механикийн тооцооллоор димолибдены холбоо нь хоёр σ, хоёр π, хоёр δ холбооноос бүрддэг нь тогтоогдсон. Эдгээрээс σ болон π холбоо нь δ холбооноосоо зургаалсан холбоонд илүү их хувь нэмэр оруулдаг.

Шилжилтийн металлын димерүүдэд φ холбоо одоогоор ажиглагдаагүй боловч хэрэв зургаалсан холбоотой актинид молекул оршин байвал тэдгээрийн дор хаяж нэг нь φ холбоо байх магадлалтай гэж таамагладаг. Гэсэн хэдий ч лантанид болон актинид элементүүдэд зургаалсан холбоо одоогоор ажиглагдаагүй байна.

Ихэнх элементүүдийн хувьд зургаалсан холбоо үүсэх боломж хаалттай байдаг. Учир нь d электронууд холбоо үүсгэхийн оронд ферромагнит байдлаар холбогддог. Үүний цорын ганц мэдэгдэж буй үл хамаарах тохиолдол нь димолибден (Mo₂) болон дивольфрам (W₂) юм.

 Квант-механик тайлбар 
Молекулын албан ёсны холбооны зэрэг (FBO) нь холбооны электронуудын тооноос эсрэг холбооны электронуудын тоог хасаж, 2-т хуваасантай тэнцүү бөгөөд ихэвчлэн бүхэл тоо байдаг. Харин бүрэн квант тайлбарын үед электронууд нь холбооны болон эсрэг холбооны орбитальд давхар байдал (superposition)-аар оршиж, хэсэгчилсэн хувь нэмэр оруулж болно.

Албан ёсоор зургаалсан холбоонд  электрон хос оролцоно. Харин үр дүнтэй зургаалсан холбоо гэдэг нь эдгээр зургаан хос бараг бүхэлдээ холбооны орбитальд хувь нэмэр оруулж байгааг илэрхийлнэ.

 Зарим молекулын холбооны зэрэг 
МолекулFBOEBOCr₂63.5[PhCrCrPh]53.5Cr₂(O₂CCH₃)₄42.0Mo₂65.2W₂65.2Ac₂31.7Th₂43.7Pa₂54.5U₂63.8[PhUUPh]53.7[Re₂Cl₈]²⁻43.2

Рүүс нарын судалгаанд үр дүнтэй холбооны зэрэг (EBO)-ийг дараах томьёогоор тодорхойлсон:

энд

  — холбооны орбиталь дахь электрон хосын эзлэх хувь
 , ​ — эсрэг холбооны орбиталь дахь эзлэх хувь
  — тэнцвэрт геометрээс хазайлтыг засах коэффициент юм.

Mo₂ ба W₂ нь 5-аас их EBO-той цорын ганц молекулууд бөгөөд таван холбоо болон хэсэгчлэн үүссэн зургаа дахь холбоотой гэж үздэг. Харин Cr₂ нь албан ёсоор зургаалсан холбоотой гэж тайлбарлагддаг ч бодит байдалд электрон спинүүд нь солилцоогоор холбогдсон хоёр хром атомоос бүрдэнэ.

Диуран (U₂) ч мөн зургаалсан холбоотой гэж тайлбарлагддаг байсан боловч харьцангуй квант механикийн тооцоогоор дөрвөлсөн холбоотой бөгөөд үлдсэн электронууд нь ферромагнит байдлаар холбогддог нь тогтоогдсон.

 Мэдэгдэж буй жишээнүүд: димолибден ба дивольфрам 
7 K температурт молибдены ялтсыг лазераар ууршуулахад хийн төлөвт димолибден (Mo₂) үүсдэг. Үүнийг ойрын хэт улаан туяа болон хэт ягаан туяаны спектроскопиор судалж болдог.

Mo₂ ба W₂ нь ойролцоох металлын димерүүдтэй харьцуулахад маш богино холбооны урттай. Жишээлбэл, Mo₂-ын тэнцвэрт холбооны урт 1.93 Å ба энэ нь бусад 4d шилжилтийн металлуудаас мэдэгдэхүйц бага бөгөөд өндөр холбооны зэргийг илтгэнэ. Гэсэн ч холбооны энерги харьцангуй бага байдаг нь богино зайнаас үүдэх геометрийн ачааллаар тайлбарлагдана.

 Зарим металлын димерийн үзүүлэлт 
ДимерХүчний тогтмолEBOCu₂1.131.00Ag₂1.181.00Au₂2.121.00Mn₂0.090.07Mo₂6.335.38
Лайнус Полинг холбооны хүчний тогтмол нь холбооны зэрэгтэй ойролцоогоор пропорциональ гэдгийг харуулсан:

энд

  — холбооны зэрэг
  — холбооны хүчний тогтмол
  — дан холбооны хүчний тогтмол юм.

 Лигандын нөлөө 
Ижил атомуудын хооронд зургаалсан холбоо ховор боловч том молекулуудад боломжтой хэвээр байна.

 Ароматик нэгдлүүд 
Онолын тооцооллоор муруй хэлбэртэй диметаллоценууд нь шугаман хэлбэрээсээ өндөр холбооны зэрэгтэй байж магадгүй. Гэвч эдгээр нэгдлүүд нь ихэвчлэн Яан–Теллерийн гажуудал үзүүлдэг.

 Оксо лиганд 
W₂Oₙ (n = 1–6) кластеруудын судалгаагаар исэлдэлтийн зэрэг нэмэгдэх тусам W–W холбооны зэрэг буурдаг нь тогтоогдсон. Эцэст нь W₂O₆ бүтэц үүсэхэд шууд W–W холбоо байхгүй болдог.

Ангилал:Химийн холбоо