Введение
Правила подсчета электронов
В химии теория многогранных скелетных электронных пар (PSEPT) предоставляет правила подсчета электронов, полезные для предсказания структуры кластеров, таких как кластеры боранов и карборанов. Правила подсчета электронов были первоначально сформулированы Кеннетом Уэйдом и впоследствии развиты другими исследователями, включая Майкла Мингоса; они также известны как правила Уэйда или правила Уэйда–Мингоса. Эти правила основаны на рассмотрении химической связи с точки зрения теории молекулярных орбиталей. Эти правила были расширены и объединены в правила Jemmis mno.
In chemistry the polyhedral skeletal electron pair theory (PSEPT) provides electron counting rules useful for predicting the structures of clusters such as borane and carborane clusters. The electron counting rules were originally formulated by Kenneth Wade, and were further developed by others including Michael Mingos; they are sometimes known as Wade's rules or the Wade–Mingos rules. The rules are based on a molecular orbital treatment of the bonding. These rules have been extended and unified in the form of the Jemmis mno rules.
Прогнозирование структур кластерных соединений
Различные правила (4n, 5n или 6n) применяются в зависимости от числа электронов на вершину. Правила 4n достаточно точно предсказывают структуру кластеров, содержащих около 4 электронов на вершину, что характерно для многих боранов и карборанов. Для таких кластеров структуры основаны на дельтаэдрах – полиэдрах, у которых все грани треугольные. Кластеры 4n классифицируются как closo, nido, arachno или hypho в зависимости от того, представляют ли они собой полный (closo) дельтаэдр или дельтаэдр, которому не хватает одной (nido), двух (arachno) или трех (hypho) вершин. Однако hypho-кластеры встречаются относительно редко, поскольку число электронов достаточно велико для начала заполнения антисвязывающих орбиталей и дестабилизации структуры 4n. Если число электронов приближается к 5 электронам на вершину, структура часто переходит к структуре, определяемой правилами 5n, которые основаны на трех соединенных полиэдрах. При дальнейшем увеличении числа электронов структуры кластеров с 5n электронами становятся нестабильными, поэтому могут быть применены правила 6n. Кластеры 6n имеют структуры, основанные на кольцах. Молекулярно-орбитальный подход может быть использован для объяснения связи в кластерных соединениях типов 4n, 5n и 6n.
Изолобольные вертикальные единицы
Если вершина является изолобальной с BH, то, по крайней мере в принципе, она может быть заменена на фрагмент BH, несмотря на то, что BH и CH не являются изоэлектронными. Фрагмент CH+ является изолобальным, следовательно, эти правила применимы к карборанам. Это объясняется рассмотрением граничных молекулярных орбиталей. PSEPT также применим к металлоборанам.
Кластеры с интерстициальными атомами
Благодаря большим радиусам, переходные металлы обычно образуют кластеры, которые крупнее, чем у элементов главной группы. Одним из следствий увеличения их размера является то, что в этих кластерах часто присутствуют атомы в центре. Ярким примером служит [Fe6C(CO)16]2-. В таких случаях правила подсчета электронов предполагают, что интерстициальный атом предоставляет все свои валентные электроны для образования связи в кластере. Таким образом, [Fe6C(CO)16]2- эквивалентен [Fe6(CO)16]6- или [Fe6(CO)18]2-.