Science：科学家发现18电子原则并不只适用于过渡金属元素中

M（CO）8（M= Ca，Sr，或Ba）占据价轨道的键合形式和形状。本文还给出了8个CO配体的八配位立方（Oh）场中具有（n−1）d2ns0np0构型的M原子spd价轨道的分裂。还给出了与M-CO相互作用有关的空价轨道。上下箭头表示自旋相反的电子。

来自中国复旦大学和南京工业大学的一个科研团队近日表明18电子原则（有效原子序数法则）并不仅仅适用于过渡金属元素中。而且他们将此结果发表在了《科学》杂志上。在文章中该团队详尽描述了他们在钙、锶和钡原子方面的研究工作以及研究发现的新成果。美国犹他大学的P.B.Armentrout教授还在同一期杂志上发表了一篇关于此中国团队研究成果的观点文章。

学化学的人都知道，元素周期表中的元素按区分可分为主族元素，其中主族元素包括s区、p区、过渡金属所在的d区、还有锕系元素和镧系元素所在的f区。此外，研究证实主族元素钙、锶和钡可利用它们的轨道成键，并遵循八隅规则——即原子在其价层中以八个电子结尾。另一方面，因为过渡金属有另外五个d轨道，当进行填充时，会形成具有18个电子的稳定结构。而在这项新的研究中，研究人员解释，即使像钙、锶和钡这样的主族元素也可以遵循八隅规则，从而证明八隅规则不仅限适用于过渡金属元素中。该研究小组还认为几乎所有化学教科书中描述的旧八隅规则在某些情况下其实是不正确的。

在这项研究中科研人员表明，在温度极低的冷腔室中，主族元素可以与一氧化碳结合形成18个电子的化合物。他们解释是在研究 Ba（CO） 和Ba（CO）-过程中使用频谱分析时，发现了一些异常的波数以C-O伸缩模式进行奇怪地移动。然后他们就对此现象进行了研究，结果表明Ba原子其实具有d轨道，而不是只有我们认知的s或p轨道。为了证明这套理论的正确性，他们将Ba、Sr和Ca混合在一个冷氖基体中，并使用红外光谱来对此进行更好地观察。最终他们发现了八个CO配位体和反键轨道的证据，这就是证明了非过渡金属元素也可以遵循八隅规则。