肆鍵與伍鍵（Quadruple Bond and Quintuple Bond）

肆鍵與伍鍵（Quadruple Bond and Quintuple Bond）
台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

肆鍵的化合物
八氯二錸(III)化鉀是第一個被鑑定出具有肆鍵（Quadruple Bond）的化合物，由柯通教授（Frank Albert Cotton，1930~2007，美國）於1964年發表。柯通教授畢業於哈佛大學，在他31歲時（1961年），他成為麻省理工學院（MIT）教授，也是當時MIT大學最年輕的教授。柯通教授一生致力於過渡金屬的研究，一生發表論文達到驚人的1700篇。八氯二錸(III)化鉀（potassium octachlorodirhenate(III)）的化學式為K2[Re₂Cl₈]•2H₂O，雙錸之間的共價鍵為肆鍵。此肆鍵包含1個σ鍵、2個π鍵及1個δ鍵。八氯二錸(III) 錯離子（Re₂Cl₈^2-）的分子模型如下圖所示。

圖︰八氯二錸(III) 錯離子(Re2Cl82-)的分子模型
圖片來源︰http://www.3dchem.com/inorganicmolecule.asp?id=602#

目前的研究也發現早在1844年，具有肆鍵的雙鉻化合物就已經由法國科學家E. Peligot（Eugène-Melchior Péligot）合成出來，E. Peligot也是歷史上第一位從礦物中提取得到鈾化合物的科學家。E. Peligot合成的雙鉻化合物為醋酸二鉻(II) （Chromium(II) acetate），化學式為Cr₂(O₂CCH₃)₄(H₂O)₂。醋酸二鉻在合成後的一個世紀，後人才了解此為具有肆鍵的雙鉻化合物，分子模型如下圖所示。

圖︰醋酸二鉻(II) （Cr₂(O₂CCH₃)₄(H₂O)₂）的分子模型
圖片來源︰http://en.wikipedia.org/wiki/Chromium(II)_acetate

鉻−鉻的伍鍵         
近幾年來，具有伍鍵（Quintuple Bond）的化合物也陸續被合成成功，這一系列化合物皆以雙鉻化合物為主。鉻−鉻的伍鍵包含1個σ鍵、2個π鍵及2個δ鍵，此伍鍵的結構式可表示如下︰

以價鍵理論簡述這伍鍵的形成過程如下︰
（1） 1個σ鍵是來自兩個Cr原子的dz2軌域沿著兩Cr原子核間軸重疊而成；

（2） 2個π鍵中，1個是來自兩個Cr原子的dyz側面重疊而成；另1個是來自兩個Cr原子的dxz側面重疊而成。

（3） 2個δ鍵中，1個是來自兩個Cr原子的dxy側面重疊而成；另1個是來自兩個Cr原子的dx2-y2側面重疊而成。

圖片來源︰http://en.wikipedia.org/wiki/Quintuple_bond

參考資料︰
1. http://www.3dchem.com/inorganicmolecule.asp?id=602#
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Chromium(II)_acetate
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Quintuple_bond