编辑“︁泛原子”︁

泛原子，是一种介于原子和原子团之间的物质。其结构为：一个或几个常规原子核埋藏在由大量质子组成的质子云中，电子在这些质子云中运动。比如Sb4，这个物质在锑星标准环境下，就是以泛原子的形式存在，中间是一个Sb核，周围有153个质子构成的质子云和204个电子，若干中子。

泛原子得到或失去若干个电子就是泛离子，比如（Sb4）2+。超盐酸根其实也是一种泛离子，但由于它的不稳定性（超强氧化性）和一些其他的特殊超理性质，一般不把它作为泛离子进行研究。

泛原子和普通原子以共价键或配位键相连，组成泛性分子或泛性原子团。

一般认为，泛性分子 或者说 泛性物质，就是那些以魔键为主，以化学键为辅的超理物质。

有的泛原子/离子很稳定（这里稳定指质子轨道很稳定），有的只是作为中间产物，很不稳定。下面只讨论稳定的泛原子。

在泛原子中，质子云中存在两种力：将质子分开的电磁力和将质子聚拢的强相互作用力。它们相互平衡，除非锑场发生大幅度变化，否则泛原子的质子云状态不会发生改变。但由于强相互作用力的作用范围受锑场强度影响，每一种泛原子都有一个适宜锑场范围，锑场强度高于或低于该范围，泛原子都会分解或转化为其他泛原子。

相比之下，泛原子中的电子才是决定了其特殊化学性质的关键。泛原子中电子的轨道和一般原子或原子团都有很大差别。根据锑星科学家赵锶钡（他是泛原子理论的创始人）于锑宙标准历2359年提出的看法，泛原子电子轨道存在下列现象：（以单核泛原子为例）

1）因为泛原子中，只有少数正电荷位于核中，所以电子主要受到质子云的吸引。

2）质子云在核外一个球形区域内几乎均匀分布。越靠近内部的电子，受到的吸引力反而越小（接近核的电子除外）。在球形区域边缘，电子受到的吸引等效于一个电荷等于整个泛原子所有质子的、位于中心的点电荷，这是吸引力最大的地方。

3）这使得泛原子电子倾向于两种轨道：一种分布在核附近（内层轨道），又分为（a）单独绕核和（b）在核与质子云层之间形成共价键 这两种。另一种则是分布在质子云外围（价层轨道），其电子云部分与质子云重合，部分在质子云外。第二种轨道可以参与泛原子和其他物质的反应。这样就形成了从内到外径向平均电荷“正—负—正—负”的结构（如图），这种结构被称为泛原子的复双层结构（因为电子和质子都是2层）。
[[File:A8E54A56-7F4F-4CCB-A0F4-344888EE7A07.jpeg|thumb|220x220px]]
4）泛原子中的电子同样遵循泡利不相容原理和洪特原则，但电子轨道的能级发生了巨大变化。以Sb4为例，如果把它的泛原子轨道当作第204号元素的原子轨道来看，那意味着（从量子数来看）对应7f,6g,9s,以及8p,7d甚至6f的轨道都位于差不多的能级上，能级相差之小以至于出现电子自旋平行现象。这种大规模的能级趋同现象有点类似于杂化，不过它不是由于外界改变引起的杂化，而是泛原子内部特征造就的现象，因此被称为泛原子价层内杂化。这样产生的轨道便称为泛原子轨道（对应于原子轨道和分子轨道）。

5）大规模的相同能级也造就了泛原子电子的一种特性：在化学反应中不要求某能级填满，甚至不要求半满，基本上就看质子云和外界物质谁能拉到电子。

第（4）（5）条是泛原子轨道理论（该理论同样由赵锶钡建立）的基础。

注意：上述5条论述基于单核泛原子，对于多核泛原子来说，部分条目略有改动。

这些泛原子电子特性决定了泛原子独特的化学性质

泛原子有以下一些分类方式：

a）按稳定性分：稳定泛原子和不稳定泛原子（我们讨论的都是稳定泛原子）

稳定泛原子在反应中可以被看作一个体积非常大的原子。

b）按结构分：单核泛原子（一个原子核被一片质子云环绕）和多核泛原子（多个原子核被同一片质子云环绕）

c）按氧化性分：氧化性泛原子和还原性泛原子

氧化性泛原子主要以负价存在，还原性泛原子主要以正价存在。所有的氧化性泛原子都是多核泛原子。

还原性泛原子/泛离子：

通常成正价，因为动力学原因很少形成自由离子。往往与氟、氧、氯等强电负性原子成键，它们之间成的键几乎是离子键，但在熔融状态下也不分离。虽然目前没有在含还原性泛原子的化合物溶液中发现单独的还原性泛离子，但由还原性泛原子和氟、氧、氯等元素构成的酸根已经发现了50多种（基本都是H0小于-15的酸），由于泛原子体积很大又有大量能级相同的价电子，一个泛原子同时与20个氟原子成键都不是问题。

有一些还原性泛原子（不是离子）可以游离存在，其形态类似于类金属或金属单质。

还原性泛离子在钴星、锘星、鎶星等星球的生物中发挥着重要的作用，之后还会提到。

氧化性泛原子/泛离子：

通常成负价，也可能成正价，同样很少形成自由离子。与氢、碳和锑有很强的亲附性，容易和这些原子成共价键。它们都是多核泛原子，因此往往有非球的形状，比如橄榄形。这些形状限制了它的成键，往往只能在橄榄形的两个顶点和赤道面上成键。

泛原子的命名

系统命名法：将核用对应的元素表示，加上中括号，有多个核以逗号隔开；后面写上质子云的质子数，也加上中括号。比如：[Sb][p153]，（读作：一百五十三质合锑）表示一个51质子的原子核外面有153个质子组成的质子云。对于超过3个核的泛原子，要标明核的排列方式，标在第一个中括号的后面（下标），有一下一些下标：

L：直线排列，此时方括号中各个核的顺序就是按照泛原子中核的排列顺序。比如:[Sb,W,Sb]L[p176]，钨核在中间；[Sb,Sb,W]L[p176]，锑核在中间。

T：三角形排列。

P：四面体排列，如果四个核都不相同，则用PR，PS标明手性。

Cn（n>3）：卫星型排列。一个核在中间，剩下的环绕在其周围，一般环绕的核都相同。比如C3就是BF3型结构，C4就是甲烷型结构，C5就是双角三棱锥形结构，C6就是SF6型结构。中心原子核写在最前面。例如：[No,Fe,Fe,Fe,Fe]C4[p260]，这是七碲化锘分子在5~30Zmy锑场，200~600°K温度时的结构（没写错，是铁原子核，不信你数一下总质子数）。

普通命名法：对于某些常见的稳定泛原子，可以直接用合成泛原子的反应物加上中括号表示泛原子，必要时还可以在中括号后面加上一个小括号表示质子云，对于部分泛原子，还有三到四个字母的元素符号简称（通常是那些极其稳定的泛原子，我们下面详细讨论的都属于此类）。比如前面的[Sb][p153]，可以写成[Sb4]或[Sb4](153)或Sbq。读作四聚锑或魔化四聚锑。

一些常见的泛原子

1）四锑合钙 [CaSb4] 或 Sbc，系统命名法[Sb][p173]。也被称为铠。

还原性泛原子，可以在锑场强度1.4~45Zmy的环境存在。常见化合价+3，+4，+5，+6，+7，+8，+9。游离态是一种有金属光泽的银白色固体，称为金属铠，熔点1021°C（1atm）。导电性好，电阻率2.1*10^-7Ω·m。在含氧空气中极易被氧化生成一层粉色的氧化膜（Sbc2O5）。在含氟空气中自燃生成SbcF8粉末（黄色）。在氯气中燃烧则生成SbcCl5（蓝紫色）。SbcF8与O2F2在电弧或紫外线照射下可以生成SbcF9（橘红色）或SbcF10（血红色）。还可以和氮气在400°C反应生成SbcN。

其氧化物Sbc2O5（五氧化二铠），不溶于水，溶于强碱性溶液。在NaOH中缓慢溶解并发生反应（1）。也能溶于浓HCl并发生反应（2）。还能溶于氟王水发生反应（3）。
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关于[Sb][p173]为什么可以被称为[CaSb4]：这个问题看起来不大，其实是一个很大的问题。首先，这个物质只有一个锑核和173个云中质子。其次，它不一定要靠4Sb+Ca=锑场=[Sb][p173]这个方式合成，也可以用其他原子。既然可以被称为[CaSb4]，那完全可以说它是[Nd3Ru](173)，或干脆[H224](173)，总之是51个核内质子和173个核外质子就行了。

但是，事实并非如此。首先，[Sb][p173]有一个性质：无论在什么条件下，降低锑场强度直到0，该物质都会以[Sb][p173]==4Sb+Ca的方式分解。在泛原子理论出现之前，人们也一直认为该物质的真实结构就是CaSb4。因此，虽然实际结构中不含Ca原子核，我们依然认为该物质含有一个“隐藏”的CaSb4结构，更准确的说法是该物质有形成CaSb4的趋势。

这就是一个泛原子能否使用普通命名法的必要条件：在降低锑场强度时，无论降低锑场强度的速率如何，该泛原子都能分解为相同的原子。[Sb][p173]符合这一条件，因此我们可以理直气壮地说出[CaSb4]这个名字。由于[CaSb4]实在太过重要（之后会看到，它是某些生命体必不可少的物质），我们又给了它一个像原子一样的名字——Sbc。

为什么有许多泛原子都具有这种“稳定分解”的特性呢？赵锶钡在2367年成功地解决了这个难题，他也因此获得锘贝尔超理学奖。这个问题的答案叫做“泛聚核理论”，我们之后再详细讨论。

总之，[CaSb4]有不止一种合成方式，但只有一种分解方式。用这种方法也可以将其他原子核转变为Ca和Sb原子核，是一种特殊的核反应。这种通过泛原子生成和分解实现的核反应叫做泛化核转移。

这些可以稳定分解的泛原子也被称为正规泛原子。

我发现了赵大师关于泛原子大量存在的证据：

如图，赵明毅说元素的种类是无穷无尽的，别人不信，赵明毅解释道，有些原子核会断裂成粉末（质子云），这样元素就不再局限于传统的“原子核+核外电子云”模式，所以元素的种类是无穷无尽的。显然，赵大师这里说的“元素”，就是由已有原子核变成质子云得到的。不可能所有超理元素都是完全由质子云构成的；为了得到无穷无尽的元素，一定有相当一部分元素是由普通原子核和质子云共同构成的。也就是说，泛原子大量存在。

Sbc泛原子在锑星的生物体内起到重要作用

星生物中Sbc主要以下面两种形式存在，它们分别称为SCC-α和SCC-β类化合物。两类化合物都以Sbc为中心原子，与12个原子成单键或配位键（12个原子大致处于一个正二十面体的12个顶点上），Sbc均为+4价。这里Sbc的杂化轨道称为o12杂化。

两者基本结构如图。在SCC-α中，两个R总是处于相对位置。

这里出现两种与Sbc结合的小分子有机化合物，泛结合素C1和C2。其中C1在SCC-α和SCC-β中结构略有不同。
[[File:BBBDEF5D-AAE6-4F1F-8DC9-7EE9A73789C7.jpeg|thumb|220x220px]]
大部分生物呼吸氧气。在钴星生物线粒体内膜上的氧化呼吸链上有一种复合体含9个Sbc（其中3个是SCC-β，6个是SCC-α），所以也称九连环复合体。这9个Sbc都作为电子载体存在，通过Sbc在+3和+4价之间转化，它们的电势依次增高。为什么9个Sbc的电势不一样呢？因为它们连接的R基不同。SCC-α的氧化性普遍高于SCC-β，所以这9个Sbc的排列为：前3个SCC-β，后6个SCC-α。经过科学家们的研究，这9个Sbc的电子排列居然都不完全相同：它们最外层都是24个电子，但内部的排列各不相同。这也是泛原子轨道的一个特点，外层的各电子能级可以发生各种细微的调整。

除此之外，Sbc还出现在钴星生物的各种酶里面。
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