立方羰
立方羰是一种不寻常的碳氧化物,化学式C8O8。最早是在锑场中电解八羟基立方烷制取出来的。超理研究表明,该物质很容易爆炸性分解,且为第四易爆的物质,仅次于并列第一的过亚氯酸和雷爆氙以及排行第三的二十氮。
结构 编辑
立方羰的结构相当于立方烷中的氢被氧取代,但是碳和氧形成双键(无反馈π键)。
一般情况下,立方羰中的每个碳原子给出2个电子,8个碳原子只能给出16个电子,不能像立方烷那样形成12个正常的共价键(这需要24个电子)。
所以立方羰是缺电子化合物,每个碳原子与周围三个碳原子形成4中心2电子键。
特殊情况 编辑
当碳原子的1s电子被激发到外层,以s2p3杂化参与形成共价键时,每个碳原子将给出3个电子,这时缺电子共价键就会变成正常的共价键。目前还没有人详细研究过这种物质。
性质 编辑
物理性质 编辑
立方羰是一种无色易升华的固体,有令人窒息的气味,有剧毒。熔点不明,纯的立方羰沸点不高于100℃,但是有杂质(八羟基立方烷)会高于100℃。
化学性质 编辑
立方羰易燃易爆,只在锑场中稳定,离开锑场就会爆炸。容易分解成一氧化碳并释放大量能量。
它易溶于水和酸(羰基氧能形成氢键)。水溶液有弱酸性,但不知道pKa,在碱性条件下慢慢分解成环己六酮和甲酸盐,并进一步歧化为其他有机物。
有羰基的性质,可以被还原成八羟基立方烷以及立方烷,可以被钠还原成Na8C8O8或Na8C8,但是直接在立方羰中加入钠会爆炸。
还能和二甲基汞反应,变成八甲氧基立方烷(可用于清除废水里的有机汞)。
特殊性质 编辑
过渡金属盐诱导立方羰分解会得到环己六酮和金属羰基化合物。在黑暗的条件下可以观察到短暂的闪光,这是激发态的一氧化碳贡献的。
通过同位素标记法,科学家发现立方羰在分解时经过一个中间体:二羰基合环己六酮。分子中,一氧化碳的碳端电荷密度高,而环己六酮的碳端电荷密度低。两者通过静电吸引形成不太稳定的键(用虚线表示)。由于结构限制,这两个碳原子一定是处于对位的。
这些键会被金属离子迅速破坏,产生的一氧化碳处于激发态,极度活泼,能将金属离子还原为单质并进一步形成金属羰基化合物。
作为立方羰的同分异构体,二羰基合环己六酮很不稳定。对CO的环己六酮溶液加压可以检测到它的存在,但是它在这个条件下不能变成立方羰。