虚键

虛鍵，是超理無機結構化學中重要的化學鍵。它有效解釋了關於部分非八電子結構物質在銻場中的反常穩定性。

發現歷程

在系統研究過無機蔬菜（註：區別於部分碲球人生造的概念，銻星的無機蔬菜是一大類硅基物種的統稱）後，銻星學者毛玉菌提出了一個猜想：一定存在某種最簡單的基礎性物質，來合成這些無機基團。超理學家最初認為這種物質是類比甲烷的硅烷（SiH₄）。但在幾位大銻的指導下（「硅烷寫多了會雜化成硫碘酸的！」），超理學界終於認知到，這種基本物質是被碲球認為不能穩定存在的甲硼烷（BH₃）。

甲硼烷結構式

在以毛玉菌為首的銻星學者利用零下1000℃的稀冷高錳酸鉀，在鹼性條件下進行發功對硼烯催化氧化，終於製得了常溫常壓下穩定存在的甲硼烷。然而，解釋這類硼烷的穩定存在卻又成了令人為難的問題。最終，他從試圖絡合硼烷的四氫呋喃代師身上找到了靈感（四氫呋喃可以和硼烷形成配合物），終於提出了虛鍵理論。

基本內容

我們已經知道，在碲球最普通的甲硼烷中，B原子以sp2雜化形式連接3個氫原子（如上圖）。在這種情況下，B原子最外層的電子數只有6個，很難穩定存在。通過科學目測、信息技術與積分歸納法，超理學家成功觀測到了甲硼烷在銻場中發生可逆反應，生成二聚甲硼烷（(BH₃)₂）的過程：

右圖所示為甲硼烷的空間球棍模型。在此模型中，甲硼烷的2p軌道垂直於分子所在平面

甲硼烷的碲球結構

。實際上，在銻場的催化作用下，兩分子的甲硼烷之間空軌道波函數疊加，產生一個含有假想電子的虛場，形成一種特殊的分子內作用力，我們稱為虛鍵（vain bond）。這樣一來，甲硼烷中的B原子得以以mp3雜化形式存在。

反應過程如下圖所示：

通過這一反應

甲硼烷二聚反應示意圖

，許多不能穩定存在的結構得以在現實中被製取與應用。經後續實驗發現，在參與其他反應時，虛鍵會自然斷裂，不消耗任何能量。另外，科學目測容易發現，B—B虛鍵的空間體積要大於普通的B—B單鍵，同時沒有反鍵軌道。

常見問題

Q：二聚甲硼烷與乙硼烷有什麼區別嗎?

A：我很抱歉使用了可能引起誤會的描述，實際上，二聚甲硼烷的結構與乙硼烷的三中心二電子鍵沒有任何相關之處，在參與反應時，虛鍵會自然斷裂，不消耗任何能量（換言之，虛鍵的鍵能是0）。

Q：在沒有電子的情況下，作用力是如何產生的？

A：這是一個典型的碲球邏輯。在銻星，電子並不以「各人自掃門前雪」的形式存在，任何波函數不同，乃至能級不同的電子都可以完全平等地享有一切成鍵權利。這也是為什麼虛鍵不存在反鍵軌道：所有軌道都樂於參與到穩定二聚甲硼烷的工作中來。就像我在電子的有絲分裂中說的那樣，這裏體現了超理學對電子的人文主義關懷。

Q：零下1000℃是怎麼達到的？？？

A（毛玉菌）：在超理學中，這並不算是太難的工作。不過如果你一定想知道的話，我們當時請趙明毅先生在實驗室講了個笑話。

A（四氫呋喃）：值得一提的是，楊代師是第一個達到這個溫度的人，她當時大喊：「這個反應，無論是零度還是1000度還是零下1000度都可以進行。」

Q：為什麼圖示里的甲硼烷是重疊式的？

A：好吧……這個是我懶得轉了。