| 전통적상식과 다른 알칼리토금속 원소 옥타카르보닐기 | ||
|
||
 최근 푸단(複旦)대학 화학학부 저우밍페이(周鳴飛) 교수 연구팀은 실험을 통해 주족(main group) 알칼리토금속 원소인 칼슘, 스트론튬, 바륨 등이 안정적 옥타카르보닐기 화합물 분자를 형성할 수 있음을 발견하였다. 동 화합물 분자는 18전자규칙을 만족시키며 전형적 전이금속결합 특성을 나타냈다. 해당 연구는 알칼리토금속 원소가 기존의 상식에 비해 더 풍부한 화학성질을 구비할 가능성을 시사한다. 따라서 주족 원소와 전이금속 원소 간 경계 구분은 간단명료한 원소주기표 구분에 비해 더욱 애매모호해졌다. 해당 연구 성과는 2018년 8월 31일 "Science"에 온라인으로 게재되었다. 기존의 연구에 의하면 전이금속은 단순한 σ-π 배위결합에 힘입어 CO 배위체와 안정적인 카르보닐기 배위화합물을 형성할 수 있지만 알칼리토금속원소는 전이금속처럼 CO 배위체와 안정적인 카르보닐기 배위화합물을 형성할 수 없다. 하지만 조기에 수행된 연구에서는 바륨을 "명예의 전이금속"으로 분류하고 바륨이 어느 정도로 5d 궤도를 이용해 해당 결합에 관여할 수 있다고 보고된바 있다. 연구팀은 실험을 통해 5d 궤도의 핵심 역할에 의해 바륨이 카르보닐기 바륨이온 Ba(CO)q(q=+1과 -1)으로 형성됨을 발견하였다. 또한 알칼리토금속 원소 s궤도 위의 2개 전자를 에너지가 높은 d궤도로 여기하면 원래 만족시킬 수 없던 결합 조건을 와전시켜 σ-π 결합이 가능해질 수 있다고 가설하였다. 연구팀은 상기 발견을 토대로 기존의 상식을 뒤집고 바륨의 옥타카르보닐기 화합물 Ba(CO)8 제조를 시도하였다. 최종 실험 결과, 바륨뿐만 아니라 바륨보다 가벼운 알칼리토금속 원소인 칼슘과 스트론튬도 저온 네온 기질 조건에서 옥타카르보닐기 화합물을 형성할 수 있다는 것이 입증되었다. 해당 결과는 Frenking 연구팀의 양자화학 이론 계산에 부합된다. 저우밍페이 연구팀은 중성 화합물을 제외한 조건에서 기상/질량선택 적외선 광해리 분광법을 사용하여 상응한 17전자 알칼리토금속 옥타카르보닐기 화합물 양이온 [M(CO)8]+(M=Ca, Sr, Ba)의 존재를 확인하였다. 기존에 (n)s2 전자구조를 보유한 알칼리토금속인 칼슘, 스트론튬, 바륨을 예로부터 화학성질이 상대적으로 확실한 주족 원소로 간주하는데 일반적으로 형성된 이온결합 또는 두개 ns가(value) 전자를 통해 극성 공유결합을 형성한다. 하지만 18전자규칙에 부합하는 옥타카르보닐기 화합물은 예외이다. 해당 배위화합물의 발견은 칼슘, 스트론튬, 바륨이 동시에 어느 정도로 전이금속 원소의 화학성질을 보유함을 시사한다. 이는 주족 원소와 전이금속 원소의 경계를 애매모호하게 하는 새로운 지식으로서 알칼리토금속 화합물 관련 물리화학적 성질을 심층 이해하는데 도움을 준다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/8/417117.shtm |
SEARCH
- 정책동향
- 이슈리포트
- 통계DB
- 통계DB