成链

成链

成链(catenation)是指同一种 化学元素 的 原子 经由连续的 共价键 互相连接形成长链状的分子。成链之形式在 碳 中最易出现,形成碳原子和碳原子之间相连的共价键,这种由碳原子构成的长链被称为碳链 BOBBIN 。成链是自然界存在大量有机物质的原因,而有机化学实质上就是在研究碳利用这个性质所形成的化合物。然而,碳并非唯一拥有此性质的元素,其他主族元素也有形成长链的性质,如硅和硫。

成链特点

元素硫有许多特点都和其成链能力有关。自然界中的硫是S8的环状分子。当加热超过 摄氏度 160度时打开其环状结构,分子和分子间再互相键结形成长链,长链会随温度上升而变长,其黏度也因长链变长而增加,直到约摄氏190度时黏度最大。 和 也有类似的结构。

元素硅可以与其他硅 原子 形成σ键,不过其稳定性不如 碳 之间的σ键。一些有机的 取代基 可以取代 硅烷 上的氢原子,形成类似 烷烃 的聚硅 (polysilane)。由于其离域的σ 电子 分散在长链上,这类化合物具有很特殊的电子属性如高导电性,这是由于链上的可离域σ电子(类似于石墨)。

硅原子之间也可能形成π键,类似 烯烃 的硅烯(disilylene)非常罕见。以往认为硅的三键化合物非常不稳定,后来在2004年已制备了硅炔( 英语 :disilynes)类的化合物。

联有取代基的磷链也已经被成功合成,但由于其 共价键 的 键能 不及碳-碳键,脆弱易断,因此小环分子或簇更常见。近几年来,也有越来越多的类金属像是硅、锗、 和铋等,皆被发现可以互相连接形成 双键 和三键。这些除碳之外元素形成的长链都被归于 无机聚合物 (英语:Inorganic 均聚物 )。

影响因素

成链是自然界存在大量有机物质的原因,而有机化学实质上就是在研究碳利用这个性质所形成的化合物。然而,碳并非唯一拥有此性质的元素,其他主族元素也有形成长链的性质,如硅和硫。

化学元素 能否形成长链,主要基于元素自身连接的 键能 ,但也会受到 位阻效应 和电性因素的影响,包括:元素的 电负性 、杂化 分子轨道 及元素之间形成不同 共价键 的能力。以碳元素为例,临近 原子 之间 重叠 的σ轨道可以足够强而可形成稳定的长链。以往认为其他元素很难形成长链,但现已发现许多元素都具有成链的 分子结构 。