低价镁化合物

低价镁化合物，指镁元素在其中的氧化态为+1的化合物，近年来已制得稳定的Mg(I)化合物，也是首次发现碱土金属能表现出稳定的+1氧化态^[1]。

最早发现的低价镁化合物之一，黄色固体，Ar代表2,6-双（异丙基）苯基。注：其中两个六元环平面夹角为90°

背景

作为一种碱土金属元素，镁的主要氧化态为+2，除了三元金属氢化物Mg₂RuH₄、Mg₃RuH₃和Mg₄IrH₅以及二硼化镁不能简单地用氧化态描述^[2]。MgB₂中的Mg-Mg间距明显缩短，说明有相互作用（以上几种特殊的物质中，Mg-Mg键的键长分别是293 pm、303 pm、275 pm、308pm）^[2][3]，科学家已经假设其中含有Mg₂²⁺单元。理论计算证实了Mg₂²⁺离子的稳定性^[4]。同时Mg₂²⁺离子也已经被发现可以较长期的存在于液相和气相中^[5]，但稳定的Mg(I)化合物一直未能制得。

制备与结构

2007年三位化学家在《科学》杂志上发表文章，报道他们用过量的金属钾在甲苯中还原Mg^II的碘配合物，制得了两种稳定的Mg(I)化合物，两种物质的化学式都可以写成L₂Mg₂，其中L代表一个大阴离子配體，该反应使用的大阴离子配体如下：^[1]

• 胍基配体（priso），[(Ar)NC(NPrⁱ₂)N(Ar)]^–（其中 Ar = 2,6-双（异丙基）苯基、Prⁱ = 异丙基），其形成的低价镁化合物为无色。
• 酮亚胺（英语：NacNac）配体（nacnac），{[(Ar)NC(Me)]₂CH}⁻,- （其中 Ar = 2,6-双（异丙基）苯基、Me = 甲基），其形成的低价镁化合物为黄色固体。

X射线晶体学研究发现，其中Mg-Mg键的键长分别是285.1pm和284.6pm。理论研究表明他们实际上是离子化合物，化学式为Mg₂²⁺(L⁻)₂^[1]。2族元素形成的Mg₂²⁺离子与12族元素形成的Hg₂²⁺离子（存在于氯化亚汞等物质中）、Cd₂²⁺离子（存在于四氯铝酸镉(I)中）类似。

性质

目前制得的两种低价镁化合物容易与空气和水反应，但是有着较好的热稳定性，其热分解温度分别为170℃和300℃^[1]。

参见

• 元素氧化态列表

参考资料

1. Green, Shaun P.; Jones, Cameron; Stasch, Andreas. Stable Magnesium(I) Compounds with Mg-Mg Bonds. Science. 2007-12-14, 318 (5857): 1754–1757 [2022-03-25]. ISSN 0036-8075. PMID 17991827. doi:10.1126/science.1150856. （原始内容于2022-03-25） （英语）. 
2. King, R.Bruce. Chemical bonding topology of superconductors. 5. The similarities between magnesium diboride and cuprate superconductors and the role of subvalent magnesium. Polyhedron. 2002-10, 21 (23): 2347–2350 [2022-03-25]. doi:10.1016/S0277-5387(02)01183-X. （原始内容于2018-07-02） （英语）. 
3. R. Bruce King,(1994),"Hydrides: Solid state transition metal complexes" in Encyclopedia of Inorganic chemistry,John Wiley & Sons, ISBN 0-471-93620-0
4. Hogreve, H. Mg22+: a long-lived metastable dication. Chemical Physics Letters. 2004-08, 394 (1-3): 32–36 [2022-03-25]. doi:10.1016/j.cplett.2004.06.099. （原始内容于2022-02-08） （英语）. 
5. Saito, Yahachi; Ishida, Toshiyuki; Noda, Tamotsu. Cluster ions ejected from an Li-Mg alloy liquid metal ion source: Observation of MG 2 2+ and MG 3 2+. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 1991-01-01, 2 (1): 76–80 [2022-03-25]. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/1044-0305(91)80063-D. （原始内容于2022-03-25） （英语）.