化学家很早就知道氦(He)是惰性元素,它不与任何其它物质相结合。然而,澳大利亚的研究人员预言有一种奇异的带阳电的分子,它由碳和氦的原子键合在一起所组成。迄今,还没有谁制得诸如此类的分子。

堪培拉澳大利亚国立大学的利奥 · 莱顿和一个小组,利用尖端电子计算机去模拟分子的结构,计算出像Che33+和Che44+这样的分子不仅应该存在而且在实验中还能观测到它们。

直到目前,大多数化学家是在利用有70年历史的化学键理论满意地工作着。现在,他们借助于新的大功率计算机,开始把握住现代量子理论的更为基本的理论内涵。

首先面临困难的理论信条之一是八电子律,它于1916年由吉尔伯特 · 路易斯提出。八电子律认为原子以一种方式结合以取得其外层电子壳层为8个电子,稀有气体氦、氖、氩、氪、氮、氨,它们外层电子壳层已满8个,这就解释了它们为什么在化学上是惰性的。

尽管八电子律对早期理论家很有帮助,但现已成了一个障碍。由于化学家们固执地坚持八电子律,致使氙化学的广泛研究延迟30年之久。

仅仅在高功率的计算机进行了大量的计算之后,量子理论的深刻内涵才显示出来。让化学家们从前所未有的精密的价键理论去解释更多的化学现象,这意味着这一方面的工作变得更为复杂了。化学家们通常提出新的价键理论的原因是需要去解释不符合标准原则的特殊的化学键。为了做到这点,化学家们不得不去弄明白原子和分子是怎样起反应的,而这需要分析原子的和分子的碰撞。

原子的和分子的碰撞会产生中性分子和带电离子,它们又会分离成更小的碎片。研究者们利用量子理论可以计算这些新物质的稳定程度以及它们原子间的距离。例如,澳大利亚研究者最近的计算表明,在Che33+和Che44+中,碳原子和氮原子间距离很短,这意味着它们之间会成键。(参看图例)尽管计算表明,这些阳离子是高度不稳定的,同样的计算亦预言对它们的化学分解亦有一个巨大的能量屏障。换句话谋,它们将存在足够长的时间,以使化学家们探测到它。

如果这是确实的,这将很可能为科学家们配备这些“不可能”的新物质。

[New Scientist,1987年4月9日]