Первоначально бор озадачил химиков тем, что молекулы BH3 не существует, а простейший бороводород — диборан, формула которого B2H6.
Причина этого в том, что элементы главных подгрупп, к которым относится бор, стремятся заполнить внешнюю оболочку до восьми электронов. В соответствии с правилом электронных октетов (правилом Льюиса), устойчивой электронной оболочкой является оболочка, изоэлектронная (см. Изоэлектронный ряд) инертным газам. Образуя химические связи (как ионные, так и ковалентные), атомы стремятся отдавать или принимать такое количество электронов, которое обеспечит наличие восьми электронов на их внешнем слое.
У бора на внешнем (валентном) уровне всего три электрона, поэтому в гипотетическом соединении BH3 на внешнем электронном слое бора будет располагаться шесть электронов. Такая конфигурация не будет устойчивой, и, соответственно, соединения с шестиэлектронной оболочкой не будут устойчивы и просто не смогут существовать. Для увеличения стабильности своих соединений бор стремится принять на эту орбиталь пары электронов уже сформированных ковалентных связей. В конечном итоге образуются так называемые многоцентровые связи, в которых пара (или большее число электронов) может одновременно принадлежать более чем двум ядрам.
Строение диборана. Известно, что меньшая длина химической связи говорит о ее большей прочности, то есть у более прочных химических связей межатомное расстояние меньше. Исходя из этого можно сделать вывод, что двухатомные связи B–H (длина 119 пикометров) прочнее взаимодействия в четырехцентровой связи (длина 131 пм). Рисунок с сайта en.wikipedia.org
До изучения диборана химики сталкивались только с двухцентровыми химическими связями, где одинарная, двойная или тройная связи могут образовываться только между двумя атомами (то есть облако электронов может единовременно принадлежать только двум атома — двум центрам, формирующим связь).
Изучение химической связи в боранах не только позволило определить, что теория валентных связей и классические валентные состояния не всегда могут предсказать и описать состав и строение химических веществ, но и поставило перед химиками вопрос о необходимости нового определения валентности и других характеристик ковалентной связи, тем более что существующее в настоящее время определение валентности по IUPAC нельзя считать идеальным: «Валентность — максимальное количество одновалентных атомов (изначально, водорода или хлора), которое может соединиться с элементом или фрагментом, или с тем, чем может быть заменен этот атом» (The maximum number of univalent atoms (originally hydrogen or chlorine atoms) that may combine with an atom of the element under consideration, or with a fragment, or for which an atom of this element can be substituted).
#IYPT2019