罗德岛上有许多奇特的化合物，例如能实现氮～气～活～化～☆（或氩气活化）的有机分子：

能由代糖合成出的糖：

以及表现出奇特的化学行为的异铁：

为什么最稳定的化合物会是最稀少的呢。

Rita一直对这个问题深感好奇，因此今天特意在文献中考据了一下异铁的可能成分。历来这种推送Rita都是会自己算的，但是Fe团簇的自旋实在是太复杂了，并不是能在十几分钟内算完的，因此只进行文献论证。

首先整理一下罗德岛上异铁及相关物质的性质：

异铁可以由异铁碎片得到，1异铁=3异铁碎片，而且异铁碎时常作为反应副产物出现。

4个异铁可用于合成一个异铁组。关于异铁的描述表明，异铁是Fe的一种稳定存在形态。

关于异铁组的说明；异铁组的硬度比异铁低，纯度则较高。2个异铁组，1个装置和1个聚酸酯可用于生成一个异铁块。请注意这里首次出现了铁之外的原料（聚酸酯）。

论证开始。

异铁碎片，异铁，异铁组等是铁的宏观存在形态吗？

根据上述描述，异铁碎片并不稳定，异铁是罗德岛铁的稳定存在形式。有两种可能：其一，异铁碎片是Fe的纳米晶，由于其高的表面能而不稳定，形成宏观尺度的异铁后才得以稳定化。这一假说的致命问题在于，异铁到异铁组是在“极少数非人为因素”影响下实现的转化，应当是一个困难的过程。如果异铁已经是宏观的铁材料，小块的异铁形成异铁组只需要简单的焊接即可，不符合异铁组的描述。

因此只能是第二种可能：异铁碎片和异铁都是Fe的纳米团簇。

接下来，在异铁组和异铁块的关系中，后者是前者在配体（聚酸酯）的作用下形成的。因此可以认为，异铁组同样是纳米粒子，异铁块则是异铁组在配体桥联作用下形成的复合结构。

异铁碎片，异铁，异铁组的成分是什么？

根据第一点的论证，这三者都是Fe原子形成的团簇。暂时不考虑配体的影响，可以通过Fe_n团簇的稳定构型研究来推断三者的成分。这方面的研究很多，如MBKnickelbein通过光电子能谱研究了从Fe7到Fe90的团簇的电离行为（10./1.）。可惜光电子能谱无助于研究这些团簇的稳定性。B.R.Ramachandran等则通过艰苦的计算（因为每个团簇都要手动检查自旋态）研究了Fe7到Fe20的热力学稳定性。（10./jpv）结论如下：

不同带电状态的团簇失去一个Fe的能量，越正表明该团簇越稳定。可以看出大于Fe4的团簇都有显著的稳定性。

Rita将每原子平均原子化能对n的数目作图，可以看到Fe7到20，团簇稳定性单调上升，无需担心大团簇碎片化为小团簇。这也论证了从异铁碎片开始稳定性逐渐增加的事实。

既然异铁碎片是可以广泛存在的易得副产品，其稳定性显然不会太差，因此其化学成分最有可能是Fe5或Fe6。三个异铁碎片形成的异铁的化学式因此应当为Fe15或Fe18。两种结构都是稳定的。文献中也提到了即使是Fe20，每原子平均原子化能也与体相Fe（4.39eV）相差甚远，表明这些团簇只是介稳物种，可能需要有配体稳定才能存在。

鉴于Fe6的八面体结构（文中没有检查Fe6的稳定构型，但鉴于Fe7是五角双锥，Fe6很可能为八面体）与铁的bcp晶体结构更为相似，异铁碎片的化学式更有可能为Fe6，因此异铁的化学式应当为Fe18。

（遗憾的是文中没有给出Fe18的结构，只好用Fe15的凑数了。）

4个异铁反应可以生成一个异铁组。这一过程有概率掉落异铁碎片，而且掉落异铁碎片不会导致合成异铁组失败，因此异铁组不应当恰好为Fe18*4=Fe72，而应当为Fe66才对。

之所以异铁碎片掉落是概率事件，是因为Fe6在反应条件下可能发生多聚，只能得到介于异铁碎片和异铁之间的残次品。

根据第一部分的推断，异铁块是异铁组与聚酸酯形成的复合材料，就不详细论说了。

3.为什么异铁块十分稳定，却相当罕见？

这种纳米晶-有机物的复合材料不在实验室里当然见不到了。

论证完毕。

明日方舟系列次回预告：用代糖合成糖的全合成路线设计