Je dobře známo, že uhlík vytváří ve sloučeninách jednoduché, dvojité a trojné vazby $ \ ce {C-C} $. Existuje nedávná zpráva (2012), že uhlík tvoří čtyřnásobnou vazbu v křemelině, $ \ ce {C2} $. Výňatek níže je převzat z této zprávy. Čtvrtá vazba mi připadá docela zvláštní.
$ \ ce {C2} $ a jeho izoelektronické molekuly $ \ ce {CN +} $, BN a $ \ ce {CB -} $ (každý s osmi valenčními elektrony) jsou spojeny čtyřnásobnou vazbou. Vazba zahrnuje nejen jednu σ- a dvě π-vazby, ale také jednu slabou „obrácenou“ vazbu, kterou lze charakterizovat interakcí elektronů ve dvou směrem ven směřujících sp hybridních orbitalů.
Podle Shaika existence čtvrtého dluhopisu v $ \ ce {C2} $ naznačuje, že to ve skutečnosti není diradical …
Pokud by $ \ ce {C2} $ byl diradical, okamžitě by vytvořil vyšší klastry. Myslím, že skutečnost, že můžete izolovat $ \ ce {C2} $, vám říká, že má malou bariéru, která tomu může zabránit.
Molekulární orbitální teorie pro dikarbon naopak předpovídá dvojnou vazbu CC v $ \ ce {C2} $ se 2 páry elektronů v $ \ pi $ bonding orbitals a pořadí dluhopisů dva. „Energie disociace vazeb (BDE) $ \ ce {B2, C2} $ a $ \ ce {N2} $ ukazují rostoucí BDE v souladu s jednoduchými, dvojitými a trojitými vazbami.“ ( Ref ) Tento model molekuly $ \ ce {C2} $ se tedy zdá docela rozumný.
Moje otázky, protože to rozhodně není moje odborná oblast:
- Je dikarbon přirozeně obsažen v jakémkoli množství a jak stabilní je? Je snadné to udělat v laboratoři? (Článek na Wikipedii to uvádí ve hvězdných atmosférách, elektrických obloucích atd.)
- Existují dobré důkazy o přítomnosti čtyřnásobného svazku v $ \ ce {C2} $, který by nebyl stejně dobře vysvětlen dvojitým spojením?
Komentáře
- Může vás zajímat tento blogový příspěvek od Rzepy na $ \ ce {CN +} $ kation , který údajně obsahuje čtyřnásobnou vazbu $ \ ce {CN} $ a je izoelektronický s $ \ ce {C2} $
- @ Richard Terrett Děkuji za odkaz … ten ' s, který jsem nenašel '. Takže čtyřnásobná vazba je pravděpodobná z bod výpočtu (pokud si ' m přečtení tohoto práva). Existují experimentální důkazy, které by mohly / mohly podporovat jeden nebo druhý pohled? Jak jsem řekl, I ' m " trochu " zde mimo mé pole.
- Existuje příklad, že C může mít q uadruple obligations with U
- @JaniceDelMar Neexistují žádné důkazy a nikdy nebudou. Molekula C2 vypadá jako každá jiná homodiatomika: dvě načechrané koule elektronové hustoty tlačené k sobě. Kde jsou na tom obrázku čtyři lana?
- Nemuselo by to nutně tvořit vyšší shluky, protože možná 2 C-C – > C-C-C-C je endotermní reakce. Produkt je také diradical! ' Vysvětlení není.
Odpověď
Dobře , nejde ani tak o odpověď, jako o souhrn mého vlastního pokroku v tomto tématu poté, co jsem se nad tím zamyslel. Ještě si nemyslím, že je to v komunitě ustálená debata, takže se za to tolik nestydím 🙂
Několik věcí, které stojí za zmínku, jsou:
-
Energie vazby nalezená autory pro tuto čtvrtou vazbu je $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , tj. about $ \ pu {55 kJ / mol} $ . To je pro kovalentní vazbu velmi slabé. Můžete jej porovnat s další hodnoty zde , nebo energie prvních tří vazeb v uhlíku s trojnými vazbami, které jsou $ 348, 266 $ , a $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Tato čtvrtá vazba je ve skutečnosti ještě slabší než ta nejsilnější z vodíkových vazeb ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). Další úhel pohledu na tento článek by tedy mohl být: „valenční vazba nutně předpovídá čtyřnásobnou vazbu a nyní to bylo přesně vypočteno a bylo zjištěno, že je poměrně slabé. “
-
Zjištění tohoto článku jsou v souladu s dřívějšími výpočty využívajícími jiné metody kvantové chemie (např. výpočty DFT v ref. 48 článku Nature Chemistry ), který pro molekulární dikarbon našel pořadí vazeb mezi 3 a 4.