Carbon er velkendt for at danne enkelt-, dobbelt- og tredobbelt $ \ ce {C-C} $ -bindinger i forbindelser. Der er en nylig rapport (2012) om, at kulstof danner en firdoblet binding i diatomisk kulstof, $ \ ce {C2} $. Uddraget nedenfor er taget fra rapporten. Den fjerde binding virker ret underlig for mig.
$ \ ce {C2} $ og dens isoelektroniske molekyler $ \ ce {CN +} $, BN og $ \ ce {CB -} $ (hver med otte valenselektroner) er bundet af en firdoblet binding. Bindingen omfatter ikke kun en σ- og to π-bindinger, men også en svag omvendt binding, som kan karakteriseres ved samspillet mellem elektroner i to udadvendte sp-hybridorbitaler.
Ifølge Shaik er eksistensen af den fjerde obligation i $ \ ce {C2} $ antyder, at den ikke rigtig er diradisk …
Hvis $ \ ce {C2} $ var en diradical, ville den straks danne højere klynger. Jeg tror, at det faktum, at du kan isolere $ \ ce {C2} $, fortæller dig, at den har en barriere, så lille som den måtte være, for at forhindre det.
Molekylær orbitalteori for dicarbon forudsiger på den anden side en CC dobbeltbinding i $ \ ce {C2} $ med 2 par elektroner i $ \ pi $ obligationsorbitaler og en obligationsordre på to. “Obligationsdissociationsenergierne (BDE) på $ \ ce {B2, C2} $ og $ \ ce {N2} $ viser stigende BDE i overensstemmelse med enkelt-, dobbelt- og tredobbelte obligationer.” ( Ref ) Så denne model af $ \ ce {C2} $ -molekylet virker ganske rimelig.
Mine spørgsmål, da dette bestemt ikke er mit ekspertiseområde:
- Findes dicarbon naturligt i enhver mængde, og hvor stabil er den? Er det let at lave i laboratoriet? (Wikipedia-artiklen rapporterer det i stjernemæssige atmosfærer, elektriske buer osv.)
- Er der gode beviser for tilstedeværelsen af en firdobbelt obligation i $ \ ce {C2} $, der ikke ville være lige så godt forklaret ved dobbeltbinding?
Kommentarer
- Du kan være interesseret i dette blogindlæg af Rzepa på $ \ ce {CN +} $ kation , som formodentlig indeholder en $ \ ce {CN} $ firdobbelt obligation og er isoelektronisk med $ \ ce {C2} $
- @ Richard Terrett Tak for henvisningen … den ' s, som jeg ikke havde fundet '. Så den firdobbelte obligation er sandsynlig fra en beregningsstandpunkt (hvis jeg ' læser det rigtige). Er der eksperimentelle beviser, der kunne / ville understøtte den ene eller den anden opfattelse? Som jeg sagde, ' m " lidt " uden for mit felt her.
- Der er et eksempel på, at C muligvis har q tredobbelt obligationer med U
- @JaniceDelMar Der er ingen beviser, og det vil det aldrig være. C2-molekylet ligner ethvert andet homodiatomisk: to bløde bolde med elektrondensitet skubbet sammen. Hvor er de fire reb i billedet?
- Det ville ikke nødvendigvis danne højere klynger, fordi måske 2 C-C – > C-C-C-C er en endoterm reaktion. Produktet er også et diradical! Det ' er ikke en forklaring.
Svar
Okay , dette er ikke så meget af et svar, da det er et resumé af mine egne fremskridt med dette emne efter at have tænkt over det. Jeg tror ikke det er en afviklet debat i samfundet endnu, så jeg føler mig ikke så skamfuld over det 🙂
Et par af de ting, der er værd at bemærke, er:
-
Bindingsenergien, som forfatterne fandt til denne fjerde binding, er $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie ca. $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Dette er meget svagt for en kovalent binding. Du kan sammenligne det med andre værdier her eller til energien i de første tre bindinger i tredobbelt kulstof, som henholdsvis er $ 348, 266 $ , og $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Denne fjerde binding er faktisk endnu svagere end den stærkeste af hydrogenbindinger ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , ved $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). En anden synspunkt på denne artikel kunne således være: “valensbånd forudsiger nødvendigvis en firdoblet binding, og det var nu netop beregnet og fundet at være ret svagt. ”
-
Resultaterne i denne artikel er i overensstemmelse med tidligere beregninger ved hjælp af andre kvantekemiske metoder (f.eks. DFT-beregningerne i ref. 48 af Nature Chemistry papir), som har fundet en bindingsrækkefølge mellem 3 og 4 for molekylært dicarbon.