Es ist bekannt, dass Kohlenstoff in Verbindungen Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen von $ \ ce {C-C} $ bildet. Es gibt einen aktuellen Bericht (2012), in dem Kohlenstoff eine vierfache Bindung in zweiatomigem Kohlenstoff bildet, $ \ ce {C2} $. Der folgende Auszug stammt aus diesem Bericht. Die vierte Bindung erscheint mir ziemlich seltsam.
$ \ ce {C2} $ und seine isoelektronischen Moleküle $ \ ce {CN +} $, BN und $ \ ce {CB -} $ (jeweils mit acht Valenzelektronen) sind durch eine Vierfachbindung gebunden. Die Bindung umfasst nicht nur eine σ- und zwei π-Bindungen, sondern auch eine schwache „invertierte“ Bindung, die durch die Wechselwirkung von Elektronen in zwei nach außen weisenden sp-Hybridorbitalen charakterisiert werden kann.
Laut Shaik ist die Existenz der vierten Bindung in $ \ ce {C2} $ deutet darauf hin, dass es nicht wirklich diradikal ist …
Wenn $ \ ce {C2} $ ein Diradikal wäre, würde es sofort höhere Cluster bilden. Ich denke, die Tatsache, dass Sie $ \ ce {C2} $ isolieren können, sagt Ihnen, dass es eine so kleine Barriere gibt, um dies zu verhindern.
Die Molekülorbitaltheorie für Dicarbon sagt andererseits eine CC-Doppelbindung in $ \ ce {C2} $ mit 2 Elektronenpaaren in $ \ pi voraus $ Bindungsorbitale und eine Bindungsordnung von zwei. „Die Bindungsdissoziationsenergien (BDE) von $ \ ce {B2, C2} $ und $ \ ce {N2} $ zeigen eine zunehmende BDE im Einklang mit Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen.“ ( Ref ) Dieses Modell des $ \ ce {C2} $ -Moleküls erscheint also durchaus vernünftig.
Meine Fragen, da dies definitiv nicht mein Fachgebiet ist:
- Ist Dicarbon in jeder Menge natürlich und wie stabil ist es? Ist es einfach im Labor zu machen? (Der Wikipedia-Artikel berichtet in Sternatmosphären, Lichtbögen usw.)
- Gibt es gute Beweise für das Vorhandensein einer Vierfachbindung in $ \ ce {C2} $, die nicht gleich gut erklärt werden würde? durch Doppelbindung?
Kommentare
- Sie könnten an diesem Blog-Beitrag von Rzepa auf der $ \ ce {CN +} $ kation , das vermutlich eine $ \ ce {CN} $ -Vierfachbindung enthält und mit $ \ ce {C2} $
- @ isoelektronisch ist. Richard Terrett Vielen Dank für die Referenz … es ist ' eine, die ich ' nicht gefunden habe. Die Vierfachbindung ist also plausibel aus a Berechnungsstandpunkt (wenn ich ' dieses Recht lese). Gibt es experimentelle Beweise, die die eine oder andere Ansicht unterstützen könnten / würden? Wie gesagt, ich ' m " ein bisschen " hier aus meinem Feld.
- Es gibt ein Beispiel dafür, dass C q haben könnte Uadruple-Bindungen mit U
- @JaniceDelMar Es gibt keine Beweise und wird es auch nie geben. Das C2-Molekül sieht aus wie jedes andere Homodiatom: zwei flauschige Kugeln mit Elektronendichte, die zusammengeschoben werden. Wo sind die vier Seile in diesem Bild?
- Es würde nicht unbedingt höhere Cluster bilden, da möglicherweise 2 C-C – > C-C-C-C eine endotherme Reaktion ist. Auch das Produkt ist ein Diradikal! ' ist keine Erklärung.
Antwort
Okay Dies ist weniger eine Antwort als vielmehr eine Zusammenfassung meiner eigenen Fortschritte in diesem Bereich, nachdem ich darüber nachgedacht habe. Ich glaube nicht, dass es eine festgelegte Debatte in der Community ist, deshalb schäme ich mich nicht so sehr 🙂
Einige der bemerkenswerten Dinge sind:
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Die von den Autoren für diese vierte Bindung gefundene Bindungsenergie beträgt $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , dh ungefähr $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Dies ist für eine kovalente Bindung sehr schwach. Sie können es mit andere Werte hier oder auf die Energien der ersten drei Bindungen in dreifach gebundenem Kohlenstoff, die jeweils $ 348, 266 $ sind, und $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Diese vierte Bindung ist sogar noch schwächer als die stärkste Wasserstoffbindung () $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , bei $ \ pu {160 kJ / mol} $ ) Der Standpunkt zu diesem Artikel könnte also sein: “Die Valenzbindung sagt notwendigerweise eine Vierfachbindung voraus, und das war jetzt genau so berechnet und als ziemlich schwach befunden. ”
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Die Ergebnisse dieses Artikels stimmen mit früheren Berechnungen unter Verwendung anderer quantenchemischer Methoden (z. die DFT-Berechnungen in Lit. 48 des Nature Chemistry -Papiers), die eine Bindungsordnung zwischen 3 und 4 für molekularen Dicarbon gefunden haben.