Hiilen tiedetään muodostavan yhdis-, kaksois- ja kolminkertaiset $ \ ce {C-C} $ -sidokset yhdisteissä. äskettäin julkaistu raportti (2012) on, että hiili muodostaa nelinkertaisen sidoksen piimatomalla, $ \ ce {C2} $. Alla oleva ote on otettu tuosta raportista. Neljäs sidos tuntuu minusta melko oudolta.
$ \ ce {C2} $ ja sen isoelektroniset molekyylit $ \ ce {CN +} $, BN ja $ \ ce {CB -} $ (jokaisella on kahdeksan valenssielektronia) sitoo nelinkertainen sidos. Sitoutuminen ei sisällä vain yhtä σ- ja kahta π-sidosta, vaan myös yhden heikon, ”käänteisen” sidoksen, joka voidaan luonnehtia elektronien vuorovaikutuksella kahdessa ulospäin osoittavassa sp-hybridiorbitaalissa.
Shaikin mukaan $ \ ce {C2} $: n neljännestä joukkovelkakirjalainasta viittaa siihen, ettei se ole oikeastaan diraattinen …
Jos $ \ ce {C2} $ olisi diraattinen, se muodostaisi välittömästi korkeammat klusterit. Mielestäni se, että voit eristää $ \ ce {C2} $, kertoo, että sillä on esteenä, vaikka se onkin pieni,
Dikarbidin molekulaarinen kiertoradan teoria puolestaan ennustaa CC-kaksoissidoksen dollarissa $ \ ce {C2} $ ja 2 elektroniparia $ \ pi: ssä. $ sidontarata ja kahden joukkovelkakirjalaina. ”$ \ Ce {B2, C2} $ ja $ \ ce {N2} $ sidosdisosiaatioenergiat (BDE) osoittavat kasvavaa BDE: tä yhden, kahden ja kolmen sidoksen kanssa.” ( Viite ) Joten tämä $ \ ce {C2} $ -molekyylin malli vaikuttaa melko kohtuulliselta.
Kysymykseni, koska tämä ei todellakaan ole minun osaamisalueeni:
- Löydetäänkö dikarbonia luonnostaan missä tahansa määrin ja kuinka vakaa se on? Onko sitä helppo tehdä laboratoriossa? (Wikipedia-artikkeli kertoo siitä tähti-ilmakehässä, sähkökaarissa jne.)
- Onko olemassa hyviä todisteita siitä, että $ \ ce {C2} $: ssa on nelinkertainen sidos, jota ei voida yhtä hyvin selittää kaksoissidonnalla?
Kommentit
- Saatat olla kiinnostunut tästä Rzepan blogiviestistä osoitteessa $ \ ce {CN +} $ kationi , joka sisältää oletettavasti nelinkertaisen $ \ ce {CN} $ -sidoksen ja on isoelektroninen $ \ ce {C2} $
- @ kanssa Richard Terrett Kiitos viitteestä … se ' s jota en löytänyt '. Joten nelinkertainen sidos on uskottava laskentataso (jos ' luken tätä oikeutta). Onko kokeellista näyttöä, joka voisi / tukisi yhtä tai toista näkemystä? Kuten sanoin, I ' m " vähän " pois kentältäni.
- On esimerkki, että C: llä voi olla q epäsäännölliset joukkovelkakirjat U: lla
- @JaniceDelMar Ei ole todisteita eikä tule olemaan. C2-molekyyli näyttää miltä tahansa muulta homodiatomiselta: kaksi pörröistä elektronitiheyttä palloa työnnetään yhteen. Missä kuvan neljä köyttä on?
- Se ei välttämättä muodostaisi korkeampia klustereita, koska ehkä 2 C-C – > C-C-C-C on endoterminen reaktio. Myös tuote on diraattinen! Se ' on selittämätön.
Vastaa
Okei , tämä ei ole niin paljon vastausta kuin se on yhteenveto omasta edistymisestäni tässä asiassa pohdittuani sitä. En usko, että se on vielä vakiintunut keskustelu yhteisössä, joten en tunne siitä niin suurta häpeää 🙂
Muutamia huomionarvoisia asioita ovat:
-
Kirjoittajien tälle neljännelle sidokselle löytämä sidosenergia on $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie about $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Tämä on erittäin heikko kovalenttiselle sidokselle. Voit verrata sitä kohtaan muut arvot täällä tai kolmen ensimmäisen sidoksen energioihin kolminkertaisesti sitoutuneessa hiilessä, jotka ovat 348 dollaria, 266 dollaria , ja $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Tämä neljäs sidos on itse asiassa jopa heikompi kuin vahvimmat vetysidokset ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). Toinen Tämän artikkelin näkökulma voisi siis olla: “valenssisidos ennustaa välttämättä nelinkertaisen siteen, ja se oli nyt tarkalleen laskettu ja todettu olevan melko heikko. ”
-
Tämän artikkelin havainnot ovat yhdenmukaisia aikaisempien laskelmien kanssa, joissa käytettiin muita kvanttikemian menetelmiä (esim. DFT-laskelmat viitteessä. Nature Chemistry -lehden 48), jotka ovat löytäneet sidosjärjestyksen välillä 3 ja 4 molekyylidikarbonille.