Le carbone est bien connu pour former des liaisons simples, doubles et triples $ \ ce {C-C} $ dans des composés. Il existe un rapport récent (2012) selon lequel le carbone forme une quadruple liaison dans le carbone diatomique, $ \ ce {C2} $. Lextrait ci-dessous est tiré de ce rapport. La quatrième liaison me semble assez étrange.
$ \ ce {C2} $ et ses molécules isoélectroniques $ \ ce {CN +} $, BN et $ \ ce {CB -} $ (chacun ayant huit électrons de valence) sont liés par une quadruple liaison. La liaison comprend non seulement une liaison σ et deux liaisons π, mais également une liaison «inversée» faible, qui peut être caractérisée par linteraction délectrons dans deux orbitales hybrides sp pointant vers lextérieur.
Selon Shaik, lexistence de la quatrième liaison dans $ \ ce {C2} $ suggère que ce nest pas vraiment diradical …
Si $ \ ce {C2} $ était un diradical, il formerait immédiatement des clusters supérieurs. Je pense que le fait que vous puissiez isoler $ \ ce {C2} $ vous indique quil y a une barrière, aussi petite soit-elle, pour empêcher cela.
La théorie orbitale moléculaire du dicarbon , dautre part, prédit une double liaison CC dans $ \ ce {C2} $ avec 2 paires délectrons dans $ \ pi $ orbitales de liaison et un ordre de liaison de deux. « Les énergies de dissociation des liaisons (BDE) de $ \ ce {B2, C2} $ et $ \ ce {N2} $ montrent une augmentation de BDE cohérente avec des liaisons simples, doubles et triples. » ( Ref ) Donc ce modèle de la molécule $ \ ce {C2} $ semble tout à fait raisonnable.
Mes questions, puisque ce nest certainement pas mon domaine dexpertise:
- Le dicarbon se trouve-t-il naturellement en toute quantité et quelle est sa stabilité? Est-ce facile à faire en laboratoire? (Larticle de Wikipedia le rapporte dans des atmosphères stellaires, des arcs électriques, etc.)
- Existe-t-il de bonnes preuves de la présence dune quadruple liaison dans $ \ ce {C2} $ qui ne serait pas également bien expliquée par double liaison?
Commentaires
- Vous pourriez être intéressé par ce billet de blog de Rzepa sur le $ \ ce {CN +} $ cation , qui contient putativement une quadruple liaison $ \ ce {CN} $ et est isoélectronique avec $ \ ce {C2} $
- @ Richard Terrett Merci pour la référence … il ' est celui que javais ' trouvé. Ainsi, la quadruple liaison est plausible à partir dun point de vue du calcul (si je ' m lis ce droit). Existe-t-il des preuves expérimentales qui pourraient / soutiendraient un point de vue ou lautre? Comme je lai dit, je ' m " un peu " hors de mon champ ici.
- Il y a un exemple que C pourrait avoir q uadruple liaisons avec U
- @JaniceDelMar Il ny a aucune preuve, et il ny en aura jamais. La molécule C2 ressemble à nimporte quelle autre homodiatomique: deux boules duveteuses de densité électronique rapprochées. Où sont les quatre cordes dans cette image?
- Cela ne formerait pas nécessairement des amas supérieurs, car peut-être que 2 C-C – > C-C-C-C est une réaction endothermique. Le produit aussi est un diradical! Cest ' une non-explication.
Réponse
Daccord , ce nest pas tant une réponse que cest un résumé de mes propres progrès sur ce sujet après y avoir réfléchi. Je ne pense pas que ce soit un débat résolu dans la communauté pour le moment, donc je n’en ai pas tellement honte 🙂
Voici quelques-unes des choses qui méritent d’être notées:
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Lénergie de liaison trouvée par les auteurs pour cette quatrième liaison est $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie à propos de $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Ceci est très faible pour une liaison covalente. Vous pouvez le comparer à autres valeurs ici , ou aux énergies des trois premières liaisons en carbone triple liaison, qui sont respectivement 348 $, 266 $ , et $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Cette quatrième liaison est en fait encore plus faible que la plus forte des liaisons hydrogène ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , à $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). Un autre point de vue sur cet article pourrait donc être: «le lien de valence prédit nécessairement un quadruple lien, et il était maintenant précisément calculées et jugées assez faibles. »
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Les résultats de cet article sont cohérents avec les calculs antérieurs utilisant dautres méthodes de chimie quantique (par exemple les calculs DFT dans la réf. 48 de larticle Nature Chemistry ) qui ont trouvé un ordre de liaison entre 3 et 4 pour le dicarbon moléculaire.