Il carbonio è ben noto per formare legami $ \ ce {C-C} $ singoli, doppi e tripli nei composti. Cè un recente rapporto (2012) secondo il quale il carbonio forma un legame quadruplo nel carbonio biatomico, $ \ ce {C2} $. Lestratto che segue è tratto da quel rapporto. Il quarto legame mi sembra piuttosto strano.
$ \ ce {C2} $ e le sue molecole isoelettroniche $ \ ce {CN +} $, BN e $ \ ce {CB -} $ (ciascuno con otto elettroni di valenza) sono legati da un legame quadruplo. Il legame comprende non solo un legame σ e due legami π, ma anche un legame debole “invertito”, che può essere caratterizzato dallinterazione di elettroni in due orbitali ibridi sp rivolti verso lesterno.
Secondo Shaik, lesistenza del quarto legame in $ \ ce {C2} $ suggerisce che non è realmente diradico …
Se $ \ ce {C2} $ fosse un diradicale, formerebbe immediatamente cluster più alti. Penso che il fatto che tu possa isolare $ \ ce {C2} $ ti dice che ha una barriera, per quanto piccola, per impedirlo.
La teoria degli orbitali molecolari per dicarbon , daltra parte, prevede un doppio legame CC in $ \ ce {C2} $ con 2 coppie di elettroni in $ \ pi $ orbitali di legame e un ordine di legame di due. “Le energie di dissociazione del legame (BDE) di $ \ ce {B2, C2} $ e $ \ ce {N2} $ mostrano un aumento della BDE coerente con legami singoli, doppi e tripli.” ( Ref ) Quindi questo modello della molecola $ \ ce {C2} $ sembra abbastanza ragionevole.
Le mie domande, poiché questa non è decisamente la mia area di competenza:
- Il dicarbon si trova naturalmente in qualsiasi quantità e quanto è stabile? È facile da realizzare in laboratorio? (Larticolo di Wikipedia lo riporta in atmosfere stellari, archi elettrici, ecc.)
- Ci sono buone prove della presenza di un legame quadruplo in $ \ ce {C2} $ che non sarebbero altrettanto ben spiegate tramite doppio legame?
Commenti
- Potrebbe interessarti questo post del blog di Rzepa su $ \ ce {CN +} $ cation , che presumibilmente contiene un legame quadruplo $ \ ce {CN} $ ed è isoelettronico con $ \ ce {C2} $
- @ Richard Terrett Grazie per il riferimento … ' non lho trovato '. Quindi, il legame quadruplo è plausibile da un punto di riferimento del calcolo (se ' sto leggendo bene). Esistono prove sperimentali che potrebbero / vorrebbero supportare una visione o laltra? Come ho detto, ' m " un po " fuori dal mio campo qui.
- Cè un esempio in cui C potrebbe avere q uadruple si lega a U
- @JaniceDelMar Non ci sono prove e non ci saranno mai. La molecola C2 assomiglia a qualsiasi altra omodiatomica: due soffici palline di densità elettronica messe insieme. Dove sono le quattro corde in quella foto?
- Non formerebbe necessariamente ammassi più alti, perché forse 2 C-C – > C-C-C-C è una reazione endotermica. Anche il prodotto è un diradico! ' non è una spiegazione.
Risposta
OK , questa non è tanto una risposta quanto un riassunto dei miei progressi su questo argomento dopo averci riflettuto. Non credo che sia ancora un dibattito stabile nella comunità, quindi non me ne vergogno tanto 🙂
Alcune delle cose degne di nota sono:
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Lenergia di legame trovata dagli autori per questo quarto legame è $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie su $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Questo è molto debole per un legame covalente. Puoi confrontarlo con altri valori qui , o alle energie dei primi tre legami in carbonio a triplo legame, che sono rispettivamente $ 348, 266 $ , e $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Questo quarto legame è in realtà ancora più debole del più forte dei legami a idrogeno ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , in $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). Un altro Il punto di vista di questo articolo potrebbe quindi essere: “il legame di valenza predice necessariamente un legame quadruplo, e ora era precisamente calcolato e trovato essere piuttosto debole. “
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I risultati di questo articolo sono coerenti con i calcoli precedenti utilizzando altri metodi di chimica quantistica (ad es. i calcoli DFT in rif. 48 del documento Nature Chemistry ) che hanno trovato un ordine di legame tra 3 e 4 per il dicarbon molecolare.