Liming i kiselgur C2, en karbon-karbon firdobbelt binding?

Karbon er velkjent for å danne enkle, doble og tredoble $ \ ce {C-C} $ obligasjoner i forbindelser. Det er en nylig rapport (2012) om at karbon danner en firdobling i diatomisk karbon, $ \ ce {C2} $. Utdraget nedenfor er hentet fra den rapporten. Den fjerde obligasjonen virker ganske rart for meg.

$ \ ce {C2} $ og dens isoelektroniske molekyler $ \ ce {CN +} $, BN og $ \ ce {CB -} $ (hver med åtte valenselektroner) er bundet av en firdobling. Bindingen omfatter ikke bare en σ- og to π-bindinger, men også en svak invertert binding, som kan karakteriseres av samspillet mellom elektroner i to utadvendte sp hybrid-orbitaler. «>

skriv inn bildebeskrivelse her

Ifølge Shaik er eksistensen av den fjerde obligasjonen i $ \ ce {C2} $ antyder at den ikke egentlig er diradical …
Hvis $ \ ce {C2} $ var en diradical, ville den umiddelbart danne høyere klynger. Jeg tror det faktum at du kan isolere $ \ ce {C2} $ forteller at den har en barriere, liten som den måtte være, for å forhindre det.

Molekylær orbitalteori for dikarbon , derimot, forutsier en CC-dobbeltbinding i $ \ ce {C2} $ med 2 par elektroner i $ \ pi $ obligasjonsorbitaler og en obligasjonsordre på to. «Obligasjonsdissosieringsenergiene (BDE) på $ \ ce {B2, C2} $ og $ \ ce {N2} $ viser økende BDE i samsvar med enkelt-, dobbelt- og tredobbelte obligasjoner.» ( Ref ) Så denne modellen av $ \ ce {C2} $ -molekylet virker ganske rimelig.

Mine spørsmål, siden dette absolutt ikke er mitt kompetanseområde:

  • Finnes dikarbon naturlig i en hvilken som helst mengde og hvor stabil er den? Er det enkelt å lage i laboratoriet? (Wikipedia-artikkelen rapporterer det i fantastiske atmosfærer, elektriske buer osv.)
  • Er det gode bevis for tilstedeværelsen av et firdobbelt obligasjon i $ \ ce {C2} $ som ikke ville være like godt forklart ved dobbeltbinding?

Kommentarer

  • Du kan være interessert i dette blogginnlegget av Rzepa på $ \ ce {CN +} $ kation , som antagelig inneholder en $ \ ce {CN} $ firdobbelt obligasjon og er isoelektronisk med $ \ ce {C2} $
  • @ Richard Terrett Takk for henvisningen … det ' s jeg ikke hadde funnet '. Så, den firdobbelte båndet er sannsynlig fra en beregningsstandpunkt (hvis jeg ' m leser det riktig). Er det eksperimentelle bevis som kan / vil støtte det ene eller det andre synet? Som jeg sa, ' m " litt " utenfor feltet mitt her.
  • Det er et eksempel på at C kan ha q tredobbelte obligasjoner med U
  • @JaniceDelMar Det er ingen bevis, og det vil det aldri være. C2-molekylet ser ut som alle andre homodiatomiske: to luftige baller med elektrondensitet presset sammen. Hvor er de fire tauene i det bildet?
  • Det ville ikke nødvendigvis danne høyere klynger, fordi kanskje 2 C-C – > C-C-C-C er en endoterm reaksjon. Produktet er også en diradical! Det ' er ikke en forklaring.

Svar

Ok , dette er ikke så mye av et svar som det er en oppsummering av min egen fremgang i dette emnet etter å ha tenkt litt over det. Jeg tror ikke det er en avgjort debatt i samfunnet ennå, så jeg skammer meg ikke så mye over det 🙂

Noen av de tingene det er verdt å merke seg er:

  • Forbindelsesenergien funnet av forfatterne for denne fjerde bindingen er $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie omtrent $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Dette er veldig svakt for en kovalent binding. Du kan sammenligne den med andre verdier her , eller til energiene til de tre første bindingene i trippelbundet karbon, som henholdsvis er $ 348, 266 $ , og $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Denne fjerde bindingen er faktisk enda svakere enn den sterkeste av hydrogenbindinger ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , på $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). En annen synspunkt på denne artikkelen kan således være: “valensbånd forutsier nødvendigvis en firdobling, og det var nå nøyaktig beregnet og funnet å være ganske svakt. ”

  • Funnene i denne artikkelen samsvarer med tidligere beregninger ved bruk av andre kvantekjemiske metoder (f.eks. DFT-beregningene i ref. 48 av Nature Chemistry papiret) som har funnet en bindingsrekkefølge mellom 3 og 4 for molekylært dikarbon.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *