Carbonul este bine cunoscut pentru a forma obligațiuni simple, duble și triple $ \ ce {C-C} $ în compuși. Există un raport recent (2012) conform căruia carbonul formează o legătură cvadruplă în carbonul diatomic, $ \ ce {C2} $. Extrasul de mai jos este preluat din raportul respectiv. A patra legătură mi se pare destul de ciudată.
$ \ ce {C2} $ și moleculele sale isoelectronice $ \ ce {CN +} $, BN și $ \ ce {CB -} $ (fiecare având opt electroni de valență) este legat de o legătură cvadruplă. Legătura cuprinde nu numai o legătură σ- și două legături π, ci și o legătură slabă „inversată”, care poate fi caracterizată prin interacțiunea electronilor în doi orbitali hibrizi sp orientați spre exterior.
Potrivit lui Shaik, existența din a patra obligațiune în $ \ ce {C2} $ sugerează că nu este cu adevărat diradical …
Dacă $ \ ce {C2} $ ar fi un diradical, s-ar forma imediat clustere mai mari. Cred că faptul că poți izola $ \ ce {C2} $ îți spune că are o barieră, oricât de mică ar fi, pentru a preveni acest lucru.
Teoria orbitală moleculară pentru dicarbon , pe de altă parte, prezice o legătură dublă CC în $ \ ce {C2} $ cu 2 perechi de electroni în $ \ pi $ orbitali de legătură și un ordin de garanție de două. „Energiile de disociere a obligațiunilor (BDE) de $ \ ce {B2, C2} $ și $ \ ce {N2} $ arată BDE în creștere, în concordanță cu legăturile simple, duble și triple.” ( Ref ) Deci, acest model al moleculei $ \ ce {C2} $ pare destul de rezonabil.
Întrebările mele, deoarece acesta nu este cu siguranță domeniul meu de expertiză:
- Dicarbonul se găsește în mod natural în orice cantitate și cât de stabil este? Este ușor de făcut în laborator? (Articolul Wikipedia îl raportează în atmosfere stelare, arcuri electrice etc.)
- Există dovezi bune pentru prezența unei legături cvadruple în $ \ ce {C2} $ care nu ar fi la fel de bine explicată? prin dublă legătură?
Comentarii
- S-ar putea să vă intereseze această postare pe blog de Rzepa pe $ \ ce {CN +} $ cation , care conține în mod presupus o obligațiune de $ \ ce {CN} $ cvadruplă și este izoelectronică cu $ \ ce {C2} $
- @ Richard Terrett Vă mulțumim pentru referință … ' este unul pe care nu l-am găsit '. Deci, legătura cvadruplă este plauzibilă dintr-un punctul de calcul (dacă ' m citesc corect). Există dovezi experimentale care ar putea / ar susține o viziune sau alta? După cum am spus, eu ' m " un pic " din câmpul meu aici.
- Există un exemplu în care C ar putea avea q legături uruple cu U
- @JaniceDelMar Nu există dovezi și niciodată nu vor exista. Molecula C2 arată ca orice altă omodiatomică: două bile pufoase de densitate electronică împinse împreună. Unde sunt cele patru frânghii din acea imagine?
- Nu ar forma neapărat clustere mai mari, pentru că poate 2 C-C – > C-C-C-C este o reacție endotermă. De asemenea, produsul este diradical! ' nu este o explicație.
Răspuns
Bine , acesta nu este atât de mult un răspuns, cât este un rezumat al propriilor progrese pe această temă, după ce m-am gândit la asta. Nu cred că este încă o dezbatere stabilă în comunitate, așa că nu mi-e atât de rușine în legătură cu asta 🙂
Câteva dintre lucrurile demne de menționat sunt:
-
Energia de legătură găsită de autori pentru această a patra legătură este $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie aproximativ $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Acest lucru este foarte slab pentru o legătură covalentă. Puteți să o comparați cu alte valori aici , sau la energiile primelor trei legături în carbon triplu legat, care sunt respectiv 348 $, 266 $ , și $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Această a patra legătură este de fapt chiar mai slabă decât cea mai puternică dintre legăturile de hidrogen ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , la $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). Un alt punctul de vedere asupra acestui articol ar putea fi astfel: „legătura de valență prezice în mod necesar o legătură cvadruplă, iar acum era exact calculat și considerat a fi destul de slab. ”
-
Constatările acestui articol sunt în concordanță cu calculele anterioare care utilizează alte metode de chimie cuantică (de ex. calculele DFT din ref. 48 din lucrarea Nature Chemistry ) care au găsit un ordin de legătură între 3 și 4 pentru dicarbon molecular.