Kol är välkänt för att bilda enkel-, dubbel- och trippel $ \ ce {C-C} $ -bindningar i föreningar. Det finns en färsk rapport (2012) att kol bildar en fyrdubbling i diatomiskt kol, $ \ ce {C2} $. Utdraget nedan är hämtat från rapporten. Den fjärde bindningen verkar ganska udda för mig.
$ \ ce {C2} $ och dess isoelektroniska molekyler $ \ ce {CN +} $, BN och $ \ ce {CB -} $ (var och en med åtta valenselektroner) är bundna av en fyrdubbling. Bindningen innefattar inte bara en σ- och två π-bindningar utan också en svag inverterad bindning, som kan karaktäriseras av interaktionen mellan elektroner i två utåtriktade sp-hybridorbitaler.
Enligt Shaik är existensen för den fjärde obligationen i $ \ ce {C2} $ antyder att den inte är riktigt diradical …
Om $ \ ce {C2} $ var en diradical skulle den omedelbart bilda högre kluster. Jag tror att det faktum att du kan isolera $ \ ce {C2} $ säger att den har en barriär, liten som den kan vara, för att förhindra det.
Molekylär orbitalteori för dikarbon å andra sidan förutspår en CC-dubbelbindning i $ \ ce {C2} $ med 2 par elektroner i $ \ pi $ bindningsorbitaler och en obligationsorder på två. ”Obligationsdissociationsenergierna (BDE) på $ \ ce {B2, C2} $ och $ \ ce {N2} $ visar ökande BDE i överensstämmelse med enkla, dubbla och tredubbla obligationer.” ( Ref ) Så denna modell av $ \ ce {C2} $ -molekylen verkar ganska rimlig.
Mina frågor, eftersom detta definitivt inte är mitt kompetensområde:
- Finns dikarbon naturligt i någon mängd och hur stabilt är det? Är det lätt att göra i labbet? (Wikipedia-artikeln rapporterar det i stjärnatmosfärer, elektriska bågar etc.)
- Finns det goda bevis för närvaron av en fyrfaldig obligation i $ \ ce {C2} $ som inte skulle kunna förklaras lika bra genom dubbelbindning?
Kommentarer
- Du kanske är intresserad av detta blogginlägg av Rzepa på $ \ ce {CN +} $ katjon , som förmodligen innehåller en $ \ ce {CN} $ fyrdubbla obligation och är isoelektronisk med $ \ ce {C2} $
- @ Richard Terrett Tack för referensen … den ' s jag inte hade ' t hittade. Så fyrdubbla bindningen är trolig från en beräkningsstandpunkt (om jag ' läser rätt) Finns det experimentella bevis som kan / skulle stödja den ena eller andra uppfattningen? Som jag sa, ' m " lite " utanför mitt fält här.
- Det finns ett exempel som C kan ha q trefaldiga obligationer med U
- @JaniceDelMar Det finns inga bevis, och det kommer det aldrig att bli. C2-molekylen ser ut som alla andra homodiatomiska: två fluffiga bollar av elektrontäthet trycks ihop. Var är de fyra repen i den bilden?
- Det skulle inte nödvändigtvis bilda högre kluster, för kanske är 2 C-C – > C-C-C-C är en endoterm reaktion. Produkten är också en diradical! Det ' är inte en förklaring.
Svar
Okej , detta är inte så mycket av ett svar eftersom det är en sammanfattning av mina egna framsteg i detta ämne efter att ha funderat över det. Jag tycker inte att det är en fast debatt i samhället ännu, så jag skäms inte så mycket över det 🙂
Några av de saker som är värda att notera är:
-
Den bindningsenergi som författarna hittade för denna fjärde bindning är $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie ca $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Detta är mycket svagt för en kovalent bindning. Du kan jämföra det med andra värden här , eller till energierna i de tre första bindningarna i trippelbundet kol, vilka är $ 348, 266 $ , och $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Denna fjärde bindning är faktiskt ännu svagare än den starkaste av vätebindningar ( $ \ ce {F \ bond {…} H – F} $ , vid $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). En annan syn på den här artikeln kan således vara: “valensbindning förutsäger nödvändigtvis en fyrdubbling, och det var nu exakt beräknade och befunnits vara ganska svaga. ”
-
Resultaten i denna artikel överensstämmer med tidigare beräkningar med andra kvantkemimetoder (t.ex. DFT-beräkningarna i ref. 48 av Nature Chemistry papper) som har hittat en bindningsordning mellan 3 och 4 för molekylärt dikarbon.