لأول مرة لوحظ كربون ملزمة بإلكترون واحد فقط: اكتشاف ثوري للكتب المدرسية

لأول مرة لوحظ كربون ملزمة بإلكترون واحد فقط: اكتشاف ثوري للكتب المدرسية

صدق Nature.com/subjects/chemistry" data-track = "click" data-label = "https://www.nature.com/subjects/chemistry" data-category = "body tead" أزواج. قام الباحثون الآن بملاحظات أول روابط تساهمية للإلكترون البسيطة بين ذرتين من الكربون.

لقد لوحظ بالفعل هذا السلوك الربط غير المعتاد بين بعض الذرات الأخرى ، لكن العلماء متحمسون بشكل خاص لرؤيته في الكربون. الكربون هو المكون الأساسي للحياة على الأرض وجزء مهم من المواد الكيميائية الصناعية ، بما في ذلك الأدوية والبلاستيك والسكر والبروتينات. تم نشر الاكتشاف في 25 سبتمبر في المجلة Nature 1 . يقول الكيميائي تاكويا شيمايري من جامعة طوكيو ، التي كانت جزءًا من فريق البحث لربط الكربون ، إن اكتشاف الأنواع الجديدة من السندات الكيميائية ، الذي كان جزءًا من فريق البحث لربط الكربون ، إن اكتشاف أنواع جديدة من الروابط الكيميائية ، والتي كانت جزءًا من فريق البحث لربط الكربون.

تتكون معظم الروابط الكيميائية في الجزيئات من زوج واحد من الإلكترونات التي يتم مشاركتها بين الذرات. وهذا ما يسمى سندات تساهمية بسيطة. في العلاقات القوية بشكل خاص ، يمكن أن تتقاسم الذرات زوجين للإلكترون في رابطة مزدوجة أو ثلاثة أزواج في رابطة ثلاثية. ومع ذلك ، يعلم الكيميائيون أن الذرات تتفاعل في العديد من الأنواع الأخرى ويأملون في فهم أفضل لربط الرابطة الكيميائية من خلال دراسة أنواع الربط غير العادية على حافة الممكن

اقتراح بولينج

يعود مفهوم الروابط التساهمية الإلكترونية البسيطة إلى عام 1931 عندما اقترح الكيميائي لينوس بولينج ذلك. يقول مارك إيتيان موريت ، الصيدلي في جامعة أوتريخت في هولندا ، في ذلك الوقت ، لم يكن لدى الكيميائيين الأدوات اللازمة لمراقبة مثل هذه الروابط. من الصعب مراقبة هذه السندات حتى مع تقنيات التحليل الحديثة. "الوضع الذي يشكل فيه إلكترون واحد فقط رابطة غير مستقر للغاية" ، يوضح موريت. "هذا يعني أن الربط يمكن أن ينكسر بسهولة وله ميل قوي لإما انبعاث أو التقاط إلكترون لاستعادة عدد مستقيم من الإلكترونات."

في عام 1998 ، العلماء 2 رابطة إلكترونية بسيطة بين ذرات الفوسفور ؛ كان MORET جزءًا من مجموعة 3 2013 قامت برابطة بين النحاس والبورون. لقد قام الكيميائيون بتنظيم أن هذه العلاقات غير العادية يمكن أن تظهر في هياكل وسيطة قصيرة متوسطة تظهر أثناء التفاعلات الكيميائية. ولكن من أجل مراقبة هذه الروابط المزاجية ، يتعين على الكيميائيين تثبيت اتصال يحتوي عليها. إن الاتصال المستقر الذي يحتوي على رابطة إلكترون C-C بسيطة قد هرب حتى الآن من الكيميائيين.

Shimajiri إن مفتاح مراقبة ربط الكربون الإلكترون البسيط كان التصميم الدقيق لجزيء من شأنه أن يستقر عليه. قام فريق البحث ، الذي ينتمي إليه الكيميائي Yusuke Ishigaki من جامعة Hokkaido ، بإنشاء جزيء يوفر "قذيفة" مستقرة من حلقات الكربون المتصلة التي تجمع بين الكربون الكربون معًا في مركزها. يمتد هذا الربط المركزي إلى طول طويل نسبيًا لرابطة C-C ، مما يجعل من المعرضة فقدان الإلكترون في تفاعل الأكسدة وتوليد رابطة الإلكترون البسيطة الاختيارية.

الربط المستقر

من أجل فهم هذا الاتصال في شكل مستقر يمكن ملاحظته ، تبلورت. إذا تم تنفيذ الأكسدة في وجود اليود ، فإن التفاعل يوفر ملحًا بنفسجيًا ، حيث يحمل القشرة المستقرة للجزيء رابطة الإلكترون C-C البسيطة معًا. ثم استخدموا تقنيات التحليل المختلفة لتوصيف الجزيء والسندات. يلاحظ Shimajiri أن الاتصال مستقر للغاية في ظل الظروف اليومية.

غاي برتراند ، الكيميائي في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا ، كان جزءًا من الفريق الذي جعل رابطة الإلكترون البسيطة في الفوسفور. يقول إنه من المهم رؤية هذا بالكربون. "في كل مرة تقوم فيها بشيء مع الكربون ، يكون لهذا تأثير أكبر من أي عنصر آخر" ، كما يوضح. . "ولكن سيكون في الكتب المدرسية." يأمل

Shimajiri أن يساعد وصف ربط الكربون الإلكترون البسيط الكيميائيين على فهم الطبيعة الأساسية للروابط الكيميائية بشكل أفضل. "نريد أن نوضح ماهية الرابطة التساهمية - بشكل أدق ، وعند هذه النقطة ، يكون الرابطة مؤهلة باعتبارها تساهمية وفي أي نقطة."

1. Shimajiri ، T. et al. Nature https://doi.org/10.1038/S41586-024-07965-1 (2024).

2. canac ، y. وآخرون. Science 279 ، 2080–2082 (1998).

3. moret ، m.-e. وآخرون. J. Am. الكيميائي. سوك. 135 ، 3792–3795 (2013).

تنزيل المراجع