За първи път наблюдава обвързване с въглерод само с един електрон: Революционно откритие за учебници
За първи път наблюдава обвързване с въглерод само с един електрон: Революционно откритие за учебници
; двойки. Сега изследователите направиха първите наблюдения на прости електронни ковалентни връзки между два въглеродни атома.Това необичайно свързващо поведение вече е наблюдавано между някои други атоми, но учените са особено ентусиазирани да го видят в въглерод. Въглеродът е основният компонент на живота на Земята и важна част от индустриалните химикали, включително лекарства, пластмаси, захар и протеини. Откритието е публикувано на 25 септември в списанието природа 1 .
"Ковалентното свързване е една от най -важните концепции в химията, а откриването на нови видове химически връзки има голям потенциал да разшири изчерпателните области на химическата наука", казва химикът Такуя Шимаджири от Токио, който е бил част от изследователския екип за обвързване на въглерод.
Повечето химични връзки в молекулите се състоят от една двойка електрони, които се споделят между атомите. Това се нарича ковалентни прости връзки. При особено силни връзки атомите могат да споделят две електронни двойки в двойна връзка или три чифта в тройна връзка. Химиците обаче знаят, че атомите си взаимодействат при много други видове и се надяват да разберат по -добре какво е химическа връзка, като изучават необичайни видове обвързване в края на възможното
Предложението на Полинг
Концепцията за прости електронни ковални връзки се връща към 1931 г., когато химикът Линус Полинг го предложи. По онова време обаче химиците нямаха инструменти да наблюдават подобни връзки, казва Марк-Етиен Море, химик в Университета в Утрехт в Холандия. Тези връзки са трудни за наблюдение дори при съвременните техники за анализ. "Ситуацията, в която само един електрон образува връзка, е много нестабилна", обяснява Морет. "Това означава, че свързването може лесно да се счупи и има силна тенденция да излъчва или улавя електрон, за да възстанови прав брой електрони."
През 1998 г. учени 2 Проста електронна връзка между два фосфорни атома; Moret беше част от група, която 3 2013 г. направи връзка между мед и борон. Химиците теоретизират, че тези необичайни връзки биха могли да се появят в къси междинни структури, които се появяват по време на химични реакции. Но за да наблюдават тези настроени връзки, химиците трябва да стабилизират връзка, която ги съдържа. Стабилна връзка, която съдържа обикновена електрон C-C връзка, досега е избягала химици.
Shimajiri казва, че ключът към наблюдението на простото свързване на въглерод на електроните е внимателният дизайн на молекула, която ще я стабилизира. Изследователският екип, на който принадлежи химикът Юсуке Ишигаки от университета Хокайдо, създаде молекула, която осигурява стабилна „обвивка“ от свързани въглеродни пръстени, която държи свързването на въглерод-въглерод в центъра си. Това централно свързване е разтегнато до сравнително дълга дължина за С-С връзка, което го прави уязвим да загуби електрон в реакция на окисляване и да се генерира избирателната проста електронна връзка.
Стабилно свързване
За да се разберат тази връзка в стабилна, наблюдавана форма, те кристализират. Ако окисляването се извършва в присъствието на йод, реакцията осигурява виолетова сол, при която стабилната обвивка на молекулата държи простата електрон С-С връзка заедно вътре. Тогава те използваха различни техники за анализ, за да характеризират молекулата и връзката. Shimajiri отбелязва, че връзката е изключително стабилна при ежедневни условия.
"В няколко химични реакции е предложено участието на прости електронни връзки, но засега те остават хипотетични", казва Шимаджири. Създаването на стабилни връзки, които съдържат тези връзки, може да помогне на изследователите да разберат по -добре какво се случва по време на тези реакции.
Гай Бертран, химик в Калифорнийския университет в Санта Барбара, беше част от екипа, който направи простата електронна връзка във фосфор. Той казва, че е важно да се види това във въглерод. "Всеки път, когато правите нещо с въглерод, това има по -голямо въздействие, отколкото с всеки друг елемент", обяснява той. Shimajiri се надява, че описанието на простото свързване на електронно въглерод ще помогне на химиците да разберат по -добре основния характер на химичните връзки. "Искаме да изясним какво е ковалентна връзка - по -точно, в този момент облигацията е квалифицирана като ковалентна и в кой момент."