Por primera vez, la unión de carbono observada con un solo electrón: descubrimiento revolucionario para libros de texto
Por primera vez, la unión de carbono observada con un solo electrón: descubrimiento revolucionario para libros de texto
Believe químico bindings, así que cavalentententent when whens bonds, se produce un bonds bonds además de bonds, se produce un bondomshonshons bondoms más pares. Ahora los investigadores han realizado las primeras observaciones de enlaces covalentes de electrones simples entre dos átomos de carbono.
Este comportamiento de unión inusual ya se ha observado entre otros átomos, pero los científicos están particularmente entusiasmados por verlo en carbono. El carbono es el componente básico de la vida en la Tierra y una parte importante de los productos químicos industriales, incluidos medicamentos, plásticos, azúcar y proteínas. El Discovery se publicó el 25 de septiembre en la revista Nature 1 .
"La unión covalente es uno de los conceptos más importantes en la química, y el descubrimiento de nuevos tipos de enlaces químicos tiene un gran potencial para expandir las áreas integrales de la ciencia química", dice el químico Takuya Shimajiri de la Universidad de Tokio, que era parte del equipo de investigación para la unión de carbono.
La mayoría de los enlaces químicos en las moléculas consisten en un solo par de electrones que se comparten entre los átomos. Esto se llama enlaces simples covalentes. En lazos particularmente fuertes, los átomos podrían compartir dos pares de electrones en un doble enlace o tres pares en un triple enlace. Sin embargo, los químicos saben que los átomos interactúan en muchas otras especies y esperan comprender mejor qué es un enlace químico estudiando tipos de unión inusuales en el borde de lo posible.
la sugerencia de Pauling
El concepto de enlaces covalentes de electrones simples se remonta a 1931 cuando el químico Linus Pauling lo sugirió. En ese momento, sin embargo, los químicos no tenían las herramientas para observar tales vínculos, dice Marc-Etienne Moret, químico de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos. Estos enlaces son difíciles de observar incluso con las técnicas de análisis modernas. "La situación en la que solo un electrón forma un enlace es muy inestable", explica Moret. "Esto significa que la unión puede romperse fácilmente y tiene una fuerte tendencia a emitir o capturar un electrón para restaurar un número directo de electrones".
En 1998, los científicos 2 Un enlace de electrones simple entre dos átomos de fósforo; Moret fue parte de un grupo que 3 2013 hizo un vínculo entre cobre y boro. Los químicos han teorizado que estos lazos inusuales podrían aparecer en estructuras intermedias de vida corta que aparecen durante las reacciones químicas. Pero para observar estos enlaces malhumorados, los químicos tienen que estabilizar una conexión que los contenga. Una conexión estable que contiene un enlace C-C de Electron C-C ha escapado hasta ahora.
shimajiri dice que la clave para observar la unión simple de carbono de electrones fue el diseño cuidadoso de una molécula que la estabilizaría. El equipo de investigación, al que pertenecía el químico Yusuke Ishigaki de la Universidad de Hokkaido, creó una molécula que proporciona una "concha" estable de los anillos de carbono conectados que mantiene la unión de carbono-carbono en su centro. Esta unión central se estira a una longitud relativamente larga para un enlace C-C, lo que hace que sea vulnerable perder un electrón en una reacción de oxidación y generar el enlace de electrones simple electivo.
ANIA ESTABLE
Para comprender esta conexión en forma estable y observable, cristalizaron. Si la oxidación se lleva a cabo en presencia de yodo, la reacción proporciona una sal violeta, por la cual la cubierta estable de la molécula mantiene el enlace C-C de electrones simple juntos dentro. Luego utilizaron varias técnicas de análisis para caracterizar la molécula y el enlace. Shimajiri señala que la conexión es extremadamente estable en condiciones cotidianas.
"En varias reacciones químicas, se ha propuesto la participación de enlaces de electrones simples, pero hasta ahora se han mantenido hipotéticos", dice Shimajiri. La creación de conexiones estables que contienen estos enlaces podría ayudar a los investigadores a comprender mejor lo que sucede durante estas reacciones.
Guy Bertrand, químico de la Universidad de California en Santa Bárbara, era parte del equipo que hizo el simple enlace de electrones en fósforo. Él dice que es importante ver esto en carbono. "Cada vez que haces algo con carbono, esto tiene un mayor impacto que con cualquier otro elemento", explica. Shimajiri espera que la descripción de la unión simple de carbono de electrones ayude a los químicos a comprender mejor la naturaleza básica de los enlaces químicos. "Queremos aclarar qué es un enlace covalente, más precisamente, momento en el que un enlace está calificado como covalente y en qué punto".
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shimajiri, T. et al. Naturaleza https://doi.org/10.1038/s41586-024-07965-1 (2024).
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canac, y. et al. Science 279, 2080–2082 (1998).
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Moret, M.-E. et al. J. AM. Chem. Soc. 135, 3792–3795 (2013).