Első alkalommal megfigyelt szén -kötés csak egy elektronnal: Forradalmi felfedezés a tankönyvekhez

Első alkalommal megfigyelt szén -kötés csak egy elektronnal: Forradalmi felfedezés a tankönyvekhez

hiszi kémiai oldószerek Bindings, So-Covered Calent Calent kötvények, ha a Catrone Omtoms "> Chemist Bindings, So-Covered Calent Calent kötvények, az Arise CateMory ="> Chemist oldat. Párok. Most a kutatók a két szénatom közötti egyszerű elektronkovalens kötések első megfigyeléseit végezték.

Ezt a szokatlan kötődési viselkedést már megfigyelték más atomok között, ám a tudósok különösen lelkesen látják azt szénben. A szén a Föld életének alapvető alkotóeleme, és az ipari vegyi anyagok fontos része, beleértve a gyógyszereket, a műanyagokat, a cukor és a fehérjéket. A felfedezést szeptember 25-én tették közzé a Nature 1 című magazinban.

"A kovalens kötés a kémia egyik legfontosabb fogalma, és az új típusú kémiai kötések felfedezése nagy potenciállal rendelkezik a kémiai tudomány átfogó területeinek kibővítésére" - mondja Takuya Shimajiri kémikus a Tokiói Egyetemen, amely a szénkötés kutatócsoportjának része volt.

A molekulákban a legtöbb kémiai kötés egyetlen elektronpárból áll, amelyek megosztják az atomokat. Ezt kovalens egyszerű kötéseknek hívják. Különösen erős kapcsolatok esetén az atomok két elektronpárt oszthatnak meg kettős kötésben vagy három párban hármas kötésben. A vegyészek azonban tudják, hogy az atomok sok más fajban kölcsönhatásba lépnek, és remélik, hogy jobban megértik, mi a kémiai kötés, ha a szokatlan kötődési típusokat a lehetséges szélén tanulmányozzák

Pauling javaslata

Az egyszerű elektronkovalens kötések fogalma 1931 -re nyúlik vissza, amikor Linus Pauling kémikus javasolta. Abban az időben azonban a vegyészek nem rendelkeztek olyan eszközökkel, amelyek megfigyelhetik az ilyen kötvényeket-mondja Marc-Etienne Moret, a holland Utrechti Egyetem kémikus. Ezeket a kötéseket még a modern elemzési technikákkal is nehéz megfigyelni. "Az a helyzet, amelyben csak egy elektron képez kötést, nagyon instabil" - magyarázza Moret. "Ez azt jelenti, hogy a kötés könnyen eltörhet, és erősen hajlamos az elektronok kibocsátására vagy rögzítésére egy egyenes számú elektron helyreállítására."

1998-ban a tudósok 2 Egy egyszerű elektronkötés két foszfor-atom között; A Moret egy olyan csoport része volt, amelyben 3 2013 kötést tett a réz és a Boron között. A kémikusok elmélete szerint ezek a szokatlan kapcsolatok valószínűleg megjelenhetnek a kémiai reakciók során megjelenő rövid időtartamú közbenső struktúrákban. De ahhoz, hogy megfigyeljék ezeket a hangulatos kötelékeket, a vegyészeknek stabilizálniuk kell azokat a kapcsolatot, amely tartalmazza azokat. Egy egyszerű elektron C-C kötésből álló stabil kapcsolat eddig elmenekült a vegyészekből.

Shimajiri szerint az egyszerű elektronszén -kötés megfigyelésének kulcsa egy olyan molekula gondos kialakítása volt, amely stabilizálja azt. A kutatócsoport, amelyhez a kémikus Yusuke Ishigaki a Hokkaido Egyetemen tartozott, létrehozott egy molekulát, amely stabil „héjat” biztosít a csatlakoztatott széngyűrűkből, amely a széntartalmú kötődést tartja össze a központjában. Ezt a központi kötést egy C-C kötéshez viszonylag hosszú hosszúságra nyújtják, ami kiszolgáltatottá teszi az elektron elvesztését egy oxidációs reakcióban, és a választható egyszerű elektronkötés előállításához.

stabil kötés

Annak érdekében, hogy ezt a kapcsolatot stabil, megfigyelhető formában megértsék, kristályosodtak. Ha az oxidációt jód jelenlétében hajtják végre, akkor a reakció lila sót biztosít, amelynek során a molekula stabil héja az egyszerű elektron C-C kötést tartalmazza belül. Ezután különféle elemzési technikákat alkalmaztak a molekula és a kötés jellemzésére. Shimajiri megjegyzi, hogy a kapcsolat mindennapi körülmények között rendkívül stabil.

"Több kémiai reakcióban javasolták az egyszerű elektronkötések részvételét, de eddig hipotetikusak maradtak" - mondja Shimajiri. Az ezeket a kötéseket tartalmazó stabil kapcsolatok létrehozása segíthet a kutatóknak jobban megérteni, mi történik ezekben a reakciókban.

Guy Bertrand, a Santa Barbara -i Kaliforniai Egyetem kémikusának része volt annak a csapatnak, amely az egyszerű elektronkötést készítette a foszforban. Azt mondja, hogy fontos ezt a szénben látni. "Minden alkalommal, amikor valamit csinálsz a szénvel, ennek nagyobb hatása van, mint bármely más elemnél" - magyarázza. Shimajiri reméli, hogy az egyszerű elektronszén -kötés leírása segít a vegyészeknek a kémiai kötések alapvető természetének jobb megértésében. "Meg akarjuk tisztázni, hogy mi a kovalens kötvény - pontosabban, amikor a kötvényt kovalensnek minősítik és mikor."

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

2. canac, y. et al. Science 279, 2080–2082 (1998).

3. Moret, M.-E. et al. J. Am. Chem. Soc. 135, 3792–3795 (2013).

Referenciák letöltése