Per la prima volta osservato il legame con il carbonio con un solo elettrone: scoperta rivoluzionaria per libri di testo
Per la prima volta osservato il legame con il carbonio con un solo elettrone: scoperta rivoluzionaria per libri di testo
credi chimico vincoli, schiera coppie. Ora i ricercatori hanno fatto le prime osservazioni di semplici legami covalenti di elettroni tra due atomi di carbonio.
Questo insolito comportamento di legame è già stato osservato tra alcuni altri atomi, ma gli scienziati sono particolarmente entusiasti di vederlo nel carbonio. Il carbonio è il componente di base della vita sulla Terra e una parte importante delle sostanze chimiche industriali, tra cui medicinali, materie plastiche, zucchero e proteine. La scoperta è stata pubblicata il 25 settembre nella rivista natura 1 .
"Il legame covalente è uno dei concetti più importanti in chimica e la scoperta di nuovi tipi di legami chimici ha un grande potenziale per espandere le aree complete della scienza chimica", afferma il chimico Takuya Shimajiri dell'Università di Tokyo, che faceva parte del team di ricerca per il legame con il carbonio.
La maggior parte dei legami chimici nelle molecole consistono in una singola coppia di elettroni che sono condivisi tra gli atomi. Questo si chiama legami semplici covalenti. In legami particolarmente forti, gli atomi potrebbero condividere due coppie di elettroni in un doppio legame o tre coppie in un bond. Tuttavia, i chimici sanno che gli atomi interagiscono in molte altre specie e sperano di capire meglio cosa sia un legame chimico studiando tipi di legame insoliti ai margini del possibile
il suggerimento di Pauling
Il concetto di semplici legami covalenti di elettroni risale al 1931 quando il chimico Linus Pauling lo suggerì. All'epoca, tuttavia, i chimici non avevano gli strumenti per osservare tali legami, afferma Marc-Etienne Moret, chimico dell'Università di Utrecht nei Paesi Bassi. Questi legami sono difficili da osservare anche con moderne tecniche di analisi. "La situazione in cui un solo elettrone forma un legame è molto instabile", spiega Moret. "Ciò significa che il legame può facilmente rompersi e ha una forte tendenza a emettere o catturare un elettrone per ripristinare un numero dritto di elettroni."
Nel 1998, scienziati 2 Un semplice legame elettronico tra due atomi di fosforo; Moret faceva parte di un gruppo che 3 2013 ha fatto un legame tra rame e boro. I chimici hanno teorizzato che questi legami insoliti potrebbero apparire in strutture intermedie di breve durata che compaiono durante le reazioni chimiche. Ma per osservare questi legami lunatici, i chimici devono stabilizzare una connessione che li contiene. Una connessione stabile che contiene un semplice legame elettronico C-C ha finora sfuggito ai chimici.
Shimajiri afferma che la chiave per osservare il semplice legame con il carbonio elettronico era l'attenta progettazione di una molecola che la stabilizzerebbe. Il team di ricerca, a cui apparteneva il chimico Yusuke Ishigaki dell'Università di Hokkaido, ha creato una molecola che fornisce un "guscio" stabile da anelli di carbonio connessi che contiene il legame di carbonio carbonio insieme nel suo centro. Questo legame centrale è allungato a una lunghezza relativamente lunga per un legame C-C, il che rende vulnerabile perdere un elettrone in una reazione di ossidazione e generare il legame elettronico semplice elettivo.
Binding stabile
Per cogliere questa connessione in una forma stabile e osservabile, si cristallizzavano. Se l'ossidazione viene eseguita in presenza di iodio, la reazione fornisce un sale viola, per cui il guscio stabile della molecola tiene insieme il semplice legame C-C di elettroni all'interno. Quindi hanno usato varie tecniche di analisi per caratterizzare la molecola e il legame. Shimajiri nota che la connessione è estremamente stabile in condizioni di tutti i giorni.
"In diverse reazioni chimiche, è stata proposta la partecipazione di semplici legami elettronici, ma finora sono rimasti ipotetici", afferma Shimajiri. La creazione di connessioni stabili che contengono questi legami potrebbe aiutare i ricercatori a capire meglio cosa succede durante queste reazioni.
Guy Bertrand, chimico dell'Università della California a Santa Barbara, faceva parte del team che faceva il semplice legame elettronico a Phosforo. Dice che è importante vederlo in carbonio. "Ogni volta che fai qualcosa con il carbonio, questo ha un impatto maggiore rispetto a qualsiasi altro elemento", spiega. Shimajiri spera che la descrizione del semplice legame con il carbonio elettronico aiuti i chimici a comprendere meglio la natura di base dei legami chimici. "Vogliamo chiarire cos'è un legame covalente - più precisamente, a quel punto un legame è qualificato come covalente e a che punto."