Pirmą kartą stebėjo anglies įrišimas tik su vienu elektronu: revoliucinis atradimas vadovėliuose
Pirmą kartą stebėjo anglies įrišimas tik su vienu elektronu: revoliucinis atradimas vadovėliuose
Believe Nature.com/subjects/chemistry" data--label poros. Dabar tyrėjai padarė pirmuosius stebėjimus apie paprastus elektronų kovalentinius ryšius tarp dviejų anglies atomų.
Šis neįprastas įrišimo elgesys jau pastebėtas tarp kai kurių kitų atomų, tačiau mokslininkai ypač entuziastingai mato jį anglies dvidegtyje. Anglies yra pagrindinis gyvybės žemėje komponentas ir svarbi pramoninių cheminių medžiagų dalis, įskaitant vaistus, plastikus, cukrų ir baltymus. Šis atradimas buvo paskelbtas rugsėjo 25 d. Žurnale Nature 1 .
"Kovalentinis įrišimas yra viena iš svarbiausių chemijos sąvokų, o naujų rūšių cheminių jungčių atradimas turi didelį potencialą išplėsti išsamias cheminio mokslo sritis", - sako chemikė Takuya Shimajiri iš Tokijo universiteto, kuri buvo tyrimų komanda, skirta anglies rišimui.
Daugumą cheminių ryšių molekulėse sudaro viena pora elektronų, kurie dalijasi tarp atomų. Tai vadinama kovalentinėmis paprastomis obligacijomis. Ypač stipriuose ryšiuose atomai galėtų dalytis dviem elektronų poromis dviguboje jungtyje arba trijose porose triguboje jungtyje. Tačiau chemikai žino, kad atomai sąveikauja daugelyje kitų rūšių ir tikisi geriau suprasti, koks yra cheminis ryšys
Paulingo pasiūlymas
Paprastų elektronų kovalentinių jungčių koncepcija siekia 1931 m., Kai chemikas Linus Pauling tai pasiūlė. Tačiau tuo metu chemikai neturėjo priemonių tokių ryšių stebėti, sako Marc-Etienne Moret, Utrechto universiteto Nyderlanduose chemikas. Šias ryšius sunku pastebėti net naudojant šiuolaikines analizės metodus. „Padėtis, kai tik vienas elektronas sudaro ryšį, yra labai nestabili“, - aiškina Moret. "Tai reiškia, kad surišimas gali lengvai nutrūkti ir turi stiprią polinkį išmetant arba užfiksuoti elektroną, kad būtų atkurtas tiesus elektronų skaičius."
1998 m., Mokslininkai 2 Paprastas elektronų jungtis tarp dviejų fosforo atomų; „Moret“ buvo grupės dalis, kuri 3 2013 m. Užmezgė ryšį tarp vario ir borono. Chemikai teoretikavo, kad šie neįprasti ryšiai gali atsirasti trumpai išaugusiose tarpinėse struktūrose, atsirandančiose cheminių reakcijų metu. Tačiau norėdami stebėti šiuos nuotaikingus ryšius, chemikai turi stabilizuoti ryšį, kuriame yra juos. Stabilus ryšys, kuriame yra paprastas elektronų C-C jungtis, iki šiol išvengė chemikų.
Shimajiri sako, kad raktas stebėti paprastą elektronų anglies surišimą buvo kruopštus molekulės, kuri ją stabilizuotų, dizainas. Tyrimų komanda, kuriai priklausė chemikas Yusuke Ishigaki iš Hokkaido universiteto, sukūrė molekulę, kuri iš prijungtų anglies žiedų suteikia stabilų „apvalkalą“, kuriame jos centre yra anglies-anglies surišimas. Šis centrinis surišimas yra ištemptas iki santykinai ilgo C-C jungties ilgio, todėl yra pažeidžiama prarasti elektroną oksidacijos reakcijoje ir sukurti pasirenkamą paprastą elektronų ryšį.
stabilus surišimas
Siekdami suvokti šį ryšį stabilia, stebima forma, jie kristalizavo. Jei oksidacija atliekama esant jodui, reakcija suteikia violetinę druską, pagal kurią stabilus molekulės apvalkalas laiko paprastą elektronų c-c jungtį kartu. Tada jie panaudojo įvairius analizės metodus, kad apibūdintų molekulę ir ryšį. Shimajiri pažymi, kad ryšys yra ypač stabilus kasdienėmis sąlygomis.
"Keliose cheminėse reakcijose buvo pasiūlytas paprastų elektronų jungčių dalyvavimas, tačiau iki šiol jie išliko hipotetiniai", - sako Shimajiri. Stabilių ryšių, kuriuose yra šie ryšiai, sukūrimas galėtų padėti tyrėjams geriau suprasti, kas nutinka šių reakcijų metu.
Guy Bertrand, Chemikas Kalifornijos universitete Santa Barbaroje, buvo komandos dalis, kuri užėmė paprastą elektronų ryšį fosfore. Jis sako, kad svarbu tai pamatyti anglies. „Kiekvieną kartą, kai ką nors darote su anglimi, tai daro didesnį poveikį nei su bet kuriuo kitu elementu“, - aiškina jis. . Bet jis sako, kad nėra taip lengva pasakyti, ar šis darbas turi. "Bet tai bus vadovėliuose"
Shimajiri tikisi, kad paprasto elektronų anglies surišimo aprašymas padės chemikams geriau suprasti pagrindinį cheminių ryšių pobūdį. "Mes norime išsiaiškinti, kas yra kovalentinis ryšys - tiksliau, tada obligacija yra kvalifikuota kaip kovalentė ir kada."
moret, M.-e. et al. J. Am. Chem. Soc. 135, 3792–3795 (2013).