Pela primeira vez observou a ligação de carbono com apenas um elétron: descoberta revolucionária para livros didáticos
Pela primeira vez observou a ligação de carbono com apenas um elétron: descoberta revolucionária para livros didáticos
Acredite química pares. Agora, os pesquisadores fizeram as primeiras observações de ligações covalentes de elétrons simples entre dois átomos de carbono.
Esse comportamento de ligação incomum já foi observado entre alguns outros átomos, mas os cientistas estão particularmente entusiasmados em vê -lo em carbono. O carbono é o componente básico da vida na Terra e uma parte importante dos produtos químicos industriais, incluindo medicamentos, plásticos, açúcar e proteínas. A descoberta foi publicada em 25 de setembro na revista Nature 1 .
"A ligação covalente é um dos conceitos mais importantes da química, e a descoberta de novos tipos de ligações químicas tem um grande potencial para expandir as áreas abrangentes da ciência química", diz o químico Takuya Shimajiri da Universidade de Tóquio, que fazia parte da equipe de pesquisa para a ligação de carbono.
A maioria das ligações químicas nas moléculas consiste em um único par de elétrons compartilhados entre os átomos. Isso é chamado de ligações simples covalentes. Em laços particularmente fortes, os átomos podem compartilhar dois pares de elétrons em uma ligação dupla ou três pares em uma ligação tripla. No entanto, os químicos sabem que os átomos interagem em muitas outras espécies e esperam entender melhor o que é um vínculo químico estudando tipos de ligação incomuns na borda do possível
sugestão de Pauling
O conceito de ligações covalentes de elétrons simples remonta a 1931 quando o químico Linus Pauling sugeriu. Na época, no entanto, os químicos não tinham as ferramentas para observar esses títulos, diz Marc-Etienne Moret, químico da Universidade de Utrecht, na Holanda. Esses títulos são difíceis de observar, mesmo com as técnicas de análise modernas. "A situação em que apenas um elétron forma um vínculo é muito instável", explica Moret. "Isso significa que a ligação pode quebrar facilmente e tem uma forte tendência de emitir ou capturar um elétron para restaurar um número reto de elétrons".
Em 1998, os cientistas 2 Uma ligação eletrônica simples entre dois átomos de fósforo; Moret fazia parte de um grupo que 3 2013 fez um vínculo entre cobre e boro. Os químicos teorizaram que esses laços incomuns poderiam aparecer em estruturas intermediárias de vida curta que aparecem durante as reações químicas. Mas, para observar esses laços mal -humorados, os químicos precisam estabilizar uma conexão que os contém. Uma conexão estável que contém uma ligação simples de elétrons C-C até agora escapou químicos.
Shimajiri diz que a chave para observar a simples ligação ao carbono de elétrons foi o projeto cuidadoso de uma molécula que a estabilizaria. A equipe de pesquisa, à qual o químico Yusuke Ishigaki da Universidade de Hokkaido pertencia, criou uma molécula que fornece uma “concha” estável de anéis de carbono conectados que mantêm a ligação de carbono em seu centro. Essa ligação central é esticada a um comprimento relativamente longo para uma ligação C-C, o que torna vulnerável a perder um elétron em uma reação de oxidação e gerar a ligação elettron eletiva eletiva.
encadernação estável
Para entender essa conexão de uma forma estável e observável, eles cristalizaram. Se a oxidação for realizada na presença de iodo, a reação fornecerá um sal violeta, pelo qual a concha estável da molécula mantém a ligação simples de elétron c-c. Em seguida, eles usaram várias técnicas de análise para caracterizar a molécula e a ligação. Shimajiri observa que a conexão é extremamente estável nas condições cotidianas.
"Em várias reações químicas, a participação de ligações de elétrons simples foi proposta, mas até agora elas permaneceram hipotéticas", diz Shimajiri. A criação de conexões estáveis que contêm esses títulos podem ajudar os pesquisadores a entender melhor o que acontece durante essas reações.
Guy Bertrand, químico da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, fazia parte da equipe que fez a ligação de elétrons simples em fósforo. Ele diz que é importante ver isso em carbono. "Toda vez que você faz algo com carbono, isso tem um impacto maior do que com qualquer outro elemento", explica ele. Shimajiri espera que a descrição da ligação simples de carbono de elétrons ajude os químicos a entender melhor a natureza básica das ligações químicas. "Queremos esclarecer o que é um vínculo covalente - mais precisamente, quando um vínculo é qualificado como uma covalente e em que momento".
- >
- >>
shimajiri, T. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07965-1 (2024).
- >>
canac, y. et al. Science 279, 2080-2082 (1998).
- >>
Moret, M.-E. et al. J. Am. Chem. Soc. 135, 3792-3795 (2013).