Prvýkrát pozorovaná väzba uhlíka iba s jedným elektrónom: Revolučný objav pre učebnice

Prvýkrát pozorovaná väzba uhlíka iba s jedným elektrónom: Revolučný objav pre učebnice

verte chemik páry. Vedci teraz urobili prvé pozorovania jednoduchých elektrónových kovalentných väzieb medzi dvoma atómami uhlíka.

Toto neobvyklé väzobné správanie už bolo pozorované medzi niektorými inými atómami, ale vedci sú obzvlášť nadšení, keď ho vidia v uhlíku. Uhlík je základnou súčasťou života na Zemi a dôležitou súčasťou priemyselných chemikálií vrátane liekov, plastov, cukru a bielkovín. Objav bol uverejnený 25. septembra v časopise Nature 1 .

„Kovalentná väzba je jedným z najdôležitejších konceptov chémie a objav nových typov chemických dlhopisov má veľký potenciál na rozšírenie komplexných oblastí chemickej vedy,“ hovorí chemik Takuya Shimajiri z univerzity v Tokiu, ktorá bola súčasťou výskumného tímu pre väzbu uhlíka.

Väčšina chemických väzieb v molekulách pozostáva z jedného páru elektrónov, ktoré sa zdieľajú medzi atómami. Toto sa nazýva kovalentné jednoduché putá. V obzvlášť silných väzbách mohli atómy zdieľať dva páry elektrónov v dvojitej väzbe alebo tri páry v trojnásobnej väzbe. Chemici však vedia, že atómy interagujú v mnohých iných druhoch a dúfajú, že lepšie pochopia, čo je chemická väzba štúdiom neobvyklých typov väzby na okraji možného

Paulingov návrh

Koncept jednoduchých elektrónových kovalentných väzieb siaha až do roku 1931, keď to navrhol chemik Linus Pauling. V tom čase však chemici nemali nástroje na pozorovanie takýchto dlhopisov, hovorí Marc-Etienne Moret, chemik na univerzite v Utrechte v Holandsku. Tieto väzby je ťažké pozorovať aj pri moderných analytických technikách. „Situácia, v ktorej iba jeden elektrón tvorí väzbu, je veľmi nestabilná,“ vysvetľuje Moret. „To znamená, že väzba sa môže ľahko zlomiť a má silnú tendenciu buď emitovať alebo zachytiť elektrón na obnovenie priameho počtu elektrónov.“

V roku 1998 vedci 2 Jednoduchá elektrónová väzba medzi dvoma atómami fosforu; Moret bol súčasťou skupiny, ktorá 3 2013 vytvorila spojenie medzi meďou a Bórom. Chemici predpokladali, že tieto nezvyčajné väzby by sa mohli objaviť v krátkodobých medziproduktoch, ktoré sa objavujú počas chemických reakcií. Ale aby sa pozorovali tieto náladové väzby, chemici musia stabilizovať spojenie, ktoré ich obsahuje. Stabilné spojenie, ktoré obsahuje jednoduchú väzbu elektrónovej C-C, doteraz uniklo chemikom.

Shimajiri hovorí, že kľúčom k pozorovaniu jednoduchej väzby z uhlíka elektrónov bol opatrný návrh molekuly, ktorá by ju stabilizovala. Výskumný tím, do ktorého patril chemik Yusuke Ishigaki z Hokkaido University, vytvoril molekulu, ktorá poskytuje stabilný „škrupinu“ z pripojených uhlíkových krúžkov, ktoré drží väzbu uhlíka a uhlíka v jeho strede. Táto centrálna väzba je natiahnutá na relatívne dlhú dĺžku pre väzbu C-C, vďaka čomu je zraniteľná strata elektrónu pri oxidačnej reakcii a generovať voliteľnú jednoduchú elektrónovú väzbu.

stabilná väzba

Aby uchopili toto spojenie v stabilnej, pozorovateľnej forme, kryštalizovali. Ak sa oxidácia vykonáva v prítomnosti jódu, reakcia poskytuje fialovú soľ, pričom stabilná škrupina molekuly drží jednoduchú väzbu elektrónu C-C spolu. Potom použili rôzne analytické techniky na charakterizáciu molekuly a väzby. Shimajiri poznamenáva, že spojenie je za každodenných podmienok mimoriadne stabilné.

„V niekoľkých chemických reakciách bola navrhnutá účasť jednoduchých elektrónových väzieb, ale zatiaľ zostali hypotetické,“ hovorí Shimajiri. Vytvorenie stabilných spojení, ktoré obsahujú tieto väzby, by mohlo pomôcť výskumníkom lepšie porozumieť tomu, čo sa deje počas týchto reakcií.

Guy Bertrand, chemik na Kalifornskej univerzite v Santa Barbare, bol súčasťou tímu, ktorý vytvoril jednoduchú elektrónovú väzbu vo fosforu. Hovorí, že je dôležité vidieť to v uhlíku. „Zakaždým, keď niečo urobíte s uhlíkom, má to väčší vplyv ako s akýmkoľvek iným prvkom,“ vysvetľuje.

Stiahnite si odkazy