Prvi put viđena karbonska veza koja koristi samo jedan elektron

Foto: Pixabay/anandasandra

Malo više od sto godina, hemičari veruju da se jake atomske veze, zvane kovalentne veze, formiraju kad atomi dele jedan ili više elektronskih parova. Sad su istraživači prvi pur osmotrili kovelentne veze sa jednim elektronom između dva atoma ugljenika, piše Nature.

Ovo neobično vezivanje je viđeno između nekoliko drugih atoma, ali su naučnici posebno uzbuđeni zbog ugljenika, osnovnog gradivnog bloka života na Zemlji i ključne komponente industrijskih hemikalija poput lekova, plastike, šećera i proteina.

Preporučujemo

Većina hemijskih veza u molekulima sačinjena je od jednog para elektrona, zajedničkog atomima. To su kovalentne jednostruke veze. U naročito jakim vezama, atomi mogu da dele dva elektronska para u dvostrukoj vezi, ili tri para u trostrukoj vezi.

Međutim, hemičari znaju da atomi međusobno reaguju na mnoge druge načine i izučavanje neobičnijih tipova veza na granicama mogućeg može doprineti boljem razumevanju prirode hemijske veze uopšte.

Polingov predlog

Koncept kovalentnih veza sa jednim elektronom potiče iz 1931, kad ih je hemičar Lajnus Poling predložio. Međutim, tada hemičari nisu imali instrumente da posmatraju takve veze. Čak i pomoću modernih analitičkih tehnika, teško ih je posmatrati.

Situacija u kojoj samo jedan elektron čini vezu je vrlo nestabilna. To znači da će se veza lako raskinuti i imati snažnu tendenciju da ili oslobodi ili uhvati elektron radi obnavljanja parnog broja elektrona.

Godine 1998, naučnici su osmotrili jednoelektronsku vezu između dva atoma fosfora. Takva veza je 2013. stvorena između bakra i bora. Hemičari su teoretisali da se ove neobične veze mogu desiti između atoma ugljenika u kratkotrajnim prelatnim strukturama tokom hemijskih reakcija.

Međutim, da bi osmotrili te nepostojane veze, hemičari moraju da stabilizuju jedinjenje koje ih sadrži. Stabilno jedinjenje sa jednoelektronskom vezom između atoma ugljenika izmicalo je hemičarima.

Istraživači su stvorili molekul koji obezbeđuje stabilan „omotač“ sjedinjenih ugljeničnih prstenova koji održava vezu između atoma ugljenika u svom centru. Ta centralna veza je rastegnuta u relativno veliku dužinu za vezu između atoma ugljenika, što je čini podložnom gubitku jednog elektrona u reakciji oksidacije, stvarajući nedokučivu jednoelektronsku vezu.

Stabilna veza

Da bi dobili to jedinjenje u stabilnoj formi koja se može posmatrati, kristalizovali su ga. Kad je oksidacija izvedena u prisustvu joda, reakcija proizvodi ljubičastu so, sa stabilnim molekulskim omotačem koji održava jednoelektronsku vezu. Stvaranje stabilnih jedinjenja koja sadrže ove veze može pomoći istraživačima da bolje razumeju šta se dešava tokom ovih reakcija.

Svaki put kad uradite nešto sa ugljenikom, značaj je veći nego u slučaju bilo kog drugog elementa – ugljenik je suština organske hemije. Međutim, teško je reći da li će ovaj rad imati neke primene, iako će biti u udžbenicima.

Hemičar Takuja Šimadžiri sa Tokijskog univerziteta se nada da će opis jednoelektronske karbonske veze doprineti boljem razumevanju osnovne prirode hemijskih veza: cilj je da razjasnimo šta je kovalentna veza – u kom trenutku se za neku vezu može reći da je kovalentna?

(Telegraf Nauka/Nature)