Вперше в історії виявлено одноелектронний зв’язок вуглець-вуглець, довгий час вчені шукали цей зв’язок, і ось нарешті їхні пошуки підійшли до кінця. Близько 90 років тому американський інженер-хімік Лайнус Полінг запропонував унікальну концепцію. Він припустив, що для утворення зв’язку між двома атомами не обов’язково потрібно два або більше електронів, може існувати і ковалентний зв’язок з одним електроном. Тоді Полінг не мав доступу до інструментів, необхідних для спостереження таких зв’язків. Його теорія була доведена у 1998 році, коли вчені вперше виявили одноелектронний зв’язок у фосфорі.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
З того часу такі зв’язки були виявлені також у водню та інших елементах, але жоден вчений ніколи не стикався з одноелектронним зв’язком вуглець-вуглець. Проте команда дослідників з японського Університету Хоккайдо вперше виявила одноелектронний ковалентний зв’язок між двома атомами вуглецю. Деякі експерти вважають це відкриття дивом.
Два атоми вуглецю мають тенденцію утворювати зв’язки з двома спільними електронами. Одноелектронні ковалентні зв’язки є дуже хімічно активними і менш стабільними, оскільки мають низьку міцність зв’язку. Всі ці фактори роблять ізоляцію атомів вуглецю, пов’язаних одним електроном, дуже складним завданням. Ось чому, «хоча кілька піонерських досліджень повідомили про одноелектронні зв’язки між гетероатомами, прямі докази одноелектронних зв’язків між атомами вуглецю залишаються невловимими», – зазначають автори дослідження.
Єдиний можливий спосіб зробити це – створити сполуку, яка могла б стабілізувати цей зв’язок. Для цього автори дослідження провели реакцію окислення похідного гексафенілетану за допомогою йоду. Ця похідна містила дуже витягнутий парно-електронний ковалентний зв’язок між двома атомами вуглецю.
В результаті реакції утворювалися кристали фіолетового кольору. Коли дослідники використали рентгенівську дифракцію для вивчення кристалів, вони помітили, що два витягнуті атоми вуглецю зблизилися завдяки утворенню одноелектронного ковалентного зв’язку між ними. Ці результати були додатково перевірені за допомогою раманівської спектроскопії – методу, який використовується для вивчення молекулярного складу та розташування матеріалів. Результати цього аналізу підтвердили наявність одноелектронного С-С зв’язку.
«Таким чином, ці результати є першим експериментальним доказом існування одноелектронного ковалентного зв’язку вуглець-вуглець, який, як очікується, прокладе шлях для подальшого розвитку хімії цього маловивченого типу зв’язку», – сказав Такуя Шімаджірі, перший автор дослідження і доцент Токійського університету.
Вуглець є найважливішим інгредієнтом для життя і більшості речей, які підтримують життя на Землі. Від клітин вашого тіла до автомобіля, яким ви керуєте, і їжі, яку ви їсте, майже все, що ви бачите і використовуєте, містить вуглець.
Це дослідження має важливе значення, оскільки «з’ясування природи одноелектронних сигма-зв’язків між двома атомами вуглецю має важливе значення для глибшого розуміння теорій хімічного зв’язку і надасть подальше розуміння хімічних реакцій», – сказав Юсуке Ісігакі, один з авторів дослідження і професор Університету Хоккайдо.
Втім, автори дослідження не впевнені, що їхнє дослідження може мати практичне застосування, але вони припускають, що «це буде в підручниках».
Якщо вам цікаві статті та новини про авіацію та космічну техніку — запрошуємо вас на наш новий проєкт AERONAUT.media.
Читайте також: