Savanţii au descoperit o particularitate a atomului de carbon: poate depăşi limita de patru legături atomice

Conform oamenilor de ştiinţă, o moleculă care a fost propusă acum mai mult de patru decenii revine din nou în atenţie şi s-a observat că încalcă regulile ştiute ale valenţei carbonului.

În acest caz neobişnuit, un atom de carbon se leagă de alţi şase atomi de carbon. Această structură observată prima dată cu ajutorul razelor X, este o excepţie a limitei de patru atomi.

Atomii se leagă punând la comun electroni. Într-o legătură standard, sunt puşi la comun doi electroni, câte unul de fiecare atom. Carbonul are patru asemenea atomi pe care îi poate pune la comun, şi încă patru locuri libere pentru a completa stratul electronic.

Credit: Wikimedia Commons/jynto

Dar această regulă nu este întotdeauna valabilă. În anii ’70, savanţii germani au făcut o descoperire neobişnuită la o moleculă numită hexametilbenzen ( C₆(CH₃)₆ ), prezentată în imaginea de mai sus. Molecula are o distribuţie hexagonală a atomilor de carbon (negru), specifică benzenului. În exteriorul acestuia, câte un alt atom de carbon se leagă de fiecare atom care formează hexagonul. Atomii de carbon din exterior mai au fiecare câte trei legături cu atomii de hidrogen (gri). De asemenea, atomii din hexagon formează legături duble pentru a întări molecula.

Atunci când oamenii de ştiinţă au înlăturat doi electroni din moleculă, lăsând-o cu o încărcătură pozitivă, unele dovezi sugerează că aceasta îşi schimbă forma. Rearanjarea presupune că un atom de carbon are şase legături:

Credit: E. Otwell

Atomul cu şase legături observat în imagine provine din reţeaua hexagonală (transformată acum în reţea pentagonală), având legături cu toţi cei cinci atomi plus legătura iniţială cu molecula de CH_3.

Studiul de acum a repus în discuţie această problemă. Modificând molecula de hexametilbenzen este o sarcină dificilă, întrucât această este stabilă numai în acid extrem de puternic, după cum susţine autorul studiului, Moritz Malischewski, un chimist de la Universitatea din Berlin. În plus, detaliile experimentale ale primului studiu de acum 40 de ani erau neclare. Totuşi, savantul a reuşit să obţină această moleculă. Împreună cu colaboratorul său, Konrad Seppelt au obţinut o imagine tridimensională a moleculei, cu ajutorul razelor X.

Conform lui Malischewski, „această moleculă este excepţională. Deşi oamenii de ştiinţă au descoperit alte excepţii ale limitei de patru legături a atomului de carbon, aceasta este prima dată când şase legături au fost asociate carbonului”.

Un lucru interesant este că cele 6 legături de carbon aveau dimensiuni mai mari decât în cazul unei legături normale de carbon, făcând astfel molecula mai slabă. Această dimensiune se datorează şi faptului că atomul de carbon trebuia să împartă patru legături la şase atomi.

Din păcate, studiul nu discută mai departe stabilitatea acestei molecule sau dacă este doar o fază intermediară. De asemenea, o astfel de tehnică, de extragere a electronilor din molecule, poate duce şi în alte cazuri la depăşirea valenţei atomilor, deci la alte structuri care pot fi suficient de stabile.

Sursa: Science News

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Compromis pentru reducerea emisiilor de dioxid de carbon. ”Zborul cu avionul este cel mai rapid şi mai ieftin mod de a prăji planeta”

În PREMIERĂ, celulele vii au reuşit să formeze legături de carbon şi silicon. Descoperirea dovedeşte posibilitatea existenţei vieţii pe alte planete

Grafenul – materialul revoluţionar care va transforma secolul al XXI-lea

Oamenii de ştiinţă din SUA au transformat dioxidul de carbon în piatră solidă