Electronii unei molecule de benzen formează o structură care există în 126 de dimensiuni

Structura atomică a benzenului este bine înţeleasă de către chimişti şi fizicieni: un inel format din şase atomi de carbon şi şase atomi de hidrogen, unul ataşat la fiecare dintre atomii de carbon; această structură atomică are în componenţa sa 42 de electroni, iar înţelegerea modului în care aceştia sunt dispuşi se dovedeşte complicată.

„Funcţia matematică care descrie electronii benzenul are 126 de dimensiuni”, explică chimistul Timothy Schmidt, de la Universitatea New South Wales, Australia, citat de către Science Alert. „Asta înseamnă că este o funcţie de 126 de coordonate, trei pentru fiecare din cei 42 de electroni. Electronii nu sunt independenţi, deci nu putem descompune acest lucru în 42 de funcţii tridimensionale independente. Răspunsul calculat de un algoritm nu este uşor de interpretat de către un om şi a trebuit să inventăm o modalitate de a obţine răspunsul”, mai adaugă acesta.

Credit foto: Liu et al. Nature Communications

Descrierea matematică a electronilor benzenului cu ajutorul a 126 de dimensiuni reprezintă o explicaţie de problemele pe care chimiştii le-au avut legat de înţelegerea comportamentului electronilor acestei molecule. Chimiştii explică faptul că în domeniul lor există două mari teorii care sunt folosite pentru a descrie poziţia electronilor în cazul benzenului: teoria legăturilor de valenţă, cu eletroni localizaţi şi teoria orbitalilor moleculari, în care electronii sunt delocaţi. Aparent, cele două teorii nu pot fi folosite pentru a explica, în mod complet, situaţia benzenului.

Chimiştii au folosit o tehnică modernă: dinamica de prelevare Voronoi-Metropolis, care foloseşte un algoritm pentru a prezenta funcţia de undă a sistemelor cu electroni multipli. Astfel, oamenii de ştiinţă au aflat că electronii se evită reciproc, contribuind astfel la stabilitatea moleculei de benzen.

Studiul a fost publicat în Nature Communications.

Citeşte şi: