Въглеродът се свързва с 6 атома, противно на написаното в учебниците (видео)

Немски химици синтезираха молекула, в която въглеродният атом нарушава правилото, известно ни от учебниците, че въглеродът може да образува не повече от четири химични връзки, съобщи Science news.

Резултатите от експериментите и измерванията на екипа на Мориц Малишевски (Moritz Malischewski) и Конрад Зепелт (Konrad Seppelt) са публикувани в списание Angewandte Chemie International Edition.

В този необичаен пример въглеродният атом се свързва с шест други въглеродни атоми. Тази структура, проследена сега за първи път с помощта на рентгенови лъчи, е изключение от това, което знаем от учебниците - че въглеродът заради ограничението на валентността си се свързва в четворки.

Химичната връзка се формира, когато електроните "се ползват" съвместно от два или повече атома. В тази връзка може да не участват всички електрони, които има един атом, а само някои от тях, като броят им е строго определен за всеки елемент. В типичната връзка се споделят два електрона, по един от всеки участващ атом. При въглерода такива споделени електрони са 4 - те участват в образуването на химичните връзки във всички съединения. Заради това, в повечето случаи се казва, че въглеродът е четиривалентен, тоест - може да образува четири химични връзки.

Но това правило не винаги важи. През 1973 г. немските учени откриха необичайна молекула, наречена хексабетилбензен. Тази молекула е плосък шестоъгълен пръстен, съставен от шест въглеродни атома (в сиво), с по един допълнителен въглероден атом, стърчащ извън всеки връх на пръстена. Водородните атоми споделят 3 от електроните си със съседите си в пръстена, а останалите електрони носят около средата на кръга, укрепвайки връзките и правят молекулата стабилна.

^{Пръстен на въглероден хексабетилбензен (Jynto/Wikimedia Commons)}

Когато учените отстраняват два електрона от молекулата, оставяйки я с положителен заряд, някои доказателства показват, че тя може драматично да промени формата си. Изглежда че тя ще се пренареди така, че един въглероден атом да е свързан с други шест въглеродни атома. Но тогава нямаше експериментално потвърждение.

Сега, след четиридесет години други немски учени - Мориц Малишевски и Конрад Зепелт получиха йон и се оказа, че изчисленията на колегите им са верни.

Да се създаде тази заредена версия (катион) на хексабетилбензена е предизвикателство, защото е стабилна само в изключително силни киселини, казва съавторът в проучването Малишевски, химик в Свободния университет в Берлин.

^{Moritz Malischewski, K. Seppelt/Angewandte Chemie International Edition}

Малишевски и Зепелт успяват да кристализират сол на хексаметилбензена от разтвор от флуоросулфонова киселина във флуорид на антимона (C₆(CH₃)₆²⁺(SbF₆^-)₂·HSO₃F) и да  извършат рентгенов анализ, който показа, че когатоКогато хексабетилбензена загуби два електрона, сам се преподрежда. Един въглероден атом излиза от пръстема и заема нова позиция на върха, превръщайки плоския шестоъгълен пръстен в петостранна въглеродна пирамида. А въглеродът на върха на пирамидата наистина е свързан с други шест въглеродни атома - пет в пръстена долу и един най-горе.

"Тази молекула е изключителна", заяви Малишевски. Въпреки, че учените са открили други изключения в ограничението от четири връзки на въглерода, това е първият път, когато въглеродът доказано се свързва с много други въглеродни атоми.

Още по темата

05/01/2017

Технологии

ТЕЦ в Индия ще превръща въглеродния диоксид в бакпулвер

05/07/2016

Новини

Международна конференция, посветена на металните оксиди и въглеродните наноструктури от газова фаза

09/06/2016

Животът

Животът може да е възникнал на въглеродна планета

03/10/2015

Животът

Може ли да има алтернативен невъглероден живот