El primer ejemplo de pares libres carbono-electrón podría reescribir los libros de texto

Se ha revelado una molécula que contiene dos átomos de carbono que comparten un solo electrón, lo que supone un desafío para los libros de texto de química. Recientemente se han informado ejemplos de átomos de diferentes elementos que comparten enlaces covalentes de un solo electrón, pero este es el primer caso que ocurre entre dos átomos de carbono. Dado el lugar central que ocupan los enlaces de carbono en la formación de la vida, la nueva forma en que se ensamblan tiene una importancia mucho mayor que la de la mayoría de los enlaces entre átomos.

Los enlaces covalentes suelen implicar que dos átomos comparten pares de electrones, uniéndolos. A veces, los electrones forman múltiples enlaces covalentes, lo que hace que romper algo sea particularmente difícil. La verdad, por supuesto, es más compleja – ¿no es siempre así? Pero durante más de un siglo, la idea de que se necesitan pares de electrones ha seguido siendo en gran medida cierta.

Los enlaces de un solo electrón se encuentran entre otros átomos, por ejemplo cuando una molécula de fósforo pierde uno de sus electrones no siempre se desintegra. Sin embargo, estos vínculos suelen ser débiles. El descubrimiento de un único átomo entre dos átomos de carbono lo suficientemente fuerte como para mantener unida una molécula grande permitirá a los químicos explorar el área gris entre los estados enlazados y no enlazados.

Dado que cualquier enlace electrónico simple entre átomos de carbono debe ser débil, los químicos que buscan un ejemplo deben encontrar una manera de estabilizar las moléculas, en lugar de que otras reacciones las destruyan. A la menor oportunidad, los átomos pierden el enlace por completo o ganan un electrón que pasa para formar un par covalente convencional.

Los investigadores se centraron en los derivados del hexafeniletano (HPE), que, según dicen, forman carbocationes y radicales relativamente estables (un átomo o molécula con un electrón desapareado). Los HPE tienen un enlace extendido entre dos átomos de carbono. Su producto contiene una capa de anillos de carbono que rodean un enlace carbono-carbono, que se estira hasta perder uno de sus electrones. Al tratar ambos lados del enlace con yodo en diferentes concentraciones, el equipo produjo; «Cristales individuales de color violeta oscuro adecuados para mediciones de difracción de rayos X».

Los autores afirman que la distinta geometría de los átomos dentro del cristal demuestra la presencia de un enlace de un solo átomo, lo que luego se confirmó mediante espectroscopía Raman.

El coautor del estudio, el Dr. Takuya Shimagiri, de la Universidad de Tokio, dijo: «El enlace covalente es uno de los conceptos más importantes en química, y el descubrimiento de nuevos tipos de enlaces químicos es muy prometedor para expandir vastas áreas del espacio químico». Noticias de la naturaleza.

El profesor Guy Betrand de la Universidad de California, Santa Bárbara (que no es el autor de este estudio) formó parte de un equipo que demostró la existencia de un enlace de un solo electrón entre átomos de fósforo. Hablando con Nature News, dio crédito a los involucrados por el nuevo descubrimiento, diciendo: «Cada vez que haces algo con el carbono, el impacto es mayor que con cualquier otro elemento».

La posibilidad de la existencia de un enlace electrónico único entre dos átomos de carbono. fue sugerido Por Linus Pauling en 1931. Pauling fue honrado como uno de los pocos científicos en ganar dos premios Nobel, pero también postuló un modelo incorrecto de ADN y luego fue ridiculizado por promover dosis masivas de vitamina C.

Aún no se han propuesto aplicaciones, pero el coautor, el profesor Yusuke Ishigaki de la Universidad de Haikkaido, dijo: «Aclarar la naturaleza de los enlaces sigma de un solo electrón entre dos átomos de carbono es esencial para una comprensión más profunda de las teorías de enlaces químicos y proporcionará más conocimientos sobre las reacciones químicas». declaración.

El artículo se publica en la revista. naturaleza.