Четверная связь в С2

[Химик20000]

У меня возник вопрос. У углерода в возбужденном состоянии имеются неспаренные электроны на всех орбиталях 2-го энергетического уровня. Из этого можно сделать вывод, что в молекуле С2 будет 2 σ-связи (s-s, Px-Px) и 2 π-связи (Py-Py, Pz,Pz). На основании выше сказанного можно сделать вывод о том, что в молекуле С2 осуществляется 4-ая связь. Вопрос заключается в следующем:

1) Верно ли мое предположение?

2) В каких условиях будет существовать данная молекула?

3) Если такая связь существует, то энергия ее разрыва будет очень большой, следовательно это соединение очень прочное, термическая диссоциация которого возможна лишь при очень больших температурах?

[yatcheh]

У меня возник вопрос. У углерода в возбужденном состоянии имеются неспаренные электроны на всех орбиталях 2-го энергетического уровня. Из этого можно сделать вывод, что в молекуле С2 будет 2 σ-связи (s-s, Px-Px) и 2 π-связи (Py-Py, Pz,Pz). На основании выше сказанного можно сделать вывод о том, что в молекуле С2 осуществляется 4-ая связь. Вопрос заключается в следующем:

1) Верно ли мое предположение?

2) В каких условиях будет существовать данная молекула?

3) Если такая связь существует, то энергия ее разрыва будет очень большой, следовательно это соединение очень прочное, термическая диссоциация которого возможна лишь при очень больших температурах?

 

Симметрия орбиталей не позволит четвёртой связи образоваться. Останется С2 бирадикалом, или "карбокарбеном".

Изменено 15 Сентября, 2015 в 18:58 пользователем yatcheh

[Химик20000]

Это значит, что в данном радикале не образуется s-s связь за счет симметрии? В радикале между атомами углерода будет тройная связь ( 2 π и 1 σ) и два неспаренных электрона? Этот радикал является стабильным?

[Ума Палата]

Метод валентных связей не всегда позволяет правильно предсказать строение молекул.  При сближении атомов симметрия электронных оболочек сильно искажается. Метод МО позволит проверить вашу гипотезу 

[химик-философ]

Проще представить С₂ через гибридизацию. Так вот атомы углерода там в состоянии sp_x гибридизации. То есть имеет место три полноценные связи: 2 пи p_y-p_у и p_z-p_z и сигма sp_x-sp_x. Последняя образована перекрыванием той гибридной пары, большие части корой "смотрят" друг на друга; однако есть другая пара sp_x орбиталей, которые "смотрят" друг на друга меньшими концами, то есть образуют слабую сигма связь. То есть можно представить молекулу C₂ как синглетный бирадикал дегидрированый ацетилен.  Если подключить торию МО, то распределение электронов следующее: 2e на связывающей сигма sp_x-sp_x, 4e на пи связывающих p_y-p_y и p_z-p_z, 2e на слабо связывающей сигма sp_x-sp_x.

[Химик20000]

То есть связи все таки 4, две сигма и две пи, но одна из сигма-связей слабая. Это значит, что углерод в С2 может быть связан четвертой связью и не иметь спаренных электронов, так и быть связанным тройной связью и иметь два неспаренными электрона, т.е быть бирадикалом, в зависимости от условий? То есть С2 существует в двух состояниях, в состоянии бирадикала и в состоянии простого в-ва с четвертой связью?

[химик-философ]

То есть связи все таки 4, две сигма и две пи, но одна из сигма-связей слабая. Это значит, что углерод в С2 может быть связан четвертой связью и не иметь спаренных электронов, так и быть связанным тройной связью и иметь два неспаренными электрона, т.е быть бирадикалом, в зависимости от условий? То есть С2 существует в двух состояниях, в состоянии бирадикала и в состоянии простого в-ва с четвертой связью?

В теории да. С₂ может быть синглетным (нискоспиновым) или триплетым (высокоспиновым), в этом о подобен O₂ который обычно триплетный, но может стать синглетным, так как второе для O₂ возбужденное состояние. Какое состояние для С₂ будет основным, а какое возбужденным не помню, поищите в литературе.

[Химик20000]

А литературу не подскажите?

[Ума Палата]

В книге Хьюи Дж.  Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность.1987 упоминается про молекулу С2, но в контексте распределения молекулярных орбиталей. Смотрите стр 93, 94, 96. По схеме, приведенной там же с учетом смешивания s и p орбиталей кратность связи - 2. Три связывающих и одна разрыхляющая орбиталь