Nejlepší odpověď
Jednoduché, dvojné a trojné vazby jsou velmi známé a nejjednodušší příklady jsou ethan, ethen (ethylen) a ethyn (acetylen). V etanu jsou dva elektrony sdíleny dvěma uhlíky (jednoduchá vazba), které zaujímají σ orbitál. Dvojná vazba nastává, když jsou sdíleny čtyři elektrony, které zaujímají jeden σ (sigma) a jeden π (pi) orbitaly. Nakonec trojná vazba nastává sdílením šesti elektronů do jednoho σ a dvou π orbitalů.
Proto se předpokládá, že čtyřnásobná vazba nastane, když je osm elektronů sdíleno dvěma atomy. To není možné pro uhlík (ve skutečnosti má C\_2 dvojnou vazbu a C\_2 ^ {2-} má trojnou vazbu) kvůli omezením symetrie. Pokud jsou k vazbě k dispozici pouze s atomové orbitaly, lze provést pouze jednu vazbu σ. Se třemi p orbitaly je možné vytvořit jednu vazbu σ (zahrnující p\_z orbitaly) a dvě vazby π (p\_x + p\_x orbitaly a p\_y + p\_y orbitaly).
Čtyřnásobná (a pětinásobná) vazba je možná pouze pomocí d orbitalů. S nimi může vytvořit jednu vazbu σ (zahrnující d\_ {z ^ 2} orbitaly), dvě π vazby (d\_ {xz} + d\_ {xz} orbitaly a d\_ {yz} + d\_ {yz} orbitaly) a dvě δ (delta) dluhopisy (d\_ {xy} + d\_ {xy} orbitaly a d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} orbitaly).
První příklad čtyřnásobné vazby byl detekován v komplexním aniontu [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}], kde dva [ReCl\_4 ^ -] jednotky jsou spojeny čtyřnásobnou vazbou (jedna σ, dvě π a jedna δ vazby) mezi dvěma atomy rhenia. Experimentální důkazy, které potvrzují existenci čtyřnásobné vazby v této sloučenině, byly dány strukturálními studiemi (rentgenová cristallografie) a spektroskopickými technikami.
Navzdory vzácným objevům bylo objeveno více sloučenin se čtyřnásobnou vazbou a v poslední době , druhy s pětinásobnou vazbou (zahrnující všechny d orbitaly) a šestinásobnou vazbou (se všemi d orbitaly plus jeden s orbitál).
Je možné jít dále než s f-blokovými kovy, které by teoreticky mohly vytvářet φ vazby.
Odpověď
Uhlík může a běžně vytváří trojné vazby sám se sebou (jako v C2H2, acetylen), v kyanosloučeninách (CN-) a v oxidu uhelnatém (CO). Někteří studenti se diví, proč 2 atomy uhlíku nevytvářejí čtyřnásobné vazby, aby dokončily oběžné dráhy obou atomů. Pravděpodobně si o tom říkají, protože soused uhlíku vpravo, dusík, tvoří v molekule N2 trojnásobek, takže každý atom může mít úplný počet elektronů. Pokud to byl váš myšlenkový směr, chválím vás za to. Toto využívá základního vzoru k předpovědi chování jiných systémů.
Ale vazba má víc než jen tendenci dosáhnout konfigurace ušlechtilého plynu. Vytváření některých typů vazeb může být méně stabilní (nebo nestabilní) ve srovnání s jinými v důsledku odpudivých sil. Čtyřnásobně vázaná molekula C2 může existovat při nízkých teplotách vesmíru, ale je nepravděpodobné, že bude stabilní při okolních teplotách a tlacích. Pamatujte, že uhlík má malý poloměr atomu a v případě čtyřnásobné vazby C2 je to 8 elektronů zabalených do velmi malé oblasti. Míra odpuzování by byla obrovská.
Molekula C2 byla předmětem rozsáhlého výzkumu po mnoho desetiletí. Chemici se i nadále diví, že uhlík může vytvořit čtyřnásobnou vazbu se sebou. Pokud vás toto téma zajímá, je zde několik článků, které zkoumají možnost čtyřnásobné vazby v C2: Čtyřnásobná vazba v C2 a analogické osmivalenční elektronové druhy
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
A tady je další, který naznačuje existenci ligandu CUO se čtyřnásobnou vazbou mezi uhlíkem a uranem. K maximálnímu množství uhlíku: neobvyklá čtyřnásobná vazba C≣U v molekulárním CUO
Uhlík tvoří acetylidové sloučeniny s řadou zásad a kovy alkalických zemin. Acetylidový anion, který je ve stavu -2 a je považován za trojnou vazbu, má ještě kratší délku vazby mezi atomy uhlíku než předpokládaná čtyřnásobná vazba C2. Pokud bych měl udělat poučený odhad, C2 pravděpodobně přechází mezi hromadou vzrušených stavů, ve kterých je jeden z atomů uhlíku ve stavu C a druhý v C +. To pravděpodobně způsobí velmi krátkou kontrakci trojné vazby, což vede vědce k domněnce, že se jedná o čtyřnásobnou vazbu. Ale pravděpodobně to tak není.