Bedste svar
Enkelt-, dobbelt- og tredobbeltbindinger er meget kendte, og de enkleste eksempler er ethan, ethen (ethylen) og ethyne (acetylen). I etan deles to elektroner af to carbonatomer (enkeltbinding), der optager σ orbital. Dobbeltbinding opstår, når fire elektroner deles og optager en σ (sigma) og en π (pi) orbitaler. Endelig forekommer tredobling ved deling af seks elektroner i en σ- og to π-orbitaler.
Derfor formodes det, at firdobling finder sted, når otte elektroner deles af to atomer. Dette er ikke muligt for kulstof (faktisk har C\_2 dobbeltbinding og C\_2 ^ {2-} har tredobbelt binding) på grund af symmetri-begrænsninger. Når kun s atomare orbitaler er tilgængelige for binding, kan kun en σ-binding udføres. Med tre p-orbitaler er det muligt at oprette en σ-binding (der involverer p\_z-orbitaler) og to π-bindinger (p\_x + p\_x-orbitaler og p\_y + p\_y-orbitaler).
Forbinding (og dobbelt) er kun mulig ved hjælp af d orbitaler. Med dem kan det danne en σ-binding (der involverer d\_ {z ^ 2} orbitaler), to π-bindinger (d\_ {xz} + d\_ {xz} orbitaler og d\_ {yz} + d\_ {yz} orbitaler) og to δ (delta) obligationer (d\_ {xy} + d\_ {xy} orbitaler og d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} orbitaler).
Det første eksempel på firdobbeltbinding blev påvist i [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}] kompleks anion, hvor to [ReCl\_4 ^ -] enheder er forbundet med firdoblet binding (en σ, to π og en δ-binding) mellem to rheniumatomer. De eksperimentelle beviser, der bekræfter eksistensen af firdoblet binding i denne forbindelse, blev givet ved strukturelle undersøgelser (røntgenkristallografi) og spektroskopiske teknikker.
På trods af sjældne er der blevet opdaget flere forbindelser med firdoblet binding og for nylig , arter med femdobbelt binding (der involverer alle d orbitaler) og sextupel binding (med alle d orbitaler plus en s orbital).
Det er muligt at gå videre med f-blokmetaller, der i teorien kunne danne φ bindinger.
Svar
Carbon kan og danner rutinemæssigt tredobbelte bindinger med sig selv (som i C2H2, acetylen), i cyanoforbindelser (CN-) og i kulilte (CO). Nogle studerende undrer sig over, hvorfor 2 kulstofatomer ikke danner firdobbelte bindinger med sig selv for at fuldføre begge atoms orbitaler. De undrer sig sandsynligvis over dette i betragtning af at kulstofs nabo til højre, nitrogen, danner en tredobling med sig selv i N2-molekylet, så hvert atom kan have et komplet elektronantal. Hvis dette var din tankegang, roser jeg dig for det. Dette bruger et underliggende mønster til at forudsige andre systemers opførsel.
Men der er mere ved binding end bare tendensen til at opnå en ædelgaskonfiguration. Dannelsen af nogle typer obligationer kan være mindre stabil (eller ustabil) sammenlignet med andre på grund af frastødende kræfter. Et firdobbelt C2-molekyle kan eksistere ved lave temperaturer i rummet, men det er usandsynligt, at det er stabilt ved omgivelsestemperaturer og tryk. Husk, at kulstof har en lille atomradius, og i tilfælde af en C2 firdobling er det 8 elektroner pakket i en meget lille region. Mængden af frastødning ville være enorm.
C2-molekylet har været genstand for omfattende forskning i mange årtier. Kemikere fortsætter med at undre sig over, at kulstof kan danne en firdoblet binding med sig selv. Hvis du er interesseret i emnet her, er der en håndfuld papirer, der undersøger muligheden for en firdobbeltbinding i C2: Firdobbeltbinding i C2 og analoge otte-valens elektronarter
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
Og her er en anden, der antyder eksistensen af en CUO-ligand med en firdoblet binding mellem kulstof og uran. På den maksimale bindingsmængde af kulstof: usædvanlig C≣U firdoblet binding i molekylær CUO
Carbon danner acetylidforbindelser med et antal alkali og jordalkalimetaller. Acetylidanionen, der er i -2-tilstand og betragtes som en tredobbeltbinding, har en endnu kortere bindingslængde mellem carbonatomer end C2s formodede firdobbeltbinding. Hvis jeg skulle lave et veluddannet gæt, vil C2 sandsynligvis overgå mellem en masse ophidsede tilstande, hvor det ene af kulstofatomer er i C-tilstand og det andet i C +. Dette forårsager sandsynligvis en meget kort sammentrækning af en tredobbelt binding, hvilket får forskere til at antage, at det er en firdoblet binding. Men det er sandsynligvis ikke.