Meilleure réponse
Les liaisons simples, doubles et triples sont très connues et les exemples les plus simples sont léthane, léthène (éthylène) et léthyne (acétylène). Dans léthane, deux électrons sont partagés par deux carbones (liaison simple), occupant une orbitale σ. La double liaison se produit lorsque quatre électrons sont partagés, occupant une orbitale σ (sigma) et une orbitale π (pi). Enfin, la triple liaison se produit en partageant six électrons en une orbitale σ et deux π.
Par conséquent, la quadruple liaison est supposée se produire lorsque huit électrons sont partagés par deux atomes. Ceci nest pas possible pour le carbone (en fait C\_2 a une double liaison et C\_2 ^ {2-} a une triple liaison) en raison de contraintes de symétrie. Lorsque seules s orbitales atomiques sont disponibles pour la liaison, une seule liaison σ peut être réalisée. Avec trois orbitales p, il est possible de faire une liaison σ (impliquant des orbitales p\_z) et deux liaisons π (orbitales p\_x + p\_x et orbitales p\_y + p\_y).
Une liaison quadruple (et quintuple) nest possible que utilisant des orbitales d. Avec eux, il peut faire une liaison σ (impliquant d\_ {z ^ 2} orbitales), deux liaisons π (d\_ {xz} + d\_ {xz} orbitales et d\_ {yz} + d\_ {yz} orbitales) et deux Liaisons δ (delta) (d\_ {xy} + d\_ {xy} orbitales et d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} orbitales).
Le premier exemple de quadruple liaison a été détecté dans lanion complexe [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}], où deux Les unités [ReCl\_4 ^ -] sont reliées par quadruple liaison (une liaison σ, deux liaisons π et une δ) entre deux atomes de rhénium. Les preuves expérimentales qui confirment lexistence dune quadruple liaison dans ce composé ont été données par des études structurelles (cristallographie aux rayons X) et des techniques spectroscopiques.
Malgré de rares, plus de composés à quadruple liaison ont été découverts et, plus récemment , espèce avec liaison quintuple (impliquant toutes les d orbitales) et liaison sextuple (avec toutes les d orbitales plus une orbitale).
Il est possible daller au-delà avec des métaux à blocs f qui, en théorie, pourraient former des liaisons φ.
Réponse
Le carbone peut former et forme régulièrement des triples liaisons avec lui-même (comme dans C2H2, acétylène), dans les composés cyano (CN-) et dans le monoxyde de carbone (CO). Certains élèves se demandent pourquoi 2 atomes de carbone ne forment pas des liaisons quadruples avec eux-mêmes pour compléter les orbitales des deux atomes. Ils sinterrogent probablement à ce sujet étant donné que le voisin du carbone à droite, lazote, forme un triple avec lui-même dans la molécule de N2, de sorte que chaque atome peut avoir un compte délectrons complet. Si telle était votre pensée, je vous en félicite. Ceci utilise un modèle sous-jacent pour prédire le comportement dautres systèmes.
Mais il y a plus dans la liaison que la simple tendance à obtenir une configuration de gaz rares. La formation de certains types de liaisons peut être moins stable (ou instable) par rapport à dautres en raison des forces répulsives. Une molécule C2 quadruple-liée peut exister aux basses températures de lespace, mais il est peu probable quelle soit stable aux températures et pressions ambiantes. Rappelez-vous que le carbone a un petit rayon atomique, et dans le cas dune quadruple liaison C2, cest 8 électrons emballés dans une très petite région. La quantité de répulsion serait immense.
La molécule C2 a fait lobjet de recherches approfondies pendant de nombreuses décennies. Les chimistes continuent de se demander si le carbone peut former une quadruple liaison avec lui-même. Si le sujet vous intéresse, voici quelques articles explorant la possibilité dune quadruple liaison en C2: Liaison quadruple en C2 et espèces délectrons analogues à huit valences
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
Et en voici un autre suggérant lexistence dun ligand CUO avec une quadruple liaison entre le carbone et luranium. Sur la multiplicité de liaison maximale du carbone: quadruple liaison C≣U inhabituelle dans CUO moléculaire
Le carbone forme des composés dacétylure avec un certain nombre dalcali et métaux alcalino-terreux. Lanion acétylide, qui est à létat -2 et est considéré comme une triple liaison, a une longueur de liaison encore plus courte entre les atomes de carbone que celle de la quadruple liaison supposée de C2. Si je devais faire une supposition éclairée, C2 transitions probablement entre un groupe détats excités dans lesquels lun des atomes de carbone est à létat C- et lautre à C +. Cela provoque probablement une très brève contraction dune triple liaison, amenant les chercheurs à supposer quil sagit dune quadruple liaison. Mais ce nest probablement pas le cas.