Legjobb válasz
Az egyszeres, kettős és hármas kötések nagyon ismertek, és a legegyszerűbb példák: etán, etén (etilén) és etin (acetilén). Az etánban két elektront oszt meg két szén (egyszeres kötés), elfoglalva a σ pályát. A kettős kötés akkor jön létre, ha négy elektron megoszlik, elfoglalva egy σ (sigma) és egy π (pi) pályát. Végül a hármas kötés úgy történik, hogy hat elektron osztódik egy σ és két π pályára.
Ezért feltételezhető, hogy a négyszeres kötés akkor következik be, amikor nyolc elektron két atomon osztozik. Ez a szén esetében nem lehetséges (valójában a C\_2 kettős kötéssel és a C\_2 ^ {2-} hármas kötéssel rendelkezik) a szimmetria korlátai miatt. Amikor csak s atompályák állnak rendelkezésre a kötéshez, csak egy σ kötés valósítható meg. Három p pályával egy σ kötést lehet létrehozni (beleértve a p\_z pályákat) és két π kötést (p\_x + p\_x pályák és p\_y + p\_y pályák).
Négyszeres (és ötszörös) kötés csak lehetséges d pályák segítségével. Ezekkel egy σ kötést hozhat létre (d\_ {z ^ 2} pályák bevonásával), két π kötést (d\_ {xz} + d\_ {xz} és d\_ {yz} + d\_ {yz} pályákat) és két δ (delta) kötések (d\_ {xy} + d\_ {xy} pályák és d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} pályák).
A négyszeres kötés első példáját a [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}] komplex anionban észleltük, ahol kettő A [ReCl\_4 ^ -] egységek négyszerû kötéssel vannak összekötve (egy σ, két π és egy δ kötés) két rénium atom között. A kísérleti bizonyítékokat, amelyek megerősítik a négyszeres kötés meglétét ebben a vegyületben, strukturális vizsgálatok (röntgenkrisztallográfia) és spektroszkópiai technikák adták.
Ritka ellenére több olyan vegyületet fedeztek fel, amely négyszeres kötéssel rendelkezik, és újabban , ötszörös kötéssel (az összes d pályára kiterjedő) és sextuple kötéssel rendelkező fajok (az összes d pályák plusz egy s pálya).
Lehet túlmutatni olyan f-blokk fémekkel, amelyek elméletileg φ kötéseket alkothatnak.
Válasz
A szén rutinszerűen képes hármas kötéseket képezni önmagával (mint a C2H2, acetilén), a ciano-vegyületekben (CN-) és a szén-monoxidban (CO). Néhány diák kíváncsi arra, hogy 2 szénatom miért nem képez önmagával négyszeres kötéseket, hogy teljes legyen mindkét atom pályája. Valószínűleg ezen tűnődnek, tekintve, hogy a szén jobb oldali szomszédja, a nitrogén háromszorosát képezi önmagával az N2 molekulában, így minden atom teljes elektronszámmal rendelkezhet. Ha ez volt a gondolatmeneted, akkor ajánlom neked. Ez egy mögöttes mintát használ más rendszerek viselkedésének előrejelzésére.
De a kötés nem csak a nemesgáz-konfiguráció elérésére való hajlamban rejlik. Bizonyos kötéstípusok kialakulása a taszító erők miatt kevésbé stabil (vagy instabil) lehet a többiekhez képest. Négyszerûen kötött C2 molekula létezhet az ûr alacsony hõmérsékletén, de valószínûleg nem stabil környezeti hõmérsékleten és nyomáson. Ne feledje, hogy a szénnek kis az atom sugara, és egy C2 négyszeres kötés esetén 8 elektron van egy nagyon kis régióba csomagolva. Óriási lenne az taszítás mértéke.
A C2 molekula hosszú évtizedek óta átfogó kutatás tárgyát képezi. A kémikusok továbbra is azon gondolkodnak, hogy a szén négyszeres kötést képezhet önmagával. Ha érdekli a téma, itt van egy maroknyi tanulmány, amely a négyes kötés lehetőségét vizsgálja C2-ben: Négyszeres kötés C2-ben és analóg nyolc vegyértékű elektronfajokban
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
És itt van egy másik, amely a létezésre utal egy CUO ligandum, amelynek négyszerû kötése van a szén és az urán között. A szén maximális kötési sokaságáról: szokatlan C≣U négyszeres kötés molekuláris CUO-ban
A szén számos alkáli- és alkálifém-acetilid-vegyületet képez alkáliföldfémek. A -2 állapotban lévő és hármas kötésnek számító acetilid anionnak még rövidebb a kötéshossza a szénatomok között, mint a C2 feltételezett négyszeres kötésénél. Ha művelt találgatást kellett volna tennem, akkor a C2 valószínűleg áttér egy csomó gerjesztett állapot között, amelyekben az egyik szénatom C- állapotban van, a másik pedig C + állapotban. Ez valószínűleg a hármas kötés nagyon rövid összehúzódását okozza, ami arra engedi a kutatókat feltételezni, hogy ez négyszeres kötés. De valószínűleg nem az.