ベストアンサー
単結合、二重結合、三重結合は非常によく知られており、最も単純な例はエタン、エテン（エチレン）、エチン（アセチレン）です。エタンでは、2つの電子が2つの炭素（単結合）によって共有され、σ軌道を占めます。二重結合は、4つの電子が共有され、1つのσ（シグマ）軌道と1つのπ（パイ）軌道を占めるときに発生します。最後に、三重結合は、6つの電子を1つのσ軌道と2つのπ軌道に共有することによって発生します。
したがって、8つの電子が2つの原子によって共有されると、四重結合が発生すると考えられます。これは、対称性の制約のため、炭素では不可能です（実際には、C\_2には二重結合があり、C\_2 ^ {2-}には三重結合があります）。結合に使用できる原子軌道がs個しかない場合、1つのσ結合しか実行できません。 3つのp軌道では、1つのσ結合（p\_z軌道を含む）と2つのπ結合（p\_x + p\_x軌道とp\_y + p\_y軌道）を作成できます。
4重（および5重）結合のみが可能です。 d軌道を使用します。それらを使用して、1つのσ結合（d\_ {z ^ 2}軌道を含む）、2つのπ結合（d\_ {xz} + d\_ {xz}軌道およびd\_ {yz} + d\_ {yz}軌道）および2つの
δ（デルタ）結合（d\_ {xy} + d\_ {xy}軌道およびd\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2}軌道）。
四重結合の最初の例は、[Re\_2Cl\_8 ^ {2-}]複合陰イオンで検出されました。 [ReCl\_4 ^-]ユニットは、2つのレニウム原子間の四重結合（1つのσ、2つのπおよび1つのδ結合）によって接続されています。この化合物に四重結合が存在することを確認する実験的証拠は、構造研究（X線クリスタログラフィー）と分光技術によって得られました。
まれですが、四重結合を持つ化合物がさらに発見され、最近では、五重結合（すべてのd軌道を含む）および六重結合（すべてのd軌道を含む）を持つ種軌道プラス1s軌道）。
理論的にはφ結合を形成する可能性のあるfブロック金属を超える可能性があります。
回答
炭素は、シアノ化合物（CN-）および一酸化炭素（CO）で、それ自体（C2H2、アセチレンなど）と日常的に三重結合を形成できます。一部の学生は、2つの炭素原子が両方の原子の軌道を完成させるために自分自身と四重結合を形成しないのはなぜか疑問に思います。右側に隣接する炭素である窒素がN2分子内でそれ自体とトリプルを形成し、各原子が完全な電子数を持つことができることを考えると、彼らはおそらくこれについて疑問に思っているでしょう。これがあなたの思考の流れであったなら、私はあなたにそれを称賛します。これは、基礎となるパターンを使用して他のシステムの動作を予測しています。
しかし、希ガス構成を実現する傾向だけでなく、結合には多くのことがあります。一部のタイプの結合の形成は、反発力のために他のタイプと比較して不安定（または不安定）になる場合があります。四重結合したC2分子は、宇宙の低温で存在する可能性がありますが、周囲の温度と圧力で安定する可能性は低いです。炭素の原子半径は小さく、C2四重結合の場合、8つの電子が非常に小さな領域に詰め込まれていることを忘れないでください。反発の量は計り知れません。
C2分子は、何十年にもわたって広範な研究の対象となってきました。化学者たちは、炭素がそれ自体と四重結合を形成できるのではないかと考え続けています。ここでのトピックに興味がある場合は、C2での四重結合の可能性を探る一握りの論文があります： C2および類似の8価電子種での四重結合
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
そしてここに存在を示唆する別のものがあります炭素とウランの間に四重結合を持つCUO配位子の合成。 炭素の最大結合多重度について：分子CUOでの異常なC≣U四重結合
炭素は、多くのアルカリとアセチリド化合物を形成し、アルカリ土類金属。 -2状態にあり、三重結合と見なされるアセチリドアニオンは、C2の想定される四重結合よりも炭素原子間の結合長がさらに短くなります。知識に基づいて推測する必要がある場合、C2は、炭素原子の1つがC-状態にある励起状態とC +にあるもう1つの励起状態の間で遷移する可能性があります。これにより、三重結合が非常に短時間収縮する可能性があり、研究者はそれが四重結合であると想定するようになります。しかし、そうではない可能性があります。