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단일, 이중 및 삼중 결합은 매우 잘 알려져 있으며 가장 간단한 예는 에탄, 에텐 (에틸렌) 및 에틴 (아세틸렌)입니다. 에탄에서 두 개의 전자는 σ 궤도를 차지하는 두 개의 탄소 (단일 결합)에 의해 공유됩니다. 이중 결합은 4 개의 전자가 공유되어 하나의 σ (시그마)와 하나의 π (pi) 궤도를 차지할 때 발생합니다. 마지막으로 삼중 결합은 6 개의 전자를 하나의 σ와 두 개의 π 궤도로 공유함으로써 발생합니다.
따라서 8 개의 전자가 두 개의 원자가 공유 할 때 4 중 결합이 발생한다고 가정합니다. 이것은 대칭 제약으로 인해 탄소 (실제로 C\_2에는 이중 결합이 있고 C\_2 ^ {2-}에는 삼중 결합이 있음)에는 불가능합니다. 결합에 s 원자 궤도 만 사용할 수있는 경우 하나의 σ 결합 만 수행 할 수 있습니다. 3 개의 p 궤도를 사용하면 1 개의 σ 결합 (p\_z 궤도 포함)과 2 개의 π 결합 (p\_x + p\_x 궤도 및 p\_y + p\_y 궤도)을 만들 수 있습니다.
4 중 (및 5 중) 결합 만 가능합니다. d 궤도를 사용합니다. 이를 통해 하나의 σ 결합 (d\_ {z ^ 2} 궤도 포함), 두 개의 π 결합 (d\_ {xz} + d\_ {xz} 궤도 및 d\_ {yz} + d\_ {yz} 궤도) 및 두 개의 δ (델타) 결합 (d\_ {xy} + d\_ {xy} 궤도 및 d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} 궤도).
4 중 결합 의 첫 번째 예는 [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}] 복합 음이온에서 발견되었습니다. [ReCl\_4 ^-] 단위는 두 개의 레늄 원자 사이에 4 중 결합 (1 개의 σ, 2 개의 π 및 1 개의 δ 결합)으로 연결됩니다. 이 화합물에서 4 중 결합의 존재를 확인하는 실험적 증거는 구조 연구 (x-ray cristallography) 및 분광 기술에 의해 제공되었습니다.
드물지만 4 중 결합을 가진 화합물이 더 많이 발견되었으며 최근에는 , 5 배 결합 (모든 d 궤도 포함) 및 6 배 결합 (모두 d orbital plus one s orbital).
이론적으로는 φ 결합을 형성 할 수있는 f- 블록 금속으로 넘어갈 수 있습니다.
답변
탄소는 일상적으로 자체 (C2H2, 아세틸렌), 시아 노 화합물 (CN-) 및 일산화탄소 (CO)와 함께 삼중 결합을 형성 할 수 있습니다. 일부 학생들은 왜 2 개의 탄소 원자가 두 원자의 궤도를 완성하기 위해 4 중 결합을 형성하지 않는지 궁금합니다. 그들은 오른쪽에있는 탄소의 이웃 인 질소가 N2 분자에서 자체적으로 삼중을 형성하여 각 원자가 완전한 전자 수를 가질 수 있다는 점을 고려할 때 이것에 대해 궁금해 할 것입니다. 이것이 당신의 생각의 기차라면 나는 당신을 칭찬합니다. 이것은 다른 시스템의 동작을 예측하기 위해 기본 패턴을 사용합니다.
그러나 결합에는 희가스 구성을 달성하려는 경향보다 더 많은 것이 있습니다. 일부 유형의 결합의 형성은 반발력으로 인해 다른 유형에 비해 덜 안정적 (또는 불안정) 될 수 있습니다. 4 중 결합 된 C2 분자는 우주의 낮은 온도에 존재할 수 있지만 주변 온도와 압력에서는 안정적이지 않을 수 있습니다. 탄소는 원자 반경이 작으며 C2 4 중 결합의 경우 8 개의 전자가 매우 작은 영역에 압축되어 있음을 기억하십시오. 반발력은 엄청날 것입니다.
C2 분자는 수십 년 동안 광범위한 연구의 대상이었습니다. 화학자들은 탄소가 자기 자신과 4 중 결합을 형성 할 수 있는지 계속 궁금해합니다. 이 주제에 관심이 있다면 C2에서 4 중 결합의 가능성을 탐구하는 몇 가지 논문이 있습니다. C2에서 4 중 결합 및 유사한 8가 전자 종
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
그리고 여기에 존재를 암시하는 또 다른 것이 있습니다. 탄소와 우라늄 사이에 4 중 결합을 가진 CUO 리간드의. 탄소의 최대 결합 다중성 : 분자 CUO에서 특이한 C≣U 4 중 결합
탄소는 여러 알칼리 및 알칼리 토금속. -2 상태이고 삼중 결합으로 간주되는 아세틸 리드 음이온은 C2가 추정하는 4 중 결합보다 탄소 원자 사이의 결합 길이가 훨씬 더 짧습니다. 내가 교육적인 추측을해야한다면, C2는 탄소 원자 중 하나가 C- 상태에 있고 다른 하나는 C +에있는 많은 흥분 상태 사이에서 전환 될 가능성이 있습니다. 이것은 삼중 결합의 매우 짧은 수축을 야기하여 연구자들이 그것이 사중 결합이라고 가정하게합니다. 하지만 그렇지 않을 가능성이 높습니다.