Beste svaret
Enkelt-, dobbelt- og trippelbindinger er veldig kjente og de enkleste eksemplene er etan, eten (etylen) og etyn (acetylen). I etan deles to elektroner av to karbonatomer (enkeltbinding), som okkuperer σ orbital. Dobbeltbinding oppstår når fire elektroner deles, opptar en σ (sigma) og en π (pi) orbital. Til slutt oppstår trippelbinding ved å dele seks elektroner i en σ og to π-orbitaler.
Derfor antas det at firdobbelbinding oppstår når åtte elektroner deles av to atomer. Dette er ikke mulig for karbon (faktisk har C\_2 dobbeltbinding og C\_2 ^ {2-} har trippelbinding) på grunn av symmetribegrensninger. Når bare s atomorbitaler er tilgjengelige for binding, kan bare en σ-binding gjøres. Med tre p-orbitaler er det mulig å lage en σ-binding (som involverer p\_z-orbitaler) og to π-bindinger (p\_x + p\_x-orbitaler og p\_y + p\_y-orbitaler).
Forbinding (og femdobling) er bare mulig bruker d orbitaler. Med dem kan det lage en σ-binding (som involverer d\_ {z ^ 2} orbitaler), to π obligasjoner (d\_ {xz} + d\_ {xz} orbitaler og d\_ {yz} + d\_ {yz} orbitaler) og to δ (delta) obligasjoner (d\_ {xy} + d\_ {xy} orbitaler og d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} orbitaler).
Det første eksemplet på firdobbeltbinding ble oppdaget i [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}] kompleks anion, hvor to [ReCl\_4 ^ -] enheter er forbundet med firdobbeltbinding (en σ, to π og en δ-binding) mellom to rheniumatomer. De eksperimentelle bevisene som bekrefter eksistensen av firdobbeltbinding i denne forbindelsen ble gitt ved strukturelle studier (røntgenkristallografi) og spektroskopiske teknikker.
Til tross for sjeldne, har flere forbindelser med firdobling blitt oppdaget, og mer nylig , arter med quintuple binding (som involverer alle d orbitaler) og sextuple bond (med alle d orbitaler pluss en s orbital).
Det er mulig å gå utover med f-blokkmetaller som i teorien kan danne φ bindinger.
Svar
Karbon kan og danner rutinemessig trippelbindinger med seg selv (som i C2H2, acetylen), i cyanoforbindelser (CN-) og i karbonmonoksid (CO). Noen studenter lurer på hvorfor 2 karbonatomer ikke danner firdoblinger med seg selv for å fullføre begge atomens orbitaler. De lurer sannsynligvis på dette gitt at karbonens nabo til høyre, nitrogen, danner en trippel med seg selv i N2-molekylet, slik at hvert atom kan ha et fullstendig elektronantall. Hvis dette var tankegangen din, berømmer jeg deg for det. Dette bruker et underliggende mønster for å forutsi oppførselen til andre systemer.
Men det er mer å binde enn bare tendensen til å oppnå en edelgasskonfigurasjon. Dannelsen av noen typer bindinger kan være mindre stabil (eller ustabil) sammenlignet med andre på grunn av frastøtende krefter. Et firdobbelt C2-molekyl kan eksistere ved lave temperaturer i rommet, men det er usannsynlig å være stabilt ved omgivelsestemperaturer og trykk. Husk at karbon har en liten atomradius, og i tilfelle en C2 firdobling, er det 8 elektroner pakket inn i en veldig liten region. Mengden av frastøtelse vil være enorm.
C2-molekylet har vært gjenstand for omfattende forskning i mange tiår. Kjemikere fortsetter å lure på at karbon kan danne en firdobling med seg selv. Hvis du er interessert i emnet her, er det en håndfull papirer som utforsker muligheten for en firbåndsbinding i C2: Firdobling i C2 og analoge åtte-valens elektronarter
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
Og her er en annen som antyder eksistensen av en CUO-ligand med en firdobling mellom karbon og uran. På den maksimale bindingsmultiplikiteten av karbon: uvanlig C≣U firdobbelt binding i molekylær CUO
Karbon danner acetylidforbindelser med et antall alkali og jordalkalimetaller. Acetylidanionet, som er i en -2-tilstand og betraktes som en trippelbinding, har en enda kortere bindingslengde mellom karbonatomer enn C2s antatte firdobbeltbinding. Hvis jeg måtte gjøre et utdannet gjetning, vil C2 sannsynligvis overgå mellom en rekke opphissede tilstander der det ene karbonatomet er i C-tilstand og det andre i C +. Dette fører sannsynligvis til en veldig kort sammentrekning av en trippelbinding, noe som fører til at forskere antar at det er en firdobling. Men det er det sannsynligvis ikke.