Cel mai bun răspuns
Legăturile simple, duble și triple sunt foarte cunoscute, iar cele mai simple exemple sunt etanul, etena (etilena) și etina (acetilena). În etan, doi electroni sunt împărțiți de doi carboni (legătură simplă), care ocupă orbitalul σ. Dubla legătură apare atunci când patru electroni sunt împărțiți, ocupând un orbital σ (sigma) și unul π (pi). În cele din urmă, legătura triplă are loc prin împărțirea a șase electroni într-un orbital σ și doi π.
Prin urmare, legătura cvadruplă ar trebui să apară atunci când opt electroni sunt împărțiți de doi atomi. Acest lucru nu este posibil pentru carbon (de fapt C\_2 are legătură dublă și C\_2 ^ {2-} are legătură triplă) datorită constrângerilor de simetrie. Când numai orbitalele atomice sunt disponibile pentru legare, se poate face o singură legătură σ. Cu trei p orbitali, este posibil să se realizeze o legătură σ (care implică orbitalele p\_z) și două legături π (orbitalele p\_x + p\_x și orbitalele p\_y + p\_y). folosind orbitali d. Cu ele, se poate face o legătură σ (care implică orbitalele d\_ {z ^ 2}), două legături π (orbitale d\_ {xz} + d\_ {xz} și orbitale d\_ {yz} + d\_ {yz}) și două bonds (delta) obligațiuni (d\_ {xy} + d\_ {xy} orbitali și d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} orbitali).
Primul exemplu de legătură cvadruplă a fost detectat în anionul complex [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}], unde doi Unitățile [ReCl\_4 ^ -] sunt conectate prin legătură cvadruplă (o legătură σ, două legături π și una δ) între doi atomi de reniu. Dovezile experimentale care confirmă existența legăturii cvadruple în acest compus au fost date de studii structurale (cristalografie cu raze X) și tehnici spectroscopice.
În ciuda rarității, au fost descoperiți mai mulți compuși cu legătură cvadruplă și, mai recent, , specii cu legătură quintuple (care implică toți orbitalii) și legătură sextuple (cu toate d orbitale plus un orbital).
Este posibil să treci dincolo de metalele blocului f care, în teorie, ar putea forma legături φ.
Răspuns
Carbonul poate și formează în mod obișnuit triple legături cu el însuși (ca în C2H2, acetilenă), în compuși ciano (CN-) și în monoxid de carbon (CO). Unii studenți se întreabă de ce 2 atomi de carbon nu formează legături cvadruple cu ei înșiși pentru a completa ambii orbitali ai atomului. Probabil că se întreabă acest lucru având în vedere că vecinul carbonului din dreapta, azotul, formează un triplu cu el însuși în molecula N2, astfel încât fiecare atom poate avea un număr complet de electroni. Dacă acesta a fost trenul tău de gândire, te laud pentru asta. Aceasta folosește un model de bază pentru a prezice comportamentul altor sisteme.
Dar există mai multe legături decât simpla tendință de a realiza o configurație de gaz nobil. Formarea unor tipuri de legături poate fi mai puțin stabilă (sau instabilă) în comparație cu altele datorită forțelor respingătoare. O moleculă C2 legată de patru ori ar putea exista la temperaturi scăzute ale spațiului, dar este puțin probabil să fie stabilă la temperaturi și presiuni ambientale. Amintiți-vă că carbonul are o rază atomică mică, iar în cazul unei legături cvadruple C2, adică 8 electroni împachetați într-o regiune foarte mică. Cantitatea de respingere ar fi imensă.
Molecula C2 a făcut obiectul unor cercetări ample de mai multe decenii. Chimiștii continuă să se întrebe că carbonul poate forma o legătură cvadruplă cu sine. Dacă sunteți interesat de acest subiect, vă prezentăm o mână de lucrări care explorează posibilitatea unei legături cvadruple în C2: Legătură cvadruplă în C2 și specii de electroni analogi cu opt valențe
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
Iată un altul care sugerează existența a unui ligand CUO cu o legătură cvadruplă între carbon și uraniu. Despre multiplicitatea legăturii maxime a carbonului: legătura neobișnuită de patru ori C≣U în CUO molecular
Carbonul formează compuși acetilidici cu un număr de alcali și metale alcalino-pământoase. Anionul acetilidic, care se află într-o stare -2 și este considerat o legătură triplă, are o lungime a legăturii chiar mai mică între atomii de carbon decât cea a presupusei legături cvadruple a lui C2. Dacă ar trebui să fac o presupunere educată, C2 trece probabil între o grămadă de stări excitate în care unul dintre atomii de carbon este în stare C și celălalt în C +. Acest lucru provoacă probabil o contracție foarte scurtă a unei legături triple, conducând cercetătorii să presupună că este o legătură cvadruplă. Dar probabil nu este.