Bästa svaret
Enkel-, dubbel- och trippelbindningar är mycket kända och de enklaste exemplen är etan, eten (eten) och etyn (acetylen). I etan delas två elektroner av två kol (enkelbindning) som upptar σ-orbital. Dubbelbindning uppstår när fyra elektroner delas och upptar en σ (sigma) och en π (pi) orbital. Slutligen inträffar trippelbindning genom delning av sex elektroner i en σ och två π-orbitaler.
Därför antas fyrdubbelbindning inträffa när åtta elektroner delas av två atomer. Detta är inte möjligt för kol (faktiskt har C\_2 dubbelbindning och C\_2 ^ {2-} har trippelbindning) på grund av symmetribegränsningar. När endast s atomorbitaler är tillgängliga för bindning kan endast en σ-bindning göras. Med tre p-orbitaler är det möjligt att skapa en σ-bindning (som involverar p\_z-orbitaler) och två π-bindningar (p\_x + p\_x-orbitaler och p\_y + p\_y-orbitaler).
Fyrbands (och femfaldig) bindning är endast möjlig med d-orbitaler. Med dem kan det skapa en σ-bindning (som involverar d\_ {z ^ 2} orbitaler), två π-bindningar (d\_ {xz} + d\_ {xz} orbitaler och d\_ {yz} + d\_ {yz} orbitaler) och två δ (delta) bindningar (d\_ {xy} + d\_ {xy} orbitaler och d\_ {x ^ 2-y ^ 2} + d\_ {x ^ 2-y ^ 2} orbitaler).
Det första exemplet på fyrbandsbindning upptäcktes i [Re\_2Cl\_8 ^ {2-}] komplex anjon, där två [ReCl\_4 ^ -] enheter är förbundna med fyrfaldig bindning (en σ, två π och en δ-bindning) mellan två reniumatomer. De experimentella bevisen som bekräftar förekomsten av fyrfaldig bindning i denna förening gavs genom strukturstudier (röntgenkristallografi) och spektroskopiska tekniker. , arter med quintuple bindning (som involverar alla d orbitaler) och sextuple bond (med alla d orbitaler plus en s orbital).
Det är möjligt att gå längre än med f-blockmetaller som i teorin kan bilda φ bindningar.
Svar
Kol kan och bildar rutinmässigt trippelbindningar med sig själv (som i C2H2, acetylen), i cyanoföreningar (CN-) och i kolmonoxid (CO). Vissa studenter undrar varför två kolatomer inte bildar fyrdubbla bindningar med sig själva för att slutföra båda atommens orbitaler. De undrar troligen om detta med tanke på att kolens granne till höger, kväve, bildar en trippel med sig själv i N2-molekylen så att varje atom kan ha ett fullständigt elektronantal. Om detta var ditt tankesätt berömmer jag dig för det. Detta använder ett underliggande mönster för att förutsäga andra systems beteende.
Men det finns mer att binda än bara tendensen att uppnå en ädelgaskonfiguration. Bildningen av vissa typer av bindningar kan vara mindre stabil (eller instabil) jämfört med andra på grund av avstötningskrafter. En fyrfaldig C2-molekyl kan existera vid rymdens låga temperaturer, men det är osannolikt att den är stabil vid omgivningstemperaturer och tryck. Kom ihåg att kol har en liten atomradie, och i fallet med en C2 fyrbindsbindning, det vill säga 8 elektroner packade i en mycket liten region. Mängden avstötning skulle vara enorm.
C2-molekylen har varit föremål för omfattande forskning i många decennier. Kemister fortsätter att undra att kol kan bilda en fyrdubbling med sig själv. Om du är intresserad av ämnet här är en handfull papper som utforskar möjligheten till en fyrfaldig bindning i C2: Fyrfaldig bindning i C2 och analoga åtta-valens elektronarter
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/SC/C5SC03437J#!divAbstract
Och här är en annan som föreslår existensen av en CUO-ligand med en fyrfaldig bindning mellan kol och uran. Om den maximala bindningsmängden av kol: ovanlig C≣U fyrfaldig bindning i molekylär CUO
Kol bildar acetylidföreningar med ett antal alkali och jordalkalimetaller. Acetylidanjonen, som är i -2-tillstånd och anses vara en trippelbindning, har en ännu kortare bindningslängd mellan kolatomerna än C2: s förmodade fyrdubbla bindning. Om jag var tvungen att göra en utbildad gissning, övergår C2 sannolikt mellan en massa upphetsade tillstånd där en av kolatomerna är i C-tillstånd och den andra i C +. Detta orsakar sannolikt en mycket kort sammandragning av en trippelbindning, vilket leder till att forskare antar att det är en fyrdubbling. Men det är det troligtvis inte.