В мире химии открытие принципиально нового типа связи между атомами — событие чрезвычайной редкости, почти граничащее с научной фантастикой. Именно такой прорыв совершила группа японских исследователей, предоставив первые неопровержимые доказательства существования одноэлектронной ковалентной связи между двумя атомами углерода. Это открытие подтверждает теоретическое предсказание, сделанное почти сто лет назад, и открывает новую главу в понимании химических взаимодействий.
От теории к реальности: вековой путь гипотезы
Классическая ковалентная связь, фундамент органической химии, образуется, когда два атома делят между собой пару электронов. Однако ещё в 1931 году выдающийся химик Лайнус Полинг, впоследствии нобелевский лауреат, выдвинул смелое предположение: возможны и более слабые связи, где атомы объединяет всего один неспаренный электрон. Со временем были обнаружены одноэлектронные связи с участием некоторых металлов, но для ключевых элементов жизни — углерода и водорода — они оставались неуловимыми. Поиск связи, где два атома углерода делят один-единственный электрон, долгое время оставался одной из сложнейших задач в химии.
Прорыв в фиолетовых кристаллах
Команде учёных из Университета Хоккайдо под руководством профессора Юсуке Исигаки удалось синтезировать и изучить соединение, в котором такая связь наконец проявилась. Исследователи работали с производными гексафенилэтана, молекулы которого уже содержали ослабленные и растянутые связи углерод-углерод. Окисляя эти соединения в присутствии йода, они получили стабильные тёмно-фиолетовые кристаллы йодистой соли, ставшие ключом к открытию.
«Понимание природы одноэлектронной сигма-связи между атомами углерода критически важно для углубления фундаментальной теории химической связи и может привести к совершенно новому взгляду на механизмы химических реакций», — поясняет значимость работы профессор Исигаки.
Неопровержимые доказательства
Для анализа загадочных кристаллов учёные применили комплексный подход. Рентгеноструктурный анализ чётко показал, что два центральных атома углерода в молекуле расположены аномально близко друг к другу. Такая близость — первый и веский признак существования между ними стабильной связи. Чтобы исключить любые сомнения, команда провела дополнительное исследование методом рамановской спектроскопии, которое подтвердило характер колебаний, соответствующий одноэлектронной ковалентной связи.
«Эти результаты дают первые прямые экспериментальные доказательства существования одноэлектронной ковалентной связи углерод-углерод. Это открывает путь для новых исследований в области этого редкого и малоизученного типа химических взаимодействий», — заявил ведущий автор исследования Такуя Симадзири.
Обратите внимание: Быстрая и прочная связь между мозгом и кишечником может привести к возникновению нового «шестого чувства».
Дверь в новую химию
Открытие японских учёных было высоко оценено международным научным сообществом. Генри Рзепа из Имперского колледжа Лондона назвал эту работу «важнейшим открытием», которое может привести к созданию целых новых семейств молекул с уникальными свойствами. «Найти молекулы с принципиально новым типом связи — невероятная редкость», — подчеркнул он.
Теперь перед исследователями стоит следующая амбициозная задача — детально изучить природу и свойства этой необычной связи. «Наша цель — исследовать весь спектр широких и нестандартных связей, которые ещё только предстоит обнаружить», — резюмирует Такуя Симадзири, намечая перспективы для будущих открытий в химии.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Открытие нового типа химической связи — очень редкое, даже немыслимое событие в профессиональной деятельности.