Открыта единичная электронная связь

18.10.2024

Углерод, один из ключевых элементов, лежащих в основе органической химии и жизни на Земле, давно известен своими способностями образовывать устойчивые ковалентные связи. Эти связи обеспечиваются парами электронов, разделяемыми между атомами, что является основой классического представления о молекулярной структуре. Однако новое исследование изменяет эти представления: ученые впервые обнаружили молекулу, где два атома углерода разделяют всего один электрон. Это открытие имеет значительные последствия не только для понимания химии углерода, но и для будущих исследований в области молекулярных связей.

Классическая химия утверждает, что для образования ковалентных связей между атомами необходимы парные электроны. Эти связи бывают одинарными, двойными и даже тройными, что усиливает их прочность и стабильность. Однако связь, основанная на одном единственном электроне, казалась невозможной для углерода, до тех пор, пока не было сделано это открытие. Ранее единичные электронные связи фиксировались между другими элементами, но подобная связь между двумя атомами углерода - это новое и важное достижение.

Одиночные электронные связи, хотя и редки, не являются чем-то новым в химии. Например, молекулы фосфора могут сохранять связь, даже потеряв один из своих электронов, хотя такие связи часто довольно слабы. Однако впервые было обнаружено, что связь на одном электроне между атомами углерода достаточно прочна, чтобы удерживать целую молекулу. Это открывает новые горизонты в исследовании границ между связанными и несвязанными состояниями атомов.

Сложность заключалась в том, что такие связи, вероятно, являются очень хрупкими. Чтобы стабилизировать их, химикам пришлось создать условия, при которых молекулы не разрушались бы при взаимодействии с другими веществами или при попытках "дозаполнить" недостающий электрон для создания традиционной ковалентной пары. При малейшей возможности углеродные атомы склонны либо разрывать связь, либо захватывать проходящие электроны.

Для создания устойчивой структуры ученые сосредоточились на производных гексапенилэфтана (HPE). Эти соединения обладают свойством образовывать карбокатионы и радикалы - молекулы с нечетным числом электронов. Важно, что в HPE связь между двумя атомами углерода уже была растянутой, что создавало подходящие условия для формирования единичной электронной связи. В результате был получен продукт с оболочкой из углеродных колец, защищающих эту уникальную связь.

Чтобы дополнительно стабилизировать молекулу, исследователи использовали обработку йодом. Разные концентрации йода воздействовали на обе стороны углеродно-углеродной связи, что привело к созданию одноатомных кристаллов темно-фиолетового цвета. Эти кристаллы оказались пригодны для рентгеновских дифракционных исследований, что позволило подтвердить геометрию атомов и наличие связи.

Дополнительные анализы, в частности спектроскопия Рамана, подтвердили, что связь между атомами углерода действительно основывалась на одном электроне. Это стало окончательным доказательством уникальности новой молекулы и предложенного механизма.

Открытие единичной электронной связи между атомами углерода не только бросает вызов традиционным представлениям о химических связях, но и открывает путь для новых исследований в области химии углерода и молекулярных структур. Этот необычный способ взаимодействия атомов может иметь далеко идущие последствия, выходящие за пределы обычных химических моделей, и вдохновит ученых на поиск новых форм связей и материалов с уникальными свойствами.

<< Назад: Преобразование воздуха в пищу 18.10.2024

>> Вперед: Реставрация церковных росписей с помощью бактерий 17.10.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Роботов научили естественной походке 19.04.2025

Американская компания Figure представила свои новейшие человекоподобные роботы, которые поразили мир своими плавными и естественными движениями, максимально приближенными к человеческой походке. Эти роботы способны выполнять движения, которые раньше считались труднодостижимыми для машин, такие как удары пяткой, отталкивание носком и синхронизированные махи руками, что делает их движения по-настоящему схожими с человеческими. Для создания такого эффекта инженеры компании использовали метод обучения с подкреплением (RL), который был тренирован с помощью сложных физических симуляций. Эти симуляции позволили обработать и воспроизвести многолетний опыт движения, используя данные, обработанные с применением мощных графических процессоров всего за несколько часов. Благодаря этому роботам удалось освоить эффективные стратегии движения, значительно ускоряя процессы инженерных разработок. Как объяснили специалисты Figure, новая технология не только улучшила походку роботов, но и позволила ...>>

Прозрачные наушники Sony WF-C710N 19.04.2025

Компания Sony представила новые беспроводные наушники WF-C710N. Эта модель, выполненная в формате вкладышей, сочетает в себе стильный внешний вид, инновационные функции и отличное качество звука. Уже в апреле наушники поступят в продажу, и их цена составит около 120 долларов. WF-C710N оборудованы улучшенной системой шумопоглощения, что позволяет наслаждаться любимой музыкой или комфортно общаться по телефону, не отвлекаясь на внешние звуки. Эта технология идеально подходит для использования в шумных местах, таких как улицы или офисы. Благодаря этому пользователи могут погрузиться в музыку, не прерываясь на окружающий мир. Одной из уникальных особенностей новых наушников является их корпус в прозрачном синем цвете, который называется Glass Blue. Этот стильный и современный оттенок делает модель особенно привлекательной для тех, кто ценит не только функциональность, но и внешний вид аксессуаров. Кроме того, батарея наушников обеспечивает до 10 часов работы на одном заряде, а с заря ...>>

Эмоции искажают воспоминания 18.04.2025

Мозг человека сталкивается с важной задачей: отличать одно событие от другого, особенно если эти события кажутся похожими. Исследования, проведенные психологами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, показали, как эмоции могут изменять восприятие воспоминаний, особенно когда эти эмоции сильные и болезненные. Новый эксперимент выявил необычный эффект слияния воспоминаний, который особенно ярко проявляется у людей с повышенной тревожностью. Обычно в случае повторяющихся событий мозг использует механизм, называемый "отталкиванием памяти", который помогает выделять различия между схожими переживаниями, предотвращая путаницу. К примеру, если человек ежедневно паркуется в одном и том же месте, мозг должен точно запомнить, что каждый раз это именно "сегодняшняя парковка", а не путает ли он ее с прошлой. Это отталкивание помогает человеку избежать ошибок и путаницы. Однако, как выяснили ученые, в определенных ситуациях память не отталкивает схожие события, а наоборот, соединяет ...>>

Спортивные часы Garmin Vivoactive 6 18.04.2025

Компания Garmin продолжает развивать свою линейку спортивных часов, выпуская новую модель Vivoactive 6, которая обещает стать отличным выбором для людей, ведущих активный образ жизни. Эти часы получили усовершенствованные функции для бегунов, велосипедистов и любителей пеших прогулок, а также новинку - умный будильник, который помогает начать день с максимальным комфортом. Однако, помимо новых возможностей, Vivoactive 6 сохраняет знакомые функции и стиль, характерные для продуктов Garmin. Одной из самых интересных новинок является функция умного будильника. Это устройство не просто будит пользователя в заранее установленное время, а делает это в момент, когда человек находится в наиболее легкой фазе сна. Такой подход помогает просыпаться более отдохнувшим и бодрым. В отличие от аналогичных решений других производителей, умный будильник Garmin Vivoactive 6 начинает мягко будить владельца за 30 минут до нужного времени, используя легкую вибрацию, что позволяет избежать резких пробужде ...>>

Биоразнообразие Земли продолжает сокращаться 17.04.2025

Недавнее масштабное синтезированное исследование, охватывающее более 2000 публикаций, подтвердило: биоразнообразие на планете продолжает стремительно сокращаться, и роль человека в этом процессе неоспорима. Работы ученых, проведенные в рамках исследования, указывают на глобальное и всеобъемлющее влияние человеческой деятельности на природу, которое затрагивает все группы организмов и экосистемы. Научная работа, проведенная ученым из Швейцарского федерального института водных наук и технологий (Eawag) и Цюрихского университета, стало крупнейшим синтезом данных, объединяющим 2100 исследований, в которых анализировалось состояние биоразнообразия на почти 50 000 участках земли, затронутых деятельностью человека, по сравнению с участками, на которые эта деятельность не оказала влияния. Это исследование позволяет сделать однозначные выводы о масштабе ущерба для природы, вызванного антропогенным воздействием. Одним из самых значимых результатов является то, что на пострадавших участках ...>>

Случайная новость из Архива Нейтрино против кариеса 02.10.2015 Американские ученые из Индианского университета в Блумингтоне и Университета Южной Юты выяснили, что триллионы нейтрино, которые пронизывают тело человека каждую секунду без вреда для здоровья, причастны к образованию большей части фтора во Вселенной. Фтор занимает в периодической таблице Менделеева место между кислородом и неоном, однако во Вселенной он встречается относительно редко. Чтобы выяснить его происхождение, астрономы исследовали 79 звезд с помощью 2,1-метрового телескопа Национальной обсерватории Китт-Пик в аризонской пустыне (США). Ученые пытались найти фтороводород, способный поглощать инфракрасное излучение и оставляющий след на спектре излучения звезды. В результате фтор был обнаружен на 51 звезде, а его источником, исходя из концентрации, могут быть только нейтрино, создающие этот элемент во время вспышек сверхновых. Во время этого процесса выделяется изрядное количество нейтрино - порядка 10 в 58 степени. Некоторым частицам удается выбить протон или нейтрон у части ядер атомов неона в звездах, в результате чего образуется фтор. Выходит, что нейтрино внесли большой вклад в борьбу с кариесом, ведь именно фтор является основным элементом зубных паст. Впрочем, кое-кто не согласен с выводами астрономов: ученые из Лундской обсерватории (Швеция) ранее обнаружили в звездах гораздо меньшую концентрацию фтора. Шведские астрономы считают, что фтор образуется вовсе не из-за нейтрино, а в результате ядерных реакций красных гигантов, сжигающих водород и гелий. Истина может быть установлена корректным определением температуры изучаемых звезд. Фтороводород распадается при высокой температуре, поэтому спектры теплых звезд показывают меньше фтора, чем спектры холодных. Ученые, наблюдающие за дискуссией со стороны, отмечают, что именно нейтрино сверхновых звезд обеспечивают Землю присутствием до 2/3 количества фтора и, следовательно, обеспечивают людям защиту от кариеса.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025