Linus Pauling to naukowiec wybitny i jedyny człowiek w historii, który może pochwalić się posiadaniem dwóch nagród Nobla – jednej w dziedzinie chemii, a drugiej – pokojowej. Ten sam naukowiec stwierdził, iż dwa atomy powinny być w stanie utworzyć pojedyncze wiązanie elektronowe. Kilkadziesiąt lat później jego następcy udowodnili, iż faktycznie jest to możliwe.
Czytaj też: Błąd pomiarowy czy nowa fizyka? Sonda kosmiczna stawia naukę pod znakiem zapytania
I choć po raz pierwszy stało się to w 1998 roku, za sprawą eksperymentów poświęconych atomom fosforu, to węgiel pozostawał “niezdobyty”. Na przestrzeni lat naukowcy dokonali kolejnych takich obserwacji, między innymi w wodorze, lecz pora na węgiel przyszła dopiero teraz. Wszystko za sprawą przedstawicieli Uniwersytetu Hokkaido.
Jak piszą na łamach Nature, przeprowadzili reakcję utleniania pochodnej heksafenyloetanu przy użyciu jodu. Wspomniana pochodna zawierała bardzo wydłużone wiązanie kowalencyjne sparowanych elektronów rozciągające się pomiędzy dwoma atomami węgla. O ostatecznych wynikach przeprowadzonych eksperymentów mówią w kontekście cudu. Pokazuje to, jak wielki sukces miał miejsce.
O możliwości występowania takich pojedynczych wiązań przekonywał dwukrotny laureat nagrody Nobla, Linus Pauling. Po raz pierwszy udowodniono to w przypadku fosforu w 1998 roku
Udowodnienie istnienia wiązania kowalencyjnego pojedynczego elektronu między dwoma atomami węgla to wyjątkowa sprawa. Dzieje się tak choćby ze względu na fakt, iż takie wiązania są wysoce reaktywne, a przy tym niestabilne, co wynika z niskiej siły wiązania. Każdy z tych aspektów przyczyniał się do sytuacji, w której inżynierowie mieli ogromne problemy z wyizolowaniem atomów węgla połączonym za pośrednictwem pojedynczego elektronu.
Wróćmy jednak do wspomnianego eksperymentu. W pewnym momencie powstały fioletowe kryształy, które zostały poddane badaniom z użyciem dyfrakcji rentgenowskiej. Jak się okazało, dwa wydłużone atomy znalazły się w bardzo niewielkiej odległości od siebie, co wynikało z istniejącego między nimi jednoelektronowego wiązania kowalencyjnego. Uzyskane wyniki zostały następnie potwierdzony przy udziale spektroskopii Ramana.
Czytaj też: Właściwości, o których nie wiedzieliśmy. Eksperci od spintroniki właśnie je ujawnili w nowym materiale
Mówimy więc o historycznych, eksperymentalnych dowodach na istnienie tak długo oczekiwanego wiązania na linii węgiel-węgiel. Jak podsumowują naukowcy stojący za tym sukcesem, wyjaśnienie natury jednoelektronowych wiązań dotyczących węgla będzie miało przełożenie na postępy w badaniach nad teorią wiązań chemicznych. Jeśli chodzi o bardziej praktyczne zastosowania, to w tym przypadku sami zainteresowani nie są jeszcze w stanie podać konkretnych przykładów.