WikiDer > Цепочка

Catenation

В химия, цепочка это связь из атомы того же самого элемент в серию, называемую цепь.[1] Цепочка или форма кольца могут быть открыто если его концы не связаны друг с другом ( соединение с открытой цепью), или закрыто если они связаны в кольцо ( циклическое соединение). Слова родить и цепочка отражают латинский корень катена, "цепочка".

Углерод

Зацепление чаще всего происходит с углерод, который образует ковалентные связи с другими атомами углерода с образованием более длинных цепочек и структур. Это причина присутствия в природе огромного количества органических соединений. Углерод наиболее известен своими свойствами сцепления, с органическая химия по сути являясь исследованием связанных углеродных структур (и известных как катены). Углеродные цепи в биохимия сочетать любые другие элементы, такие как водород, кислород, и биометаллы, на основу углерода, и белки[противоречивый] может комбинировать несколько цепочек, закодированных несколькими гены (такие как легкие цепи и тяжелые цепи составляющие антитела).

Однако углерод отнюдь не единственный элемент, способный образовывать такие катены, и ряд других элементы основной группы способны образовывать широкий спектр катен, в том числе водород, бор, кремний, фосфор, и сера.

Способность элемента связываться в первую очередь основана на энергия связи элемента к самому себе, который уменьшается с более диффузными орбиталями (с более высокими азимутальное квантовое число) перекрываясь, чтобы сформировать связь. Следовательно, углерод с наименее диффузной валентной оболочки p-орбиталь способна образовывать более длинные p-p сигма связана цепочки атомов, чем более тяжелые элементы, которые связаны через орбитали оболочки с более высокой валентностью. На способность цепочки также влияет ряд стерический и электронные факторы, включая электроотрицательность рассматриваемого элемента, молекулярная орбиталь n и способность образовывать разные виды ковалентных связей. Для углерода сигма-перекрытие между соседними атомами достаточно сильно, чтобы можно было сформировать идеально стабильные цепочки. Когда-то это считалось чрезвычайно трудным с другими элементами, несмотря на множество доказательств обратного.

Водород

Теории структура воды включают трехмерные сети тетраэдров, цепей и колец, связанных через водородная связь.[нужна цитата]

В 2008 году сообщалось о поликатенированной сети с кольцами, образованными из металлических полусфер, связанных водородными связями.[2]

В органическая химияизвестно, что водородная связь способствует образованию цепочечных структур. 4-трицикланол C10ЧАС16О, например, показывает катенированную водородную связь между гидроксильными группами, приводящую к образованию спиральных цепей;[3] кристаллический изофталевая кислота C8ЧАС6О4 состоит из молекул, связанных водородными связями, образующих бесконечные цепочки.[4]

В необычных условиях одномерная серия молекул водорода, заключенных в одну стенку. углеродная нанотрубка ожидается, что он станет металлическим при относительно низком давлении 163,5 ГПа. Это примерно 40% от ~ 400 ГПа, необходимых для металлизировать обычный водород, давление, которое трудно получить экспериментально.[5]

Кремний

Кремний может образовывать сигма-связи с другими атомами кремния (и дисилан является родителем этого класса соединений). Однако приготовить и выделить SiпЧАС2n + 2 (аналог насыщенного алкана углеводороды) с n больше примерно 8, поскольку их термостойкость уменьшается с увеличением числа атомов кремния. Силаны с более высокой молекулярной массой, чем дисилан, разлагаются на полимерные гидрид поликремния и водород.[6][7] Но с подходящей парой органических заместителей вместо водорода на каждом кремнии можно приготовить полисиланы (иногда ошибочно называемые полисиленами), являющиеся аналогами алканы. Эти соединения с длинной цепью обладают удивительными электронными свойствами - высокими электрическая проводимость, например - возникающие из сигмы делокализация электронов в цепи.[8]

Возможны даже пи-связи кремний – кремний. Однако эти связи менее стабильны, чем углеродные аналоги. Дисилан довольно реактивный по сравнению с этан. Disilene и дисилины довольно редки, в отличие от алкены и алкины. Примеры Disilynes, долгое время считавшийся слишком нестабильным, чтобы его изолировать[9] были зарегистрированы в 2004 году.[10]

Фосфор

Фосфор цепи (с органическими заместителями) были приготовлены, хотя они, как правило, довольно хрупкие. Маленькие кольца или скопления встречаются чаще.

Сера

Универсальная химия элементалей сера во многом связано с цепочкой. В самородном состоянии сера существует как S8 молекулы. При нагревании эти кольца открываются и соединяются вместе, образуя все более длинные цепи, о чем свидетельствует прогрессивное увеличение вязкость по мере удлинения цепей. Селен и теллур также показаны варианты этих структурных мотивов.

Полуметаллические элементы

В последние годы сообщалось о множестве двойных и тройных связей между полуметаллическими элементами, включая кремний, германий, мышьяк, висмут и так далее. Способность некоторых основных групповых элементов катетеризоваться в настоящее время является предметом исследования. неорганические полимеры.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Оксфордский словарь английского языка, 1-е издание (1889 г.) [http://www.oed.com/view/Entry/30197 s.v. 'цепь', определение 4g
  2. ^ Салаудин, А. Абибат; Kilnera, C.A .; Халкроу, М.А. (2008). «Кристаллическая сеть с водородными связями с поликатенатной топологией». Chem. Commun.: 5200–5202. Дои:10.1039 / B810393C.
  3. ^ Моррис, Д. Абибат; Райдер, К.С.; Уокер, А .; Muir, K.W; Hix, G.B; Маклин, Э.Дж. (2001). «Необычный синтез и кристаллическая структура 4-трицикланола». Буквы Тетраэдра. 47 (2). Дои:10.1016 / S0040-4039 (00) 01903-1.
  4. ^ Дериссен, JL (1974). «Кристаллическая структура изофталевой кислоты». Acta Cryst. B30: 764–2765. Дои:10.1107 / S0567740872004844.
  5. ^ Ся, Ю. Абибат; Ян, Б .; Jin, F .; Может.; Лю, X .; Чжао, М. (2019). «Водород, заключенный в одностенной углеродной нанотрубке, под высоким давлением становится металлической и сверхпроводящей нанопроволокой». Nano Lett. 19 (4): 2537–2542. Дои:10.1021 / acs.nanolett.9b00258.
  6. ^ У. У. Портерфилд, Неорганическая химия: единый подход, 2-е изд. », Academic Press (1993), стр. 219.
  7. ^ Неорганическая химия, Holleman-Wiberg, John Wiley & Sons (2001), стр. 844.
  8. ^ Miller, R.D .; Михл, Дж. (1989). «Полисилановые высокополимеры». Химические обзоры. 89 (6): 1359. Дои:10.1021 / cr00096a006.
  9. ^ Карни, М .; Апелойг, Ю. (январь 2002 г.). «В поисках стабильного силина RSi≡CR ′. Влияние объемных заместителей». Химия кремния. 1 (1): 59–65. Дои:10.1023 / А: 1016091614005. S2CID 97098444.
  10. ^ Акира Секигучи; Рей Кинджо; Масааки Ичинохе (сентябрь 2004 г.). «Стабильное соединение, содержащее тройную связь кремний-кремний». Наука. 305 (5691): 1755–1757. Дои:10.1126 / science.1102209.