Dvouatomový uhlík

Dvouatomový uhlík
	Strukturní vzorec
Obecné
Systematický název	ethendiyliden
Ostatní názvy	1λ2,2λ2-ethen, diuhlík
Sumární vzorec	C2
Vzhled	zelený plyn
Identifikace
PubChem	139247
ChEBI	30083
SMILES	[C]=[C]
InChI	1S/C2/c1-2
Vlastnosti
Molární hmotnost	24,022 g/mol
Není-li uvedeno jinak, jsou použity; jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
	Některá data mohou pocházet z datové položky.

Dvouatomový uhlík, také nazývaný diuhlík nebo 1λ²,2λ²-ethen je zelená plynná anorganická látka se vzorcem C=C, také zapisovaným jako C₂ nebo [C₂]. Za běžných teplot a tlaků je nestabilní, přičemž podléhá autopolymerizaci. Vyskytuje se v parách uhlíku, například v elektrických obloucích; také na kometách, v atmosférách hvězd, v mezihvězdném prostředí a v modrých plamenech uhlovodíků.[1] Jedná se, po atomárním uhlíku, o druhou nejjednodušší formu uhlíku. Používá se jako meziprodukt při přípravě fullerenů.

Vlastnosti

C₂ je složkou par uhlíku. V jedné studii bylo odhadnuto, že páry uhlíku se z dvouatomových molekul asi z 28 %[2], tato hodnota ovšem závisí na tlaku a teplotě.

Elektromagnetické vlastnosti

Elektrony v dvouatomovém uhlíku jsou mezi orbitaly rozdělené podle výstavbového principu a zaujímají rozdílné energetické hladiny. Stav s nejnižší energií je základní singletový stav, (¹Σ +
g ), systematickým názvem ethen-1,2-diyliden. Existuje také několik excitovaných singletových a tripletových stavů, jejichž energie je podobná základnímu stavu a mají tak za běžných podmínek významné zastoupení. Při přechodu do základního stavu vyzařují infračervené záření. Jeden z nich ovšem částečně vyzařuje v oblasti zeleného světla, zde jde o tripletový stav (³Π_g), který má systematický název ethen-μ,μ-diyl-μ-yliden. Existuje i excitovaný stav s vyšší energií, který ovšem má významný podíl pouze po ozáření diuhlíku ultrafialovým zářením; při návratu do základního stavu fluoreskuje ve fialovém světle.

Stav	Excitační entalpie (kJ mol⁻¹)	Přechod do základního stavu	Vlnová délka vyzářená při přechodu	Oblast elektromagnetického záření
X¹Σ + g	0	–	–	–
a³Π u	8,5	a³Π u →X¹Σ + g	14,0 μm	Dlouhovlnná infračervená
b³Σ − g	77,0	b³Σ − g →a³Π u	1,7 μm	Středněvlnná infračervená
A¹Π u	100,4	A¹Π u →X¹Σ + g A¹Π u →b³Σ − g	1,2 μm 5,1 μm	Blízká infračervená Středněvlnná infračervená
B¹Σ + g	?	B¹Σ + g →A¹Π u B¹Σ + g →a³Π u	? ?	? ?
c³Σ + u	159,3	c³Σ + u →b³Σ − g c³Σ + u →X¹Σ + g c³Σ + u →B¹Σ + g	1,5 μm 751,0 nm ?	Krátkovlnná infračervená Červená ?
d³Π g	239,5	d³Π g →a³Π u d³Π g →c³Σ + u d³Π g →A¹Π u	518,0 nm 1,5 μm 860,0 nm	Zelená Krátkovlnná infračervená Blízká infračervená
C¹Π g	409,9	C¹Π g →A¹Π u C¹Π g →a³Π u C¹Π g →c³Σ + u	386,6 nm 298,0 nm 477,4 nm	Fialová Střední ultrafialová Modrá

Z diagramu molekulových orbitalů vyplývá, že se v molekule C₂ nachází dva volné elektronové páry, a tak je mezi uhlíkovými atomy dvojná vazba.[3] Existuje však analýza, podle které se zde vyskytuje čtverná vazba,[4] ovšem její výsledky jsou sporné.[5]

Disociační energie vazeb v řadě B₂, C₂ a N₂ klesá, což naznačuje postupně přítomnost jednoduché, dvojné a trojné vazby.

Reakce

Diuhlík reaguje s acetonem a acetaldehydem za vzniku acetylenu, přičemž existují dvě varianty takové reakce:[2]

Tripletové molekuly C₂ reagují radikálovým mechanismem, meziproduktem je ethylenový radikál.[2]
Singletové molekuly C₂ reagují vnitromolekulárním neradikálovým mechanismem, v němž se odštěpí dva vodíkové atomy od jedné molekuly; meziproduktem je zde singletový vinyliden. Odštěpení vodíků je obvykle typu 1,1 i typu 1,2 - záleží na pozicích na molekule, ze které se vodíkové atomy odštěpí; v závislosti na prostorovém uspořádání částic při srážkách jsou možné i jiné typy.[2] Singletový C₂ rovněž reaguje s alkeny, přičemž je acetylen hlavním produktem, ovšem k připojení C₂ dochází na místě vazeb C-H.
C₂ 2,5krát pravděpodobněji vstupuje do methylové než do methylenové skupiny.[6]

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Diatomic carbon na anglické Wikipedii.

Roald Hoffmann. Marginalia: C₂ In All Its Guises. American Scientist. 1995, s. 309–311. Dostupné online. JSTOR 29775475. Bibcode 1995AmSci..83..309H.
Philip S. Skell; James H. Plonka. Chemistry of the singlet and triplet C₂ molecules. Mechanism of acetylene formation from reaction with acetone and acetaldehyde. Journal of the American Chemical Society. 1970, s. 5620–5624. DOI 10.1021/ja00722a014.
Ronglin Zhong; Min Zhang; Hongliang Xu; Zhongmin Su. Latent harmony in dicarbon between VB and MO theories through orthogonal hybridization of 3σ_g and 2σ_u. Chemical Science. 2016, s. 1028–1032. DOI 10.1039/c5sc03437j.
Sason Shaik; David Danovich; Wei Wu; Peifeng Su; Henry S. Rzepa; Philippe C. Hiberty. Quadruple bonding in C₂ and analogous eight-valence electron species. Nature Chemistry. 2012, s. 195–200. DOI 10.1038/nchem.1263. Bibcode 2012NatCh...4..195S.
Jörg Grunenberg. Quantum chemistry: Quadruply bonded carbon. Nature Chemistry. 2012, s. 154–155. DOI 10.1038/nchem.1274. Bibcode 2012NatCh...4..154G.
Philip S. Skell; F. A. Fagone; K. J. Klabunde. Reaction of Diatomic Carbon with Alkanes and Ethers/ Trapping of Alkylcarbenes by Vinylidene. Journal of the American Chemical Society. 1972, s. 7862–7866. DOI 10.1021/ja00777a032.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[Hoffman1995-1] Roald Hoffmann. Marginalia: C₂ In All Its Guises. American Scientist. 1995, s. 309–311. Dostupné online. JSTOR 29775475. Bibcode 1995AmSci..83..309H.

[singlet-2] Philip S. Skell; James H. Plonka. Chemistry of the singlet and triplet C₂ molecules. Mechanism of acetylene formation from reaction with acetone and acetaldehyde. Journal of the American Chemical Society. 1970, s. 5620–5624. DOI 10.1021/ja00722a014.

[3] Ronglin Zhong; Min Zhang; Hongliang Xu; Zhongmin Su. Latent harmony in dicarbon between VB and MO theories through orthogonal hybridization of 3σ_g and 2σ_u. Chemical Science. 2016, s. 1028–1032. DOI 10.1039/c5sc03437j.

[4] Sason Shaik; David Danovich; Wei Wu; Peifeng Su; Henry S. Rzepa; Philippe C. Hiberty. Quadruple bonding in C₂ and analogous eight-valence electron species. Nature Chemistry. 2012, s. 195–200. DOI 10.1038/nchem.1263. Bibcode 2012NatCh...4..195S.

[5] Jörg Grunenberg. Quantum chemistry: Quadruply bonded carbon. Nature Chemistry. 2012, s. 154–155. DOI 10.1038/nchem.1274. Bibcode 2012NatCh...4..154G.

[alkan-6] Philip S. Skell; F. A. Fagone; K. J. Klabunde. Reaction of Diatomic Carbon with Alkanes and Ethers/ Trapping of Alkylcarbenes by Vinylidene. Journal of the American Chemical Society. 1972, s. 7862–7866. DOI 10.1021/ja00777a032.