Vätebindningar. (A) Typer av vätebindningar beroende på donator-acceptor avstånd. Potentialerna för protonrörelse visas tillsammans med de tre första kvantnivåerna och de tillhörande övergångarna med lägst energi. (B) Huvudkoordinater för varje H-bindning som demonstreras med HF2− (aq) :donator-acceptor distans (d FF ), protonasymmetri (Δ), och linjäritet (5). Kreditera: Vetenskap (2021). DOI:10.1126/science.abe1951
Ett team av forskare från University of Chicago och Emory University har hittat bevis på en vätebindning/kovalent bindningshybrid. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver experiment de utförde med bifluoridjoner som suddade ut gränsen mellan vätebindningar och kovalenta bindningar. Mischa Bonn och Johannes Hunger med Max Planck Institute for Polymer Research har publicerat ett Perspectives-stycke i samma tidskriftsnummer som beskriver teamets arbete med denna nya ansträngning.
En av de grundläggande förståelserna av kemi är att bindningarna mellan väteatomer är elektriska och svaga, och är således inte sanna kemiska bindningar. Kovalenta bindningar, å andra sidan, är sanna kemiska bindningar och är därför starka - och det är de som vanligtvis håller ihop molekyler. Kovalenta bindningar får sin styrka genom att dela elektroner mellan de inblandade atomerna. I denna nya ansträngning, forskarna har funnit vad som verkar vara ett undantag från denna regel - en hybridtyp av bindning.
Forskarna arbetade med grupperingar av bifluoridjoner - var och en gjordes genom att placera en väteatom mellan två fluoratomer i en vattenlösning. Enligt kemins regler, tripletterna borde ha hållits samman genom att väteatomen bildar en kovalent bindning med en av fluoratomerna och en vätebindning med den andra. Men när forskarna testade trillingarna med infrarött ljus för att få dem att vibrera, de hittade något överraskande. Istället för den förväntade minskningen mellan energinivåerna när atomerna steg uppåt energistegen, de hittade en ökning - ett tecken på att väteatomen delades lika mellan de två fluoratomerna. Datorberäkningar visade att beteendet de hade observerat berodde på hur stort avstånd det var mellan atomerna. Det var först när fluoratomerna var närmast varandra som hybridbindningen observerades. När fluoratomerna drogs längre från väteatomen, den normala bindningen tog över.
Forskarna har kallat hybriden för en väteförmedlad kemisk bindning, och notera att det inte kan beskrivas som vare sig en vätebindning eller en kovalent bindning - det är verkligen en hybrid av de två. De noterar också att deras resultat har implikationer för förståelsen av grundläggande kemi och den sanna naturen hos kemiska bindningar.
© 2021 Science X Network
