Un nuovo legame tra atomi di carbonio potrebbe riscrivere i libri di chimica
La chimica del carbonio è fondamentale per la vita, grazie alla sua capacità di formare legami con una vasta gamma di elementi, inclusi altri atomi di carbonio. Una recente scoperta ha rivelato un tipo di legame tra atomi di carbonio che sfida le convenzioni stabilite nei libri di testo di chimica. Questo legame, che coinvolge un singolo elettrone condiviso tra due atomi di carbonio, potrebbe avere implicazioni significative per la comprensione della chimica e della biologia.
La scoperta di un nuovo tipo di legame chimico
Un legame inedito tra atomi di carbonio
Un team di ricercatori ha identificato una molecola in cui due atomi di carbonio condividono un singolo elettrone, un fenomeno mai osservato prima con certezza. Sebbene legami covalenti che coinvolgono un singolo elettrone siano stati documentati tra atomi di elementi diversi, questa è la prima volta che un tale legame è stato osservato tra due atomi di carbonio. Dato il ruolo centrale del carbonio nella chimica della vita, questa scoperta potrebbe avere un’importanza che va oltre quella della maggior parte dei legami atomici.
La complessità dei legami covalenti
I legami covalenti tradizionalmente coinvolgono coppie di elettroni condivisi tra due atomi, che li tengono uniti. In alcuni casi, gli elettroni formano legami covalenti multipli, rendendo la struttura particolarmente difficile da rompere. Tuttavia, la realtà è più complessa di quanto si pensi. Per oltre un secolo, l’idea che i legami covalenti richiedessero coppie di elettroni è stata ampiamente accettata. La scoperta di un legame a singolo elettrone tra atomi di carbonio, abbastanza forte da mantenere insieme una grande molecola, apre nuove possibilità per la chimica.
Stabilizzazione e osservazione del legame
La sfida della stabilizzazione
Poiché un legame a singolo elettrone tra atomi di carbonio è intrinsecamente debole, i chimici hanno dovuto trovare un modo per stabilizzare le molecole, evitando che altre reazioni le distruggessero. Alla minima opportunità, gli atomi potrebbero perdere completamente il legame o catturare un elettrone di passaggio per formare una coppia covalente tradizionale. I ricercatori si sono concentrati sui derivati dell’esafeneletano (HPE), noti per formare carbocationi e radicali relativamente stabili, ovvero atomi o molecole con un elettrone spaiato.
La formazione di cristalli stabili
Gli HPE presentano un legame allungato tra due atomi di carbonio. Il prodotto ottenuto dai ricercatori ha un guscio di anelli di carbonio che circonda un legame carbonio-carbonio, che si allunga fino a perdere uno dei suoi elettroni. Trattando entrambi i lati del legame con iodio a diverse concentrazioni, il team ha prodotto “cristalli singoli di colore viola scuro adatti per misurazioni di diffrazione a raggi X”. Gli autori affermano che la geometria distintiva degli atomi all’interno del cristallo prova l’esistenza di un legame a singolo elettrone, successivamente confermato con la spettroscopia Raman.
Implicazioni e prospettive future
Un nuovo paradigma nella chimica
“La scoperta di nuovi tipi di legami chimici promette di espandere vasti ambiti della chimica,” ha dichiarato il co-autore dello studio, il Dr. Takuya Shimajiri dell’Università di Tokyo. La possibilità di un legame a singolo elettrone tra due atomi di carbonio era stata proposta da Linus Pauling nel 1931. Pauling, uno dei pochi scienziati a vincere due Premi Nobel, aveva anche postulato un modello errato del DNA e fu successivamente deriso per la sua promozione di dosi massicce di Vitamina C.
Riconoscimenti e commenti
Il Professor Guy Bertrand dell’Università della California, Santa Barbara, che non è un autore di questo studio, ha fatto parte di un team che ha dimostrato un legame a singolo elettrone tra atomi di fosforo. Parlando a Nature News, ha elogiato i ricercatori coinvolti nella nuova scoperta, affermando: “Ogni volta che si fa qualcosa con il carbonio, l’impatto è maggiore rispetto a qualsiasi altro elemento.”
Conclusioni e prospettive future
Un passo avanti nella comprensione dei legami chimici
Non sono ancora state proposte applicazioni pratiche per questa scoperta, ma il co-autore Professor Yusuke Ishigaki dell’Università di Hokkaido ha dichiarato: “Elucidare la natura dei legami sigma a singolo elettrone tra due atomi di carbonio è essenziale per ottenere una comprensione più profonda delle teorie dei legami chimici e fornire ulteriori intuizioni sulle reazioni chimiche.” Questa scoperta potrebbe aprire nuove strade nella ricerca chimica e biologica, ampliando la nostra comprensione dei legami atomici e delle loro implicazioni.
Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature.
