اكتشف الكيميائيون أول رابطة كيميائية جديدة منذ أكثر من عقد من الزمن

ليس من المعتاد في كثير من الأحيان أن يقوم الكيميائيون بإنشاء نوع جديد من الروابط الكيميائية، لكنهم فعلوا ذلك للتو. تم إنشاء الرابطة التساهمية التي تعتمد على إلكترون واحد بعد قرن تقريبًا من اقتراحها لأول مرة.

قام تاكويا شيماجيري من جامعة طوكيو وزملاؤه باختبار حدود الروابط الكيميائية لسنوات. في السابق، قاموا بتجربة روابط طويلة ومرنة بشكل غير عادي، والآن اعتمدوا فكرة اقترحها الكيميائي لينوس بولينج لأول مرة في عام 1931: رابطة كيميائية تتكون من إلكترون واحد فقط.

تحتوي جميع الروابط التساهمية المعروفة، حيث تتصل الذرات عن طريق مشاركة الإلكترونات، على إلكترونين أو أربعة أو ستة أو ثمانية إلكترونات – لكن نظرية بولينج يمكن أن توجد رابطة تساهمية مع إلكترون واحد مشترك بين ذرتين. ولإنشاء هذا، استخدم الباحثون تفاعلًا كيميائيًا لإزالة إلكترون من رابطة تساهمية ثنائية الإلكترون موجودة بين ذرتي كربون. لقد استخدموا هيدروكربونًا كبيرًا له روابط طويلة بشكل استثنائي بين ذرات الكربون، مما يعني أنه سيكون مكلفًا من الناحية الطاقة لإلكترون من مكان آخر في الجزيء ليحل محل الإلكترون الذي أزالوه.

يقول شيماجيري إن التجارب السابقة التي حاولت طرح الإلكترونات تركت وراءها روابط ضعيفة انكسرت بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن إجراء تحليل كيميائي نهائي. لكن الجزيء الذي توصل إليه فريقه ظل مستقرا بدرجة كافية حتى يتمكنوا من تحليله باستخدام الأشعة السينية وأنواع عديدة من الضوء. واستنادًا إلى كيفية ارتداد هذا الإشعاع أو امتصاصه، فقد قرروا أنه يحتوي على رابطة إلكترون واحد مستقرة.

يقول هنري رزيبا من جامعة إمبريال كوليدج في لندن: “ليس من المعتاد أن تجد جزيئًا له نوع جديد من الروابط”. ويقول إن الجزيء يحتوي على إجمالي 278 إلكترونًا، لذلك كان إنجازًا حقيقيًا إزالة الإلكترون الصحيح ومنع جميع الإلكترونات الأخرى من استبداله على الفور. يقول رزيبا إن هذا “اكتشاف كبير” يمكن أن يقود الكيميائيين إلى إنشاء عائلات جديدة كاملة من الجزيئات.

يقول شيماجيري إن بإمكان الكيميائيين الآن دراسة كيف يمكن للروابط التساهمية ذات الإلكترون الواحد أن تغير التفاعلات الكيميائية. لكنه وزملاؤه لديهم أسئلة أكبر أيضًا.

“نحن نهدف إلى توضيح ماهية الرابطة التساهمية – على وجه التحديد، في أي نقطة تعتبر الرابطة تساهمية، وفي أي نقطة لا تكون كذلك؟ هدفنا هو استكشاف مجموعة واسعة من الروابط التي لم يتم اكتشافها بعد».