Carbono-carbono: seis enlaces químicos nunca observados hasta ahora

Una nueva molécula de carbono: en color oscuro, en el centro, una pirámide de base pentagonal de átomos de carbono. El sexto enlace es con otro átomo de carbono, sobre el vértice de la pirámide [Moritz Malischewski y Konrad Seppelt].

El carbono es el elemento en el que se basa toda la química orgánica, gracias a la cual es posible la vida. Sus características y sus comportamientos están bien descritos desde hace un siglo, tanto que nadie se esperaría ver publicado algún descubrimiento científico sobre él de consideración.

Nada más equivocado: el resultado publicado en la revista Angewandte Chemie por Moritz Malischewski y Konrad Seppelt, químicos de la Universidad Libre de Berlín, demuestra que, si las condiciones son las oportunas, el carbono puede formar compuestos verdaderamente exóticos, tanto que quizá valdría la pena reescribir, o al menos corregir, más de un libro de texto de química. Los autores han confirmado la existencia de un compuesto en el que un átomo de carbono se liga a otros seis de carbono.

La excepcionalidad del descubrimiento se puede entender si se toma en cuenta la química básica de este elemento, cuyo átomo neutro posee seis electrones, de los cuales cuatro, los más externos, pueden participar en enlaces químicos con otros elementos o con otros átomos de carbono. Es el caso, por ejemplo, del metano (CH4), donde un átomo de carbono comparte cuatro electrones con cuatro átomos de hidrógeno mediante enlaces covalentes dispuestos en los vértices de un tetraedro regular en cuyo centro está el carbono mismo. Es también el caso del diamante, cuya extraordinaria dureza se debe a su estructura microscópica cristalina, formada por un retículo de átomos exclusivamente de carbono, cada uno de los cuales comparte cuatro electrones con los átomos vecinos creando unidades que también son tetraédricas.

No obstante, en ciertas condiciones experimentales se puede llevar al carbono a superar sus límites, por ejemplo privando a un átomo de uno o más electrones, es decir, ionizándolo. En el caso del metano protonizado (CH5+), por ejemplo, un electrón de menos lleva a la formación de enlaces entre el carbono y cinco átomos de hidrógeno, si bien la producción de este compuesto es extremadamente rara y difícil.

Y se puede ir más allá y llegar a un átomo de carbono ligado a otros seis, todos de carbono, como mostraron, hace algunos decenios, los experimentos de H. Hogeveen y P. W. Kwant, de la Universidad de Groningen, en Holanda.

Investigaban la molécula de hexametilbenceno, a la que cabe imaginar como el clásico timón de barco: seis átomos de carbono dispuestos en forma de anillo hexagonal con otros átomos de carbono que sobresalen hacia el exterior. En 1973 ionizaron el compuesto al extraerle dos electrones. La molécula, dotada así de un exceso de carga positiva, se derrumbó sobre sí misma y creó una especie de pirámide.

Sin embargo, ningún laboratorio había podido reproducir aquel resultado. Se trata de una estructura inestable que solo existe a bajas temperaturas y dentro de líquidos sumamente ácidos.

Tras muchas investigaciones, Malischewski y Seppelt han dado ahora con un ácido lo bastante potente como para producir unos pocos miligramos de cristal del compuesto, que se analiza por medio de rayos X. Los datos que han recogido así han demostrado de modo inequívoco que se trata de una estructura piramidal con una base pentagonal, la misma que se descubrió hace 43 años.

Es resultado es de la mayor importancia porque se trata de la primera confirmación de la existencia de un compuesto donde un átomo de carbono se liga a seis del mismo tipo. Su nombre es dicatión pentagonal-piramidal de hexametilbenceno Arroja luz sobre la naturaleza de los compuestos más exóticos de la química orgánica. Con ulteriores estudios se podrá ahondar más en ella.

Más información en Angewandte Chemie.

Fuente: Le Scienze.

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