Dvouatomový uhlík

Dvouatomový uhlík
Strukturní vzorec
Obecné
Systematický název	ethendiyliden
Ostatní názvy	1λ2,2λ2-ethen, diuhlík
Sumární vzorec	C2
Vzhled	zelený plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	12070-15-4
PubChem	139247
ChEBI	30083
SMILES	[C]=[C]
InChI	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. 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 %, 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. Existuje však analýza, podle které se zde vyskytuje čtverná vazba, ovšem její výsledky jsou sporné.

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:

• Tripletové molekuly C₂ reagují radikálovým mechanismem, meziproduktem je ethylenový radikál.
• 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. 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.

Reference

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

Portály: Chemie