Süsinik tabati esmakordselt sidemete loomiselt kuue muu aatomiga

Visake oma keemiaõpikud ahju! Teadlased on esmakordselt vaadelnud püramiidikujulist süsinikumolekuli, mis on diametraalses vastuolus keemia ühe elementaarsema alustõega. Molekul sisaldab nimelt süsinikuaatomit, mis kinnitub kuue, mitte nelja aatomi külge, mis senise õpetuse kohaselt on olnud süsiniku loodavate sidemete arvu ülempiiriks.

Molekulide moodustamiseks jagavad aatomid omavahel elektrone. Süsinikul on neli elektroni, mida see muude aatomitega jagada saab. Teatud tingimustel on aga võimalik sundida süsinikku oma võimete piire ületama, teatas Berliini vabaülikooli keemik ning murrangulise molekuli — heksametüülbenseeni — esmasünteesija ja -uurija Moritz Malischewski.

Reeglina näeb selle ühendi molekul välja natuke laeva tüüriratta moodi, koosnedes kuuest süsinikuaatomist, mis moodustavad kuusnurgakujulise struktuuri, mille servast ülemääraste süsinikuaatomite harud välja turritavad.

Juba 1973. aastal läbi viidud katse käigus kõrvaldasid Saksamaa teadlased kaks ühendi elektronidest; tõendid annavad mõista, et seejärel „varises“ molekuli positiivselt laetud versioon kokku, moodustades püramiidi. Taolises paigutuses asuvad püramiidi tipus kuus elektroni, mis saavad luua sidemeid ülejäänud rõngas ja ühes täiendavas harus esineva viie süsinikuaatomiga, väidab Malischewski. Siiamaani polnud keegi aga molekuli hüpoteetilist kuju üle kontrollinud.

Tegemist on ebatavalise ja ebastabiilse paigutusega, mis eksisteerib vaid madalate temperatuuride juures äärmiselt happelistes vedelikes. Sellepärast töötas Malischewski kuus kuud eriti tugeva happega, et sünteesida paar milligrammi kristalle, mida oleks võimalik röntgenkiirguse abil lähemalt vaadelda.

Röntgendifraktiooni muster paljastaski viimaks eksimatult viiskülikukujulise põhjaga püramiidja molekuli ehituse.

Kvantarvutused ja muud eksperimendid on tegelikult varemgi mõista andnud, et kuue sidemega süsinikuaatom on võimalik, kuid vaadeldud kristallstruktuur kujutab endast n-ö fotograafilist tõestust, märkis California Davise ülikooli teadlane Dean Tantillo.

„See heidab valgust keemiliste sidemete moodustamise protsessi olemusele ja annab mõista, kuivõrd piiratud on meie teadmised sellest, millised struktuurid on orgaanilises keemias võimalikud,“ rääkis keemiaprofessor ja endanimelise teoreetilise orgaanilise keemia uurimisrühma juht Tantillo.

Toatemperatuuril ja normaalse õhuniiskuse tingimustes laguneb püramiidjas süsinikumolekul otsekohe, mistõttu sellel tõenäoliselt puuduvad praktilised lahendused — vähemalt esialgu pole lootust, et selle alusel hakataks valmistama näiteks uut tüüpi süsinik-nanotorusid.