Durante más de un siglo, los químicos han sostenido que los enlaces covalentes, los más fuertes en la naturaleza, se forman cuando los átomos comparten uno o más pares de electrones. Sin embargo, un equipo de investigadores ha logrado observar, por primera vez, un enlace covalente que utiliza únicamente un electrón entre dos átomos de carbono.
Este fenómeno inusual ya se había observado en algunos otros elementos, pero los científicos están especialmente emocionados por haberlo detectado en el carbono. Este elemento es el pilar fundamental de la vida en la Tierra y una pieza clave en numerosos compuestos industriales, desde medicamentos hasta plásticos, azúcares y proteínas. El hallazgo fue publicado en la revista Nature el pasado 25 de septiembre.
El enlace covalente es un concepto central en la química, y el descubrimiento de nuevos tipos de enlaces abre nuevas posibilidades para la exploración de vastas áreas del conocimiento químico, según comentó Takuya Shimajiri, químico de la Universidad de Tokio y miembro del equipo de investigación.
Una propuesta histórica
La idea de un enlace covalente formado por un solo electrón fue sugerida por primera vez en 1931 por el reconocido químico Linus Pauling. No obstante, en esa época los científicos no disponían de las herramientas necesarias para observar estos enlaces, explicó Marc-Etienne Moret, químico de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos. Incluso con las tecnologías analíticas avanzadas de hoy en día, estos enlaces son extremadamente difíciles de detectar debido a su inestabilidad. “Un enlace formado por un solo electrón tiende a romperse con facilidad, ya que existe una fuerte tendencia a que ese electrón se libere o capture otro para estabilizar el par”, señaló Moret.
En 1998, los científicos observaron por primera vez un enlace de un electrón entre dos átomos de fósforo. Posteriormente, en 2013, un equipo liderado por Moret consiguió crear uno similar entre cobre y boro. Aunque se había teorizado que este tipo de enlace podría existir también entre átomos de carbono durante ciertas reacciones químicas, la observación de un compuesto estable que lo contuviera había sido esquiva.
El avance decisivo
Shimajiri y su equipo, que también contó con la participación de Yusuke Ishigaki de la Universidad de Hokkaido, diseñaron una molécula cuidadosamente para estabilizar este enlace inusual. Crearon una estructura de anillos de carbono fusionados que actúa como una cáscara protectora, lo que permitió mantener el enlace carbono-carbono en su centro. Este enlace, más largo de lo habitual para un enlace de carbono, es susceptible de perder un electrón en una reacción de oxidación, lo que generó el esquivo enlace de un solo electrón que ahora ha sido observado.
Este descubrimiento marca un hito en la comprensión de los enlaces químicos y podría abrir nuevas vías de investigación y desarrollo en la ciencia de los materiales y la química orgánica.
Fuente: https://www.nature.com/articles/d41586-024-03138-2