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雙原子碳

雙原子碳，是高温下碳單質的一種雙原子分子存在形式，分子式為C2。

中文名: 雙原子碳
存在形式: 雙原子分子

學科: 化學
領域: 化學

雙原子碳基本屬性

性質
識別
雙原子碳
IUPAC名 Diatomic carbon
系統名 ethenediylidene
CAS號	12070-15-4
PubChem	139247
ChemSpider	122807
SMILES	[C]=[C]
InChI	1S/C2/c1-2
InChIKey	LBVWYGNGGJURHQ-UHFFFAOYSA-N
Gmelin	196
ChEBI	30083
化學式	C₂
摩爾質量	24.02 g·mol^-1
精確質量	24.000000000000 g mol^-1
若非註明，所有數據均出自一般條件（25 ℃，100 kPa）下。

雙原子碳化學屬性

雙原子碳性質不穩定。

儘管價鍵理論認為，形成這種分子的唯一途徑是形成碳碳四鍵，以滿足八隅體規則。比較特殊的是，其中的σ鍵比π鍵更活潑，這是很少見的情況。然而，根據分子軌道理論，其中僅含有2個π鍵，而沒有σ鍵，為了能夠造成軌道間的最大重疊，鍵長比預計的小很多。

雙原子碳存在形式

在碳蒸汽中存在，可通過電弧製備（同時產生C60），在彗星,恆星大氣層, 和星際物質中，以及藍色的烴火焰中也存在。^[1]

雙原子碳雙原子分子

雙原子分子指所有由兩個原子組成的分子。雙原子分子內的化學鍵通常是共價鍵。

很多非金屬元素（包括氫、氮、氧、氟、氯、溴、碘等）的單質均是雙原子分子。其他元素（如磷）也可能以雙原子分子構成單質，但這些雙原子分子並不穩定。這些構成單質的雙原子分子稱為同核雙原子分子。其中，氮和氧的同核雙原子分子佔地球大氣層成分的 99%。

以雙原子分子存在的化合物包括一氧化碳、一氧化氮、氯化氫等。這些雙原子分子稱為異核雙原子分子。

雙原子碳反應

雙原子碳會與丙酮和乙醛反應，通過兩種不同的途徑產生乙炔。
三聯體C₂分子將通過分子間途徑反應，這顯示出顯示出根本特徵。該途徑的中間體是亞乙基。它的抽象與債券能量相關。
單線態C₂分子將通過分子內非自由基途徑反應，其中兩個氫原子將從一個分子中被帶走。該途徑的中間體是單線亞乙烯基。單線態反應可以通過1,1-衍射或1,2-衍射進行。該反應對同位素取代不敏感。不同的抽象可能是由於碰撞的空間取向而不是粘結能量。
單線態C₂也會與烯烴反應。乙炔是主要產品;然而，似乎C₂將插入碳 - 氫鍵。
C₂插入甲基的可能性是亞甲基的2.5倍。

雙原子碳參見

雙原子碳π鍵

π鍵，在化學上是共價鍵的一種。當兩個電子軌道的突出部分發生重疊時產生。

名字中的希臘字母 π代表了p軌道，因為π鍵的軌道對稱性與p軌域相同。p軌道通常參與形成π鍵，然而，d軌道同樣能參與形成。

π鍵通常比σ鍵弱，因為它的電子雲距離帶正電的原子核的距離更遠，需要更多的能量。量子力學的觀點認為，鍵的強度很弱主要是因為平行的p軌道間重疊不足。

雙原子碳價鍵理論

價鍵理論（Valence bond theory，VB理論）是一種獲得薛定諤方程近似解的處理方法，又稱為電子配對法。價鍵理論與分子軌道理論是研究分子體系的兩種量子力學方法。它是歷史上最早發展起來的處理多個化學鍵分子的量子力學理論。價鍵理論主要描述分子中的共價鍵及共價結合，核心思想是電子配對形成定域化學鍵。

雙原子碳分子軌道理論

分子軌道理論（英語：Molecular orbital theory），簡稱MO理論，是處理雙原子分子及多原子分子結構的一種有效的近似方法，是化學鍵理論的重要內容。它與價鍵理論不同，後者着重於用原子軌道的重組雜化成鍵來理解化學，而前者則注重於分子軌道的瞭解，即認為分子中的電子圍繞整個分子運動。

參考資料

1. Roald Hoffmann. C2 In All Its Guises. American Scientist. 1995, 83: 309–311.

雙原子碳的概述圖（1張）

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最近更新：深度度姐（2021-12-31）

1 基本屬性
2 化學屬性
3 存在形式
4 雙原子分子
5 反應
6 參見: 6.1 π鍵; 6.2 價鍵理論; 6.3 分子軌道理論