طفل من مدرسة ثانوية في أوكلاهوما يحقق اختراقاً هائلاً في الكيمياء

اكتشف طالب في مدرسة ثانوية من أوكلاهوما شيئًا غير متوقع تمامًا في الكيمياء. لقد اكتشف أن الكربون، الذي لا يشكل عادة سوى أربعة روابط، يمكن أن ينتهي به المطاف إلى تكوين روابط محيرة للعقل، وهو رقم أكبر مما كان ممكناً للعنصر.

تخبرنا كيمياء المدارس الثانوية عن تنوع استخدام الكربون. قد تتذكر أن الكربون يفتقد أربعة إلكترونات في غلافه الخارجي، لذا فهو يتطلع إلى تشكيل ما يصل إلى أربعة روابط. وجود هذه القدرة يجعلها مفيدة جدا كأساس لأي شيء بيولوجي. تم العثور على هذه الروابط الأربعة في العديد من الجزيئات الهامة، من الحمض النووي إلى الكحول إلى الماس. لكن هذه ليست القصة كلها.

هناك استثناءات، حالات يستطيع فيها الكربون أن يفعل أكثر من أربعة روابط. العنصر في تلك الحالات هو المسمى hypercarbon. في الخمسينيات، تبين أن الكربون يمكن أن يشكل في بعض الأحيان خمسة روابط.

وفي عام 2016، أظهر فريق ألماني كيفية صنع Hypercar six-bond. كانت هذه الورقة بداية هذا الاكتشاف. كان الدكتور فيصل فضل الرحمن يلقي محاضرة عن الكربون في كلية أوكلاهوما للعلوم والرياضيات في أوكلاهوما سيتي. استخدم ورقة 2016 لتحدي طلابه في التفكير في إمكانية الكربون تكوين أكثر من ستة روابط. بشكل غير متوقع، قام أحد طلابه، جورج وانغ، بأكثر من مجرد تخيل ذلك. أظهر أن ستة لم يكن الحد الصارم. كان من الممكن تكوين الكربون لسبعة روابط.

طلب الدكتور رحمن رؤية حسابات وانغ وليست فقط أظهرت استقرار تكوين الروابط السبعة من الكربون والهيدروجين، كما أظهر أيضًا أن تكوين ثمانية روابط مع نفس العنصرين فقط سيكون غير مستقر. تم نشر هذه الحسابات الآن في مجلة النمذجة الجزيئية.

أظهر الفريق أنه من الممكن بناء شكل هرمي مصنوع من ذرات الكربون. وستكون القاعدة عبارة عن حلقة كربونية سداسية وستتصل القمة مع جميع هذه الكاربون الستة. وبما أن كل كربون يرتبط أيضاً بذرة هيدروجين، فإنه ينتهي به أن يكون للكربون القمي سبعة روابط.

إن الجزيئات الأنيقة لذرات الـ hypercarbon هي مركبات غير اعتيادية للغاية، لذلك يمكن أن يتحول ذلك إلى ثورة. يمكن أن تؤدي هذه الهياكل إلى نهج جديد تمامًا للكيمياء العضوية. تخزين الهيدروجين هو تطبيق محتمل. وهناك طرق جديدة للتوليف الكيميائي هي أيضا احتمالات مذكورة في الورقة. اشياء مثيرة فعلًا.

المصادر: 1