Uma descoberta recente, feita por pesquisadores da Universidade de Hokkaido, no Japão, desafia a nossa compreensão tradicional de ligações covalentes, mas confirma uma teoria proposta pelo ganhador do Prêmio Nobel, Linus Pauling, em 1931. Trata-se da primeira observação direta de uma ligação carbono-carbono de elétron único.
Chamadas sigma, as ligações covalentes, nas quais dois átomos são unidos pelo compartilhamento de um par de elétrons, formam o arcabouço de sustentação da maioria dos compostos orgânicos. Mas o famoso químico norte-americano sugeriu que ligações covalentes formadas por um só elétron poderiam existir, porém, de uma forma mais fraca que ligação padrão.
Publicado recentemente na revista Nature, o estudo explica que, “Embora vários estudos pioneiros tenham relatado ligações de um elétron entre heteroátomos, evidências diretas de ligações de um elétron entre átomos de carbono permanecem inacessíveis“.
Observando uma ligação carbono-carbono com elétron único
Resumo gráfico do estudo.Fonte: Universidade de Hokkaido
Não é fácil isolar átomos de carbono ligados por um elétron único. Isso porque, diferentemente das tradicionais ligações sigma (que envolvem dois elétrons compartilhados), interações covalentes com apenas um elétron deixam a ligação altamente reativa e pouco consistente, desafiando a ideia de ligação covalente forte e estável.
A solução adotada pela equipe foi criar um composto para estabilizar a ligação. Para isso, os pesquisadores realizaram uma reação de oxidação de um derivado do hexafeniletano. Segundo um comunicado, o elemento “contém uma ligação covalente de elétron pareado extremamente esticada entre dois átomos de carbono, a uma reação de oxidação na presença de iodo”.
Verificado com o uso de espectroscopia Raman, o resultado foram cristais violeta-escuro que, observados com difração de raios-x, mostraram os dois átomos de carbono alongados se aproximarem devido à formação de um elétron único covalente entre eles.
Qual a importância da descoberta da ligação covalente com elétron único?
Considerado o elemento mais versátil e onipresente na Terra, o carbono desempenha um papel fundamental tanto na biologia quanto em materiais e produtos que utilizamos no dia a dia. A lista abrangei desde proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos, até plásticos, combustíveis, materiais de construção e produtos de limpeza, cosméticos e tecnológicos.
Em um comunicado de imprensa, o coautor Yusuke Ishigaki, professor da Universidade de Hokkaido, destaca que “elucidar a natureza das ligações sigma de um único elétron entre dois átomos de carbono é essencial para obter uma compreensão mais profunda das teorias de ligações químicas e forneceria mais informações sobre as reações químicas”,
A descoberta representa um avanço relevante em nossa compreensão fundamental das ligações químicas, especialmente por envolver o carbono, um elemento-chave na química orgânica e na bioquímica. Mesmo sem ter certeza ainda das possíveis aplicações práticas resultantes da nova pesquisa, Ishigaki observou que ela certamente “estará nos livros didáticos” devido ao seu ineditismo.
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