Ok, isso não é tanto uma resposta, mas um resumo do meu próprio progresso neste tópico, depois de pensar um pouco nele. Não acho que seja um debate resolvido na comunidade ainda, então não me sinto muito envergonhado por isso :)

Algumas das coisas que vale a pena notar são:

• A energia da ligação encontrada pelos autores para esta quarta ligação é $ \ pu {13,2 kcal / mol} $ , ie cerca de $ \ pu {55 kJ / mol} $ . Isso é muito fraco para uma ligação covalente. Você pode compará-lo com outros valores aqui ou com as energias das três primeiras ligações no carbono com ligação tripla, que são respectivamente $ 348, 266 $ span> e $ \ pu {225 kJ / mol} $ . Esta quarta ligação é na verdade ainda mais fraca do que a mais forte das ligações de hidrogênio ( $ \ ce {F \ bond {...} H – F} $ , em $ \ pu {160 kJ / mol} $ ). Outro ponto de vista sobre este artigo poderia ser: “a ligação de valência necessariamente prevê uma ligação quádrupla, e agora foi calculada com precisão e considerada bastante fraca.”

• Os resultados deste artigo são consistentes com cálculos anteriores usando outros métodos de química quântica (por exemplo, os cálculos DFT na referência 48 do artigo Nature Chemistry ) que encontraram uma ordem de ligação entre 3 e 4 para o dicarbonato molecular.

• No entanto, a existência dessas ligações quádruplas está um pouco em desacordo com a energia coesiva do dicarbonato de fase gasosa, de acordo com a Wikipedia é $ \ pu {6,32 eV} $ , ie $ \ pu {609 kJ / mol} $ . Este último valor está muito mais alinhado com ligações duplas típicas, relatado em uma média de $ \ pu {614 kJ / mol} $ . Isso ainda é um pouco doloroso para mim ...

O verdadeiro problema é que ninguém jamais tirou uma foto (ou seja, densidade de elétrons) de casos genuínos, inequívocos, de um único, duplo, triplo, quádruplo ??? títulos. E nunca o farão, porque esses conceitos não são baseados na mecânica quântica.

Dois átomos residem um ao lado do outro, e se eles têm uma interação eletrostática favorável, então um certo tipo de topologia surge em sua densidade de elétrons . (q.v. Teoria Quântica de átomos em moléculas)

Você também pode dizer que toda "ligação" é uma ligação simples, ou, equivalentemente, uma ligação infinita.

Esses tipos de artigos são falsos, pois não podem ser confirmados experimentalmente. Eles tiveram sorte com os revisores e / ou um editor que conhece seus leitores está morrendo de vontade de ouvir a notícia de um vínculo quádruplo, tendo ouvido por tantos anos que o triplo é o máximo que você pode fazer.

I quer dizer, o que as pessoas procuram? Quatro "cordas" que ligam os dois átomos de carbono? Onde está a linha divisória inequívoca e imparcial entre as energias de ligação de uma ligação simples / dupla / tripla / quádrupla?

Uma publicação recente de Chen & Manz (2019) sobre a ordem de ligação das moléculas diatômicas tocou nessa controvérsia em sua discussão. Em seu estudo, eles empregaram um novo método de análise, que chamaram de Análise de Componentes de Ordem de Ligação (BOCA), para calcular mecanicamente as ordens de ligação de 288 moléculas diatômicas e íons. Eles discutiram a diatômica $ \ ce {C2} $ , $ \ ce {Mo2} $ e $ \ ce {O2} $ em maiores detalhes. O seguinte texto editado retirado da publicação concentra-se em sua discussão sobre a ligação diatômica em $ \ ce {C2} $ :

Fig. 2A exibe os orbitais de rotação naturais, suas ocupações e seus componentes de ordem de ligação para o dímero de carbono, $ \ ce {C2} $ . (Aqui, adotamos a convenção de rotular o primeiro orbital de valência (em vez do orbital central) como $ 1 \ sigma_g $ .) O $ 1 \ sigma_g $ , $ 1 \ sigma_u $ e $ 2 \ sigma_g $ formas orbitais mostram uma forte combinação $ \ mathrm {s – p} $ . Quatro orbitais de spin naturais tiveram componentes de ordem de ligação significativamente positivos. O $ 1 \ pi_ {u, x} $ e $ 1 \ pi_ {u, y} $ span > componentes ( $ 0,786 $ ) eram maiores do que o componente $ 1 \ sigma_g $ ( $ 0,667 $ ) que era maior do que o componente $ 1 \ sigma_u $ $ (0,407 ) $ . O orbital $ 2 \ sigma_g $ teve uma contribuição de BO insignificante $ (0,045) $ . Esses componentes do pedido de títulos somam $ 2,727 $ . Nossas descobertas estão de acordo com uma ordem de ligação de dímero de carbono de $ 2–3 $ causada por quatro componentes de ligação, ( ie , dois $ \ sigma $ -componentes de ligação e dois $ \ pi $ -componentes de ligação maiores) relatados por vários grupos de pesquisa como discutido por Hermann e Frenking.

Então, sim, parece haver, de fato, quatro componentes de ligação contribuindo para o ordem de ligação do dímero, mas cada componente contribui com menos de uma ligação. Portanto, a ordem geral do título é muito menor do que o valor de quatro.

Referência

Taoyi Chen, Thomas A. Manz, "Bond orders of the diatomic molecule," RSC Adv. 2019 , 9 , 17072- 17092 (DOI: 10.1039 / C9RA00974D).

O carbono 100% pode formar uma ligação quádrupla em C2. Todo e qualquer átomo de gás não nobre está tentando obter uma camada externa de 8. Elementos diatômicos são elementos que podem se ligar a si mesmos (os três mais comuns são oxigênio, nitrogênio e hidrogênio). Um acrônimo para lembrar os elementos diatômicos é H O Br F I N Cl. Como você pode ver, "C" não é um deles. Porém, esses elementos só podem se ligar a si mesmos porque, se o fizerem, eles obterão uma camada externa completa. 2 Nitrogênios compartilham 3 elétrons entre si e sobram 2 em cada um. 3 + 3 = 6 + 2 = 8. O carbono tem 4 elétrons de valência e precisa ganhar 4. É leve o suficiente para formar uma ligação quádrupla e, se o fizer, compartilhará todos os quatro elétrons com o outro carbono! Portanto, cada carbono terá um total de 8 elétrons de valência.