Platoniskt kolväte
Inom organisk kemi är ett platoniskt kolväte ett kolväte ( molekyl ) vars struktur matchar ett av de fem platoniska fasta ämnena , med kolatomer som ersätter dess hörn, kol-kolbindningar som ersätter dess kanter och väteatomer efter behov. [ sida behövs ]
Inte alla platoniska fasta ämnen har molekylära kolvätemotsvarigheter; de som gör det är tetraedern ( tetrahedran ), kuben ( kuban ) och dodekaedern ( dodekaedern ).
Tetrahedran
Tetrahedran (C 4 H 4 ) är en hypotetisk förening . Det har ännu inte syntetiserats utan substituenter , men det förutspås vara kinetiskt stabilt trots sin vinkeltöjning. Vissa stabila derivat , inklusive tetra( tert -butyl )tetrahedran (ett kolväte) och tetra( trimetylsilyl )tetrahedran, har producerats.
Cubane
Cubane (C8H8 ) har syntetiserats . Även om den har hög vinkeltöjning, är cubane kinetiskt stabil , på grund av bristen på lättillgängliga nedbrytningsvägar.
Oktaedran
Vinkeltöjning skulle göra en oktaeder mycket instabil på grund av inverterad tetraedrisk geometri vid varje vertex. Det skulle inte heller finnas några väteatomer eftersom fyra kanter möts i varje hörn; således skulle den hypotetiska oktaedranmolekylen vara en allotrop av elementärt kol, C6 , och inte ett kolväte. Förekomsten av oktaedran kan inte helt uteslutas, även om beräkningar har visat att det är osannolikt.
Dodekaedran
Dodekaedran (C20H20 ) syntetiserades första gången 1982 och har minimal vinkeltöjning ; den tetraedriska vinkeln är 109,5° och den dodekaedriska vinkeln är 108°, endast en liten avvikelse.
Icosahedrane
Kolets tetravalens (4-kopplingar) utesluter en ikosaeder eftersom 5 kanter möts vid varje vertex. Riktigt femvärt kol är osannolikt; metan , nominellt CH
+ 5 , existerar vanligtvis som CH
3 (H
2 ) +
. Den hypotetiska ikosaedriska C
12+ 12 saknar väte så det är inte ett kolväte; det är också en jon.
Både ikosaedriska och oktaedriska strukturer har observerats i borföreningar som dodekaboratjonen och några av de kolinnehållande karboanerna .
Andra polyedrar
Att öka antalet atomer som utgör kolskelettet leder till en geometri som alltmer närmar sig en sfär, och utrymmet som är inneslutet i kol-"buren" ökar. Denna trend fortsätter med buckyballs eller sfärisk fulleren (C 60 ). Även om det inte är ett platoniskt kolväte, har buckminsterfulleren formen av en trunkerad icosahedron , en arkimedeansk fast substans .
Konceptet kan också utvidgas till vanliga euklidiska plattsättningar, med den hexagonala plattsättningen som producerar grafan . En fyrkantig plattsättning (som skulle likna en oändligt stor fenestrane ) skulle drabbas av samma problem som octaedrane, och den triangulära plattsättningen icosahedrane. Inga generaliseringar till hyperboliska plattsättningar verkar vara kända.
De vanliga konvexa 4-polytoperna kan också ha kolväteanaloger; hyperkuban har föreslagits.
