Мосты в молекулах

Тысячи лет смотрели люди на Луну, но видели только одну ее сторону. Даже самые мощные телескопы не помогали. А сегодня! Любой школьник вам скажет, что изучать Луну теперь — куда проще. Надо запустить ракету, которая облетит вокруг Луны, вернется и расскажет все, что увидела. Нечто похожее происходит при «всестороннем» изучении и столь маленьких частичек, как молекулы. Надо взять электрон, пустить его в молекулу, и он расскажет все, что «увидит» на своем пути.

Химикам-органикам хорошо известно вещество стильбен. Его молекула состоит из двух бензольных колец, соединенных «мостиком» — парой углеродных атомов. Связь между углеродными атомами — двойная. Это означает, что неспаренный электрон может без помех переходить через такой мостик. И действительно, ЭПР — спектрометр рассказал, что электрон, пущенный в молекулу стильбена, свободно гуляет из одного бензольного кольца в другое.

А что произойдет, если связь между атомами углерода станет одинарной! По представлениям обычной органической химии электроны не могут свободно передвигаться по мостику из одинарных связей. Такой мостик для электронов становится забором. Чтобы проверить эти представления, взяли молекулу с двумя бензольными кольцами, но соединенную углеродными атомами с одинарными связями. Химики такую молекулу называют «дибензил». Когда в молекулу дибензила запустили свободный электрон, картина на экране ЭПР — спектрометра изменилась. Неспаренный электрон сообщил, что мостик исчез, на его месте, действительно, появилась преграда, забор. Но вот что важно: забор этот оказался низким. Электрон легко перепрыгивает через него, и за секунду может перескочить туда и обратно около миллиона раз.

А вот через забор «высотою» в три углеродных атома, связанных одинарными связями, неспаренному электрону перепрыгнуть уже не под силу. Так парамагнитный резонанс помогает ученым проникать в глубокие недра молекулы…