El número màxim de coordinació en espècies planes: Nou rècord assolit

En Química el número de coordinació d’un àtom es defineix com el número d’àtoms que s’hi troben directament units. El cas més citat és el de la tetracoordinació dels àtoms de carboni (número de coordinació 4). Des de 1874, i a partir del treball de van’t Hoff i Le Bel, però també de Kekulé, sabem que l’àtom de carboni prefereix arranjaments tetraèdrics al seu voltant. Un exemple clar és el de la molècula de metà, CH₄, on el C està unit directament a 4 àtoms d’H apuntant en les direccions d’un tetraèdre.

En la determinació del número de coordinació intervenen efectes electrònics i estèrics. Els electrònics tenen a veure amb la tendència dels àtoms a seguir les regles de l’octet o dels 18 electrons, si bé en els casos de molècules amb àtoms que tenen número de coordinació alts aquestes regles poden ser violades. L’efecte estèric té a veure amb les repulsions estèriques que es produeixen quan posem molts àtoms a distàncies curtes. Aquestes efectes desafavoreixen la formació de compostos amb números de coordinació alts. Els metalls de transició, en general, són bons candidats per assolir números de coordinació alts donat que en molts casos tenen orbitals d i f buits relativament accesibles. Per altre costat, els àtoms de bor tenen una gran tendència a formar rodes de diferents mides on es poden trobar enllaços localitzats de dos centres i dos electrons i també enllaços deslocalitzats de tres o més centres i dos electrons. Aquestes rodes si són suficientment grans poden incorporar al seu centre àtoms metàl·lics.A finals de l’any 2011, Wang, Boldyrev i col·laboradors varen detectar la presència del clúster Ru©B₉^– (Figura 1), la primera molècula plana amb un àtom que presenta una coordinació de nou. En la fórmula Ru©B₉^–, el símbol  © indica que el Ru està encapsulat dins la roda de B₉-. Un símbol semblant (@)  amb un significat idèntic ja ens l’havíem trobat abans parlant dels ful·lerens endohèdrics.

A finals de febrer de 2012, els mateixos autors han publicat a Angew. Chem. unes rodes de B planes de fórmula M©B₁₀^– (M = Nb, Ta), que presenten un Nb o un Ta amb un nombre de coordinació de deu, el més alt conegut fins ara (Figura 2). La tècnica que s’utilitza per generar aquestes molècules és la vaporització de la superfície metàl·lica amb un làser i la posterior expansió supersònica del feix molecular generat per refredar els àtoms i permetre la formació d’aquestes molècules (laser-vaporization supersonic molecular beam). La seva caracterització es fa registrant l’espectre fotoelectrònic d’aquestes molècules i comparant-lo amb els resultats teòrics. Els estudis teòrics realitzats mostren que la molècula té 10 enllaços B-B de dos electrons i dos centres, 5 enllaços σ deslocalitzats (amb 10 e- que compleixen la regla 4n+2 de Hückel) i 3 enllaços π deslocalitzats (amb 6 e- que també compleixen la regla 4n+2). Els 5 orbitals moleculars σ deslocalitzats i els 3 orbitals moleculars π deslocalitzats són els que es poden veure en la Figura 2. Es tracta doncs d’una molècula amb doble aromaticitat: σ i π.

Cal esperar molècules amb números de coordinació més alts? No ho sabem. D’entrada no és descartable però segurament que no serà fàcil batre aquest nou rècord mundial.