¿Por qué la imagen del ciclo[18]carbono parece un nonágono?

Question

En $\ce{C18}$ alótropo ciclocarbono ha sido sintetizado y visualizado. [1] Ciencia tiene la mayoría de los detalles tras un muro de pago, pero este El debate incluye una imagen:

En esta molécula octakaidecagonal, cada $\ce{\color{blue}{C}}$ se une a saber. $\ce{C-\color{blue}{C}#C}$ . Sin embargo, la imagen de arriba parece un nonágono. ¿Por qué cada átomo de carbono destaca como un vértice obvio mientras que los demás no? Es lo que pienso:

• Los ángulos internos son cercanos a $180^\circ$ lo que dificulta la visualización de los vértices. Sin embargo, no esperaría que los ángulos internos de este octakaidecágono difieran mucho.
• Me pregunto si esta molécula tiene un anillo deslocalizado análogo al del benceno. Con esta idea, cada uno de los nueve bordes visibles podría alternar entre los estados $\ce{C-C#C}$ , $\ce{C#C-C}$ . Pero esto no explicaría por qué los vértices "Impares" tienen una apariencia mientras que los "pares" tienen otra. De todas formas, esta idea no me convence, porque el promedio sería $\ce{C=C=C}$ a diferencia del $1.5$ -en benceno.

Referencias:

1. Kaiser, K.; Scriven, L. M.; Schulz, F.; Gawel, P.; Gross, L.; Anderson, H. L. An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon. Ciencia 2019, eaay1914. DOI: 10.1126/science.aay1914 .

Answer 1

Lo primero que hay que decir es que no estoy seguro de dónde está sacada esa imagen; no está ni en el artículo original ni en la información de apoyo al artículo. Por lo tanto, parece más una "impresión artística" que una imagen real. microscopía de fuerza atómica (AFM), que es de lo que se informa en el artículo.

Sin embargo, las imágenes AFM reales de $\ce{C18}$ están en las Figs. 3Q y 3R. Se denominan "AFM lejos" y "AFM cerca" respectivamente debido a la altura de la sonda ( $\Delta z$ ):

En efecto, se puede observar que existe una simetría de 9 pliegues (técnicamente, $D_\mathrm{9h}$ ). Esto implica que $\ce{C18}$ tiene una estructura de "polietileno" en la que hay dos tipos diferentes de enlaces $\ce{-C#C-C#C-\phantom{}}$ en lugar de una estructura "cumuleno" en la que cada enlace es equivalente. $\ce{=C=C=C=C=}$ (antes de esto, los estudios computacionales habían sido equívocos en cuanto a qué forma era más estable).

Los puntos brillantes dentro del anillo no corresponden a átomos de carbono, sino a triples enlaces carbono-carbono. Esto concuerda con las imágenes de AFM obtenidas para otros intermediarios similares en la síntesis del ciclo[18]carbono. En palabras de los autores:

Asignando las características brillantes de las imágenes "AFM far" a la ubicación de los triples enlaces, observamos segmentos de polietileno curvados con el número esperado de triples enlaces: 5 en $\ce{C22O4}$ y 8 en $\ce{C20O2}$ . A una altura de punta pequeña, observamos rasgos afilados similares a los enlaces con esquinas en las posiciones asignadas de los enlaces triples y líneas rectas entre ellos. Este contraste se explica por la relajación de la punta de CO, ya que los máximos en el paisaje de energía potencial, desde los que se repelía el vértice de la punta, se situaban por encima de los enlaces triples debido a su alta densidad electrónica. Entre estos máximos, las crestas del paisaje de energía potencial daban lugar a características similares a las de los enlaces rectos.

(Los dos puntos brillantes fuera de el anillo se deben a $\ce{CO}$ moléculas).