Μοντέλο με μπίλια και ραβδί του μορίου πεντασιλανίου, ένα ανάλογο του πεντανίου, όπου ο άνθρακας αντικαθίσταται από πυρίτιο.
Στηχημεία, ο όρος αλυσοποίηση (αγγλικά: catenation, από τηλατινική λέξη catena) αναφέρεται στο φαινόμενο σχηματισμού «αλυσίδων», δηλαδή ομάδων ατόμωντου ίδιου χημικού στοιχείου[1]στη σειρά, μετο σχηματισμό χημικών δεσμών μεταξύ τους.[2]Μια τέτοια αλυσίδα μπορεί να είναι «ανοικτή», δηλαδή με αρχικό και τελικό άτομο, ή «κλειστή», οπότε σε αυτήν την περίπτωση έχουμε το σχηματισμό ενός τουλάχιστον «δακτυλίου», ενώ φυσικά δεν αποκλείονται οι συνδυασμοί δακτυλίων και ανοικτών αλυσίδων.
Η αλυσοποίηση είναι φαινόμενο που παρατηρείται εντονότερα στονάνθρακα, του οποίου τα άτομα έχουν ιδιαίτερη τάση να σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούςμε άλλα άτομα του ίδιου στοιχείου. Ο άνθρακας τείνει να σχηματίζει μακρύτερες και πολυπλοκότερες αλυσίδες σε σύγκριση μετα υπόλοιπα στοιχεία. Αυτό αποδεικνύεται από την ύπαρξη του τεράστιου πλήθους τωνοργανικών ενώσεων, μεγάλο μέρος των οποίων υπάρχουν καιστηφύση. Ουσιαστικά η διάκριση της οργανικής χημείας από τηνανόργανη χημείασε μεγάλο βαθμό βασίζεται σε αυτήν την έντονη ιδιότητα του άνθρακα για αλυσοποίηση. Μάλιστα, στηβιοχημεία (και όχι μόνο), οι ανθρακικές αλυσίδες συχνά συνδυάζονται καιμε διάφορα άλλα χημικά στοιχεία, όπως υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, φωσφόρο, θείοκαι διάφορα βιομέταλλα, για παράδειγμα στις πρωτεΐνες, όπου περιέχονται εξαιρετικά πολύπλοκες αλυσίδες, που σχηματίζονται με βάση τις οδηγίες γονιδίων.
Ωστόσο, ο άνθρακας δεν είναι το μοναδικό χημικό στοιχείο που εμφανίζει το φαινόμενο της αλυσοποίησης. Αρκετά άλλα χημικά στοιχεία των κύριων ομάδων τουπεριοδικού συστήματος επίσης είναι ικανά να σχηματίζουν αλυσίδες ατόμων τους. Ταπιο ικανά από αυτά συμπεριλαμβάνουν τοπυρίτιο, τοθείοκαιτοβόριο.
Η ικανότητα αλυσοποίησης ενός χημικού στοιχείου βασίζεται πρωτίστως στηδεσμική ενέργειατων δεσμών μεταξύ ατόμων του ίδιου χημικού στοιχείου, οπότε μειώνεται μετην αύξηση του βαθμού εκφυλισμού τωντροχιακώντου, δηλαδή μετην αύξηση (του κύριου) καιτου αζιμουθιακού κβαντικού αριθμού, γιατί έτσι μειώνεται η επικάλυψη των τροχιακών αυτών. Έτσι, ο άνθρακας, μετα λιγότερο εκφυλισμένα 2p τροχιακά σθένους είναι περισσότερο ικανός για αλυσοποίηση σε σύγκριση μετα βαρύτερα χημικά στοιχεία, που σχηματίζουν χημικούς δεσμούς με υψηλότερου κύριου κβαντικού αριθμού τροχιακά σθένους. Η ικανότητα αλυσοποίησης επηρεάζεται, επίσης, από ένα εύρος στερεοχημικώνκαιηλεκτρονιακών παραγόντων, που συμπεριλαμβάνουν της ηλεκτραρνητικότητατων χημικών στοιχείων. Γιατον άνθρακα, ιδιαίτερα η επικάλυψη στους σ-δεσμούς διπλανών ατόμων είναι αποτελεσματικά ισχυρή, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα να σχηματιστούν τέλεια σταθερές αλυσίδες.
Το πυρίτιο μπορεί (επίσης) να σχηματίζει σ-δεσμούς μεταξύ των ατόμων του. Ωστόσο, είναι δύσκολο κανείς να παρασκευάσει καινα απομονώσει σιλάνια (π.χ. γενικού τύπου SiνΗ2ν+2) μεν μεγαλύτερο του 8, καθώς η θερμική σταθερότητα μειώνεται μετην αύξηση του αριθμού των ατόμων πυριτίου. Τα σιλάνια με μεγαλύτερη μοριακή μάζα από τοδισιλάνιο (Si2H6) τείνουν να διασπούνται σχηματίζοντας πολυμερικά πολυπυριτιούχα υδρίδια και υδρογόνο.[3][4] Αλλά με ένα κατάλληλο ζευγάρι οργανικών υποκαταστατών στη θέση ενός ζεύγους ατόμων υδρογόνου σε κάθε άτομο πυριτίου, είναι δυνατό να παρασκευαστούν (μεγαλύτερα) πολυσιλάνια. Αυτές οι μακράς αλυσίδας ενώσεις παρουσιάζουν ορισμένες ηλεκτρονιακές ιδιότητες που αιφνιδιάζουν (τους λιγότερο μυημένους), όπως η δημιουργία σ- απεντοπισμένων ηλεκτρονίων στην αλυσίδα.[5]
Ακόμη καιδεσμοί π μεταξύ ατόμων πυριτίου είναι δυνατό να παρασκευαστούν. Ωστόσο, αυτοί οι δεσμοί είναι λιγότερο σταθεροί από τους ανάλογους ανθρακούχους. Τοδισιλένιο (SiH2=SiH2) είναι αρκετά δραστικότερο σε σύγκριση μετο ανθρακούχο ανάλογό του, τοαιθένιο (CH2=CH2). Ταδισιλίνια είναι αρκετά σπάνια, σε αντίθεση μετα ανθρακούχα ανάλογά τους, αλκίνια. Παραδείγματα δισιλινίων, ανκαιγια πολύ χρονικό διάστημα θεωρούνταν ότι είναι πολύ ασταθή γιανα απομονωθούν[6], αναφέρθηκε ότι υπάρχουν από το2004.[7]
Η ευέλικτη χημεία του στοιχειακού θείου είναι (σχετικά) μεγάλη, εξαιτίας της αλυσοποίησης. Στη φυσική του κατάσταση, το στοιχειακό θείο βρίσκεται (συνήθως) σεαλλομορφήμε μόρια (κυκλο)οκταθείου (S8). Με θέρμανση αυτής της αλλομορφής, οι δακτύλιοι κυκλοοκταθείου ανοίγουν και συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας αυξανόμενα μακρύτερες αλυσίδες, όπως δείχνει καιη προοδευτική αύξηση τουιξώδουςτου υλικού, καθώς επιμηκύνονται οι αλυσίδες αυτές. Τοσελήνιοκαιτοτελλούριο δείχνουν επίσης ποικιλίες τέτοιων δομικών μοτίβων.
Αλυσίδες φωσφόρου (ιδιαίτερα με οργανικούς υποκαταστάτες) έχουν παρασκευαστεί, παρόλο που τείνουν να είναι αρκετά εύθραυστες. Μικροί δακτύλιοι ή συγκροτήματα ατόμων φωσφόρου είναι (αρκετά) συνηθισμένα.
↑Σημείωση: Ορισμένοι συγγραφείς του κλάδου συμπεριλαμβάνουν στο φαινόμενο της αλυσοποίησης και περιπτώσεις στις οποίες στις αλυσίδες ατόμων του ιδίου στοιχείου παρεμβάλλονται και ορισμένα άτομα άλλων χημικών στοιχείων. Π.χ. θεωρούν αλυσοποίηση και περιπτώσεις αλυσίδων της μορφής ...-C-O-C-....
↑W. W. Porterfield, Inorganic Chemistry: A Unified Approach, 2nd Ed.", Academic Press (1993), p. 219.
↑Inorganic Chemistry, Holleman-Wiberg, John Wiley & Sons (2001) p. 844.
↑Miller, R. D.; Michl, J. (1989). «Polysilane high polymers». Chemical Reviews89 (6): 1359. doi:10.1021/cr00096a006.
↑Karni, M.; Apeloig, Y. (Ιανουάριος 2002). «The quest for a stable silyne, RSi≡CR′. The effect of bulky substituents». Silicon Chemistry1 (1): 59–65. doi:10.1023/A:1016091614005.
