# Brown University: спектры иона CBi− показали смешение σ- и π-орбиталей в тройной связи C–Bi

- Опубликовано: 2026-11-08 20:36 UTC
- Раздел: Наука › Химия
- Теги: анион CBi−, тройная связь углерод–висмут, смешение σ и π, спин-орбитальное взаимодействие, криогенная фотоэлектронная спектроскопия, связанные кластеры Дирака–Кулона, крамерсовы пары, релятивистские эффекты в химии, Лай-Шэн Ван
- Адрес: https://realtech.media/ru/news/rt-55735bdce3dd81e8d820b054_brown_university_spektry/

**Химики Brown University методом криогенной фотоэлектронной спектроскопии изучили анион CBi− и обнаружили, что спин-орбитальное взаимодействие размывает деление на σ- и π-связи.**

![Brown University: spectra show σ-π mixing in the carbon-bismuth triple bond of the CBi− anion](https://realtech.media/media/2026/11/42bffe37743276bc.jpg)
*U.S. Department of Energy from United States, Wikimedia Commons, Public domain*

Химики Brown University получили прямое экспериментальное подтверждение того, что релятивистские эффекты меняют σ-π-схему тройной связи с тяжёлым элементом. Статья опубликована в Science 9 июля 2026 года. Команда изучала анион CBi−, содержащий тройную связь углерод–висмут, с помощью высокоразрешающей криогенной фотоэлектронной спектроскопии и релятивистских четырёхкомпонентных расчётов методом связанных кластеров Дирака–Кулона. [1] Ответственный автор — Лай-Шэн Ван; эксперименты проводились вместе с аспирантами Денизом Кахраманом и Цзе Хуем. [1]

## Что говорит учебниковая модель

В привычном описании тройная связь между элементами главных групп состоит из одной σ-связи, образованной перекрыванием вдоль оси между ядрами, и двух π-связей, электронная плотность которых лежит по обе стороны от этой оси. Такая картина верна для многих связей лёгких элементов. Анион CBi− изовалентен хорошо известному иону CN−, поэтому можно было ожидать ту же схему σ + 2π. [1]

В тяжёлых атомах сильный заряд ядра разгоняет часть электронов до скоростей, при которых релятивистские эффекты существенны, и усиливается спин-орбитальное взаимодействие, связывающее спин электрона с его орбитальным движением. В результате σ- и π-орбитали смешиваются, а единственным good quantum number остаётся проекция полного момента импульса ω. [1] Ван отметил, что мысль о важности релятивизма для тяжёлых элементов существует с 1970-х годов, но прямых экспериментальных данных о его влиянии на σ-π-схему не было. [1]

## Что показал эксперимент

Исследователи получили молекулы с углеродом и висмутом и охладили их до температур, близких к абсолютному нулю. Затем фотоэлектронная спектроскопия выбивала электроны светом и измеряла их энергии, по которым видно, насколько прочно электроны были связаны. [1]

Спектры и расчёты не соответствовали картине σ + 2π. По данным авторов, традиционное описание тройной связи сводится к чисто π-подобному состоянию с |ω| = 3/2 и двум крамерсовым парам с |ω| = 1/2, содержащим заметное смешение σ и π. [1] По словам Вана, связей по-прежнему три, но строго говоря отдельных σ- или π-связей уже нет. [1]

Висмут также изучают как замену токсичному свинцу в солнечных элементах и в квантовых материалах. Измерения в этой работе относятся к изолированному аниону в спектрометре. Статья называется «Relativistic collapse of the classical triple bond in the CBi− molecular ion». [1]

## Источники

1. [Science](https://doi.org/10.1126/science.aei1285)
2. [SciTechDaily](https://scitechdaily.com/einstein-was-right-again-scientists-discover-chemical-bonds-that-defy-textbook-rules)

---

Источник: RealTech, realtech.media — https://realtech.media/ru/news/rt-55735bdce3dd81e8d820b054_brown_university_spektry/