Коротко: потому что в твердом веществе углерод обычно образует многоатомные анионы (в частности ацетилид-анион C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22−), а не изолированный атомный анион C4− \mathrm{C}^{4-} C4−. Поэтому стабильная соль—Li2C2 \mathrm{Li}_2\mathrm{C}_2 Li2C2 (2 Li+^++ компенсируют заряд C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22−), а не гипотетическое Li4C \mathrm{Li}_4\mathrm{C} Li4C. Пояснения: - В Li2C2 \mathrm{Li}_2\mathrm{C}_2 Li2C2: каждый Li даёт по одному электрону (2×Li+2\times\mathrm{Li}^+2×Li+ суммарно +2+2+2), значит анион должен иметь заряд −2-2−2 — это именно C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22−. Внутри этого аниона два атома углерода связаны между собой (типично близко к тройной связи) и отрицательный заряд делокализован на два атома (формальные степени окисления ≈ −1-1−1 на каждом C). - В гипотетическом Li4C \mathrm{Li}_4\mathrm{C} Li4C четыре Li+^++ дали бы суммарно +4+4+4, значит углерод должен быть C4− \mathrm{C}^{4-} C4−. Такой изолированный карбид-ион с зарядом −4-4−4 очень нестабилен из‑за высокой плотности заряда на маленьком атоме C; углерод предпочитает либо связываться с другими C (делокализация заряда), либо образовывать органические комплексы (напр., CH4 где связи к H стабилизируют отрицательную формальную степень), либо образовывать ион C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22−. - Энергетически выгоднее образование C–C связи и делокализация лишних электронов в молекулярном/поликомпонентном анионе, чем удерживать четырёхзарядный атомный анион. Кроме ацетилидов (C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22−) есть и другие типы карбидов (графитовые интеркалаты, кластерные карбиды и т.д.), но простой «атомный» C4− \mathrm{C}^{4-} C4− в солях малораспространён. Поэтому реальная формула для литиевого карбида — Li2C2 \mathrm{Li}_2\mathrm{C}_2 Li2C2.
Пояснения:
- В Li2C2 \mathrm{Li}_2\mathrm{C}_2 Li2 C2 : каждый Li даёт по одному электрону (2×Li+2\times\mathrm{Li}^+2×Li+ суммарно +2+2+2), значит анион должен иметь заряд −2-2−2 — это именно C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22− . Внутри этого аниона два атома углерода связаны между собой (типично близко к тройной связи) и отрицательный заряд делокализован на два атома (формальные степени окисления ≈ −1-1−1 на каждом C).
- В гипотетическом Li4C \mathrm{Li}_4\mathrm{C} Li4 C четыре Li+^++ дали бы суммарно +4+4+4, значит углерод должен быть C4− \mathrm{C}^{4-} C4−. Такой изолированный карбид-ион с зарядом −4-4−4 очень нестабилен из‑за высокой плотности заряда на маленьком атоме C; углерод предпочитает либо связываться с другими C (делокализация заряда), либо образовывать органические комплексы (напр., CH4 где связи к H стабилизируют отрицательную формальную степень), либо образовывать ион C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22− .
- Энергетически выгоднее образование C–C связи и делокализация лишних электронов в молекулярном/поликомпонентном анионе, чем удерживать четырёхзарядный атомный анион.
Кроме ацетилидов (C22− \mathrm{C}_2^{2-} C22− ) есть и другие типы карбидов (графитовые интеркалаты, кластерные карбиды и т.д.), но простой «атомный» C4− \mathrm{C}^{4-} C4− в солях малораспространён. Поэтому реальная формула для литиевого карбида — Li2C2 \mathrm{Li}_2\mathrm{C}_2 Li2 C2 .