Konjugācija pret rezonansi
Konjugācija un rezonanse ir divas svarīgas parādības, lai izprastu molekulu uzvedību.
Kas ir konjugācija?
Molekulā, kurā ir pārmaiņus viena un vairākas saites, mēs sakām, ka sistēma ir konjugēta. Piemēram, benzola molekula ir konjugēta sistēma. Vairākkārtējai saitei ir viena sigma saite un viens vai divi pi dīķi. Pi saites veido p orbitāles, kas pārklājas. Elektroni p orbitālēs atrodas perpendikulāri molekulas plaknei. Tātad, ja mainīgajās saitēs ir pi saites, visi elektroni tiek delokalizēti visā konjugētajā sistēmā. Citiem vārdiem sakot, mēs to saucam par elektronu mākoni. Tā kā elektroni ir delokalizēti, tie pieder visiem konjugētās sistēmas atomiem, bet ne tikai vienam atomam. Tas samazina sistēmas kopējo enerģiju un palielina stabilitāti. Konjugētas sistēmas veidošanā var piedalīties ne tikai pi saites, bet arī vientuļi elektronu pāri, radikāļi vai karbēnija joni. Šādos gadījumos ir vai nu nesaistītas p orbitāles ar diviem elektroniem, vienu elektronu vai bez elektroniem. Ir lineāras un cikliskas konjugētas sistēmas. Daži ir ierobežoti tikai ar vienu molekulu. Ja ir lielākas polimēru struktūras, var būt ļoti lielas konjugētas sistēmas. Konjugācijas klātbūtne ļauj molekulām darboties kā hromoforiem. Hromofori spēj absorbēt gaismu; tāpēc savienojums būs krāsains.
Kas ir rezonanse?
Rakstot Lūisa struktūras, mēs rādām tikai valences elektronus. Ja atomi dalās vai pārnes elektronus, mēs cenšamies katram atomam piešķirt cēlgāzes elektronisko konfigurāciju. Tomēr šajā mēģinājumā mēs varam uzspiest elektroniem mākslīgu atrašanās vietu. Rezultātā daudzām molekulām un joniem var uzrakstīt vairāk nekā vienu līdzvērtīgu Lūisa struktūru. Struktūras, kas rakstītas, mainot elektronu stāvokli, ir pazīstamas kā rezonanses struktūras. Tās ir struktūras, kas pastāv tikai teorētiski. Rezonanses struktūras norāda divus faktus par struktūru.
• Neviena no rezonanses struktūrām nebūs pareizais faktiskās molekulas attēlojums. Un neviena no tām pilnībā neatgādinās faktiskās molekulas ķīmiskās un fizikālās īpašības.
• Faktisko molekulu vai jonu vislabāk attēlos visu rezonanses struktūru hibrīds.
Rezonanses struktūras ir parādītas ar bultiņu ↔. Tālāk ir norādītas karbonāta jonu rezonanses struktūras (CO32-).
Rentgena pētījumi ir parādījuši, ka faktiskā molekula atrodas starp šīm rezonansēm. Saskaņā ar pētījumiem visas oglekļa-skābekļa saites ir vienāda garuma karbonāta jonos. Tomēr saskaņā ar iepriekš minētajām struktūrām mēs varam redzēt vienu dubultsaiti un divas atsevišķas saites. Tāpēc, ja šīs rezonanses struktūras rodas atsevišķi, ideālā gadījumā jonos vajadzētu būt dažādiem saišu garumiem. Tie paši saišu garumi norāda, ka neviena no šīm struktūrām dabā faktiski nepastāv, drīzāk pastāv to hibrīds.
Kāda ir atšķirība starp konjugāciju un rezonansi?
• Rezonanse un konjugācija ir savstarpēji saistītas. Ja molekulā ir konjugācija, mēs varam uzzīmēt tai rezonanses struktūras, mainot pi saites. Tā kā pi elektroni ir delokalizēti visā konjugētajā sistēmā, visas rezonanses struktūras ir derīgas šai molekulai.
• Rezonanse ļauj konjugētai sistēmai delokalizēt elektronus.
