რეზონანსული თეორია. რეზონანსული თეორია

რეზონანსული თეორია- ქიმიური ნაერთების ელექტრონული სტრუქტურის თეორია, რომლის მიხედვითაც ელექტრონების განაწილება მოლეკულებში (კომპლექსური იონების ან რადიკალების ჩათვლით) არის კანონიკური სტრუქტურების კომბინაცია (რეზონანსი) ორელექტრონული კოვალენტური ბმების სხვადასხვა კონფიგურაციით. რეზონანსული ტალღის ფუნქცია, რომელიც აღწერს მოლეკულის ელექტრონულ სტრუქტურას, არის კანონიკური სტრუქტურების ტალღური ფუნქციების წრფივი კომბინაცია.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მოლეკულური სტრუქტურა აღწერილია არა ერთი შესაძლო სტრუქტურული ფორმულით, არამედ ყველა ალტერნატიული სტრუქტურის კომბინაციით (რეზონანსით). რეზონანსული თეორია არის გზა ვიზუალურად, ქიმიური ტერმინოლოგიისა და კლასიკური სტრუქტურული ფორმულების მეშვეობით, წმინდა მათემატიკური პროცედურის კომპლექსური მოლეკულის ტალღური ფუნქციის ასაგებად.

კანონიკური სტრუქტურების რეზონანსის შედეგია მოლეკულის ძირითადი მდგომარეობის სტაბილიზაცია; ასეთი რეზონანსული სტაბილიზაციის საზომია რეზონანსული ენერგია- განსხვავება მოლეკულის ძირითადი მდგომარეობის დაკვირვებულ ენერგიასა და მინიმალური ენერგიით კანონიკური სტრუქტურის ძირითადი მდგომარეობის გამოთვლილ ენერგიას შორის. კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით, ეს ნიშნავს, რომ უფრო რთული ტალღური ფუნქცია, რომელიც არის ტალღის ფუნქციების წრფივი კომბინაცია, თითოეული შეესაბამება ერთ-ერთ კანონიკურ სტრუქტურას, უფრო ზუსტად აღწერს მოლეკულას, ვიდრე სტრუქტურის ტალღურ ფუნქციას მინიმალური ენერგიით.

ენციკლოპედიური YouTube

1 / 3

რეზონანსული თეორია

რეზონანსული სტრუქტურები, ნაწილი I

მეზომერული ეფექტი (კონიუგაციის ეფექტი). Ნაწილი 1.

სუბტიტრები

დავხატოთ ბენზოლის მოლეკულა. და მოდით ვიფიქროთ იმაზე, თუ რა საინტერესო პროცესები ხდება ჩვენთვის ამ მოლეკულაში. ასე რომ, ბენზოლი. ციკლში ექვსი ნახშირბადის ატომია. პირველი, მეორე, მესამე, მეოთხე, მეხუთე და მეექვსე ნახშირბადები ციკლში. რა ხდის ბენზოლს ასე განსაკუთრებულს? რით განსხვავდება იგი ციკლოჰექსანისგან? რა თქმა უნდა, ჩვენ ვსაუბრობთ სამ ორმაგ ბმაზე ციკლში. ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ეს ორი ნახშირბადი დაკავშირებულია ორმაგი ბმით; ასევე არსებობს ორმაგი ბმა ამ ატომებს შორის, ისევე როგორც ამ ნახშირბადებს შორის. წყალბადებს დავხატავთ მხოლოდ იმისთვის, რომ გავიხსენოთ, რომ ისინიც კი არიან. მოდით დავხატოთ ისინი ძლივს შესამჩნევად. მაშ, რამდენი წყალბადი იქნება მიმაგრებული ამ ნახშირბადთან? ერთი, ორი, სამი ვალენტური ელექტრონი უკვე ჩართულია. ამრიგად, ნახშირბადი მხოლოდ ერთ წყალბადს უკავშირდება. აქ ყველაფერი იგივეა. მხოლოდ ერთი წყალბადი. არსებობს მხოლოდ ოთხი ვალენტური ელექტრონი. აქაც მსგავსია. ვფიქრობ, თქვენ უკვე გესმით სისტემა. თითოეულ ნახშირბადს აქვს სულ სამი ბმა ნახშირბადის ატომებთან: ორი ერთჯერადი ბმა ორ ნახშირბადის ატომთან და მეორე ორმაგი ბმა. შესაბამისად, მეოთხე ბმა იქმნება წყალბადთან. ნება მომეცით აქ დავხატო წყალბადის ყველა ატომ. გამოვსახოთ ისინი მუქ ფერში, რომ არ დაგვაშოროს ყურადღება. ახლა ჩვენ დავხატეთ ბენზოლი. მომავალში არაერთხელ შევხვდებით მას. მაგრამ ამ ვიდეოში ჩვენ ვაპირებთ შევხედოთ, ან მინიმუმ შევეცდებით შევხედოთ ბენზოლის საინტერესო თვისებას და ეს, რა თქმა უნდა, არის რეზონანსი. ეს თვისება არ არის სპეციფიკური ბენზოლისთვის, ის მრავალი ორგანული მოლეკულის თვისებაა. უბრალოდ, ბენზოლი მათგან ყველაზე საინტერესოა. მოდით ვიფიქროთ იმაზე, თუ რა შეიძლება მოხდეს ამ მოლეკულასთან. დავიწყოთ ამ ელექტრონით. გამოვყოთ იგი სხვა ფერით. მოდით ავირჩიოთ ლურჯი ამ ელექტრონისთვის. აი ეს ელექტრონი. რა მოხდება, თუ ეს ელექტრონი გადავა ამ ნახშირბადზე? ეს ნახშირბადი არ არღვევს კავშირს, ის ინარჩუნებს ელექტრონს, რომელიც უბრალოდ გადაადგილდება აქ. ასე რომ, ეს ელექტრონი აქ გადავიდა. ახლა ამ ნახშირბადს აქვს არასაჭირო მეხუთე ელექტრონი. აქედან გამომდინარე, აქ ერთი ელექტრონი გადავიდა. ახლა ამ ნახშირბადს აქვს ხუთი ელექტრონი. ამრიგად, ეს ელექტრონი დაუბრუნდება ნახშირბადის თავდაპირველ ატომს, რომელმაც დაკარგა პირველი ელექტრონი. შედეგად, ნახშირბადის ყველა ატომი იგივე დარჩა. თუ ეს მოხდება, ჩვენ მივიღებთ სტრუქტურას, რომელიც ასე გამოიყურება. მე დავხატავ ორმაგ ისარს, რადგან პროცესი შეიძლება მოხდეს ორივე მიმართულებით. დავიწყოთ ნახშირბადის ჯაჭვით. ასე რომ, პირველი ნახშირბადი, მეორე, მესამე, მეოთხე, მეხუთე და ბოლოს მეექვსე ნახშირბადი. მარცხნივ სურათზე ორმაგი ბმა აქ იყო, ახლა ის აქ გადავიდა. მოდით დავხატოთ ეს ორმაგი ბმა ლურჯად, რათა გამოვყოთ განსხვავება. ახლა ორმაგი კავშირი აქ არის. ეს ლურჯი ელექტრონი აქ გადავიდა. ეს ლურჯი ელექტრონი მაღლა ავიდა. მოდით გამოვსახოთ ისინი სხვადასხვა ფერებში მეტი სიცხადისთვის. ვთქვათ, ეს ელექტრონი მწვანე იქნება. მწვანე ელექტრონი გადავიდა ამ ნახშირბადის ატომიდან ამ ნახშირბადის ატომში. ჩვენ შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ, როგორ მოხდა ეს. ახლა მოდით შევხედოთ ამ მეწამულ ელექტრონს, რომელიც იყო ამ ნახშირბადის ატომზე, მაგრამ ახლა გადავიდა და წავიდა აქ სხვა ნახშირბადზე. შესაბამისად, ორმაგი ბმაც გადაინაცვლა, როგორც ეს ისარი გვითხრას. რჩება ლურჯი ელექტრონის გათვალისწინება. ეს ლურჯი ელექტრონი გადადის პირველ ნახშირბადზე. და ორმაგი ბმა, თავის მხრივ, აქ მოძრაობს. ბუნებრივია, მივიღეთ ორი ძალიან, ძალიან მსგავსი მოლეკულა. სინამდვილეში, ეს არის იგივე მოლეკულა, მხოლოდ თავდაყირა. რაც უფრო მეტად უნდა გვაინტერესებდეს, არის ის, რომ ეს ორმაგი ბმები თანდათან მოძრაობენ წინ და უკან, ქმნიან ახლა ამ სტრუქტურას, ახლა უკვე. და ისინი ამას ყოველთვის აკეთებენ. ორმაგი ბმები მუდმივად მოძრაობს. და ბენზოლის რეალობა არის ის, რომ არცერთი ეს სტრუქტურა არ წარმოადგენს იმას, რაც რეალურად ხდება. ბენზოლი გარკვეულ გარდამავალ მდგომარეობაშია. ბენზოლის რეალური სტრუქტურა უფრო ასე გამოიყურება. ნახშირბადს და წყალბადს ახლა არ დავხატავ. მოდი აქ მხოლოდ წყალბადები დავხატოთ, რადგან პირველ სურათზე დავიწყე მათი გამოსახვა. მოდით დავხატოთ წყალბადები აქ. არ დავივიწყოთ ისინი. მიუხედავად იმისა, რომ ამ წყალბადების არსებობა ყოველთვის იგულისხმება. ჩვენ დავასრულეთ წყალბადები. ისევ, ამ რგოლის მაგალითის გამოყენებით, ჩვენ არ უნდა დავხატოთ ნახშირბადები და წყალბადები, რადგან ისინი იგულისხმება. ასე რომ, ბენზოლის რეალური სტრუქტურა არის ამას და ამას შორის. სინამდვილეში, თითოეულ ნახშირბადს შორის იქნება ნახევარი ორმაგი კავშირი. ანუ, ფაქტობრივად, სტრუქტურა ასე გამოიყურება. აქ იქნება ნახევარი ორმაგი ბმული, აქ ნახევარი ორმაგი ბმული, აქ ნახევარი ორმაგი, იგივე აქ და ნახევარი ორმაგი ბმა აქ. Თითქმის დასრულებულია. და აქ არის ორმაგი ბმის ნახევარი. სინამდვილეში, ბენზოლის მოლეკულაში ელექტრონები მუდმივად მოძრაობენ მთელ რგოლში. და მე არ ვგულისხმობ ერთი სტრუქტურიდან მეორეზე გადასვლას. აქ წარმოდგენილია რეალური სტრუქტურა, რომლის ენერგია მინიმალურია. ასე რომ, ეს ლუისის სტრუქტურები, თუმცა უფრო ზუსტი იქნებოდა მათ კანონიკური სტრუქტურები დავარქვათ, რადგან მე არ დავხატე ყველა ელექტრონი. ჩვენ ხშირად ვხატავთ ბენზოლს ამ გზით, როდესაც, მაგალითად, განვიხილავთ მექანიზმს. მაგრამ მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ამ ორი სტრუქტურის რეზონანსის შედეგად ვიღებთ გარდამავალ სტრუქტურას, რომელიც შეესაბამება რეალობას. ეს ხდება არა მხოლოდ ბენზოლთან. უამრავი მაგალითის მოყვანა შეიძლება. მაგრამ ჩვენ გადავხედავთ კიდევ ერთს, რომ გავიგოთ. ავიღოთ კარბონატული იონი. საკმაოდ ნათელი მაგალითია რეზონანსული სტრუქტურების დემონსტრირებისთვის. ასე რომ, კარბონატული იონი. ნახშირბადი ორმაგი ბმით არის დაკავშირებული ჟანგბადის ერთ ატომთან და ორი ერთჯერადი ბმით ჟანგბადის სხვა ატომებთან. და ამ ორ ჟანგბადს აქვს დამატებითი ელექტრონები. ამ ჟანგბადის ატომს ექნება ერთი, ორი, სამი, ოთხი ხუთ, ექვსვალენტიანი... რეალურად, რა თქმა უნდა, შვიდი ვალენტური ელექტრონი. მოდი ისევ გავაკეთოთ. ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი, შვიდი ვალენტური ელექტრონი. და ერთი დამატებითი ელექტრონი იწვევს უარყოფით მუხტს. იგივე ეხება ამ ატომს. მას აქვს ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი, შვიდი ვალენტური ელექტრონი. ერთი ზედმეტი. ეს ნიშნავს, რომ იქნება უარყოფითი მუხტი. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ამ რეზონანსულ სტრუქტურას ან კანონიკურ სტრუქტურას. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ეს ჟანგბადი ნეიტრალურია. და მას აქვს ექვსი ვალენტური ელექტრონი. ერთი ორი სამი ოთხი ხუთი ექვსი. წარმოვიდგინოთ, რომ ერთ-ერთი ასეთი ელექტრონი მიდის ნახშირბადში, რის შედეგადაც ნახშირბადი თავის ელექტრონს გადასცემს ზედა ჟანგბადს. ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ სიტუაცია, როდესაც ეს ელექტრონი მოძრაობს აქ ნახშირბადისკენ. და როდესაც ნახშირბადი მოიპოვებს სხვა ელექტრონს, მაშინ, ამავე დროს, ნახშირბადის ატომი გადასცემს თავის ელექტრონს ზედა ჟანგბადში, აქ. როგორ შეიცვლება სტრუქტურა, თუ ასეთი პროცესი მოხდება? ასე რომ, თუ ელექტრონები ასე მოძრაობენ, ჩვენ ამას დავინახავთ. დავიწყოთ ნახშირბადით. ახლა აქ ნახშირბადს მხოლოდ ერთი ბმა აქვს. აქ ჩვენ ვხატავთ ჟანგბადს. ჟანგბადს აქვს ექვსი ვალენტური ელექტრონი. ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი ელექტრონი. მაგრამ ახლა მას სხვა აქვს, ეს ლურჯი. ასე რომ, რადგან ჟანგბადს ახლა აქვს დამატებითი მეშვიდე ელექტრონი, ჩვენ ვხატავთ ჟანგბადს უარყოფითი მუხტისთვის. ეს ჟანგბადი, რომელმაც ელექტრონი მისცა ნახშირბადს, ქმნის ორმაგ კავშირს ნახშირბადის ატომთან. მოდით დავხატოთ ახალი კავშირი ამ ფერთან. ასე რომ, ნახშირბადის ორმაგი ბმა არის იმ ჟანგბადთან ბოლოში. ჟანგბადმა დატოვა ერთი ელექტრონი, ამიტომ მას ახლა ექვსი ვალენტური ელექტრონი აქვს. ერთი ორი სამი ოთხი ხუთი ექვსი. ახლა კი ჟანგბადს ნეიტრალური მუხტი აქვს. არაფერი დაემართა ამ ჟანგბადს მარცხნივ. მოდით უბრალოდ დააკოპირეთ და ჩასვით. ჯერ ვაკოპირებთ, ახლა კი ჩასვით. ეს ჟანგბადი აქ რჩება. წარმოვიდგინოთ სიტუაცია, როდესაც ეს ჟანგბადი დამატებით ელექტრონთან ერთად, რომელიც, თავის მხრივ, შეიძლება მოდიოდეს ზემოთ სხვა ჟანგბადიდან, თავის დამატებით ელექტრონს მისცემს ნახშირბადის ატომს. და შემდეგ ნახშირბადი გაწყვეტს ორმაგ კავშირს სხვა ჟანგბადთან. ამ შემთხვევაში, ამით. ნება მომეცით დავხატო ეს. შეიძლება იყოს სიტუაცია, როცა ეს ელექტრონი მიდის ნახშირბადში... წარმოიქმნება ორმაგი ბმა. და შემდეგ ნახშირბადი დათმობს თავის ერთ-ერთ ელექტრონს. ეს ელექტრონი დაუბრუნდება ჟანგბადს. Რა მოხდება? თუ ეს მოხდება, საბოლოო სტრუქტურა ასე გამოიყურება. დავიწყოთ ნახშირბადით, რომელიც ერთჯერადად არის დაკავშირებული ჟანგბადთან, რომელსაც აქვს ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი, შვიდი ვალენტური ელექტრონი. აქ ყველაფერი იგივეა. შეიძლება მას რეზონანსული რეაქცია ეწოდოს, ან სხვანაირად. აქ მაინც არის უარყოფითი მუხტი. მოდით გადავიდეთ ამ ჟანგბადზე. მან დაიბრუნა ელექტრონი. ახლა კი მას ისევ შვიდი ვალენტური ელექტრონი აქვს. ისევ ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი, შვიდი ვალენტური ელექტრონი. მოდით დავასახელოთ ელექტრონი, რომელიც დაბრუნდა ჟანგბადში. მოდით გავხადოთ იასამნისფერი. ახლა კი ჟანგბადს უარყოფითი მუხტი აქვს. ამ ჟანგბადმა, თავის მხრივ, ელექტრონი მისცა ნახშირბადს. და მან შექმნა ახალი ორმაგი კავშირი. აი ამ ჟანგბადის ორმაგი კავშირი ნახშირბადთან. ჟანგბადმა დატოვა ერთი ელექტრონი, ამიტომ მას ახლა აქვს ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი ვალენტური ელექტრონი და ნეიტრალური მუხტი. ყველა ეს სტრუქტურა ერთმანეთში გარდაიქმნება. აქედან შეგვიძლია მივიღოთ ეს სტრუქტურაც კი. ამ სტრუქტურებიდან დაწყებული, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ ნებისმიერი სხვა. ეს არის ზუსტად ის, რაც ხდება კარბონატულ იონში. ნება მომეცით დავწერო, რომ ეს არის კარბონატული იონი. ასე რომ, მისი რეალური სტრუქტურა არის რაღაც ამ სამს შორის. კარბონატული იონის სტრუქტურა სინამდვილეში ასე გამოიყურება. აქ ნახშირბადი დაკავშირებულია სამ ჟანგბადთან. ჩვენ ვხატავთ კავშირს სამივე ჟანგბადსა და ნახშირბადს შორის. და შემდეგ ყოველ C-O ბმას ექნება ერთი მესამედი ორმაგი ბმის ხასიათი. კავშირის მესამედი. არც ისე ჩვეულებრივი ჩანაწერი, მაგრამ რაც შეიძლება ახლოსაა რეალობასთან. დროის მესამედი ელექტრონი აქ იქნება. დროის დანარჩენ ორ მესამედში ჟანგბადის ატომები თანაბრად ფლობენ ამ ელექტრონს. ითვლება, რომ თითოეულ ჟანგბადს აქვს მუხტი -2/3. ჩვეულებრივ, რა თქმა უნდა, ისინი ხატავენ ერთ-ერთ ასეთ სტრუქტურას, რადგან მოსახერხებელია მთელი რიცხვებით მუშაობა. მაგრამ სინამდვილეში, კარბონატული იონები ექვემდებარება რეზონანსს. ელექტრონები რეალურად მუდმივად მოძრაობენ ერთი C-O ბმიდან მეორეზე. ეს მოლეკულას უფრო სტაბილურს ხდის. ამ სტრუქტურის ენერგია ნაკლებია, ვიდრე ზემოთ მოცემული ნებისმიერის ენერგია. იგივე ეხება ბენზოლს. ამ გარდამავალი სტრუქტურის ენერგია უფრო დაბალია, ვიდრე რომელიმე მათგანის ენერგია და, შესაბამისად, ბენზოლის ეს ფორმა უფრო სტაბილურია, ვიდრე ზემოთ გამოსახული. სუბტიტრები Amara.org საზოგადოების მიერ

ამბავი

რეზონანსის იდეა კვანტურ მექანიკაში შემოიტანა ვერნერ ჰაიზენბერგმა 1926 წელს ჰელიუმის ატომის კვანტური მდგომარეობების განხილვისას. მან შეადარა ჰელიუმის ატომის სტრუქტურა რეზონანსული ჰარმონიული ოსცილატორის კლასიკურ სისტემას.

ჰაიზენბერგის მოდელი გამოიყენა ლინუს პაულინგმა (1928) მოლეკულური სტრუქტურების ელექტრონული სტრუქტურის აღსაწერად. ვალენტურობის სქემის მეთოდის ფარგლებში პაულინგმა წარმატებით ახსნა რიგი მოლეკულების გეომეტრია და ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები π ობლიგაციების ელექტრონული სიმკვრივის დელოკალიზაციის მექანიზმით.

მსგავსი იდეები არომატული ნაერთების ელექტრონული სტრუქტურის აღწერისთვის შემოგვთავაზა კრისტოფერ ინგოლდმა. 1926-1934 წლებში ინგოლდმა საფუძველი ჩაუყარა ფიზიკურ ორგანულ ქიმიას, შეიმუშავა ელექტრონული გადაადგილების ალტერნატიული თეორია (მეზომერიზმის თეორია), რომელიც შექმნილია რთული ორგანული ნაერთების მოლეკულების სტრუქტურის ასახსნელად, რომელიც არ ჯდება ჩვეულებრივ ვალენტურ ცნებებში. ინგოლდის მიერ შემოთავაზებული ტერმინი ელექტრონის სიმკვრივის დელოკალიზაციის ფენომენის აღსანიშნავად. მეზომერიზმი(1938), ძირითადად გამოიყენება გერმანულ და ფრანგულ ლიტერატურაში და ჭარბობს ინგლისურ და რუსულ ენებში. რეზონანსი" ინგოლდის იდეები მეზომერული ეფექტის შესახებ გახდა რეზონანსული თეორიის მნიშვნელოვანი ნაწილი. გერმანელი ქიმიკოსის ფრიც არნდტის წყალობით, შემოღებულ იქნა მეზომერული სტრუქტურების ახლა საყოველთაოდ მიღებული აღნიშვნები ორთავიანი ისრებით.

სსრკ 40-50

ომისშემდგომ სსრკ-ში რეზონანსის თეორია გახდა დევნის ობიექტი იდეოლოგიური კამპანიების ფარგლებში და გამოცხადდა „იდეალისტური“, უცხო დიალექტიკური მატერიალიზმისთვის - და, შესაბამისად, მიუღებელია მეცნიერებასა და განათლებაში გამოსაყენებლად:

„რეზონანსული თეორია“, იდეალისტური და აგნოსტიკოსი, ეწინააღმდეგება ბუტლეროვის მატერიალისტურ თეორიას, როგორც მასთან შეუთავსებელს და შეუთავსებელს;... „რეზონანსული თეორიის“ მომხრეებმა ის უგულებელყვეს და დაამახინჯეს მისი არსი. "რეზონანსული თეორია", რომელიც ზედმიწევნით მექანიკურია. უარყოფს ორგანული ნივთიერების თვისებრივ, სპეციფიკურ მახასიათებლებს და სრულიად ტყუილად ცდილობს ორგანული ქიმიის კანონები კვანტური მექანიკის კანონებამდე დაიყვანოს...
...მეზომერული რეზონანსული თეორია ორგანულ ქიმიაში არის ზოგადი რეაქციული იდეოლოგიის იგივე გამოვლინება, რაც ვეისმანიზმი-მორგანიზმი ბიოლოგიაში, ისევე როგორც თანამედროვე „ფიზიკური“ იდეალიზმი, რომელთანაც იგი მჭიდროდ არის დაკავშირებული.

მიუხედავად იმისა, რომ რეზონანსული თეორიის დევნას ზოგჯერ უწოდებენ "ლიზენკოიზმს ქიმიაში", ამ დევნის ისტორიას აქვს მრავალი განსხვავება ბიოლოგიაში გენეტიკის დევნისგან. როგორც ლორენ გრეჰემი აღნიშნავს: „ქიმიკოსებმა შეძლეს ამ სერიოზული შეტევის თავიდან აცილება. თეორიის მოდიფიკაციები საკმაოდ ტერმინოლოგიური ხასიათისა იყო“. 50-იან წლებში ქიმიკოსებმა, რეზონანსული თეორიის კრიტიკის უარყოფის გარეშე, შეიმუშავეს მსგავსი თეორიული (მათ შორის კვანტური ქიმიური) კონსტრუქციები ტერმინის გამოყენებით.

ქიმიური რეზონანსი

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მოლეკულური სტრუქტურა აღწერილია არა ერთი შესაძლო სტრუქტურული ფორმულით, არამედ ყველა ალტერნატიული სტრუქტურის კომბინაციით (რეზონანსით).

კანონიკური სტრუქტურების რეზონანსის შედეგია მოლეკულის ძირითადი მდგომარეობის სტაბილიზაცია; ასეთი რეზონანსული სტაბილიზაციის ზომაა. რეზონანსული ენერგია- განსხვავება მოლეკულის ძირითადი მდგომარეობის დაკვირვებულ ენერგიასა და მინიმალური ენერგიით კანონიკური სტრუქტურის ძირითადი მდგომარეობის გამოთვლილ ენერგიას შორის.

ციკლოპენტადიენიდის იონის რეზონანსული სტრუქტურები

ამბავი

ომისშემდგომ სსრკ-ში რეზონანსული თეორია გახდა დევნის ობიექტი იდეოლოგიური კამპანიების ფარგლებში და გამოცხადდა "იდეალისტური", უცხო დიალექტიკური მატერიალიზმისთვის - და, შესაბამისად, მიუღებელია მეცნიერებასა და განათლებაში გამოსაყენებლად:

„რეზონანსული თეორია“, იდეალისტური და აგნოსტიკოსი, ეწინააღმდეგება ბუტლეროვის მატერიალისტურ თეორიას, როგორც მასთან შეუთავსებელს და შეუთავსებელს;... „რეზონანსული თეორიის“ მომხრეებმა ის უგულებელყვეს და დაამახინჯეს მისი არსი.
"რეზონანსული თეორია", რომელიც ზედმიწევნით მექანიკურია. უარყოფს ორგანული ნივთიერების თვისებრივ, სპეციფიკურ მახასიათებლებს და სრულიად ტყუილად ცდილობს ორგანული ქიმიის კანონები კვანტური მექანიკის კანონებამდე დაიყვანოს...
...მეზომერული რეზონანსული თეორია ორგანულ ქიმიაში არის ზოგადი რეაქციული იდეოლოგიის იგივე გამოვლინება, რაც ვეისმანიზმი-მორგანიზმი ბიოლოგიაში, ისევე როგორც თანამედროვე „ფიზიკური“ იდეალიზმი, რომელთანაც იგი მჭიდროდ არის დაკავშირებული.

კედროვი ბ.მ. ქიმიურ მეცნიერებაში "ფიზიკური" იდეალიზმის წინააღმდეგ. ციტატა მიერ

რეზონანსული თეორიის დევნამ უარყოფითი შეფასება მიიღო მსოფლიო სამეცნიერო საზოგადოებაში. ამერიკის ქიმიური საზოგადოების ერთ-ერთ ჟურნალში, მიმოხილვაში, რომელიც მიეძღვნა საბჭოთა ქიმიურ მეცნიერებაში არსებულ ვითარებას, კერძოდ, აღინიშნა:

იხილეთ ასევე

შენიშვნები

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წელი.

ნახეთ, რა არის "ქიმიური რეზონანსი" სხვა ლექსიკონებში:

NMR-ში, NMR სიგნალის ცვლა, ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, გამოწვეულია ატომების ელექტრონების მიერ გარე მაგნიტური ველის სკრინინგით. როდესაც ჩნდება გარე მაგნიტური ველი, წარმოიქმნება ატომების დიამაგნიტური მომენტი... ... ვიკიპედია

ადამიანის ტვინის გამოსახულება სამედიცინო NMR ტომოგრაფზე.

- (NMR) ნივთიერების მიერ ელექტრომაგნიტური ენერგიის რეზონანსული შთანთქმა, რომელიც გამოწვეულია ატომური ბირთვების მაგნიტური მომენტების გადაადგილებით. NMR არის რადიო სპექტროსკოპიის ერთ-ერთი მეთოდი (იხ. რადიო სპექტროსკოპია). დაფიქსირდა ძლიერ მუდმივ მაგნიტურში... ...

სარჩევი... ვიკიპედია

მეცნიერება ქიმიური ელემენტებისა და მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი და რთული ნივთიერებების შესახებ (გარდა ნახშირბადის ნაერთებისა, რომლებიც, მცირე გამონაკლისის გარდა, ორგანული ქიმიის საგანს წარმოადგენს (იხ. ელექტრონული თეორიები ორგანულ ქიმიაში)). N. x. ყველაზე მნიშვნელოვანი... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

I ქიმია I. ქიმიის საგანი და სტრუქტურა ქიმია არის ბუნებისმეტყველების ერთ-ერთი დარგი, რომლის შესწავლის საგანია ქიმიური ელემენტები (ატომები), მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი და რთული ნივთიერებები (მოლეკულები (იხ. მოლეკულა)), მათი გარდაქმნები და ... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

მათემატიკა მათემატიკის სფეროში სამეცნიერო კვლევები რუსეთში მე-18 საუკუნეში დაიწყო, როდესაც ლ. ეილერი, დ. ბერნოული და სხვა დასავლეთ ევროპელი მეცნიერები გახდნენ პეტერბურგის მეცნიერებათა აკადემიის წევრები. პეტრე I-ის გეგმის მიხედვით აკადემიკოსები უცხოელები არიან... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

მინერალები არის მყარი ბუნებრივი წარმონაქმნები, რომლებიც შედიან დედამიწის, მთვარის და სხვა პლანეტების ქანების, აგრეთვე მეტეორიტებისა და ასტეროიდების ნაწილი. მინერალები, როგორც წესი, საკმაოდ ერთგვაროვანი კრისტალური ნივთიერებებია მოწესრიგებული შინაგანი... ... კოლიერის ენციკლოპედია

მეცნიერება ნივთიერებების ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრის მეთოდების შესახებ. ქიმიური ანალიზი ფაქტიურად მთელ ჩვენს ცხოვრებას მოიცავს. მისი მეთოდები გამოიყენება მედიკამენტების საფუძვლიანად შესამოწმებლად. სოფლის მეურნეობაში მას იყენებენ ნიადაგის მჟავიანობის დასადგენად... ... კოლიერის ენციკლოპედია ელექტრონული წიგნი

მიუხედავად იმისა, რომ ინდუქციურ ეფექტთან დაკავშირებით, როგორც წესი, პრობლემები არ არის, მეორე ტიპის ელექტრონული ეფექტების დაუფლება გაცილებით რთულია. ეს ძალიან ცუდია. რეზონანსის თეორია (მეზომერიზმი) იყო და რჩება ორგანული ნაერთების სტრუქტურისა და რეაქტიულობის განხილვის ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს ინსტრუმენტად და მას ვერაფერი შეცვლის. რაც შეეხება კვანტურ მეცნიერებას?! დიახ, მართალია, ჩვენს საუკუნეში კვანტური ქიმიური გამოთვლები ადვილად ხელმისაწვდომი გახდა და ახლა ყველა მკვლევარს ან თუნდაც სტუდენტს, რომელმაც ძალიან ცოტა დრო და ძალისხმევა დახარჯა, შეუძლია თავის კომპიუტერზე უფასოდ აწარმოოს გამოთვლები, რომლის დონეზეც ყველა ნობელის პრემიის ლაურეატი იქნებოდა. შურდათ 20 წლის წინ. სამწუხაროდ, გაანგარიშების შედეგები არც ისე მარტივი გამოსაყენებელია - მათი ხარისხობრივი ანალიზი რთულია და არც ისე ვიზუალურად გასაგები. ჯდომას და ყურებას რიცხვების გაუთავებელ სვეტებს და ორბიტალებისა და ელექტრონების სიმკვრივის დამაბნეველი და გადატვირთული სურათების ყურებას შეიძლება დიდი დრო დასჭირდეს, მაგრამ მისგან ცოტას სარგებლობს. ძველი კარგი რეზონანსული თეორია ამ თვალსაზრისით ბევრად ეფექტურია - ის სწრაფად და საკმაოდ საიმედოდ იძლევა ხარისხობრივ შედეგს, საშუალებას გაძლევთ ნახოთ, თუ როგორ ნაწილდება ელექტრონის სიმკვრივე მოლეკულაში, იპოვოთ რეაქციის ცენტრები და შეაფასოთ მნიშვნელოვანი ნაწილაკების სტაბილურობა. რეაქციები. ამიტომ, რეზონანსული სტრუქტურების დახატვის, მათი წვლილის შეფასების და იმის გაგების გარეშე, თუ რა გავლენას ახდენს დელოკალიზაცია, ორგანულ ქიმიაზე საუბარი შეუძლებელია.

არის თუ არა განსხვავება მეზომერიზმისა და რეზონანსის ცნებებს შორის? ეს იყო ოდესღაც, მაგრამ დიდი ხანია არ აქვს მნიშვნელობა - ახლა ის მხოლოდ ქიმიის ისტორიკოსებისთვისაა საინტერესო. ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ეს ცნებები ურთიერთშემცვლელია; შეგიძლიათ გამოიყენოთ ერთი ან ორივე ნებისმიერი პროპორციით. არის ერთი ნიუანსი - როცა საუბრობენ არა ზოგადად დელოკალიზაციაზე, არამედ შემცვლელის ელექტრონულ ეფექტზე, უპირატესობას ანიჭებენ ტერმინს. მეზომერულიეფექტი (და შესაბამისად მითითებულია ასო M-ით). გარდა ამისა, ასევე გამოიყენება სიტყვა "კონიუგაცია" (უფრო ზუსტად, π-კონიუგაცია).

და როდის ჩნდება ეს მეზომერიზმი? ეს კონცეფცია ეხება მხოლოდ π-ელექტრონებს და მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მოლეკულას აქვს მინიმუმ ორი ატომი ასეთი ელექტრონებით ახლოს მდებარეობს. ასეთი ატომების ნებისმიერი რაოდენობა შეიძლება იყოს, თუნდაც მილიონი, და ისინი შეიძლება განლაგდეს არა მხოლოდ წრფივად, არამედ ნებისმიერი განშტოებით. მხოლოდ ერთი რამ არის საჭირო - ისინი ახლოს იყვნენ და განუყოფელ თანმიმდევრობას ქმნიან. თუ თანმიმდევრობა წრფივია, მას "კონიუგაციის ჯაჭვი" ეწოდება. თუ ის განშტოებულია, ეს ართულებს საკითხს, რადგან წარმოიქმნება არა ერთი კონიუგაციის ჯაჭვი, არამედ რამდენიმე (ამას ეწოდება ჯვარედინი კონიუგაცია), მაგრამ ამ ეტაპზე თქვენ არ გჭირდებათ ამაზე ფიქრი, ჩვენ ყურადღებით არ განვიხილავთ ასეთ სისტემებს. მნიშვნელოვანია, რომ ნებისმიერმა ატომმა π-ელექტრონების გარეშე შეწყვიტოს ასეთი თანმიმდევრობა (კონიუგაციის ჯაჭვი), ან დაარღვიოს იგი რამდენიმე დამოუკიდებელ ნაწილებად.

რომელ ატომებს აქვთ პი ელექტრონები?

ა) მრავალჯერადი (ორმაგი, სამმაგი) ბმაში მონაწილე ატომებზე - თითოეულ ასეთ ატომზე არის თითო π-ელექტრონი;
ბ) 5-7 ჯგუფის არამეტალის ატომებზე (აზოტი, ჟანგბადი და ა.შ.) უმეტეს შემთხვევაში, გარდა ამონიუმის ტიპის აზოტის ატომებისა და მსგავსი ე.წ. ონიუმის ატომებისა, რომლებსაც უბრალოდ არ აქვთ თავისუფალი მარტოსული წყვილი);
გ) უარყოფითი მუხტის მქონე ნახშირბადის ატომებზე (კარბანიონებში).

გარდა ამისა, ცარიელი π-ორბიტალები ატომებში 6 ვალენტური ელექტრონით (სექსტეტის ატომები): ბორი, ნახშირბადი დადებითი მუხტით (კარბენიუმის იონებში), ისევე როგორც მსგავსი ნაწილაკები აზოტისა და ჟანგბადის ატომებით (ამჯერად ამას განზე გადავდებთ). მონაწილეობა მიუღებლად.. შევთანხმდეთ, რომ ჯერ არ შევეხოთ მესამის ელემენტებს და ა.შ. პერიოდები, თუნდაც გოგირდი და ფოსფორი, რადგან მათთვის აუცილებელია d-შელების მონაწილეობის გათვალისწინება და ლუისის ოქტეტის წესი არ მუშაობს. არც ისე ადვილია ამ ელემენტების მოლეკულების სასაზღვრო სტრუქტურების სწორად დახატვა, მაგრამ ჩვენ, სავარაუდოდ, ეს არ დაგვჭირდება. საჭიროების შემთხვევაში ცალკე განვიხილავთ.

მოდი ვეძებოთ კონიუგირებული ფრაგმენტები რეალურ მოლეკულებში. ყველაფერი მარტივია - ჩვენ ვპოულობთ მრავალ ობლიგაციებს, ატომებს წყვილებით და სექსტეტური ატომებით, რომლებიც განლაგებულია ერთმანეთის გვერდით ნებისმიერ (ამჟამად) კომბინაციებში. მნიშვნელოვანია, რომ დამკვირვებელმა, რომელიც მიდის კონიუგაციის ჯაჭვის გასწვრივ, არ უნდა დააბიჯოს ატომებს, რომლებიც არ მიეკუთვნება ამ სამ ტიპს. როგორც კი ასეთ ატომს შევხვდებით, ჯაჭვი მთავრდება.

ახლა ვნახოთ, როგორ გამოვსახოთ ეს. ჩვენ მას გამოვსახავთ ორი გზით: ელექტრონის სიმკვრივის გადაადგილების ისრები და რეზონანსული (სასაზღვრო) სტრუქტურები.

ტიპი 1. კონიუგირებულ სისტემაში ვხვდებით დონორ და მიმღებ ცენტრებს...

დონორი ცენტრები არის ატომები მარტოხელა წყვილით. მიმღები ფრაგმენტები სექსტეტური ატომებია. დელოკალიზაცია ყოველთვის ნაჩვენებია დონორისგან, მაგრამ მიმღების მიმართ, მათი როლების სრული შესაბამისად. თუ დონორი და მიმღები ახლოს არიან, ყველაფერი მარტივია. გამოიყენეთ ისარი, რათა აჩვენოთ გადაადგილება წყვილიდან მიმდებარე ბმამდე. ეს ნიშნავს π- კავშირის ფორმირებას მეზობელ ატომებს შორის და, ამრიგად, სექსტეტის ატომს შეეძლება შეავსოს ცარიელი ორბიტალი და შეწყვიტოს სექსტეტი. Ეს ძალიან კარგია. სასაზღვრო სტრუქტურების გამოსახვა ასევე არ არის რთული. მარცხნივ ვხატავთ საწყისს, შემდეგ სპეციალურ რეზონანსულ ისარს, შემდეგ სტრუქტურას, რომელშიც დონორზე წყვილი მთლიანად გადავიდა სრულფასოვანი π-ბმის ფორმირებაზე. ასეთი კატიონის რეალური სტრუქტურა ბევრად უფრო ახლოს იქნება სწორ სასაზღვრო სტრუქტურასთან, რადგან სექსტეტის შევსება ძალიან სასარგებლოა და ჟანგბადი თითქმის არაფერს კარგავს, ინარჩუნებს რვა ვალენტურ ელექტრონს (წყვილი გადადის კავშირში, რომელსაც ასევე ემსახურება ორი ელექტრონი. ).

ტიპი 2. გარდა დონორისა და აქცეპტორისა, არსებობს მრავალი ობლიგაციაც...

აქ შეიძლება იყოს ორი ვარიანტი. პირველი არის, როდესაც დონორსა და მიმღებს შორის ჩასმულია მრავალი ბმა. შემდეგ ისინი ქმნიან ერთგვარ გაფართოებულ სადენს 1-ში დაშლილი სისტემისთვის.

თუ არ არის ერთი ორმაგი ბმული, არამედ რამდენიმე, ჯაჭვში მოწყობილი, მაშინ სიტუაცია არ გართულდება. ისრები მიუთითებს სიმკვრივის ცვლას წყვილიდან და ყოველი ორმაგი ბმის თანმიმდევრული გადანაცვლება სექსტეტის შევსებამდე საჭიროებს დამატებით ისრებს. ჯერ კიდევ არსებობს ორი სასაზღვრო სტრუქტურა და ისევ მეორე ბევრად უფრო ხელსაყრელია და მჭიდროდ ასახავს კატიონის რეალურ სტრუქტურას.

შემთხვევა, როდესაც ჩვეულებრივი ორმაგი ბმების ნაცვლად არის ბენზოლის რგოლი, კარგად ჯდება ამ სქემაში. მნიშვნელოვანია მხოლოდ ბენზოლის რგოლის დახატვა არა თხილით, არამედ ნორმალური კეკულეს სტრუქტურით. თხილთან კავშირის გამოსახვა შეუძლებელია. მაშინვე გავიგებთ ორ მნიშვნელოვან რამეს: პირველი, რომ ბენზოლის რგოლი დელოკალიზაციაში მუშაობს როგორც ორმაგი ბმების კონიუგირებული სისტემა და არ არის საჭირო რაიმე არომატულობაზე ფიქრი; მეორეც, რომ დონორის/აქცეპტორის პარა და ორთო განლაგება ძალიან განსხვავდება მეტა მოწყობისგან, რომელშიც არ არის კონიუგაცია. სურათებზე ნაჩვენებია კონიუგაციის ბილიკები ვარდისფერში და აშკარაა, რომ ორთო შემთხვევაში არის ერთი ორმაგი ბმა, პარას შემთხვევაში არის ორი, ხოლო მეტას შემთხვევაში, როგორც არ უნდა დახატო, წყდება გზა და არ არის უღლება.

თუ თქვენ შეხვდებით სამმაგ ობლიგაციებს და არა ორმაგს, მაშინ არაფერი იცვლება. თქვენ უბრალოდ უნდა წარმოიდგინოთ სამმაგი ბმა, როგორც ორი ურთიერთ პერპენდიკულარული π ბმა და გამოიყენოთ ერთი მათგანი და დატოვოთ მეორე მარტო. არ ინერვიულოთ - ეს ცოტა საშინელი გამოდის სასაზღვრო სტრუქტურაში ორმაგი ბმების სიმრავლის გამო. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ორმაგი ბმები ერთ ნახშირბადის ატომზე მითითებულია სწორ ხაზზე (რადგან ამ ნახშირბადის ატომს აქვს sp-ჰიბრიდიზაცია) და დაბნეულობის თავიდან აცილების მიზნით, ეს ატომები აღინიშნება მკვეთრი წერტილებით.

ტიპი 3. კონიუგაციის ჯაჭვში არის დონორი ან აქცეპტორი (მაგრამ არა ორივე ერთდროულად) და მრავალი ბმა C=C ან C≡C

ამ შემთხვევაში, მრავლობითი ბონდი (ან მრავალი ობლიგაციების ჯაჭვი) იღებს დაკარგულის როლს: თუ არის დონორი, მაშინ ის (ისინი) ხდება აქცეპტორი და პირიქით. ეს ბუნებრივი შედეგია იმ საკმაოდ აშკარა ფაქტისა, რომ კონიუგაციის დროს ელექტრონის სიმკვრივე დონორიდან აქცეპტორამდე გადადის გარკვეული მიმართულებით და სხვა არაფერი. თუ არსებობს მხოლოდ ერთი კავშირი, მაშინ ყველაფერი საკმაოდ მარტივია. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ის შემთხვევები, როდესაც დონორი არის კარბანიონი, ასევე, როდესაც აქცეპტორი არის კარბოკატიონი. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ამ შემთხვევებში სასაზღვრო სტრუქტურები იგივეა, რაც ნიშნავს, რომ ასეთი ნაწილაკების რეალური სტრუქტურა ( ალილის კატიონი და ანიონი) მდებარეობს ზუსტად შუაში სასაზღვრო სტრუქტურებს შორის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რეალურ ალილურ კატიონებსა და ანიონებში ორივე ნახშირბად-ნახშირბადის ბმა ზუსტად ერთნაირია და მათი რიგი არის სადღაც ერთსა და ორმაგ შორის. მუხტი (როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი) თანაბრად ნაწილდება ნახშირბადის პირველ და მესამე ატომებზე. მე არ გირჩევთ გამოიყენოთ დელოკალიზაციის საკმაოდ გავრცელებული მეთოდის გამოსახვა წერტილოვანი ფრჩხილით ან ერთი და ნახევარი წერტილიანი ბმებით, რადგან ეს მეთოდი იძლევა მუხტის ერთგვაროვანი დელოკალიზაციის ცრუ შთაბეჭდილებას ნახშირბადის ყველა ატომში.

თუ მეტი მრავლობითი ბმაა, ჩვენ ვაგრძელებთ ანალოგიით და ვამატებთ ისრებს, რომლებიც ჩართავს თითოეულ მრავალჯერადი ბმას დელოკალიზაციაში. მაგრამ თქვენ უნდა დახაზოთ არა ორი სასაზღვრო სტრუქტურა, არამედ იმდენი, რამდენიც არის ჯაჭვში რამდენიმე ბმული პლუს ორიგინალური. ჩვენ ვხედავთ, რომ მუხტი დელოკალიზებულია კენტ ატომებზე. რეალური სტრუქტურა სადღაც შუაში იქნება.

მოდით განვაზოგადოთ დონორზე - ატომი მუხტის გარეშე, მაგრამ წყვილით. ისრები იგივე იქნება, რაც ალილის კარბანიონის შემთხვევაში. სასაზღვრო სტრუქტურები ფორმალურად იგივეა, მაგრამ ამ შემთხვევაში ისინი არათანაბარია. მუხტის მქონე სტრუქტურები გაცილებით ნაკლებად ხელსაყრელია, ვიდრე ნეიტრალური. მოლეკულის ფაქტობრივი სტრუქტურა უფრო ახლოსაა თავდაპირველთან, მაგრამ დელოკალიზაციის ნიმუში საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ, რატომ ჩნდება ელექტრონის ჭარბი სიმკვრივე შორეულ ნახშირბადის ატომზე.

ბენზოლის რგოლში დელოკალიზაცია კვლავ მოითხოვს ორმაგი ბმებით წარმოდგენას და საკმაოდ ანალოგიურად არის დახატული. ვინაიდან არსებობს სამი ბმა და ისინი ყველა ჩართულია, მაშინ ორიგინალის გარდა კიდევ სამი სასაზღვრო სტრუქტურა იქნება და მუხტი (სიმკვრივე) განაწილდება ორთო და პარა პოზიციებზე.

ტიპი 4. კონიუგაციის ჯაჭვში არის დონორი და მრავალი ბმა, რომელთაგან ზოგიერთი შეიცავს ჰეტეროატომს (C=O, C=N, N=O და ა.შ.)

მრავალჯერადი ბმა, რომელიც მოიცავს ჰეტეროატომებს (შეგახსენებთ, რომ ჩვენ შევთანხმდით შემოვიფარგლებით ახლა მეორე პერიოდის ელემენტებით, ანუ ვსაუბრობთ მხოლოდ ჟანგბადსა და აზოტზე) მსგავსია მრავალჯერადი ნახშირბად-ნახშირბადის ბმის იმით, რომ π ბმა. ადვილად გადადის ქვედა ატომიდან მეორეზე, მაგრამ ისინი განსხვავდებიან იმით, რომ გადაადგილება ხდება მხოლოდ ერთი მიმართულებით, რაც ასეთ ობლიგაციებს უმეტეს შემთხვევაში მხოლოდ აქცეპტორებად აქცევს. ორმაგი ბმები აზოტთან და ჟანგბადთან გვხვდება ბევრ მნიშვნელოვან ფუნქციურ ჯგუფში (C=O ალდეჰიდებში, კეტონებში, მჟავებში, ამიდებში და სხვ.; N=O ნიტრო ნაერთებში და სხვ.). ამრიგად, ამ ტიპის დელოკალიზაცია ძალზე მნიშვნელოვანია და ჩვენ მას ხშირად ვიხილავთ.

ასე რომ, თუ არსებობს დონორი და ასეთი კავშირი, მაშინ სიმკვრივის ცვლა ძალიან მარტივია. ორი სასაზღვრო სტრუქტურიდან ჭარბობს ის, რომლის მუხტი უფრო ელექტროუარყოფით ატომზეა, თუმცა მეორე სტრუქტურის როლიც ყოველთვის ძალიან მნიშვნელოვანია. ბუნებრივია, თუ საქმე სიმეტრიულია, როგორც მეორე სტრიქონზე ნაჩვენები, მაშინ ორივე სტრუქტურა ერთნაირია და თანაბრად არის წარმოდგენილი - რეალური სტრუქტურა იქნება შუაში, ზუსტად იგივე, რაც ალილის ანიონის ადრე განხილულ შემთხვევაში.

თუ მოლეკულა ან იონი ასევე შეიცავს კონიუგირებულ ნახშირბად-ნახშირბადის ობლიგაციებს, ისინი მოკრძალებულად შეუწყობს ხელს საერთო სიმკვრივის ცვლილებას. იგივეა ბენზოლის რგოლის როლი დონორისა და მიმღების ორთო- ან პარა-განლაგებით. გაითვალისწინეთ, რომ ყოველთვის არის მხოლოდ ორი სასაზღვრო სტრუქტურა - ისინი აჩვენებენ ორ უკიდურეს პოზიციას სიმკვრივის ცვლისთვის. არ არის საჭირო შუალედური სტრუქტურების დახატვა (სადაც სიმკვრივე უკვე გადავიდა დონორიდან მრავალჯერადი ბმაზე, მაგრამ უფრო შორს არ წასულა). ფაქტობრივად, ისინი არსებობენ და საკმაოდ ლეგალურია, მაგრამ მათი როლი დელოკალიზაციაში უმნიშვნელოა. წარმოდგენილ დიაგრამაში მესამე მაგალითი გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა დავხატოთ ნიტრო ჯგუფი. თავიდან ის გაშინებთ მუხტების სიმრავლით, მაგრამ თუ უბრალოდ შეხედავთ აზოტ-ჟანგბადის ორმაგ ბმას, მაშინ გადაადგილება შედგენილია ზუსტად ისე, როგორც ნებისმიერი სხვა მრავალჯერადი ბმა ჰეტეროატომებთან და იმ მუხტებთან, რომლებიც უკვე უბრალოდ უნდა დარჩეს მოსვენებაში და არ შეეხოთ.

და კიდევ ერთი გავრცელებული ვარიანტი არის ის, რომ არის ერთი დონორი, მაგრამ არსებობს რამდენიმე მიმღები მრავალჯერადი ობლიგაციები (ორი, სამი). მკაცრად რომ ვთქვათ, ამ შემთხვევაში არ არის ერთი კონიუგაციის ჯაჭვი, არამედ ორი ან სამი. ეს ზრდის სასაზღვრო სტრუქტურების რაოდენობას და ასევე შეიძლება ნაჩვენები იყოს ისრებით, თუმცა ეს მეთოდი არ არის მთლად სწორი, რადგან იქნება რამდენიმე ისარი ერთი დონორის წყვილიდან. ეს მაგალითი ნათლად აჩვენებს, რომ სასაზღვრო სტრუქტურები უფრო უნივერსალური მეთოდია, თუმცა უფრო რთული.

კიდევ რა უნდა იცოდეთ დაწყვილების შესაძლებლობის შესახებ? თქვენ ასევე უნდა წარმოიდგინოთ, როგორ არის აგებული მოლეკულა (ნაწილაკი). კონიუგაციისთვის აუცილებელია π-ელექტრონების ორბიტალები იყოს პარალელური (ხაზოვანი, ერთსა და იმავე სიბრტყეში) ან სწორი ხაზისგან ძალიან განსხვავებული კუთხე იყოს. ეს სრულიად დამპალი ჟღერს - როგორ შეიძლება რეალურად გაარკვიოთ?! ყველაფერი არც ისე საშინელია; ჩვენ ჯერ არ შეგვხვდება ნამდვილად რთული შემთხვევები. მაგრამ ერთი რამ აშკარაა: თუ ერთ ატომს აქვს არა ერთი, არამედ ორი π-ორბიტალი, მაშინ ისინი ერთმანეთის მკაცრად პერპენდიკულურები არიან და არ შეუძლიათ ერთდროულად მონაწილეობა მიიღონ იმავე კონიუგაციის ჯაჭვში. მაშასადამე, ორმაგი ბმები 1,2-დიენებში (ალენებში), ნახშირორჟანგში და მსგავს მოლეკულებში (კუმულენები და ჰეტეროკუმულენი) არ არის კონიუგირებული; ფენილ ანიონში ბეჭდის π-ბმები და მარტოხელა წყვილი არ არის შერწყმული და ა.შ.

რეზონანსის თეორია , ქიმიის ელექტრონული სტრუქტურის თეორია. კავშირები, ჭრა ეფუძნება იმ აზრს, რომ ელექტრონული განაწილება, გეომეტრია და ყველა სხვა ფიზიკური. და ქიმ. მოლეკულების თვისებები უნდა იყოს აღწერილი არა ერთი შესაძლო სტრუქტურული ნიმუშით, არამედ ყველა ალტერნატიული სტრუქტურის კომბინაციით (რეზონანსით). ელექტრონული სტრუქტურის აღწერის ამ მეთოდის იდეა ეკუთვნის ლ. პაულინგს (1928). R.t არის კლასიკის განვითარება. ქიმიის თეორიები მოლეკულების, იონების, რადიკალების სტრუქტურები, რომელთა სტრუქტურა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს რამდენიმე სახით. განსხვავება. სტრუქტურული f-l, რომელიც განსხვავდება ელექტრონული წყვილების განაწილების გზით ატომის ბირთვებს შორის. რ.ტ-ის მიხედვით, ასეთი ნაერთების სტრუქტურა. შუალედურია ცალკეულ შესაძლო კლასიკას შორის. სტრუქტურები და თითოეული ინდივიდუალური სტრუქტურის წვლილი შეიძლება იქნას გათვალისწინებული დეკომპის გამოყენებით. კვანტური მოდიფიკაციები. ვალენტური კავშირის მეთოდი (იხ ვალენტური კავშირის მეთოდი).

კავშირისთვის კონიუგირებული ბმებით, ყველა შესაძლო სტრუქტურიდან მრავალჯერადი ბმის ელექტრონული დაწყვილების ტიპების მიხედვით დაშლით, საკმარისია განვიხილოთ მხოლოდ არაგადაკვეთის ბმების მქონე სტრუქტურები (კანონიკური სტრუქტურები). ბენზოლის ელექტრონული სტრუქტურა აღწერილია ხუთი კანონიკური პრინციპის რეზონანსით. სტრუქტურები:

ბენზოლის მოლეკულის ტალღური ფუნქცია პაულინგის მიხედვით არის წრფივი კომბინაცია:

Y = 0.624 (Y I + Y II) + 0.271 (Y III + Y IV + Y V).

საიდანაც გამომდინარეობს, რომ მთავარი ტალღურ ფუნქციაში წვლილი (დაახლოებით 80%) შესრულებულია კეკულის I და II სტრუქტურების მიერ. მათი ეკვივალენტობა და III-V სტრუქტურების ეკვივალენტობა ხსნის ყველა ნახშირბად-ნახშირბადის ბმის სწორებას ბენზოლის მოლეკულაში და მათ შუალედურ (დაახლოებით ერთნახევარი) ხასიათს ნახშირბად-ნახშირბადის ერთ და ორმაგ ბმებს შორის. ეს პროგნოზი სრულად შეესაბამება ბენზოლში C-C ბმის ექსპერიმენტულად აღმოჩენილ სიგრძეს (0,1397 ნმ) და მისი მოლეკულის სიმეტრიას (სიმეტრიის ჯგუფი). დ 6 სთ).

R.t. წარმატებით გამოიყენება იონებისა და რადიკალების სტრუქტურისა და თვისებების აღსაწერად. ამრიგად, კარბონატული იონის სტრუქტურა წარმოდგენილია სამი სტრუქტურის რეზონანსის სახით (მითითებულია ორმხრივი ისრით), რომელთაგან თითოეული თანაბარი წვლილი შეაქვს ტალღის ფუნქციაში:

ამრიგად, იონს აქვს ტრიგონალური სიმეტრია (სიმეტრიის ჯგუფი ვ 3თ ), დათითოეული C-O ბმა არის ორმაგი ბმის ხასიათის 1/3.

ალილის რადიკალის სტრუქტურა არ შეესაბამება არცერთ კლასიკურს. VI და VII სტრუქტურები და უნდა იყოს აღწერილი მათი რეზონანსით:

ალილის რადიკალის EPR სპექტრი მიუთითებს, რომ დაუწყვილებელი ელექტრონი არ არის ლოკალიზებული რომელიმე ტერმინალური მეთილენის ჯგუფზე, მაგრამ განაწილებულია მათ შორის ისე, რომ რადიკალს აქვს სიმეტრიის ჯგუფი C2. თდა ენერგიული. ტერმინალური მეთილენის ჯგუფების ბრუნვის ბარიერს (63 კჯ/მოლი) აქვს შუალედური მნიშვნელობა ერთი და ორმაგი C-C ბმის გარშემო ბრუნვისთვის დამახასიათებელ მნიშვნელობებს შორის.

კავშირებში, მათ შორის ატომებს შორის ობლიგაციები მნიშვნელოვნად განსხვავდება ელექტრონეგატიურობა, ანუ. იონური ტიპის რეზონანსული სტრუქტურები ხელს უწყობს ტალღის ფუნქციას. CO 2-ის სტრუქტურა R.t-ის ფარგლებში აღწერილია სამი სტრუქტურის რეზონანსით:

ამ მოლეკულაში C და O ატომებს შორის კავშირის სიგრძე უფრო მოკლეა ვიდრე C=O ორმაგი ბმის სიგრძე.

ფორმამიდის მოლეკულაში ობლიგაციების პოლარიზაცია, რაც იწვევს სიმრავლის დაკარგვას. კარბონილის ჯგუფისთვის დამახასიათებელი თვისებები აიხსნება რეზონანსით:

სტრუქტურების რეზონანსი იწვევს საფუძვლების სტაბილიზაციას. მოლეკულის, იონის ან რადიკალის მდგომარეობა. ამ სტაბილიზაციის საზომია რეზონანსული ენერგია, რაც უფრო დიდია, რაც მეტია შესაძლო რეზონანსული სტრუქტურების რაოდენობა და მით მეტია დაბალი ენერგიის რეზონანსული სტრუქტურების რაოდენობა. ექვივალენტური სტრუქტურები. რეზონანსული ენერგია შეიძლება გამოითვალოს ვალენტური კავშირის მეთოდით ან მოლი. ორბიტალები (იხ მოლეკულური ორბიტალური მეთოდები ) როგორც ენერგიების განსხვავება ძირითადი. მოლეკულის მდგომარეობა და მისი იზოლაცია. კავშირები ან ძირითადი მოლეკულისა და სტრუქტურის მდგომარეობა, ერთ-ერთი სტაბილური რეზონანსული ფორმის მოდელირება.

მისი ძირითადი მიხედვით რ-ის იდეა ტ-ის შესახებ ძალიან ახლოს არის მეზომერიზმის თეორიასთან (იხ. მეზომერიზმი ), თუმცა ატარებს მეტ რაოდენობას. პერსონაჟი, მისი სიმბოლიზმი პირდაპირ კლასიკურს მოყვება. სტრუქტურული თეორია და კვანტური მექანიკა. ვალენტური ბმების მეთოდი ემსახურება Rt-ის პირდაპირ გაგრძელებას. ამის გამო, Rt აგრძელებს გარკვეული მნიშვნელობის შენარჩუნებას, როგორც სტრუქტურული გამოსახულებების მოსახერხებელი და ვიზუალური სისტემა.

ნათ.: Pauling L., Nature of Chemical Bonding, თარგმანი. ინგლისურიდან, M.-L., 1947; ულენდ ჯ., რეზონანსის თეორია და მისი გამოყენება ორგანულ ქიმიაში, ტრანს. ინგლისურიდან, მ., 1948; Pauling L., "J. Vese. Chemical Society named after D.I. Mendeleev", 1962, ტ.7, No4, გვ. 462-67 წწ. V. I. მინკინი.

სასარგებლო ინტერნეტ რესურსები:

დაწყვილებულ სისტემებში დელოკალიზაციის გამოსახვის მოსახერხებელი გზაა მისი გამოყენებით გამოსახვა რეზონანსული სტრუქტურები .

რეზონანსული სტრუქტურების დაწერისას უნდა დაიცვან შემდეგი წესები:

1. ატომები და მოლეკულები არ იცვლებიან თავიანთ პოზიციას; იცვლება მრავალი ბმის NEP და π-ელექტრონების პოზიცია.

2. თითოეულ რეზონანსულ სტრუქტურას, რომელიც მინიჭებულია მოცემულ ნაერთზე, უნდა ჰქონდეს π ელექტრონების ერთნაირი ჯამი, მათ შორის π ბმა და LEP.

3. რეზონანსულ სტრუქტურებს შორის მოათავსეთ რეზონანსული ისარი „↔“.

4. რეზონანსულ სტრუქტურებში არ არის ჩვეულებრივი ელექტრონული ეფექტების დანიშვნა სწორი და მრუდი ისრებით.

5. მოლეკულის, იონის ან რადიკალის რეზონანსული სტრუქტურების ნაკრები უნდა იყოს ჩასმული კვადრატულ ფრჩხილებში.

Მაგალითად:

მოლეკულების და ნაწილაკების რეზონანსული სტაბილიზაციის შეფასებისას, აგრეთვე სხვადასხვა რეზონანსული სტრუქტურების შედარებითი ენერგიების შედარებისას, აუცილებელია იხელმძღვანელოთ შემდეგი წესებით:

1. რეალური მოლეკულის ენერგია ნაკლებია. ვიდრე რომელიმე რეზონანსული სტრუქტურის ენერგია.

2. რაც მეტი რეზონანსული სტრუქტურა შეიძლება დაიწეროს მოცემულ მოლეკულაზე ან ნაწილაკზე, მით უფრო სტაბილურია იგი.

3. სხვა თანაბარ პირობებში, რეზონანსული სტრუქტურები უარყოფითი მუხტით ყველაზე ელექტროუარყოფით ატომზე და დადებითი მუხტით ყველაზე ელექტროდადებით ატომზე უფრო სტაბილურია.

4. რეზონანსული სტრუქტურები, რომლებშიც ყველა ატომს აქვს ელექტრონების ოქტეტი, უფრო სტაბილურია.

5. მაქსიმალური მდგრადობა აქვთ ნაწილაკებს, რომელთა რეზონანსული სტრუქტურები ეკვივალენტურია და, შესაბამისად, ერთნაირი ენერგია აქვთ.

5.2. მჟავებისა და ბაზების თეორია ორგანულ ქიმიაში

ორგანულ ქიმიაში არსებობს მჟავებისა და ფუძეების ორი ძირითადი თეორია. ეს ბრონსტედისა და ლუისის თეორიები.

განმარტება: ბრონსტედის თეორიის მიხედვით, მჟავა არის ნებისმიერი ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია პროტონის ამოღებით დისოციაცია. იმათ. მჟავა არის პროტონის დონორი. ბაზა არის ნებისმიერი ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია პროტონის მიღება. იმათ. ბაზა არის პროტონის მიმღები.

ლუისის თეორიის თანახმად, მჟავა არის ნებისმიერი მოლეკულა ან ნაწილაკი, რომელსაც შეუძლია ელექტრონების მიღება ვაკანტურ ორბიტალში. იმათ. მჟავა არის ელექტრონის მიმღები. ბაზა არის ნებისმიერი მოლეკულა ან ნაწილაკი, რომელსაც შეუძლია იყოს ელექტრონის დონორი. იმათ. ბაზა არის ელექტრონის დონორი.

განმარტება: მჟავისგან წარმოქმნილ ნაწილაკს დისოციაციის შემდეგ და უარყოფითი მუხტის მატარებელი ეწოდება კონიუგირებული ფუძე. პროტონის დამატების შემდეგ ფუძედან წარმოქმნილ ნაწილაკს და დადებითი მუხტის მატარებელი ეწოდება კონიუგატ მჟავას.

5.2.1. ბრონსტირებული მჟავები

წყალთან მიმართებაში მჟავების სიძლიერის მახასიათებელია დისოციაციის მუდმივი, რომელიც არის შემდეგი რეაქციის წონასწორობის მუდმივი:

ორგანულ ქიმიაში მჟავების ყველაზე ცნობილი მაგალითებია ალიფატური კარბოქსილის მჟავები, მაგალითად ძმარმჟავა:

და ბენზოინი:

კარბოქსილის მჟავები საშუალო სიძლიერის მჟავებია. ეს შეიძლება დადასტურდეს კარბოქსილის მჟავების pK მნიშვნელობების და ქვემოთ მოცემული ზოგიერთი სხვა მნიშვნელობების შედარებით:

ორგანულ ნაერთებს, რომლებიც მიეკუთვნებიან ორგანული ნაერთების სხვადასხვა კლასს, შეუძლიათ პროტონის აბსტრაქცია. ორგანულ ნაერთებს შორის გამოიყოფა OH-, SH-, NH- და CH- მჟავები. OH მჟავები მოიცავს კარბოქსილის მჟავებს, სპირტებს და ფენოლებს. NH მჟავები მოიცავს ამინებს და ამიდებს. CH მჟავები მოიცავს ნიტროალკანებს, კარბონილის ნაერთებს, ეთერებს და ტერმინალურ ალკინებს. ძალიან სუსტი CH მჟავები მოიცავს ალკენებს, არომატულ ნახშირწყალბადებს და ალკანებს.

მჟავის სიძლიერე მჭიდრო კავშირშია კონიუგირებული ფუძის სტაბილურობასთან. რაც უფრო სტაბილურია კონიუგირებული ფუძე, მით მეტია მჟავა-ტუტოვანი წონასწორობა გადატანილი კონიუგირებული ფუძისა და მჟავისკენ. კონიუგატური მჟავის სტაბილიზაცია შეიძლება გამოწვეული იყოს შემდეგი ფაქტორებით:

რაც უფრო მაღალია ატომის ელექტრონეგატიურობა, მით უფრო ძლიერად ინახავს ის ელექტრონებს თავის კონიუგატებულ ბაზაში. მაგალითად, წყალბადის ფტორის pK არის 3,17; pK წყალი 15,7; ამიაკი pK 33 და მეთანი pK 48.

2. ანიონის სტაბილიზაცია მეზომერული მექანიზმით. მაგალითად, კარბოქსილატის ანიონში:

მაგალითად, ალკოქსიდის იონში:

ასეთი სტაბილიზაცია შეუძლებელია. შესაბამისად, ძმარმჟავას pK = 4,76, pK მეთილის სპირტისთვის 15,5.

კონიუგატური ბაზის სტაბილიზაციის კიდევ ერთი მაგალითია ფენოლატის იონი, რომელიც წარმოიქმნება ფენოლის დისოციაციის შედეგად:

მიღებული ფენოქსიდის (ან ფენოლატის) იონისთვის შეიძლება აშენდეს რეზონანსული სტრუქტურები, რომლებიც ასახავს უარყოფითი მუხტის დელოკალიზაციას არომატული რგოლის გასწვრივ:

შესაბამისად, ფენოლის pK უდრის 9,98-ს, ხოლო მეთანოლს, რომლისთვისაც შეუძლებელია რეზონანსული სტრუქტურების აგება, აქვს pK 15,5.

3. ელექტრონის შემომტანი შემცვლელების შეყვანა იწვევს კონიუგირებული ფუძის დესტაბილიზაციას და შესაბამისად ამცირებს მჟავას სიძლიერეს:

4. ელექტრონის ამომყვანი შემცვლელების შემოღება ასტაბილურებს კონიუგატებულ ფუძეს და ზრდის მჟავების სიძლიერეს:

5. ჯაჭვის გასწვრივ პროტონის შემომწირველი ჯგუფიდან ელექტრონის ამომყვანი შემცვლელის ამოღება იწვევს მჟავას სიძლიერის შემცირებას:

წარმოდგენილი მონაცემები ასახავს ინდუქციური ეფექტის სწრაფ შესუსტებას ნახშირწყალბადების ჯაჭვის გაზრდით.

განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს CH მჟავები , ვინაიდან მათი დისოციაციის დროს წარმოიქმნება კონიუგირებული ფუძეები, რომლებიც კარბანიონებია. ეს ნუკლეოფილური სახეობები შუალედურია მრავალ ორგანულ რეაქციაში.

CH მჟავები ყველაზე სუსტია ყველა სახის მჟავებს შორის. მჟავა დისოციაციის პროდუქტი არის კარბანიონი, ნაწილაკი, რომლის ფუძეა ნახშირბადის ატომი, რომელსაც აქვს უარყოფითი მუხტი. ასეთ ნაწილაკს აქვს ოთხკუთხა სტრუქტურა. NEP იკავებს sp 3 ჰიბრიდულ ორბიტალს. CH მჟავის სიძლიერე განისაზღვრება იგივე ფაქტორებით, როგორც OH მჟავას სიძლიერე. შემცვლელების სტაბილიზირებელი ეფექტების სერია ემთხვევა მათი ელექტრონის გამომყვანი თვისებების გაზრდის სერიას:

CH მჟავებს შორის განსაკუთრებული ინტერესია ალილის ანიონი და ბენზილის ანიონი. ეს ანიონები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს რეზონანსული სტრუქტურების სახით:

ბენზილის ანიონში უარყოფითი მუხტის დელოკალიზაციის ეფექტი იმდენად დიდია, რომ მისი გეომეტრია სიბრტყეს უახლოვდება. ამ შემთხვევაში კარბანიონის ცენტრის ნახშირბადის ატომი ცვლის ჰიბრიდიზაციას sp 3-დან sp 2-მდე.