Конъюгация және резонанс
Конъюгация және резонанс - молекулалардың әрекетін түсінудегі екі маңызды құбылыс.
Конъюгация дегеніміз не?
Молекулада ауыспалы жалғыз және көп байланыстар болғанда, жүйе конъюгацияланған деп айтамыз. Мысалы, бензол молекуласы конъюгацияланған жүйе болып табылады. Көптік байланыста бір сигма байланысы және бір немесе екі пи тоғандары болады. Pi байланыстары р орбитальдарының қабаттасуы арқылы түзіледі. p-орбитальдардағы электрондар молекула жазықтығына перпендикуляр орналасқан. Сонымен айнымалы байланыстарда pi байланыстары болған кезде барлық электрондар конъюгацияланған жүйеде делокализацияланады. Басқаша айтқанда, біз оны электронды бұлт деп атаймыз. Электрондар делокализацияланғандықтан, олар конъюгацияланған жүйедегі барлық атомдарға жатады, бірақ бір атомға ғана емес. Бұл жүйенің жалпы энергиясын төмендетеді және тұрақтылықты арттырады. Конъюгацияланған жүйені құруға тек пи байланыстары ғана емес, сонымен қатар жалғыз электрон жұптары, радикалдар немесе карбений иондары қатыса алады. Бұл жағдайларда не екі электроны бар, бір электроны бар байланыспаған p орбитальдары бар немесе электрондары жоқ. Сызықтық және циклдік конъюгацияланған жүйелер бар. Кейбіреулер тек бір молекуламен шектелген. Үлкенірек полимер құрылымдары болған кезде, өте үлкен конъюгацияланған жүйелер болуы мүмкін. Конъюгацияның болуы молекулалардың хромофор ретінде әрекет етуіне мүмкіндік береді. Хромофорлар жарықты сіңіре алады; сондықтан қосылыс түсті болады.
Резонанс дегеніміз не?
Льюис құрылымдарын жазғанда біз тек валенттік электрондарды көрсетеміз. Атомдарға электрондарды бөлісу немесе беру арқылы біз әрбір атомға асыл газдың электрондық конфигурациясын беруге тырысамыз. Дегенмен, бұл әрекетте біз электрондарға жасанды орналасу орнатуымыз мүмкін. Нәтижесінде көптеген молекулалар мен иондар үшін бірнеше эквивалентті Льюис құрылымдарын жазуға болады. Электрондардың орнын өзгерту арқылы жазылған құрылымдар резонанстық құрылымдар деп аталады. Бұл тек теорияда бар құрылымдар. Резонанстық құрылымдар құрылым туралы екі фактіні айтады.
• Резонанстық құрылымдардың ешқайсысы нақты молекуланың дұрыс көрінісі болмайды. Және ешқайсысы нақты молекуланың химиялық және физикалық қасиеттеріне толығымен ұқсамайды.
• Нақты молекула немесе ион барлық резонанстық құрылымдардың гибридімен жақсы көрсетіледі.
Резонанс құрылымдары ↔ көрсеткімен көрсетілген. Төменде карбонат ионының резонанстық құрылымдары берілген (CO32-).
Рентгендік зерттеулер нақты молекуланың осы резонанстардың арасында екенін көрсетті. Зерттеулерге сәйкес, барлық көміртегі-оттегі байланыстары карбонат ионында бірдей ұзындықта болады. Алайда, жоғарыдағы құрылымдарға сәйкес, біз бір қос байланыс пен екі жалғыз байланысты көре аламыз. Сондықтан, егер бұл резонанс құрылымдары бөлек пайда болса, ең дұрысы ионда әртүрлі байланыс ұзындықтары болуы керек. Байланыстың бірдей ұзындықтары бұл құрылымдардың ешқайсысының табиғатта жоқ екенін, керісінше оның гибриді бар екенін көрсетеді.
Конъюгация мен резонанстың айырмашылығы неде?
• Резонанс пен конъюгация өзара байланысты. Молекулада конъюгация болса, pi байланыстарын кезектестіру арқылы оған резонанстық құрылымдарды тарта аламыз. Пи электрондары тұтас конъюгацияланған жүйеде делокализацияланғандықтан, барлық резонанстық құрылымдар мұндай молекула үшін жарамды.
• Резонанс конъюгацияланған жүйе электрондарды делокализациялауға мүмкіндік береді.
