Konjugace vs rezonance
Konjugace a rezonance jsou dva důležité jevy pro pochopení chování molekul.
Co je konjugace?
V molekule, kde jsou přítomny střídající se jednoduché a vícenásobné vazby, říkáme, že systém je konjugovaný. Například molekula benzenu je konjugovaný systém. Ve vícenásobné vazbě je jedna sigma vazba a jeden nebo dva pí rybníky. Pí vazby jsou tvořeny překrývajícími se p orbitaly. Elektrony v orbitalech p jsou umístěny kolmo k rovině molekuly. Takže když jsou pí vazby ve střídavých vazbách, všechny elektrony jsou delokalizovány v celém konjugovaném systému. Jinými slovy tomu říkáme elektronový mrak. Protože elektrony jsou delokalizovány, patří všem atomům v konjugovaném systému, ale ne pouze jednomu atomu. To snižuje celkovou energii systému a zvyšuje stabilitu. Na vytváření konjugovaného systému se mohou podílet nejen pí vazby, ale také osamocené elektronové páry, radikály nebo karbeniové ionty. V těchto případech jsou buď nevázané p orbitaly se dvěma elektrony, jedním elektronem nebo žádnými elektrony. Existují lineární a cyklické konjugované systémy. Některé jsou omezeny pouze na jednu molekulu. Pokud existují větší polymerní struktury, mohou existovat velmi velké konjugované systémy. Přítomnost konjugace umožňuje molekulám působit jako chromofory. Chromofory mohou absorbovat světlo; proto bude sloučenina barevná.
Co je rezonance?
Při psaní Lewisových struktur zobrazujeme pouze valenční elektrony. Tím, že atomy sdílejí nebo přenášejí elektrony, se snažíme dát každému atomu elektronickou konfiguraci vzácných plynů. Při tomto pokusu však můžeme elektronům vnutit umělé umístění. V důsledku toho lze pro mnoho molekul a iontů zapsat více než jednu ekvivalentní Lewisovu strukturu. Struktury napsané změnou polohy elektronů jsou známé jako rezonanční struktury. Jsou to struktury, které existují pouze teoreticky. Rezonanční struktury uvádějí dvě skutečnosti o struktuře.
• Žádná z rezonančních struktur nebude správnou reprezentací skutečné molekuly. A žádná nebude zcela připomínat chemické a fyzikální vlastnosti skutečné molekuly.
• Vlastní molekula nebo ion bude nejlépe reprezentován hybridem všech rezonančních struktur.
Rezonanční struktury jsou znázorněny šipkou ↔. Následují rezonanční struktury uhličitanového iontu (CO32-).
Rentgenové studie ukázaly, že skutečná molekula je mezi těmito rezonancemi. Podle studií jsou všechny vazby uhlík-kyslík v uhličitanovém iontu stejně dlouhé. Podle výše uvedených struktur však můžeme vidět jednu dvojnou vazbu a dvě jednoduché vazby. Pokud se tedy tyto rezonanční struktury vyskytují odděleně, v ideálním případě by měly být v iontu různé délky vazeb. Stejné délky vazeb naznačují, že žádná z těchto struktur se v přírodě skutečně nevyskytuje, spíše existuje jejich hybrid.
Jaký je rozdíl mezi konjugací a rezonancí?
• Rezonance a konjugace spolu souvisí. Pokud je v molekule konjugace, můžeme k ní přikreslit rezonanční struktury střídáním pí vazeb. Protože pí elektrony jsou delokalizovány v celém konjugovaném systému, všechny rezonanční struktury jsou platné pro takovou molekulu.
• Rezonance umožňuje konjugovanému systému delokalizovat elektrony.
