محتویات:

رزونانس

قواعد مقایسه­ی پایداری شکل­های رزونانسی

برای پرش به مطلب مربوط به هر عنوان، بر روی آن عنوان در قسمت بالا کلیک کنید.

رزونانس

گاهی اوقات الکترونها چه پیوندی و چه غیرپیوندی، ویژگی غیر مستقر بودن از خود نشان می دهند. الکترونهای پیوندی ممکن است به جای اینکه بین دو اتم مستقر باشند، بین بیش از دو اتم قرار بگیرند که به چنین الکترون­هایی که بین بیش از دو اتم به اشتراک گذاشته می­شوند و جاذبه­ی بیش از دو هسته را احساس می­کنند، الکترون­های پیوندی غیرمستقر می گوئیم. الکترونهای غیرپیوندی نیز ممکن است به جای اینکه بر روی یک اتم مستقر باشند، بر رو یا بین دو یا چند اتم بصورت همزمان قرار گیرند که به چنین الکترون­هایی الکترون­های غیرپیوندی غیرمستقر می گوئیم. ساختارهای لوییس درنمایش الکترون­های غیرمستقر ضعف دارند و برای نمایش آن­ها متوسل به پدیده­ی رزونانس میشوند. در رزونانس مکان­های مختلف امکان­پذیر الکترون­های غیرمستقر به صورت ترکیبی از شکل­های رزونانسی نمایش داده می­شوند. هر شکل رزونانسی الکترون­های غیرمستقر را در یکی از حالت­های امکان­پذیر به صورت مستقر نمایش می­دهد. رزونانس را با فلش دو طرفه بین شکل­های رزونانسی نمایش می­دهیم و ساختار مولکول واقعی را از هیبرید رزونانسی یا ترکیب رزونانسی شکل­های رزونانسی به­دست می­آوریم. به عبارتی ساختار مولکول واقعی از میانگین­گیری شکل­های رزونانسی به­دست می­آید.

بعنوان مثال میتوان رزونانس در مولکول SO2 را در نظر گرفت. در این مولکول دو الکترون پیوندی پای داریم که در نواحی همپوشانی یکی از اوربیتال های 3p گوگرد با دو اوربیتال 2p اتمهای اکسیژن قرار می گیرند وبنابراین بر روی هر سه اتم قرار دارند و غیر مستقر محسوب می شوند. مولکول SO2 دو شکل رزونانسی دارد (ساختارهای یک: O=S-O و دو: O-S=O) که هر شکل رزونانسی یکی از موقعیت های امکان پذیر برای جفت الکترون پیوندی پای را نمایش می دهد.

خواص مولکول واقعی SO2 با ترکیب خواص شکلهای رزونانسی اش بدست می آید. مثلا در SO2 نمایش داده شده با ساختارهای O=S-O و O-S=O یک پیوند SO یگانه (بلند و ضعیف) و یک پیوند SO دوگانه (کوتاه و قوی) داریم. در واقعیت در SO2 هر دو پیوند کاملاً هم­ارز هستند و از لحاظ خواص مابین یگانه و دوگانه هستند که این مطلب با میانگین گیری از ساختارهای O=S-O و O-S=O بدست می آید. بایستی در نظر داشت که در نظر گرفتن ترکیب ساختارهای 1 و 2 بعنوان ساختار مولکول واقعی  SO2 به معنی این نیست که در ماده SO2 نیمی از مولکولها ساختار 1 و نیمی دیگر ساختار 2 را دارند. همچنین به این معنی هم نیست که یک مولکول SO2 لحظاتی ساختار 1 و لحظاتی ساختار 2 را دارد. بلکه تمام مولکولهای  SO2 در تمام لحظات یک شکل دارند و آن شکل نه ساختار 1 و نه ساختار 2 بلکه ساختاری میانگین این دو ساختار است. ساختارهای 1 و 2 فرضی هستند در حالیکه میانگین آنها ساختاری واقعی است. این مطالب در مورد مابقی رزونانس ها نیز بطور مشابه برقرارند.

سهم هر شکل رزونانسی در تعیین خواص مولکولی واقعی تابعی از پایداری آن شکل رزونانسی است. هر چه یک شکل رزونانسی پایدارتر باشد، آن شکل رزوناسی مطلوبتر خواهد بود و سهم آن در تعیین خواص مولکول واقعی بیشتر خواهد بود یا ساختار مولکول واقعی مربوطه به آن شکل رزونانسی نزدیکتر خواهد بود. در صورتی که شکلهای رزونانسی مشابه باشند سهم آن­ها نیز یکسان خواهد بود و میانگین­گیری دقیقاً خواص مولکول واقعی را تعیین می­کند. مثلا برای   که شکلهای رزونانسی مشابه هستند، سهم هر شکل رزونانسی برابر %50 است.

الکترون­های غیرمستقر جاذبه­ی تعداد هسته های بیشتری را احساس می­کنند، به همین جهت از الکترون­های مستقر پایدارترند. وجود الکترون­های غیرمستقر یا وجود رزونانس باعث افزایش انرژی پیوندها و پایداری ترکیب می­شود که از پایداری حاصله به عنوان پایداری رزونانسی یاد می­شود. هر چه تعداد شکل های رزونانسی بیشتر باشد و پایداری شکل های رزونانسی بهمدیگر نزدیک تر باشد، پایداری حاصل از رزونانس بیشتر خواهد بود.

قواعد مقایسه­ی پایداری شکل­های رزونانسی

       در صورتی که شکل­های رزونانسی مشابه نباشند، از مجموعه قواعد زیر برای مقایسه­ی پایداری آنها استفاده می­کنیم. در ابتدا بایستی توجه داشت که شکل­های رزونانسی از جابه­جایی الکترون­ها و نه اتمها به­دست می­آیند.       

1)     هر چه تعداد پیوند بیشتر باشد، شکل رزونانسی مربوطه پایدارتر است.

2)     تبعیت اتم­ها از قاعده­ی اکتت باعث پایداری شکل رزونانسی می­شود.

 شکل­های رزونانسی که بر اساس قاعده­ی اکتت رسم شوند در سه مورد بالا یکسان هستند و مقایسه­ی پایداری آنها بر اساس سه مورد بعدی صورت می­گیرد. برای استفاده از سه قاعده­ی زیر بایستی بار قراردادی تک تک اتم­ها را در هر شکل رزونانسی تعیین کنیم.

3)     توزیع بارهای قراردادی با تمایل اتم­ها برای الکترون یا الکترونگاتیویته­ی آنها همخوانی داشته باشد. از قرار دادن بارهای قراردادی مثبت بر روی اتم­های الکترونگاتیو مثل فلوئور، اکسیژن و نیتروژن یا از قرار دادن بارهای قراردادی منفی بزرگ بر روی اتم­های نسبتاً الکتروپوزیتیو مثل کربن خودداری شود.

4)     قاعده­ی بارهای همجوار رعایت شود. بر مبنای این قاعده بایستی از قراردادن بارهای قراردادی همنام بر روی اتمهای مجاور خودداری شود.

5)     از جدایی زیاد بارها اجتناب شود. هر چه تعداد و اندازه­ی بارها کمتر باشد، بهتر است.