محتویات:
قواعد مقایسهی پایداری شکلهای رزونانسی
برای پرش به مطلب مربوط به هر عنوان، بر روی آن عنوان در قسمت بالا کلیک کنید.
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.