Σύζυγος εναντίον Συντονισμού
Η σύζευξη και ο συντονισμός είναι δύο σημαντικά φαινόμενα για την κατανόηση της συμπεριφοράς των μορίων.
Τι είναι Σύζευξη;
Σε ένα μόριο όταν υπάρχουν εναλλασσόμενοι απλοί και πολλαπλοί δεσμοί, λέμε ότι το σύστημα είναι συζευγμένο. Για παράδειγμα, το μόριο βενζολίου είναι ένα συζευγμένο σύστημα. Σε έναν πολλαπλό δεσμό, υπάρχει ένας δεσμός σίγμα και ένας ή δύο λίμνες pi. Οι δεσμοί Pi σχηματίζονται από επικαλυπτόμενα τροχιακά p. Τα ηλεκτρόνια στα τροχιακά p βρίσκονται κάθετα στο επίπεδο του μορίου. Έτσι, όταν υπάρχουν δεσμοί pi σε εναλλασσόμενους δεσμούς, όλα τα ηλεκτρόνια αποτοπίζονται σε όλο το συζευγμένο σύστημα. Με άλλα λόγια, το ονομάζουμε σύννεφο ηλεκτρονίων. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια είναι μετατοπισμένα, ανήκουν σε όλα τα άτομα του συζευγμένου συστήματος, αλλά όχι μόνο σε ένα άτομο. Αυτό μειώνει τη συνολική ενέργεια του συστήματος και αυξάνει τη σταθερότητα. Όχι μόνο, οι δεσμοί pi, αλλά και μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων, ρίζες ή ιόντα καρβενίου μπορούν να συμμετάσχουν στη δημιουργία ενός συζευγμένου συστήματος. Σε αυτές τις περιπτώσεις, υπάρχουν είτε μη συνδεδεμένα τροχιακά p με δύο ηλεκτρόνια, ένα ηλεκτρόνιο ή καθόλου ηλεκτρόνια. Υπάρχουν γραμμικά και κυκλικά συζευγμένα συστήματα. Μερικά περιορίζονται σε ένα μόνο μόριο. Όταν υπάρχουν μεγαλύτερες πολυμερείς δομές, μπορεί να υπάρχουν πολύ μεγάλα συζευγμένα συστήματα. Η παρουσία σύζευξης επιτρέπει στα μόρια να δρουν ως χρωμοφόρα. Τα χρωμοφόρα μπορούν να απορροφήσουν φως. Επομένως, η ένωση θα είναι χρωματισμένη.
Τι είναι το Resonance;
Όταν γράφουμε δομές Lewis, δείχνουμε μόνο ηλεκτρόνια σθένους. Έχοντας τα άτομα να μοιράζονται ή να μεταφέρουν ηλεκτρόνια, προσπαθούμε να δώσουμε σε κάθε άτομο την ηλεκτρονική διαμόρφωση ευγενούς αερίου. Ωστόσο, σε αυτή την προσπάθεια, μπορεί να επιβάλουμε μια τεχνητή θέση στα ηλεκτρόνια. Ως αποτέλεσμα, περισσότερες από μία ισοδύναμες δομές Lewis μπορούν να γραφτούν για πολλά μόρια και ιόντα. Οι δομές που γράφτηκαν αλλάζοντας τη θέση των ηλεκτρονίων είναι γνωστές ως δομές συντονισμού. Πρόκειται για δομές που υπάρχουν μόνο στη θεωρία. Οι δομές συντονισμού δηλώνουν δύο γεγονότα για τη δομή.
• Καμία από τις δομές συντονισμού δεν θα είναι η σωστή αναπαράσταση του πραγματικού μορίου. Και κανένα δεν θα μοιάζει εντελώς με τις χημικές και φυσικές ιδιότητες του πραγματικού μορίου.
• Το πραγματικό μόριο ή το ιόν θα αντιπροσωπεύεται καλύτερα από ένα υβρίδιο όλων των δομών συντονισμού.
Οι δομές συντονισμού φαίνονται με το βέλος ↔. Ακολουθούν οι δομές συντονισμού των ανθρακικών ιόντων (CO32-).
Μελέτες ακτίνων Χ έχουν δείξει ότι το πραγματικό μόριο βρίσκεται ανάμεσα σε αυτούς τους συντονισμούς. Σύμφωνα με τις μελέτες, όλοι οι δεσμοί άνθρακα-οξυγόνου είναι ίσου μήκους σε ανθρακικά ιόντα. Ωστόσο, σύμφωνα με τις παραπάνω δομές, μπορούμε να δούμε έναν διπλό δεσμό και δύο απλούς δεσμούς. Επομένως, εάν αυτές οι δομές συντονισμού εμφανίζονται χωριστά, ιδανικά θα πρέπει να υπάρχουν διαφορετικά μήκη δεσμού στο ιόν. Τα ίδια μήκη δεσμών υποδεικνύουν ότι καμία από αυτές τις δομές δεν υπάρχει στην πραγματικότητα στη φύση, μάλλον υπάρχει ένα υβρίδιο αυτού.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Σύζευξης και Συντονισμού;
• Ο συντονισμός και η σύζευξη είναι αλληλένδετες. Εάν υπάρχει σύζευξη σε ένα μόριο, μπορούμε να σχεδιάσουμε δομές συντονισμού σε αυτό εναλλάσσοντας τους δεσμούς pi. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια pi είναι αποτοπισμένα σε ολόκληρο το συζευγμένο σύστημα, όλες οι δομές συντονισμού ισχύουν για ένα τέτοιο μόριο.
• Ο συντονισμός επιτρέπει σε ένα συζευγμένο σύστημα να αποεντοπίζει ηλεκτρόνια.
