Konjugatsioon vs resonants
Konjugatsioon ja resonants on kaks olulist nähtust molekulide käitumise mõistmisel.
Mis on konjugatsioon?
Kui molekulis esineb vaheldumisi üksik- ja mitmiksidemeid, siis me ütleme, et süsteem on konjugeeritud. Näiteks benseeni molekul on konjugeeritud süsteem. Mitmiksideme puhul on üks sigma side ja üks või kaks pi-tiiki. Pi-sidemed koosnevad kattuvatest p-orbitaalidest. P-orbitaalidel olevad elektronid paiknevad risti molekuli tasapinnaga. Seega, kui vahelduvates sidemetes on pi-sidemed, on kõik elektronid kogu konjugeeritud süsteemis ümber paigutatud. Teisisõnu, me nimetame seda elektronipilveks. Kuna elektronid on delokaliseeritud, kuuluvad nad konjugeeritud süsteemi kõikide aatomite hulka, kuid mitte ainult ühe aatomi jaoks. See vähendab süsteemi üldist energiat ja suurendab stabiilsust. Konjugeeritud süsteemi loomisel võivad osaleda mitte ainult pi-sidemed, vaid ka üksikud elektronide paarid, radikaalid või karbeniumioonid. Nendel juhtudel on kas mitteseotud p-orbitaalid, millel on kaks elektroni, üks elektron või puuduvad elektronid. On lineaarseid ja tsüklilisi konjugeeritud süsteeme. Mõned on piiratud ainult ühe molekuliga. Kui on suuremad polümeerstruktuurid, võivad olla väga suured konjugeeritud süsteemid. Konjugatsiooni olemasolu võimaldab molekulidel toimida kromofooridena. Kromofoorid suudavad valgust neelata; seetõttu on ühend värviline.
Mis on resonants?
Lewise struktuuride kirjutamisel näitame ainult valentselektrone. Kui aatomid jagavad või edastavad elektrone, püüame anda igale aatomile väärisgaasi elektroonilise konfiguratsiooni. Sellel katsel võime aga elektronidele kunstliku asukoha peale suruda. Selle tulemusena saab paljude molekulide ja ioonide jaoks kirjutada rohkem kui ühe ekvivalentse Lewise struktuuri. Struktuure, mis on kirjutatud elektronide asukoha muutmisega, nimetatakse resonantsstruktuurideks. Need on struktuurid, mis eksisteerivad ainult teoreetiliselt. Resonantsstruktuurid näitavad struktuuri kohta kahte fakti.
• Ükski resonantsstruktuur ei ole tegeliku molekuli õige esitus. Ja ükski neist ei sarnane täielikult tegeliku molekuli keemiliste ja füüsikaliste omadustega.
• Tegelikku molekuli või iooni esindab kõige paremini kõigi resonantsstruktuuride hübriid.
Resonantsstruktuurid on näidatud noolega ↔. Järgmised on karbonaadioonide resonantsstruktuurid (CO32-).
Röntgeniuuringud on näidanud, et tegelik molekul asub nende resonantside vahel. Uuringute kohaselt on kõik süsinik-hapnik sidemed karbonaadioonides võrdse pikkusega. Ül altoodud struktuuride järgi näeme aga üht kaksiksidet ja kahte üksiksidet. Seega, kui need resonantsstruktuurid esinevad eraldi, peaksid ideaaljuhul olema ioonis erinevad sideme pikkused. Samad sidemete pikkused näitavad, et ükski neist struktuuridest tegelikult looduses ei esine, pigem on nende hübriid olemas.
Mis vahe on konjugatsioonil ja resonantsil?
• Resonants ja konjugatsioon on omavahel seotud. Kui molekulis on konjugatsioon, saame pi-sidemeid vaheldudes joonistada sellele resonantsstruktuure. Kuna pi-elektronid on kogu konjugeeritud süsteemis delokaliseeritud, kehtivad sellise molekuli puhul kõik resonantsstruktuurid.
• Resonants võimaldab konjugeeritud süsteemil elektrone ümber paigutada.
