Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
22
ROZDZIAŁ1
PODSTAWY
.Wiązaniachemiczneibudowacząsteczek
1.;TEORIAREZONANSU
CzęstodlacząsteczkilubjonumożnazapisaćwięcejniżjednąrównoważnąstrukturęLe-
wisa.Rozważmynaprzykładjonwęglanowy(CO
3
2–).Możemynapisaćtrzyróżne,jednak
równoważnestruktury,1−3:
-
O
O
O
-
C
O-
-
O
1
-
O
C
C
O
O-
O
2
3
Zwróćuwagęnadwieważnecechytychstruktur.Popierwsze,każdyatommakonfigu-
racjęgazuszlachetnego.Podrugie,cojestszczególnieważne,możemyprzekształcićjedną
strukturęwdowolnąinną,zmieniającjedyniepołożenieelektronów.Niemusimyzmieniać
pozycjijąderatomowych.Naprzykład,jeśliprzesuniemyparęelektronowąwtakisposób
jakprzedstawiająwygiętestrzałkiwstrukturze1,zamienimystrukturę1wstrukturę2:
O
-
O
C
O-
stajesię
O
-
-
O
C
O
1
2
Wpodobnysposóbmożemyprzekształcićstrukturę2wstrukturę3:
WSKAZÓWKA
Wygiętestrzałki
(rozdz.3.2)pokazują
ruchparelektronów,
anieatomów.Ruch
elektronówrozpoczyna
siętu,gdziejestpoczątek
strzałki(wobecnej
pozycjiparyelektronowej).
Grotstrzałkiwskazuje
namiejsce,doktórego
paraelektronowasię
przemieszcza(miejsce,
wktórympara
elektronowabędzie
zlokalizowana
wkolejnejstrukturze).
Notacjawygiętych
strzałekjestjednym
znajważniejszych
narzędzi,którychużywa
się,abyprzedstawiać
mechanizmreakcji
organicznych.
O
-
O
-
-
O
C
O
stajesię
C
O
O-
2
3
Struktury1–3,choćnapapierzeniewyglądająnatakiesame,sąrównoważne.Żadnaztych
strukturnatomiastnieodpowiadabezpośredniodanymopisującymbudowęjonuwęglanowego.
Zapomocąbadańrentgenowskichwykazano,żepodwójnewiązaniawęgiel-tlensą
krótszeniżwiązaniapojedyncze.Tegotypubadaniajonuwęglanowegowykazałyże,
wszystkiejegowiązaniawęgiel–tlenmająjednakowądługość.Żadnezwiązańniejest
krótszeodpozostałych,jakmożnabysięspodziewaćnapodstawiestruktur1,2i3.
Najwyraźniejżadnaztychtrzechstrukturniezgadzasięzdanymieksperymentalnymi.
Wkażdejstrukturze,1-3,jednowiązaniewęgiel-tlenjestwiązaniempodwójnym,apo-
zostałedwatowiązaniapojedyncze.Żadnazestrukturniejestzatempoprawna.Jakwięc
powinniśmyprzedstawiaćjonwęglanowy?
Jednymzesposobówwyjaśnieniatejobserwacjijestteoriazwanateoriąrezonansu.
Zgodnieztąteorią:jeślicząsteczkalubjonmożebyćprzedstawionaprzezdwielubwięcej
strukturLewisa,któreróżniąsiętylkorozmieszczeniemelektronów,tobędąprawdziwedwa
istotnestwierdzenia:
1.Żadnaztychstruktur,którenazywamystrukturamirezonansowymi,niebędzie
realnąreprezentacjącząsteczkilubjonu.Żadnaniebędziecałkowiciezgodnazwłaści-
wościamifizycznymilubchemicznymisubstancji.
2.Rzeczywistacząsteczkalubjonlepiejbędąprzedstawioneprzezhybrydę(uśrednioną
strukturę)wszystkichstrukturrezonansowych.
•Strukturyrezonansoweniesązatemrzeczywistymistrukturamicząsteczkilub
jonu;istniejątylkonapapierze0Wzwiązkuztymnigdyniemożnaichwyizolować.
Pojedynczastrukturarezonansowanieprzedstawiaprawidłowostrukturycząsteczki
lubjonu.Wteoriirezonansujonwęglanowy,któryjestoczywiścierealnącząsteczką,
mastrukturę,którajesthybrydątrzechhipotetycznychstrukturrezonansowych.
Jakwyglądałabyhybrydastruktur1–3?Spójrznastruktury,awszczególnościnajedno
konkretnewiązaniewęgiel-tlen,np.tonagórze.Towiązaniewęgiel-tlenjestwiązaniem
podwójnymwstrukturze(1)iwiązaniempojedynczymwpozostałychdwóchstruktu-
rach(2i3).Wrzeczywistościtowiązaniewęgiel–tlen,ponieważjesthybrydą,musibyć
