Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
14.6WSPÓŁCZESNETEORIESTRUKTURYBENZENU
655
14.6WSPÓŁCZESNETEORIESTRUKTURYBENZENU
Dopierorozwójmechanikikwantowejpo1920rokupozwoliłzrozumiećniezwykłeza-
chowanieitrwałośćbenzenu.Mechanikakwantowa,jakjużwidzieliśmy,pozwalaspoj-
rzećnawiązaniawcząsteczcezdwóchstron,odstronyteoriirezonansuiodstronyteorii
orbitalimolekularnych.Terazzobaczymyjakobieteteoriemożnazastosowaćdocząsteczki
benzenu.
14.6AWyjaśnieniestrukturybenzenunapodstawierezonansu
Podstawowymzałożeniemteoriirezonansu(rozdz.1.8i13.4)jestto,żegdydlacząsteczki
możnanarysowaćdwielubwięcejstrukturLewisa,któreróżniąsiętylkopołożeniemelek-
tronów,tożadnaztychstrukturniebędziewpełniodpowiadałachemicznymifizycznym
właściwościomzwiązku.Pamiętającotymmożemyzrozumiećprawdziwąnaturędwóch
strukturKekulégo(IiII)benzenu.
•StrukturyKekulégo(IiII)różniąsiętylkopołożeniemelektronów;nieprzedstawiają
onedwóchoddzielnychcząsteczekwstanierównowagi,takjaktoproponowałKekulé.
StrukturyIiIIsąnajwiększymprzybliżeniemstrukturybenzenu,jakimożemyuzyskać
wramachograniczeniajegostrukturycząsteczkowejprzezklasycznezasadywalencyjności
orazfakt,żejegosześćatomówwodorujestchemicznierównoważne.Problemzestruk-
turąKekulégopoleganatym,żesątostrukturyLewisa,astrukturyLewisaprzedstawiają
elektronyjakozlokalizowane.(Wbenzenie,jakzobaczymy,elektronysązdelokalizowane).
Teoriarezonansunaszczęścienietylkomówinam,żemożemysięspodziewaćtegorodzaju
problemu,alepozwalanamgorozwiązać.
•Zgodniezteoriąrezonansuuważamy,żeponiższestrukturyKekulégoIiIItostruk-
turygranicznemająceswójudziałwrzeczywistejstrukturzebenzenuiodnosimyjedo
siebiewzajemniejednąstrzałkązdwomapełnymigrotami(aniedwomaosobnymi
strzałkami,któresąużywanedozaznaczaniastanurównowag).
Strukturygraniczne,comusimypodkreślićjeszczeraz,niesąwstanierównowagi.Nie
sąonestrukturamirzeczywistychcząsteczek.Sąnajlepszymprzedstawieniemstruktury
cząsteczki,jakimożemyuzyskaćnapodstawieprostychregułwalencyjnościisąbardzo
użyteczne,pomagającnamprzedstawićprawdziwącząsteczkęjakohybrydę:
I
(not
nie
)
II
Spójrzuważnienastruktury.WszystkiepojedynczewiązaniawstrukturzeIsąwiązaniami
podwójnymiwstrukturzeII.
•Hybrydowa(uśredniona)strukturaniebędziezawierać,aniczystopojedynczychwią-
zań,aniczystopodwójnychwiązańmiędzyatomamiwęgla.Rządwiązaniabędzie
pomiędzypojedynczymapodwójnymwiązaniem.
Dowodydoświadczalnepotwierdzajątakąstrukturę.Napodstawiepomiarówspektrosko-
powychwiadomo,żecząsteczkabenzenujestpłaskaiżewszystkiewiązaniawęgiel–węgiel
majątakąsamądługość.Cowięcejdługośćwiązaniawęgiel–węgielwbenzenie(rys.14.2)
wynosi0,139nm(1,39Å),cojestwartościąpomiędzydługościąpojedynczegowiązania
węgiel–węgielmiędzyatomamiohybrydyzacjisp
2[0,147nm(1,47Å)tabela13.1],adłu-
gościąpodwójnegowiązania–węgiel[0,134nm(1,34Å)].
H
1,09
Å
H
H
C
C
C
1,39
Å
120°
C
C
H
C
H
120°
120°
H
RYS.14.2Długości
wiązańikąty
walencyjnewbenzenie
(pokazanowyłącznie
wiązaniaσ)
