Kimyada rezonans, bazı moleküllerde veya iyonlarda, çeşitli katkıda bulunan yapıların (veya formlar, ayrıca farklı olarak rezonans yapıları veya kanonik yapılar olarak da bilinir), rezonans hibritinde (veya hibrit yapı olarak) valence olarak birleştirilmesini tarif etmenin bir yolu bağ teorisi. Bağlamanın bir tek Lewis yapısı ile ifade edilemeyeceği belirli moleküller veya poliamerik iyonlar içindeki delokalize elektronları tarif etmek için özel bir değeri vardır.
Bağ Teorisi Genel Bakış:
Değerlik bağ teorisi, bir kimyasal türdeki bağın Lewis yapısıyla tanımlanabileceği temel bir kavramdır. Bu teori, çoğu kimyasal tür için geçerli olan tek bir Lewis yapısının varlığına dayanır. Ancak, bazı durumlarda birden fazla Lewis yapısı çizilebilir.
Rezonansın Temel İlkeleri:
Rezonans, bir molekül veya iyonun yapısının birden fazla Lewis yapısı ile ifade edilebileceği bir kavramdır. Bu durum, özellikle belirli moleküllerde delokalize elektronların varlığıyla ortaya çıkar. Örnek olarak, nitrit anyonundaki rezonans hibriti incelenebilir.
Rezonansın Örnekleri:
Nitrit anyonundaki örnekte olduğu gibi, rezonans melezi, katkıda bulunan yapılardan bir ortalamayı temsil eder. Bu ortalamaya dayanarak, molekülün deneysel olarak belirlenmiş özellikleriyle uyumlu bir açıklama yapılabilir.
Rezonansın Energetik Yönleri:
Rezonans enerjisi veya yerinden çıkarma enerjisi, bir rezonans melezinin diğer varsayımsal stabil olmayan yapılarla karşılaştırıldığında ne kadar kararlı olduğunu belirler. Bu enerji, elektron uzaklaştırmanın potansiyel enerjiyi düşürmesi ilkesine dayanır.
Tarihi Perspektif:
Rezonans kavramı, Johannes Thiele'nin 1899'daki "Kısmi Değerlik Hipotezi" ile ortaya çıktı ve zamanla geliştirilerek kimyanın temel prensiplerinden biri haline geldi. Bu kavram, benzenin kararlılığını açıklamada ve izomer sayısını anlamada önemli bir rol oynar.
Sonuç:
Bağ teorisi ve rezonans, kimyanın derinliklerinde gezinirken kullanılan güçlü araçlardır. Bu kavramlar, moleküler yapının anlaşılmasına ve deneysel olarak belirlenmiş özelliklerin rasyonelleştirilmesine katkıda bulunur. Rezonans, kimyanın gizemli dünyasını aydınlatan bir ışık gibi, bilim insanlarına moleküler dünyanın derinliklerini keşfetme fırsatı sunar.
Genel Bakış
Değerlik bağ teorisi çerçevesinde rezonans, bir kimyasal türdeki bağın Lewis yapısıyla tanımlanabileceği fikrinin bir uzantısıdır. Pek çok kimyasal tür için, oktet kuralına uyan, muhtemelen biçimsel yükleri taşıyan ve pozitif tamsayı düzenine sahip bağlarla bağlı olan atomlardan oluşan tek bir Lewis yapısı, kimyasal bağları tanımlamak ve bağ uzunlukları, açıları gibi deneysel olarak belirlenmiş moleküler özellikleri rasyonelleştirmek için yeterlidir. ve dipol momenti. Bununla birlikte, bazı durumlarda birden fazla Lewis yapısı çizilebilir ve deneysel özellikler herhangi bir yapıyla tutarsızdır. Bu tip bir durumu ele almak için, katkıda bulunan birkaç yapının ortalama olarak bir arada olduğu kabul edilir ve molekülün, birkaç Lewis yapısının gerçek yapısını tanımlamak için topluca kullanıldığı bir rezonans hibriti ile temsil edildiği söylenir.
Değerlik bağ teorisi çerçevesinde rezonans, bir kimyasal türdeki bağın Lewis yapısıyla tanımlanabileceği fikrinin bir uzantısıdır. Pek çok kimyasal tür için, oktet kuralına uyan, muhtemelen biçimsel yükleri taşıyan ve pozitif tamsayı düzenine sahip bağlarla bağlı olan atomlardan oluşan tek bir Lewis yapısı, kimyasal bağları tanımlamak ve bağ uzunlukları, açıları gibi deneysel olarak belirlenmiş moleküler özellikleri rasyonelleştirmek için yeterlidir. ve dipol momenti. Bununla birlikte, bazı durumlarda birden fazla Lewis yapısı çizilebilir ve deneysel özellikler herhangi bir yapıyla tutarsızdır. Bu tip bir durumu ele almak için, katkıda bulunan birkaç yapının ortalama olarak bir arada olduğu kabul edilir ve molekülün, birkaç Lewis yapısının gerçek yapısını tanımlamak için topluca kullanıldığı bir rezonans hibriti ile temsil edildiği söylenir.
Örneğin, NO2– ‘de nitrit anyonunda, iki N-O bağ uzunluğu aynıdır, ancak hiçbir Lewis yapısı aynı formal bağ sırasına sahip iki N-O bağına sahip olmasa da eşittir. Bununla birlikte, ölçülen yapısı yukarıda gösterilen iki ana katkıda bulunan yapının rezonans melezi olarak yapılan bir açıklama ile tutarlıdır: tipik olarak bir N – 0 tekli bağ arasında orta uzunlukta olan (125 pm. hidroksilamin, H2N-OH) ve N = 0 çift bağ (nitronyum iyonunda 115 pm, [0 = N = 0] +). Katkıda bulunan yapılara göre, her bir N = O bağı, 1.5’lik gerçek bir bağ sırasına yol açan, resmi bir tek ve resmi çift bağın ortalamasıdır. Bu ortalama nedeniyle, NO2 – ‘deki bağın Lewis açıklaması, anyonun eşdeğer N-O bağlarına sahip olduğu deneysel gerçeğiyle bağdaştırılır.
Rezonans melezi, gerçek molekülü katkıda bulunan yapıların “ortalaması” olarak temsil eder, bağ uzunlukları ve katkı yapanların ayrı ayrı Lewis yapıları için beklenenlere kıyasla ara değerleri alarak kısmi yükler oluştururlar. Katkıda bulunan yapılar, elektronların atomlara biçimsel dağılımında farklılık gösterir, fiziksel ve kimyasal olarak anlamlı elektron veya sıkma yoğunluklarında değil. Katkıda bulunan yapılar resmi tahvil düzenlerinde ve resmi ücret tahsislerinde farklılık gösterebilirken, katkıda bulunan tüm yapıların aynı sayıda değerlik elektronuna ve aynı sıkma çokluğuna sahip olması gerekir.
Rezonans melezi, gerçek molekülü katkıda bulunan yapıların “ortalaması” olarak temsil eder, bağ uzunlukları ve katkı yapanların ayrı ayrı Lewis yapıları için beklenenlere kıyasla ara değerleri alarak kısmi yükler oluştururlar. Katkıda bulunan yapılar, elektronların atomlara biçimsel dağılımında farklılık gösterir, fiziksel ve kimyasal olarak anlamlı elektron veya sıkma yoğunluklarında değil. Katkıda bulunan yapılar resmi tahvil düzenlerinde ve resmi ücret tahsislerinde farklılık gösterebilirken, katkıda bulunan tüm yapıların aynı sayıda değerlik elektronuna ve aynı sıkma çokluğuna sahip olması gerekir.
Elektron uzaklaştırma bir sistemin potansiyel enerjisini düşürdüğü için, bir rezonans melezi ile temsil edilen herhangi bir tür (varsayımsal) katkıda bulunan yapılardan daha kararlıdır. Potansiyel enerjideki gerçek türler ile katkıda bulunan yapının en düşük potansiyel enerjili (hesaplanan) enerji arasındaki farka rezonans enerjisi veya yerinden çıkarma enerjisi denir. Rezonans enerjisinin büyüklüğü, varsayımsal “stabilize edilmemiş” türler hakkında yapılan varsayımlara ve kullanılan hesaplama yöntemlerine dayanır ve benzer varsayımlar ve koşullar altında hesaplanan rezonans enerjilerinin karşılaştırılması kimyasal olarak anlamlı olsa da ölçülebilir bir fiziksel niceliği temsil etmez.
Doğrusal polienler ve poliromatik bileşikler gibi genişletilmiş bir π sistemine sahip olan moleküller, rezonans hibritleri ile ve ayrıca moleküler orbital teorisinde delokalize edilmiş orbitaller ile iyi tarif edilmiştir.
Doğrusal polienler ve poliromatik bileşikler gibi genişletilmiş bir π sistemine sahip olan moleküller, rezonans hibritleri ile ve ayrıca moleküler orbital teorisinde delokalize edilmiş orbitaller ile iyi tarif edilmiştir.