Теория на резонанса в органичната химия. Теория на резонанса

Понякога можете да напишете няколко правилни лусови формули, които се различават по естеството на връзките между същите атоми. Например:

Във всеки случай има два начина за изпълнение на октетно правило за всички атоми. Ако молекулата може да бъде представена с две или повече формули, в които атомите са свързани в една и съща последователност, тези формули се наричат \u200b\u200bрезонансни форми или класически резонансни структури.

Резонансни структури се вземат за свързване с двойни стрелки, както се извършва по-горе.

Действителната структура на частицата не съвпада с някоя от резонансните структури. Тя не се случва в непрекъсната трансформация на една структура в друга и обратно. Всъщност истинската структура е нещо сред двете форми на лимита. Тази реална структура се нарича резонансен хибрид.

В първия случай, резонансният хибрид към първата структура е много по-близо от втория. Въпреки това, реалната молекула също има някои характеристики на втората структура със заряд върху азотни и кислородни атоми. В два други случая и двата гранични структури правят същия принос към резонансен хибрид. Многообразието на връзките и в двата случая е равно на всички три резонансни хибрида са показани по-долу (пунктираните линии са частично двойни връзки):

Съединенията, за които са възможни резонансни структури, обикновено са по-стабилни. Например, във втория пример, отрицателен заряд се разпределя върху два кислородни атома и не се концентрира върху един от тях. Такова делекализация на таксата е стабилизиращ фактор. В първия пример връзката се държи като обикновена проста връзка, а електронната двойка азотния атом не е склонна да участва в образуването на нови връзки. Наличието на втората (дясна) резонансна структура обяснява тези факти.

Като цяло трябва да се помни, че ползите от всяка теория се определят от способността да се обясни тази теория известни факти и предскажете ново.

Резонансът е деликализацията на електроните в ковалентно свързана частица, което води до допълнителна стабилизация на тази частица. Резонансът е изобразен с помощта на резонансни структури, свързани с двойно остри стрелки или с резонансни хибриди.

Ако разглеждаме йони и молекули от гледна точка на електронната им структура, е възможно да се разграничат първите молекули и йони, за които е възможно само една електронна формула, например въглероден хлорид, етан, триметиламин, метилат-йон и, втори, молекули и йони, за които можете да напишете няколко електронни формула, без да променяте взаимно местоположение Атомите наричаха екстремни структури. Ограничените структури могат да бъдат различими и неразличими. В този случай, наречен резонанс или мезонери, молекулата може да покаже специални свойства, които не могат да бъдат изразени от нито една от разграничимите възможни формули. В този случай използвайте набора от лимитирани структури, резултатът от взаимодействието (резонансна хибрид), от която може да бъде тази молекула. Състоянието на мезомерия между различните гранични структури на същата молекула е изобразено със символ, например:

Друг начин за резонанс на изображението е да се използва пунктирана линия, например за карбоксилатен йон:

Като цяло, резонансът възниква само с участието на електронни двойки и N молекули. В някои случаи, електронни двойки C-N, това явление се нарича в резонанс. хиперицепция или свръхконтство. Многобройни експериментални факти (необичайни анормални аномалии, диполни моменти и др.) За да се признае, че електронните двойки - Комуникации SN. Поставянето на двойни връзки или в ненаситени цикли може да участва в резонанса. В случай на пропилен, това се проявява в приноса на следните гранични структури:

В резултат на това частично показва свойствата на ненаситена двойна връзка с двойната връзка. Този ефект се нарича SuperCount (хиперасиране). За въглеродния атом този ефект се засилва, тъй като броят на асоциираните атоми на водород се увеличава. Надлежката намалява в следната последователност:

CH3-\u003e CH3CH2-\u003e (CH3) 2CH-\u003e (CH3) 3 C-

Циклопропин, който има две делокализирани връзки, които са до голяма степен P-символ, е в състояние да интерфейс с карбонилна група:

Резонансът може да възникне само между геометрично подобни структури. тези. Тя не трябва да бъде придружена от забележима промяна в местоположението на атомите, възможно е само да се промени разпределението на електроните вътре в молекулата. Резонансът се увеличава, ако регионът на свободно обращение на електрони се увеличава (т.е., обемът на молекулното орбитално увеличава). Много силен резонанс:

В четиридесетте се имаха научен пробив в полето органична химия и химия на високомолекулни съединения. Създават качествено нови материали. Процесът на превръщане в образуването на физика и химия на полимери е в ход, теорията на макромолекулите се създава. Научните постижения в тази област стават една от основите на висококачествени трансформации в националната икономика. И това не е случайно, че идеолозите причиняват мощен проактивен удар.

Претекстът е теорията на резонанса, номиниран през 1928 г. от голям химически учен, лауреат нобелова награда Линаус Паулунг. Съгласно тази теория за молекулите, структурата на която може да бъде представена под формата на няколко структурни формули, характеризираща се с метода на разпределение на електронни двойки между ядрата, реалната структура не съответства на никоя от структурите, но е междинен между тях. Приносът на всяка структура се определя от нейната природа и относителна стабилност. Теорията на резонанса (и близо до нейната теория на Mesomeria Ingold) е от съществено значение като удобна систематизация на структурните представителства. Тази теория изигра важна роля в развитието на химията, особено органичната. Всъщност тя разработи език, върху който химиците говореха няколко десетилетия.

Идеята за степента на комисионна и аргументът на идеолозите дават откъси от статията "теория на резонанса" в / 35 /:

"Въз основа на субективни идеалистични съображения, привържениците на резонансната теория бяха измислени за молекули на много химически съединения, комплекти от държавни формули или структури, които не отразяват обективната реалност. В съответствие с теорията на резонанса, истинското състояние на молекулата е резултат от резултатите на квантово-механично взаимодействие, "резонанс", "суперпозиция" или "налагане" на тези фиктивни "държави" или "структури".

Теорията на резонанса, която е тясно свързана с идеалистичните принципи на "Допълнителна" Н. Бор и "Суперпозиция" П. Дизак, е разпространението на "физически" идеализъм за органичната химия и има същата методологична махистка фондация с нея.

Друг методологически дефект на теорията на резонанса е неговият механизъм. В съответствие с тази теория органичната молекула отказва наличието на специфични качествени характеристики. Неговите свойства са сведени до простата сума на свойствата на нейните части; Качествените различия се свеждат до чисти количествени различия. По-точно, сложните химически процеси и взаимодействия, възникнали в органичната материя тук, се намаляват до един, по-прости от химически форми, физически форми на движение на материята - към електродинамични и квантово-механични явления. Разработване на идеята за информацията за химията към физиката, известния физик-квантов и "физически" идеалист Е. Шредингер в книгата си "Какво е животът от гледна точка на физиката?" дава широка система от такава механистична информация по-високи форми Движение майчинство до по-ниското. Биологични процеси, които са в основата на живота, тя намалява към гените, гените към органични молекули, от които са оформени, и органични молекули - до квантово-механични явления.

Интересни две точки. Първо, в допълнение към стандартните обвинения в идеализма, тезата за специфичността и качествените характеристики на формите на движение всъщност играе важна роля тук. физически методи В химията, физически и химически в биологията и т.н. На второ място, беше направен опит за връзване на теорията на резонанса с морганизма, който е как да постави основата за комбинирания фронт на борбата срещу напредналите научни посоки.

В скандалния "зелен обем" има член Б. М. Кедров / 37 /, посветен на "теорията на резонанса". Тя рисува в него последствията, които тази "ужасна" теория носи с тях. Представяме много индикативни констатации на тази статия.

1. "резонансната теория" е субективна идеалист, защото превръща фиктивен образ в обект; замества обекта с математическо представяне, съществуващ само в ръководителя на своите поддръжници; Тя поставя обекта - органична молекула - зависима от тази презентация; атрибутите на това представяне самостоятелно съществуване извън главата ни; Захранва го да се движи, взаимодейства, засяга (суперпост) и резонира.

2. "теорията на резонанса" е агностик, тъй като по принцип отказва възможността за отражение на един обект (органична молекула) и неговата структура под формата на едно структурно изображение, една структурна формула; Той изхвърля такова изображение на един обект и го замества с набор от фиктивни "резонансни структури".

3. "теория на резонанса", като идеалистична и агностична, издържа на материалистичната теория на Бюлеров, като несъвместима и непримирима с нея; Тъй като теорията на Бюлеров в корена противоречи на всеки идеализъм и агностицизъм в химията, поддръжниците на "теорията на резонанса" игнорират го и надхвърлиха нейното същество.

4. "Резонансна теория", като през механизма. отрича качествените, специфични характеристики на органичната материя и е перфектно да се опитва да намали моделите на органична химия към законите на квантовата механика; Отричането на теорията на Бутлеров с поддръжници на "резонансната теория" също е свързана с това. Тъй като теорията на Бюлерова, като в своята същност диалектична, дълбоко разкрива специфичните модели на органична химия, отказани от съвременната механика.

5. По своята същност с "теорията на резонанса", Паулинг съвпада с теорията на Месомерия на Изолд, която се обединява от първата до една мезонерна теория. Точно както буржоазните идеолози събраха всички реакционни потоци в биологията, така че те не се разсъртяха и ги обединиха в един предн на морганизъм, така че те бяха заедно, реакционните потоци и в органичната химия, образувайки нито един отпред Поддръжниците на Pulgha-ingold. Всеки опит за разделяне на теорията на мезонерията от "теорията на резонанса" на основание, че теорията на мезонеята може да се тълкува материалистично, е груба грешка, Помагайки на практика нашите идеологически опоненти.

6. Мезомери-резонансната теория в органичната химия представлява същото проявление на общата реакционна идеология, както и в моргоризма лезаманизъм в биологията, както и съвременния "физически" идеализъм, с който тя е тясно свързана.

7. Задачата на съветските учени е да се борят решително срещу идеализма и механизма в органичната химия, срещу нискокачествените буржоазни, реакционни тенденции, срещу враждебната съветска наука и нашия светоглед на теориите, като например мезоне-резонансна теория ... "

Определение на ситуацията около "теорията на резонанса" създаде очевидна противоречия на обвиненията от научна гледна точка. Това беше просто приблизителен модел подход, който нямаше нищо общо с философията. Но шумна дискусия беше отприщи. Това е, което пише за нейния L. A. Blumenefeld / 38 /:

"В хода на тази дискусия някои физици твърдят, че теорията на резонанса е не само идеалист (това е основният мотив на дискусията), но и неграмотен, тъй като противоречи на основите на квантовата механика. В това отношение моите учители. В това отношение моите учители , Ya. К. Синекин и м. Е. Дяткина, срещу която тази дискусия е насочена главно, улавяйки ме, дойде в Игор Евгенивич Таму да разбере мнението си по този повод. Може би най-важното е, че няма колебания Кого точно от основните физици, които обжалват - ние не сме имали. абсолютна научна съвестност, пълното отсъствие на "физически сноби", тласък на влиянието на всички конюнктурни съображения и естествено благоволение, всичко това автоматично е направило тама едва ли "не единственото възможно" не е възможно арбитър. Той каза, че методът на описание, предложен в теорията на резонанса, не противоречи на всеки идеализъм тук и, по негово мнение, няма предмет за обсъждане. Впоследствие всеки стана ясно нещо. Въпреки това е известно, че дискусията продължава. Имаше хора, които твърдят, че теорията на резонанса е ЛЖЯНАУКА. Това е засегнало неблагоприятно развитието на структурната химия ... "

Всъщност няма предмет за обсъждане, но има задача да се удари в високомолекулярната химия. И в името на това Б. М. Кедров, когато се има предвид теорията на резонанса, направи голяма стъпка в тълкуването на V. I. Lenin / 37 /:

"Другари, прилепващи към думата" абстракция ", записана като догматика. Те сравниха факта, че въображаемите" структури "на теорията на мезомерио са същността на абстракцията и дори плода на абстракцията, с това, което се казва от Ленин за научната абстракция и заключи, че след като са необходими абстракции в науката, са разрешени всички видове абстракции, включително абстрактни понятия за фиктивните структури на теорията на мезонерията. Така че Wellons бяха решени от този въпрос, противно на основателността на делото, противно към преките указания на Ленин до вредността на празни и отегчени абстракции, за опасност от трансформация на абстрактни понятия в идеализма. Именно защото тенденциите на трансформацията на абстрактни концепции в идеализма от самото начало бяха в теорията на мезонея И в теорията на резонанса, и двете от тези теории се сляха в края заедно. "

Любопитно е, че идеализмът е различен. Така в статията "Butlers" / 32 / казва; Съветските химици разчитат на теорията на Бюлеров в тяхната борба срещу идеалистичната теория на резонанса. Но от друга страна се оказва, че "в общи философски въпроси, които не са свързани с химията, Butlers е идеалист, пропагандист на спиритизма." Въпреки това не се играят противоречия за идеолозите. В борбата срещу напредналата наука всички средства бяха добри.

Химически резонанс

Теория на резонанса - теория на електронната структура на химичните съединения, съгласно която разпределението на електроните в молекулите (включително сложни йони или радикали) е комбинация (резонанс) на канонични структури с различна конфигурация на двуболни ковалентни връзки. Резонансната вълна функция, описваща електронната структура на молекулата, е линейна комбинация от вълновите функции на каноничните структури.

С други думи, молекулната структура е описана не по една възможна структурна формула, но чрез комбинация (резонанс) на всички алтернативни структури.

Последствията от резонанса на каноничните структури е стабилизирането на основното състояние на молекулата, мярката за такава резонансна стабилизация е енергийна резонанс - разликата между наблюдаваната енергия на основното състояние на молекулата и изчислената енергия на основното състояние на каноничната структура с минимална енергия.

Резонансни циклопентадинитни йонни структури

История

Идеята за резонанс беше въведена в квантова механика Werner Geisenberg през 1926 г. при обсъждане на квантовите състояния на хелий атом. Той сравнява структурата на хелий атом с класическата система на резонансна хармоничен осцилатор.

Моделът Geisenberg се прилага от Линус Полинг (1928) към описанието електронна структура Молекулни структури. Като част от метода на свалени схеми, Полинг успешно обяснява геометрията и физиохимични свойства Редица молекули чрез механизма за делекализиране на електронната плътност π-облигации.

Подобни идеи за описание на електронната структура на ароматните съединения бяха предложени от Кристофър Инголд. През 1926-1934 г. Ingold постави основите на физическата органична химия, развиваща се алтернативна теория Електронни премествания (теорията на мезонерията), предназначена да обясни структурата на сложни молекули органични съединенияНе са подредени в конвенционални валентни гледки. Предложен от INGOLD за определяне на феномена на делокализация на термин за електронна плътност " мезомеризъм"(1938), използван в немската и френската литература, а англичаните и руските преобладават" резонанс" Идеите на Изолд за мезомерния ефект станаха важни част от Резонансни теории. Благодарение на немската химия беше въведена Фриц Арндту, която стана общоприети наименования за мезомерни структури, използващи двупосочни стрелки.

В следвоен ussr Теорията на резонанса стана обект на преследване в рамките на идеологическите кампании и бе обявен за "идеалистичен", извънземен диалектически материализъм - и следователно неприемлив за използване в науката и образованието:

"Резонансната теория", която е идеалистичен и агностик, се противопоставя на материалистичната теория на Бюлеров, тъй като несъвместима и непримирима с нея; ... Поддръжниците на "теорията на резонанса" не подразни го и извращение на нейното същество.

"Теория на резонанс", като през механизма. отрича висококачествените особености на органичната материя и е перфектно се опитва да намали моделите на органична химия към законите на квантовата механика ...

... Мезомери-резонансната теория в органичната химия представлява същото проявление на общата реакционна идеология, като ламантизъм-морганизъм в биологията, както и съвременния "физически" идеализъм, с който тя е тясно свързана.

Кедров Б. Срещу "физическия" идеализъм в химическата наука. Сита. до

Преследването на теорията на резонанса получи отрицателна оценка в световната научна среда. В едно от списанията на американското химическо общество в прегледа относно предоставянето на съветска химическа наука е отбелязано по-специално: \\ t

Вижте също

. \\ T

Фондация Wikimedia. 2010.

Гледайте какво е "химически резонанс" в други речници:

В NMR, изместването на NMR сигнала в зависимост от химичен състав Вещества, причинени от екраниращи външни магнитно поле Електрони атоми. Когато се появи външно магнитно поле, диагностичният момент на атомите, поради ... ... Wikipedia

Образ на човешкия мозък на медицинския NMR томограф ядрен магнит резонанс (NMR) резонансна абсорбция или излъчване на електромагнитна енергия чрез вещество, съдържащо ядрено въртящо ядро \u200b\u200bвъв външно магнитно поле, при честота на ... ... Уикипедия

- (NMR) резонансна абсорбция на електромагнитната енергия по същество поради преориентирането на магнитните моменти на атомните ядра. NMR е един от методите за радио спектроскопия (виж радиоспектроскопия). Наблюдава се в силна постоянна магнитна ... ...

Съдържание ... Уикипедия

Наука за химически елементи и с тях прости и сложни вещества (с изключение на въглеродни съединения, представляващи, за няколко изключения, предмет на органична химия (виж електронните теории в органичната химия))). Н. x. Най-важните ... ... Велика съветска енциклопедия

Велика съветска енциклопедия

I Химия I. Темата и структурата на химическата химия е една от индустриите на естествената наука, предмет на изучаване, което е химически елементи (Атоми), образувани от тях прости и сложни вещества (молекули (виж молекулата)), техните трансформации и ... ... Велика съветска енциклопедия

Математика Научно изследване В областта на математиката те започнаха да се държат в Русия от 18-ти век, когато Л. Ейлелер, Д. Бернули и други западноевропейски учени станаха членове на Санкт Петербургската академия на науките. Според Питър и академик чужденци ... ... Велика съветска енциклопедия

Минералите са твърди естествени образувания, които са част от планински породи Земята, луната и някои други планети, както и метеорити и астероиди. Минерали, като правило, по-скоро хомогенни кристални вещества с поръчан вътрешен ... ... Цвят на енциклопедия

Наука за методите за определяне на химичния състав на веществата. Химическият анализ буквално прониква през целия ни живот. Неговите методи се извършват съкращава тест за наркотици. В селското стопанство, с нейната помощ определя киселинността на почвите ... ... Цвят на енциклопедия електронна книга

В удобен начин за делекализация на изображението в конюгиращите системи е изображение резонансни структури .

При писане на резонансни структури следва да се следват следните правила:

1. Атомите и молекулите не променят позицията си; Променена се променя позицията на НЕП и π-електрона на множество отношения.

2. Всяка резонансна структура, приписана на това съединение, трябва да има същото количество π-електрони, включително π-communications и nep.

3. Между резонансните структури поставете резонансната стрелка "↔".

4. В резонансните структури определянето на електронни ефекти не се приема с прави и извити стрелки.

5. Набор от резонансни структури на молекулата, йон или радикал трябва да бъдат включени в квадратните скоби.

Например:

При оценката на резонансната стабилизация на молекулите и частиците, както и при сравняване на относителните енергии на различни резонансни структури, е необходимо да се ръководи от следните правила:

1. Енергията на реалната молекула е по-малка. От енергията на някоя от резонансните структури.

2. По-големите резонансни структури могат да бъдат написани за дадена молекула или частица, толкова по-стабилна.

3. За други неща, които са равни, по-стабилни са резонансни структури с отрицателен заряд върху най-електрификационния атом и с положителен заряд върху най-електрическия положителен атом.

4. Резонансните структури, при които всички атоми имат октени електрони, са по-стабилни.

5. Максималната стабилност има частици, за които са еквивалентни резонансни структури и съответно имат еднаква енергия.

5.2. Теория и бази в органичната химия

В органичната химия има две основни киселинни теории и бази. то теории на Brenstead и Lewis.

Определение: Съгласно теорията на киселината Brenstread, всяко вещество е в състояние да се дисоциира с протонното разцепване. Тези. Киселинът е протон донор. Базата е всяко вещество, способно да прикрепя протона. Тези. Базата е акцептор на протоните.

Според теорията на Луис, киселата е всяка молекула или частица, способна да приема електрони до свободни орбита. Тези. Киселинът е акцептор на електрони. Базата е всяка молекула или частица, способна да бъде донор на електроните. Тези. Базата е донор на електрон.

Определение: Частицата, образувана от киселината след дисоциация и носенето отрицателно зареждане се нарича конюгатна основа. Частицата, образувана от базата след добавянето на протон и носещият положителен заряд се нарича конюгатна киселина.

5.2.1. Brenstened Acids.

Характерната за киселината на киселините, по отношение на водата, е константа на дисоциация, което е постоянно равновесие на следващата реакция:

Най-известните примери за киселини в органичната химия са карбоксилни киселини алифатни, такива като оцетна киселина:

и бензоик:

Карбоксилните киселини са киселинни киселини. Това може да бъде проверено сравняване на стойностите на Република Казахстан карбоксилни киселини и някои други по-долу:

Органичните съединения, свързани с различни класове органични съединения, могат да разделят протона. Сред органичните съединения се отличават с, Sh-, NH и CHC киселини. Тя включва карбоксилни киселини, алкохоли и феноли. NH киселините включват амини и амиди. Нитролитаните, карбонилови съединения, естери, крайни алкини включват нитроя. Много слаби подучета включват алкени, ароматни въглеводороди и алкани.

Силата на киселината е тясно свързана с стабилността на конюгата. Колкото по-стабилна конюгатна основа, по-киселинно-базовото равновесие се измества към нишката на конюгатни основи и киселини. Стабилизирането на конюгата киселина може да се дължи на следните фактори:

Колкото по-висока е електронността на атома, толкова по-силен притежава електрони в конюгата. Например, водороден флуорид RK 3.17; RK вода 15.7; RK амоняк 33 и RC метан 48.

2. Стабилизиране на аниона върху мезомерния механизъм. Например, в карбоксилатния анион:

В алкоксидна йон, например:

такава стабилизация е невъзможна. Съответно оцетна киселина RK \u003d 4.76, метилов алкохол RK 15.5.

Друг пример за стабилизиране на конюгата е фенол-йон, образуващ се в резултат на десоциация на фенол:

За получения феноксид (или фенолименти) - знание, можете да конструирате резонансни структури, отразяващи деликатния от отрицателен заряд върху ароматния пръстен:

Съответно, RK фенолът е 9.98 и метанол, за който е невъзможно да се конструират резонансните структури да имат RK, равен на 15.5.

3. Въвеждането на заместители на електронни размери дестабилизира конюгата и, съответно, намалява силата на киселината:

4. Въвеждането на електронни електронни заместители стабилизира конюгата и увеличава силата на киселините:

5. Отстраняването чрез верига от електронно точен заместител от протонаненеалната група води до намаляване на якостта на киселината:

Тези данни илюстрират бързото затихване на индуктивния ефект с увеличаване на въглеводородната верига.

Специално внимание трябва да се обърне Sn-киселини Тъй като конюгатите, образувани по време на дисоциацията им, са карбанди. Тези нуклеофилни частици са междинни в много органични реакции.

Ch-киселините са най-слабите от всички видове киселини. Киселинният дисоциационен продукт е карбанион - частица, в която основата е въглероден атом, който е отрицателен. Тази частица има тетраедрена структура. NEP заема 3-хибриден орбитал. Силата на СН-киселината се определя от същите фактори, CHITTO и силата на OH киселината. Редица стабилизиращи влияния на заместителите съвпадат с редица увеличаване на техните електронно точни свойства:

Сред Sn-киселините, алил-анион и бензил анион са от особен интерес. Тези аниони могат да бъдат представени под формата на резонансни структури:

Ефектът от делекализиране на отрицателния заряд в бензил-аниона е толкова голям, че геометрията му се приближава до плосък. В този случай въглеродният атом на карбниъчния център променя хибридизацията със SP 3 на SP 2.