Konjugácia vs rezonancia
Konjugácia a rezonancia sú dva dôležité javy pri pochopení správania molekúl.
Čo je konjugácia?
V molekule, kde sú prítomné striedajúce sa jednoduché a viacnásobné väzby, hovoríme, že systém je konjugovaný. Napríklad molekula benzénu je konjugovaný systém. Vo viacnásobnej väzbe je jedna sigma väzba a jeden alebo dva pi rybníky. Pí väzby sú tvorené prekrývajúcimi sa p orbitálmi. Elektróny v orbitáloch p sú umiestnené kolmo na rovinu molekuly. Takže keď sú pí väzby v striedavých väzbách, všetky elektróny sú delokalizované v celom konjugovanom systéme. Inými slovami, nazývame to elektrónový oblak. Keďže elektróny sú delokalizované, patria všetkým atómom v konjugovanom systéme, ale nie iba jednému atómu. To znižuje celkovú energiu systému a zvyšuje stabilitu. Na vytváraní konjugovaného systému sa môžu podieľať nielen pí väzby, ale aj osamelé elektrónové páry, radikály alebo karbéniové ióny. V týchto prípadoch sú buď neviazané p orbitály s dvoma elektrónmi, jedným elektrónom alebo žiadnymi elektrónmi. Existujú lineárne a cyklické konjugované systémy. Niektoré sú obmedzené len na jednu molekulu. Keď existujú väčšie polymérne štruktúry, môžu existovať veľmi veľké konjugované systémy. Prítomnosť konjugácie umožňuje molekulám pôsobiť ako chromofóry. Chromofóry môžu absorbovať svetlo; preto bude zlúčenina zafarbená.
Čo je rezonancia?
Pri písaní Lewisových štruktúr zobrazujeme iba valenčné elektróny. Tým, že atómy zdieľajú alebo prenášajú elektróny, snažíme sa dať každému atómu elektronickú konfiguráciu vzácneho plynu. Pri tomto pokuse však môžeme elektrónom vnútiť umelé miesto. Výsledkom je, že pre mnohé molekuly a ióny možno napísať viac ako jednu ekvivalentnú Lewisovu štruktúru. Štruktúry napísané zmenou polohy elektrónov sú známe ako rezonančné štruktúry. Sú to štruktúry, ktoré existujú iba teoreticky. Rezonančné štruktúry uvádzajú dva fakty o štruktúre.
• Žiadna z rezonančných štruktúr nebude správnou reprezentáciou skutočnej molekuly. A žiadna sa nebude úplne podobať chemickým a fyzikálnym vlastnostiam skutočnej molekuly.
• Skutočná molekula alebo ión bude najlepšie reprezentovaný hybridom všetkých rezonančných štruktúr.
Rezonančné štruktúry sú znázornené šípkou ↔. Nasledujú rezonančné štruktúry uhličitanového iónu (CO32-).
Röntgenové štúdie ukázali, že skutočná molekula je medzi týmito rezonanciami. Podľa štúdií sú všetky väzby uhlík-kyslík v uhličitanovom ióne rovnako dlhé. Podľa vyššie uvedených štruktúr však môžeme vidieť jednu dvojitú väzbu a dve jednoduché väzby. Preto, ak sa tieto rezonančné štruktúry vyskytujú oddelene, v ideálnom prípade by mali byť v ióne rôzne dĺžky väzieb. Rovnaké dĺžky väzieb naznačujú, že žiadna z týchto štruktúr v skutočnosti nie je v prírode prítomná, skôr existuje jej hybrid.
Aký je rozdiel medzi konjugáciou a rezonanciou?
• Rezonancia a konjugácia sú vzájomne prepojené. Ak je v molekule konjugácia, môžeme do nej nakresliť rezonančné štruktúry striedaním väzieb pi. Keďže pí elektróny sú delokalizované v celom konjugovanom systéme, všetky rezonančné štruktúry sú platné pre takúto molekulu.
• Rezonancia umožňuje konjugovanému systému delokalizovať elektróny.
