Sự khác biệt giữa liên hợp và cộng hưởng

Kết hợp và cộng hưởng
 

Sự kết hợp và cộng hưởng là hai hiện tượng quan trọng trong việc tìm hiểu hành vi của các phân tử.

Liên hợp là gì?

Trong một phân tử khi có xen kẽ đơn và nhiều liên kết hiện diện, chúng tôi nói rằng hệ thống được liên hợp. Ví dụ, phân tử benzen là một hệ liên hợp. Trong một liên kết nhiều, có một liên kết sigma và một hoặc hai ao pi. Liên kết Pi được tạo thành bởi các quỹ đạo p chồng chéo. Các electron trong quỹ đạo p được đặt vuông góc với mặt phẳng của phân tử. Vì vậy, khi có các liên kết pi trong các liên kết xen kẽ, tất cả các điện tử được định vị trong toàn hệ thống liên hợp. Nói cách khác, chúng tôi gọi nó là một đám mây điện tử. Vì các electron được định vị, chúng thuộc về tất cả các nguyên tử trong hệ liên hợp, nhưng không chỉ cho một nguyên tử. Điều này làm giảm năng lượng tổng thể của hệ thống và tăng sự ổn định. Không chỉ, các liên kết pi, mà cả các cặp electron đơn độc, gốc hoặc ion carbenium có thể tham gia vào việc tạo ra một hệ liên hợp. Trong những trường hợp này, có các quỹ đạo p không liên kết với hai electron, một electron hoặc không có electron. Có hệ thống liên hợp tuyến tính và tuần hoàn. Một số chỉ giới hạn trong một phân tử. Khi có cấu trúc polymer lớn hơn, có thể có các hệ liên hợp rất lớn. Sự hiện diện của liên hợp cho phép các phân tử hoạt động như các nhiễm sắc thể. Chromophores có thể hấp thụ ánh sáng; do đó, hợp chất sẽ có màu.

Cộng hưởng là gì?

Khi viết cấu trúc Lewis, chúng tôi chỉ hiển thị các electron hóa trị. Bằng cách có các nguyên tử chia sẻ hoặc chuyển electron, chúng tôi cố gắng cung cấp cho mỗi nguyên tử cấu hình điện tử khí hiếm. Tuy nhiên, trong nỗ lực này, chúng tôi có thể áp đặt một vị trí nhân tạo lên các electron. Kết quả là, nhiều hơn một cấu trúc Lewis tương đương có thể được viết cho nhiều phân tử và ion. Các cấu trúc được viết bằng cách thay đổi vị trí của các electron được gọi là cấu trúc cộng hưởng. Đây là những cấu trúc chỉ tồn tại trong lý thuyết. Các cấu trúc cộng hưởng nêu hai sự thật về cấu trúc.

• Không có cấu trúc cộng hưởng nào sẽ là đại diện chính xác của phân tử thực tế. Và không ai sẽ hoàn toàn giống với các tính chất hóa học và vật lý của phân tử thực tế.

•  Phân tử thực tế hoặc ion sẽ được biểu diễn tốt nhất bằng cách lai tất cả các cấu trúc cộng hưởng.

Các cấu trúc cộng hưởng được hiển thị với mũi tên. Sau đây là cấu trúc cộng hưởng của ion carbonate (CO₃^2-).

Các nghiên cứu X-quang đã chỉ ra rằng phân tử thực tế nằm ở giữa những cộng hưởng này. Theo các nghiên cứu, tất cả các liên kết carbon-oxy có độ dài bằng nhau trong ion carbonate. Tuy nhiên, theo các cấu trúc trên, chúng ta có thể thấy một liên kết đôi và hai liên kết đơn. Do đó, nếu các cấu trúc cộng hưởng này xảy ra riêng rẽ, lý tưởng nhất là phải có độ dài liên kết khác nhau trong ion. Độ dài liên kết tương tự chỉ ra rằng không có cấu trúc nào trong số này thực sự có mặt trong tự nhiên, thay vào đó là sự kết hợp của điều này tồn tại.