焊接、结构和共鸣

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总之:评估共振结构

最后更新:2022年12月28日|

在评估共振结构的四个关键因素

并不是所有的共振表单是同等重要的。那么,我们如何评估每个共振结构是“重要”?

正如我们所看到的在以前的帖子,四个关键因素决定共振结构在有机化学的重要性:

  • 规则# 1:尽量减少费用
  • 规则# 2:完整的八位字节是受欢迎的
  • 规则# 3:有多稳定负电荷吗?
  • 规则# 4:有多稳定正电荷吗?

今天,让我们总结一下我们学过的所有关于这个单元的共振结构。

表的内容

  1. 回忆三个“合法”Electron-Pushing箭头用于继而令共振结构的“动作”
  2. 记住彼此共振结构的不平衡,他们代表贡献整体共振“混合”
  3. 并不是所有的共振形式平等的意义。那么我们如何评估“重要”每一个吗?
  4. 规则# 1:中性共振结构更“重要”共振结构
  5. 规则# 2:完整的八位字节比空八位字节(记住,永远空八位位组氧或氮吧!)
  6. 规则# 3:地方负电荷的原子最能稳定(即最基本原子)
  7. 规则# 4:地方上的任何空的八位字节原子最好能够稳定(即碳和氧或氮)
  8. 应用共振:“π捐款”
  9. 第二个共振的应用:“π受体”
  10. 笔记
  11. 测试你自己!(评估共振结构)

1。回忆三个“合法”Electron-Pushing箭头用于继而令共振结构的“动作”

毕竟这些职位对共振,我想要有一个帖子总结到目前为止的讨论。

的一个关键技能分析分子的反应是能够算出电子在哪里

当我写到这里,如果我们处理单键,这是一个相对简单的问题弄清楚电负性的差异。

然而如果多个债券(π键),然后我们开始遇到一个小问题:可以有多种方法来分发电子在同一分子(即不同的共振形式)。因此,为了理解电子密度在一个分子π键存在,我们必须首先了解它的各种共振形成的重要性。

我们如何能“发现”共振形式对于一个给定的分子?可以通过试错,但肯定是这样做的方法之一是应用曲线箭头形式主义,这是一个描述电子的“运动”的方式。

有三个“合法”的方式使用弯曲的箭头移动电子:从π键到孤对,从孤对π键,π键和π键:

summary-of-three-legal-moves-of-resonance-pi-bond-to-lone-pair-lone-pair-to-pi-bond-pi-bond-to-pi-bond

2。记住彼此共振结构的不平衡,他们代表贡献整体共振“混合”

这是一个重要的一点共振形式。很有诱惑力(非常错误!)认为,这些共振形成相互之间的“平衡”。避免常见的错误!

相反,“真正的”状态的分子将这些共振的“混合”形式。

例如在下面的乙酸酯和烯丙基阳离子的例子中,分子的“真正的”结构是通过两个共振的50:50的组合形式。

summary-of-resonance-acetate-ion-resonance-forms-allyl-cation-resonance-hybrid

3所示。并不是所有的共振形式平等的意义。那么我们如何评估“重要”每一个吗?

在醋酸盐离子和烯丙基阳离子,两种共振能量形式是相等的,所以“混合”是这两个1:1的混合物。然而,这只是很少的情况。

采取下面的酮(丙酮、丙酮)我们可以得出3种不同共振形式。

resonance-forms-of-acetone-unequal-resonance-forms

在这些情况下,我们如何评估每个共振形成的相对重要性?

4所示。规则# 1:中性共振结构更“重要”共振结构

共振形式成为不那么重要费用增加的数量(bdapp1中国有限公司 )。

例如,在上面的酮中,共振的形式零形式电荷将是最重要的。

我们怎么知道的?我们可以测量分子的物理性质(如沸点、溶剂性质、电导率),看看是否更符合指控物种或中性化合物。

所有丙酮的物理性质(丙酮)是一致的(大部分)中性分子。例如丙酮沸点的56°C,明显低于水,-95°C的冰点。它不溶解指控物种(如氯化钠)近以及水。它不是一个特别好的导体。

这并不是说,“次佳”共振形成不玩一些的角色。

丙酮比丁烷较高沸点(1°C)也有类似的分子量由于取向范德华引力,我们会看到后,可以产生“次佳”共振形式的一个重要线索的反应活性分子。

5。规则# 2:完整的八位字节比空八位字节(记住,永远空八位位组氧或氮吧!)

共振形式,所有原子有八位字节将比共振形式更重要的,原子(年代)缺乏一个完整的八隅体。重要的是,这是一个良好的一般规则没有地方不到一个完整的八隅体在氮气或氧气,如丙酮(上图右)例子。因为这些原子的电负性很高,这些共振形式极其不稳定,将无关紧要。

resonance-form-evaluation-best-to-give-atoms-full-octets

6。规则# 3:地方负电荷的原子最能稳定(即最基本原子)

鉴于中性共振结构整体优先,当一个共振结构绝对必须承担一个负电荷,最好把它放在原子能够稳定。,因为从本质上讲,“碱度是稳定”的对立面,这是一样的说,“把负电荷最基本的原子”。

好消息是,如果你了解影响酸度的因素,你也理解的因素,稳定负电荷。

需要考虑以下四个主要趋势:

  • 电负性:在一行的元素周期表,负电荷变得更加稳定的电负性增加。
  • 极化率:下一列的元素周期表,负电荷变得更加稳定极化率增加
  • 电子集团稳定负电荷通过撤军归纳影响
  • 杂交:负电荷变得更稳定的提到原子是增加。sp(最稳定)> sp2> sp3(最不稳定

请再次注意,稳定是碱度的对立面

stability-of-negative-charge-summary-for-evaluating-resonance-forms

7所示。规则# 4:地方上的任何空的八位字节原子最好能够稳定(即碳和氧或氮)

正如我们上面所说的,完整的八位字节是最好的。然而,当处理一个共振结构,必须有一个原子不到完整的八隅体,遵循这些原则:

  1. 把空的八隅体,从不氧或氮
  2. 地方上的空八隅体大多数取代碳(还记得碳正离子的稳定性)
  3. 避免把正电荷毗邻电子撤回组如果可能的话
  4. 地方正电荷优先烷基碳正离子与烯基或(特别是)炔基碳原子。

carbocation-stability-resonance-forms-increase-in-stability-with-substitution-decrease-with-adjacent-ewgs

8。应用共振:“π捐款”

当双键连接到一个原子的孤对电子,分子将有一个明显的共振形成哪里有负电荷在相邻的碳由于现象。”π捐赠”。一旦你开始学习这变得尤为重要π键的反应。

summary-of-pi-donation-when-pi-donating-substituents-adjacent-to-c-c-pi-bond-resonance-hybrid-has-partial-negative-charge

9。第二个共振的应用:“π受体”

当双键连接到一个偏振π键,分子将有一个明显的共振形成正电荷邻碳。这种现象被称为“pi-accepting”行为,而这些团体被称为“π受体”。

pi-acceptors-partial-positive-charge-on-alkene-conjugaed-with-electron-withdrawing-group

现在,它的共振的重要主题的概要。下一站(后篇关于一些常见错误)将这些原则应用于化学反应。

在下一篇文章:常见的错误,如何不画出共振弯曲的箭头


笔记

测试自己共振结构

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评论

评论部分

20的想法”总之:评估共振结构

      1. 普通化学教电荷分离的弊端,但远远夸大它。电荷分离气相是可怕的,但在极性/络合溶剂,它不是那么坏的建议。更大的、压倒一切的问题不是电荷分离但缺乏通常伴随它的八隅体。我负责分离与八位字节免费分离没有八位字节(把“扩大八隅体”胡说!)。

        但即使缺乏八位字节,我们知道电荷分离并不是坏当你有极性键。羰基是一个极性键。因此,我们可以说,极化共振结构是很重要的。

  1. 我有问题的时候我试着找出的杂交结构共振的现象。我们不能使用空间没有。找到它吗?我有问题关于电子密度将如何被表示在p轨道或π轨道。我只是感到困惑当我试着鳍vbt之间的关系,非常贴切和共振

  2. 谢谢你詹姆斯。在你的答案,你谈及一些我们经常认为是理所当然的,但我将称之为“隐式语义”。如果“共享空间”的参与者都同意他们知道一个阴离子中心有一个“隐形”孤对,当然可以开始收取和分发的箭头画孤对。但我想起苯是如何表示的引人入胜的故事。法拉第发现,由于没有结构。洛施密特争议表示它是一个圆,凯库勒最终形式的信贷。但在化学家有懒惰。他们摒弃凯库勒的两种形式,不仅减少到一个(另一个是隐含的),但他们也消除了三个双键,也使这些隐式。大约70年,它成为正常画一个苯环作为一个纯粹的六边形,和离开隐式不饱和现象。课本1950似乎描述环己烷,而事实上,我们可能会得出结论,他们实际上是指苯本身. .

    苯也与隐含意义的另一种形式。罗宾逊在1925年创造了这个词芳香六重奏,如痴如醉,用两抹萘环(毕竟,这两个戒指相关的对称面)。两个内圈的使用萘意味着两个六重奏,或12个π电子。当然我们知道两个这样的六重奏环实际上意味着10电子!看看会发生什么当你走捷径!

    1. 谢谢你的历史观点。我不知道环己烷的例子。和萘的双圈戒指绝对是要避免的东西。
      (以前我犯了一个再发表评论,但决定删除它。有太多的误解可能当交流通过博客评论]。

  3. 第一个图上面显示了一些曲线箭头形式主义(参考维基百科)。第二个例子展示了一个孤对π-bond共振。似乎微不足道,但它确实在一个箭头显示了一个“开始”;在这种情况下碳上的负电荷。可能我建议一个更一致的方法是开始箭头与其说指控,但在相关的孤对(图)所示。人能找到电子的质心(双),因此原则上可以定义坐标箭的开始(也是同样的原理,坐标的目的地箭头)。不但是可以定义坐标的“收费”(除了将它的中心原子本身,而不是一个电子的事情!)。

    我有了这个主题在这里您可能想要考虑的箭头所示的三个反应的反向。也在这里。

    1. 谢谢你的输入亨利。你指出的一个常见的两难境地。它确实更一致的显示箭头从孤的指控。每种方法有成本和收益。画所有的好处是没有歧义的孤对电子和更适当的位置。然而,成本的额外的混乱所涉及的图纸和额外的时间画在这些孤独的对。因此*非常*常见的为学生和教师忽略绘画孤当一个正式的负电荷*和*孤对存在在同一个原子,和简单的画出曲线箭头来自电荷(没有一个正式的负电荷,相应的孤对* *必须吸引然而)。我选择这样做。只要这个警告是理解(即,负电荷“站在”原子上的孤对)在我的经验在这一点上没有混乱。但它并非没有遗憾,一些信息内容丢失。

  4. 也许我错过了在早期的博客,但共振究竟是什么?你认为它是叠加,存在一些不同的结构在同一瞬间吗?如果是这样,那么你不能认为任何结构单一的分子。但是如果你认为单分子而言,只有其中一个结构可以在任何时刻存在。然后这些结构之间的分子产生共鸣,但这不是叠加?

    对我来说,共振代表所有可能的结构,可以同时存在于一个粒子,但是分子在任何时刻只能有一个结构。也就是说,叠加不同于共振。但是,再一次,我是一个物理化学家。

    1. 谢谢布莱恩-共振结构是一种组装机,已开发由于我们的系统的化学公式的局限性(和形式电荷)准确地描述电子密度。共振形式本身并不是可孤立的或“真正的”,但可以认为是组件,导致整个分子的电子结构,这是一个共振结构的加权混合。
      我喜欢Bruice类比,在这里http://i.imgur.com/tow7V.jpg

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