Rezonanse (ķīmija)

Ķīmijā par rezonansi sauc molekulu vai jonu struktūras aprakstīšanas veidu valences saišu teorijā, kurā tie tiek aprakstīti kā vairāku atsevišķu struktūru (rezonanses struktūru) kombinācija (rezonanses hibrīds).

Rezonanse darbojas kā paplašinājums idejai, ka molekulu un jonu uzbūvi var attēlot ar Lūisa struktūru, kur tiek attēloti atomi daļiņā, saites starp tiem (parasti tās ir kovalentās saites, ko veido kopīgs elektronu pāris), kā arī brīvie elektronu pāri atomos. Ar šāda veida struktūrām ir iespējams attēlot lielu daļu no daļiņu struktūrām, tomēr ir molekulas un joni, kam nav iespējams uzzīmēt vienkāršu Lūisa struktūru, kura atbilstu eksperimentālajiem datiem.

Piemēram, ir eksperimentāli noskaidrots, ka nitrīta jonā (NO2−) abu N−O saišu garums ir vienāds. Tomēr nav iespējams uzzīmēt vienkāršu šī jona Lūisa struktūru, kur abu N−O saišu kārta ir vienāda. Turklāt ir noskaidrots, ka šo saišu garums (ap 125 pm) ir mazāks par tipisku N−O vienkāršās saites garumu (piemēram, 145 pm hidroksilamīnā H2N−OH), bet lielāks par tipisku N=O dubultsaites garumu (piemēram, 115 pm nitronija jonā [O=N=O]+). Šos novērojumus var izskaidrot, izmantojot rezonansi: nitrīta jonu var attēlot, izmantojot divas rezonanses struktūras, katrā viens skābekļa atoms ir saistīts ar slāpekļa atomu ar divkāršo saiti, bet otrs — ar vienkāršo saiti. Par rezonanses hibrīdu pieņem "vidējo" no abām rezonanses struktūrām. Izmantojot rezonanses struktūras var secināt, ka katra N−O saite ir starp vienkāršo un divkāršo saiti, katras saites kārta ir 1,5, kas atbilst eksperimentālajiem rezultātiem. Šādas "daļveida" saites parasti rezonanses hibrīda struktūrā attēlo ar raustītām līnijām.

Rezonanses struktūras nav reālas daļiņas, bet gan veids, kā attēlot reālas daļiņas, kuras precīzāk atbilst rezonanses hibrīdam. Daļiņās, ko raksturo ar rezonanses struktūrām, ir delokalizētie elektroni — elektroni, kuri nav piesaistīti konkrētam atomam vai kovalentajai saitei.

Rezonanse ir raksturīga daudzām daļiņām, piemēram, ozonam, sulfāta, nitrāta, karbonāta joniem, aromātiskajiem savienojumiem, piemēram, benzolam.

Ķīmija