Теория резонанса в неорганической химии

Сентябрь 7, 2022

Главная
Химия
Теория резонанса в неорганической химии

Содержание

2. Теория резонанса: определения Теория (метод) резонанса – способ описания сопряженных π-систем, демонстрирующий подвижность π-электронов под действием
3. Метод резонансных структур Описание химической связи в молекулах, строение которых невозможно представить однозначно с помощью символики
4. Резонансные (канонические, предельные) структуры: отличаются друг от друга только расположением электронов Метод резонансных структур
5. Положения метода резонанса Резонансные структуры не должны отличаться расположением атомов. 2) Каждая резонансная структура не должна
6. Критерии значимости резонансных структур Возможные (но неравнозначные) резонансные структуры этилена и бутадиена-1,3 Наименьшее количество неспаренных электронов
7. Теория резонанса развита в рамка метода ВС Распределение электронов в молекулах (сложных ионах или радикалах), является
9. Теория резонанса В своем простейшем виде она гласит, что если для соединения мы можем нарисовать две
10. Важно! О «резонансном гибриде» как замене классической формулы имеет смысл говорить лишь в том случае, если
11. Базовые правила 1. Положение ядер во всех канонических формах должно быть одинаковым. Изомеры, в том числе
12. Для молекулы оксонитрида азота N2O можно записать шесть канонических форм: Реальный вклад в гибридно-резонансную структуру будут
13. Нитрит-ион: 2 допустимые канонические формы Ион NO2− в методе валентных связей (ВС) можно рассматривать как резонансные
14. Когда NO2 не ион
15. 6 канонических форм сульфат-иона
16. Значение электроотрицательности Почему не существует таких соединений, как H4S и H6S, где сера тоже проявляет валентность
17. В основном (не возбужденном) состоянии сера двухвалентна. Образование H2S: остается место для спаривания еще с двумя
18. Переход атома серы из основного состояния с валентностью II в первое возбужденное состояние с валентностью IV:
19. Соблюдается ли правило октета? На первый взгляд, у атома серы оказывается избыток (10 электронов) и такая
20. Объяснение заключается в большой разнице электроотрицательностей серы (X = 2,58) и кислорода (X = 3,44) Можно
21. Аналогично на первый взгляд, у атома серы в триоксиде оказывается избыток (12 электронов). Строение SO3, описывается
22. Почему не существует H4S и H6S, где сера тоже проявляет валентность (IV) и (VI)? В этом
23. Ионноковалентный резонанс: опять роль электроотрицательности В кетонах длина связи С=О равна 1,22 Å, а в СО2
24. Трудности предсказания канонических форм с близкими энергиями Резонансные структуры не вытекают из квантовой механики, а в
25. Молекула CO имеет тройную связь, как и молекула азота N2. Длина связи 1,13 Å, что характерно
26. Отрицательный заряд на менее электроотрицательном атоме. Многочисленные исследования показали, что отрицательный заряд в молекуле CO сосредоточен
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Теория резонанса: определения
Теория (метод) резонанса – способ описания сопряженных π-систем, демонстрирующий

подвижность π-электронов под действием заместителей, обладающих мезомерным эффектом*
π-Система – цепочка атомов, каждый их которых имеет р-орбиталь, либо неподеленную пару электронов. Такие системы называются сопряженными
* Мезомерный эффект – передача электронного влияния заместителей по сопряженной системе

Слайд 3

Метод резонансных структур
Описание химической связи в молекулах, строение которых невозможно представить

однозначно с помощью символики структурных формул

Слайд 4

Резонансные (канонические, предельные) структуры: отличаются друг от друга только расположением электронов
Метод

резонансных структур

Слайд 5

Положения метода резонанса
Резонансные структуры не должны отличаться расположением атомов.
2) Каждая резонансная

структура не должна изменять валентность атомов.
3) Все резонансные структуры должны иметь одинаковое число неспаренных электронов.

Слайд 6

Критерии значимости резонансных структур
Возможные (но неравнозначные) резонансные структуры этилена и бутадиена-1,3
Наименьшее

количество неспаренных электронов
Минимальное разделение заряда (и по величине, и по расстоянию)
Наличие октета электронов на каждом атоме
Отрицательный заряд на более электроотрицательном атоме

Слайд 7

Теория резонанса развита в рамка метода ВС
Распределение электронов в молекулах (сложных

ионах или радикалах), является комбинацией (резонансом) канонических структур с различной конфигурацией двухэлектронных ковалентных связей:

Слайд 8

Слайд 9

Теория резонанса
В своем простейшем виде она гласит, что если для соединения

мы можем нарисовать две или более близкие по энергии структуры, то реальное распределение электронов не соответствует ни одной из них, а представляет нечто промежуточное между ними.
Реальная молекула не представляется адекватно одной резонансной структурой, а является, суперпозицией таких структур.
Энергия реальной молекулы меньше, чем энергия любой из отдельных резонансных структур.

Слайд 10

Важно!
О «резонансном гибриде» как замене классической формулы имеет смысл говорить лишь

в том случае, если для данной молекулы можно представить две химически одинаковые или почти одинаковые канонические структуры:
Здесь химически одинаковы только две структуры

Слайд 11

Базовые правила
1. Положение ядер во всех канонических формах должно быть одинаковым.

Изомеры, в том числе и таутомеры, не являются каноническими формами.
2. Канонические формы должны иметь максимальное число связей.
3. В канонических формах не должны соседствовать атомы с одноименными зарядами.
4. Канонические формы должны иметь одинаковое число неспаренных электронов (при наличии последних).

Слайд 12

Для молекулы оксонитрида азота N2O можно записать шесть канонических форм:
Реальный вклад

в гибридно-резонансную структуру будут вносить только формы I и II; форма III запрещена правилом 3, формы IV и V - правилом 2, форма IV - правилом 1.

Слайд 13

Нитрит-ион: 2 допустимые канонические формы
Ион NO2− в методе валентных связей (ВС)

можно рассматривать как резонансные гибриды:

Допустимые канонические формы

Резонансная структура

Слайд 14

Когда NO2 не ион

Слайд 15

6 канонических форм сульфат-иона

Слайд 16

Значение электроотрицательности
Почему не существует таких соединений, как H4S и H6S, где

сера тоже проявляет валентность (IV) и (VI)? ?
В этом случае правило октета для серы действительно оказалось бы нарушенным, поскольку водород недостаточно электроотрицателен, чтобы оттянуть "лишние" электроны с внешней оболочки атома серы.
Рассмотрим случаи, когда сера связана с более электроотрицательными атомами…

Слайд 17

В основном (не возбужденном) состоянии сера двухвалентна.
Образование H2S: остается место для

спаривания еще с двумя "чужими" электронами водородных атомов.:

Слайд 18

Переход атома серы из основного состояния с валентностью II в первое

возбужденное состояние с валентностью IV:

3d-подуровень находится достаточно близко по энергии к внешнему 3p-подуровню атома серы.
Затрата энергии при этом с лихвой покрывается выигрышем при образовании дополнительных ковалентных связей.

Слайд 19

Соблюдается ли правило октета?
На первый взгляд, у атома серы оказывается избыток

(10 электронов) и такая молекула не должна быть стабильной.

Слайд 20

Объяснение заключается в большой разнице электроотрицательностей серы (X = 2,58) и

кислорода (X = 3,44)

Можно предположить, что в молекуле SO2 кислород оттягивает с внешней оболочки атома серы именно столько электронов, сколько нужно для того, чтобы сделать ее похожей на октетную оболочку. Это можно показать даже с помощью структурных формул:
В каждой из таких "крайних" структур одна "лишняя" электронная пара всегда целиком сдвинута к одному из атомов кислорода.
Это и есть резонансные структуры.

Слайд 21

Аналогично на первый взгляд, у атома серы в триоксиде оказывается избыток

(12 электронов).

Строение SO3, описывается уже не двумя, а тремя крайними октетными структурами:

Структура не октетная?

Слайд 22

Почему не существует H4S и H6S, где сера тоже проявляет валентность

(IV) и (VI)?

В этом случае правило октета для серы действительно оказалось бы нарушенным, поскольку водород недостаточно электроотрицателен, чтобы оттянуть "лишние" электроны с внешней оболочки атома серы.
Таким образом, сера может проявлять валентность IV и VI только в соединениях с более электроотрицательными элементами, чем она сама. Действительно, не существуют соединений K6S, Ca2S, и других подобных веществ, но вполне устойчив, например, газообразный фторид серы SF6.

Слайд 23

Ионноковалентный резонанс: опять роль электроотрицательности
В кетонах длина связи С=О равна 1,22

Å, а в СО2 - всего 1,15 Å, т.е. ближе к длине тройной связи С=О (по расчету 1.10 Å).
В теории резонанса это объясняется недостаточной точностью классической формулы О=С=О, и вводятся ионные структуры с тройной связью:

Слайд 24

Трудности предсказания канонических форм с близкими энергиями
Резонансные структуры не вытекают из

квантовой механики, а в значительной степени выбираются или интуитивно, или на основании имеющегося опыта.

Слайд 25

Молекула CO имеет тройную связь, как и молекула азота N2.
Длина связи 1,13

Å, что характерно для тройных связей (в кетонах длина связи С=О равна 1,22 Å).
Две связи образуются по обменному, а одна – по донорно-акцепторному механизму:

Слайд 26

Отрицательный заряд на менее электроотрицательном атоме.
Многочисленные исследования показали, что отрицательный

заряд в молекуле CO сосредоточен на атоме углерода C−←O+ (направление дипольного момента в молекуле противоположно предполагавшемуся ранее).

Теория резонанса в неорганической химии

Содержание

Теория резонанса: определенияТеория (метод) резонанса – способ описания сопряженных π-систем, демонстрирующий

Метод резонансных структур Описание химической связи в молекулах, строение которых невозможно представить

Резонансные (канонические, предельные) структуры: отличаются друг от друга только расположением электроновМетод

Положения метода резонансаРезонансные структуры не должны отличаться расположением атомов.2) Каждая резонансная

Критерии значимости резонансных структурВозможные (но неравнозначные) резонансные структуры этилена и бутадиена-1,3Наименьшее

Теория резонанса развита в рамка метода ВСРаспределение электронов в молекулах (сложных

Теория резонансаВ своем простейшем виде она гласит, что если для соединения

Важно!О «резонансном гибриде» как замене классической формулы имеет смысл говорить лишь

Базовые правила1. Положение ядер во всех канонических формах должно быть одинаковым.

Для молекулы оксонитрида азота N2O можно записать шесть канонических форм:Реальный вклад

Нитрит-ион: 2 допустимые канонические формыИон NO2− в методе валентных связей (ВС)