共振结构是1931年鲍林(L. C. Pauling)创立的一种分子
结构理论。当一个分子、离子或
自由基的结构不能用
路易斯结构式正确地描述时,可以用多个路易斯式表示,这些路易斯式称为共振结构(resonance structure,又称极限式或正则结构)。在共振结构之间用双箭头“←→”联系,以表示它们的共振关系。
当任何一个共振结构都不足以反映分子的真实结构,分子的真实结构是这些共振结构共振得到的共振杂化体(resonance hybrid)。每个共振结构对共振杂化体的贡献不同,即它们对共振杂化体的参与程度有差别。共振结构越稳定,对共振杂化体的贡献越大。共振杂化体的能量较任何一个共振结构为低。共振结构的书写除符合价键规则外,还必须遵守各共振结构的
原子核位置不变,各共振结构的配对
电子数或未共享电子数不变的原则。
1、
共振论的意义:共振论是美国化学家L.PauLing在二十世纪三十年代初提出来的,一种分子
结构理论,他认为分子的真实结构是由两种或两种以上的经典
价键结构式共振而成的,共振论包括
离域键、
键长、
键能等概念,表示电子离域化的
电子式方法一共振。
2、共振式的优点是可以利用
电子式对电子离域化系统中的电荷的分配位置等进行定性的,描述应用起来很方便实用性强。
①当一个分子或离子,按
价键规则可以写出二个以上的Lewis
结构式时(它们的差别只是键或电子的分布不同,而
原子核的位置不变),则真实的
分子结构就是这些结构的共振杂化体,即分子的真实结构是共振杂化体,共振杂化体具有上述结构总和的特征,但没有任何一个共振结构可以单独地表示该分子;各个共振结构也都不能单独存在。
④电子离域化往往能够使分子更为稳定,具有较低的内能,为了衡量这种稳定性,可以使用
共振能所谓共振能就是实际分子的能量和能量最稳定的共振结构的能量之差,以苯分子为例。共振结构中,
共价键数目越多的能量越低越稳定,它在杂化体中所占几率较大。苯的真实结构是由八种
结构式共振形成的共振杂化体,应该指出,在上例中各式都应是在一个平面上的方正边形碳环,不可以有任何变化,这些共振结构式实际上都是假设的结构,它们之间的不同,仅在于
电子分布情况不假设的结构,因此,各共振式的能量不全相同。I和II式
结构相似,能量最低,其余共振式的能量都比较高,能量最低而结构又相似的共振式在真实结构中参与最多,或称贡献最大,因此可以说苯的真实结构主要是I式和II式的共振杂化体。
共振论的应用主要包括说明
有机化合物的
物理性质和
化学性质两个方面,在物理性质方面可以用来说明分子的极性(
偶极矩)
键长,
离域键、
键能等,在化学性质方面可以用来预测反应的产物比较化合物
酸碱性的强弱;判断反应条件稳定,电荷的分布位置和解释
多重反应性能等,但只应当适当选用而不能过分强调它的应用。总之,任何一个
化学反应是
电子云的分布
价键的变化和共振的结果所以解释绝大多数化学或
立体化学问题时共振论,
共价键论(价键和
分子轨道理论)
量子力学等理论要结合起来,要确实掌握共振的定量概念,因为,它们相互补充也有它们的缺点,属于共扼效应有一些问题,也是要运用
分子轨道理论方法来解决。用共振式来形式化地(定性地)描述电子离域化系统很方便,在实际用途上很有价值,因此用途仍很广泛。