Teorija rezonancije-idealistička teorija u organskoj hemiji, nastala 30-ih godina XX veka. Američki fizičar i hemičar L. G. Gowling u svojoj školi i usvojen od strane nekih buržoaskih hemičara. Ova teorija se spojila sa teorijom mezomerizma koju je sredinom 20-ih godina prošlog veka pojavio engleski fizičar i hemičar K. Ingold, koja je imala istu metodološku osnovu kao i teorija rezonancije. Pristalice rezonantne teorije koriste (q.v.) ne za razvoj materijalističke i dijalektičke teorije o hemijskoj strukturi molekula velikog ruskog hemičara (q.v.) proučavanjem međuatomskih udaljenosti, usmerenih valencija, međusobnih uticaja atoma unutar molekula, brzina i pravci hemijskih reakcija, itd. Oni pokušavaju, falsifikovanjem podataka dobijenih pomoću kvantne mehanike, dokazati da je Butlerovljeva teorija zastarela.
Na osnovu subjektivnih idealističkih razmatranja, pristalice teorije rezonancije su smislile skupove formula - "stanja" ili "strukture" - koje ne odražavaju objektivnu stvarnost za molekule mnogih hemijskih jedinjenja. Prema teoriji rezonancije, pravo stanje molekula je navodno rezultat kvantno mehaničke interakcije, "rezonance", "superpozicije" ili "superpozicije" ovih fiktivnih "stanja" ili "struktura". U skladu sa Ingoldovom teorijom mezomerizma, prava struktura nekih molekula se smatra posrednicom između dvije „strukture“, od kojih svaka ne odgovara stvarnosti. Shodno tome, teorija rezonancije agnostički poriče mogućnost izražavanja prave strukture molekula mnogih pojedinačnih supstanci jednom formulom i, sa stanovišta subjektivnog idealizma, dokazuje da se ona izražava samo skupom formula.
Autori teorije rezonancije poriču objektivnost hemijskih zakona. Jedan od Paulingovih učenika, J. Ueland, ističe da su „strukture između kojih postoji rezonancija samo mentalne konstrukcije“, da je „ideja rezonancije spekulativni koncept više od drugih fizičkih teorija. Ona ne odražava nikakvo suštinsko svojstvo same molekule, već je matematička metoda koju je izmislio fizičar ili hemičar za svoju udobnost.” Tako Ueland naglašava subjektivističku prirodu ideje rezonancije i istovremeno tvrdi da je, unatoč tome, ideja rezonancije navodno korisna za razumijevanje pravog stanja dotičnih molekula. U stvarnosti, obje ove subjektivističke teorije (mezomerizam i rezonancija) ne mogu služiti nijednom od ciljeva prave kemijske nauke – odražavajući odnose atoma unutar molekula, međusobni utjecaj atoma u molekuli, fizička svojstva atoma i molekula, itd. .
Dakle, za više od 25 godina postojanja teorije rezonantnog mezomerizma, ona nije donijela nikakvu korist nauci i praksi. Ne može biti drugačije, budući da je teorija rezonancije, usko povezana sa idealističkim principima „komplementarnosti“ N. Bohra i „superpozicije“ P. Diraca, proširenje „(vidi) na organsku hemiju i ima isto metodološke mahijske osnove. Još jedna metodološka mana teorije rezonancije je njen mehanizam. U skladu sa ovom teorijom, negira se prisustvo specifičnih kvalitativnih karakteristika u organskom molekulu. Njegova svojstva se svode na jednostavan zbir svojstava njegovih sastavnih dijelova; kvalitativne razlike se svode na čisto kvantitativne razlike. Tačnije, složeni hemijski procesi i interakcije koje se dešavaju u organskoj materiji su ovde svedene na jedan, jednostavniji od hemijskih oblika, fizički oblik kretanja materije - na elektrodinamičke i kvantnomehaničke pojave. G. Airpgh, J. Walter i J. Cambellen otišli su još dalje u svojoj knjizi “Kvantna hemija”.
Oni tvrde da kvantna mehanika navodno probleme hemije svodi na probleme primenjene matematike i samo zbog veoma velike složenosti matematičkih proračuna nije moguće izvršiti redukciju u svim slučajevima. Razvijajući ideju svođenja hemije na fiziku, poznati kvantni fizičar i "fizički" idealista E. Schrödinger u svojoj knjizi "Šta je život sa stanovišta fizike?" pruža široki sistem takve mehaničke redukcije viših oblika kretanja materije na niže. Prema (vidi), on svodi biološke procese, koji su osnova života, na gene, gene na organske molekule od kojih su formirani, a organske molekule na kvantnomehaničke pojave. Sovjetski hemičari i filozofi aktivno se bore protiv idealističke teorije mezomorije-rezonancije, koja koči razvoj hemije.
Teorija rezonancije- teorija elektronske strukture kemijskih spojeva, prema kojoj je raspodjela elektrona u molekulima (uključujući kompleksne ione ili radikale) kombinacija (rezonancija) kanonskih struktura s različitim konfiguracijama dvoelektronskih kovalentnih veza. Rezonantna valna funkcija, koja opisuje elektronsku strukturu molekula, je linearna kombinacija valnih funkcija kanonskih struktura.
Drugim riječima, molekularna struktura se ne opisuje jednom mogućom strukturnom formulom, već kombinacijom (rezonancom) svih alternativnih struktura. Teorija rezonancije je način da se kroz hemijsku terminologiju i klasične strukturne formule vizualizuje čisto matematički postupak za konstruisanje približne talasne funkcije kompleksnog molekula.
Posljedica rezonancije kanonskih struktura je stabilizacija osnovnog stanja molekula; mjera takve rezonantne stabilizacije je rezonantna energija- razlika između uočene energije osnovnog stanja molekula i izračunate energije osnovnog stanja kanonske strukture sa minimalnom energijom. Sa stanovišta kvantne mehanike, to znači da složenija valna funkcija, koja je linearna kombinacija valnih funkcija, od kojih svaka odgovara jednoj od kanonskih struktura, preciznije opisuje molekulu nego valna funkcija strukture s minimalnom energijom.
1 / 3
Teorija rezonance
Rezonantne strukture, dio I
Mezomerni efekat (efekat konjugacije). Dio 1.
Nacrtajmo molekul benzena. I razmislimo o tome koji se za nas zanimljivi procesi dešavaju u ovom molekulu. Dakle, benzen. U ciklusu se nalazi šest atoma ugljenika. Prvi, drugi, treći, četvrti, peti i šesti ugljenik u ciklusu. Šta čini benzen tako posebnim? Po čemu se razlikuje od cikloheksana? Naravno, govorimo o tri dvostruke veze u ciklusu. Pretpostavit ćemo da su ova dva ugljika povezana dvostrukom vezom; postoji i dvostruka veza između ovih atoma, kao i između ovih ugljika. Crtaćemo vodonike samo da bismo zapamtili da su čak i tamo. Nacrtajmo ih jedva primjetne. Dakle, koliko će vodonika biti vezano za ovaj ugljik? Jedan, dva, tri valentna elektrona su već uključeni. Dakle, ugljenik je vezan samo za jedan vodonik. Ovdje je sve isto. Samo jedan vodonik. Postoje samo četiri valentna elektrona. Ovdje je slično. Mislim da već razumete sistem. Svaki ugljik ima ukupno tri veze za atome ugljika: dvije jednostruke veze za dva atoma ugljika i još jednu dvostruku vezu. Shodno tome, četvrta veza se formira sa vodonikom. Dozvolite mi da nacrtam sve atome vodonika ovdje. Oslikajmo ih u tamnoj boji kako nam ne bi odvlačili pažnju. Sada smo nacrtali benzen. Susrećemo se s tim više puta u budućnosti. Ali u ovom videu ćemo pogledati, ili barem pokušati pogledati, zanimljivo svojstvo benzena, a to je, naravno, rezonancija. Ovo svojstvo nije specifično za benzen, ono je svojstvo mnogih organskih molekula. Samo što je benzen možda najzanimljiviji od svih. Hajde da razmislimo šta bi se moglo dogoditi sa ovim molekulom. Počnimo s ovim elektronom. Istaknimo ga drugom bojom. Izaberimo plavu za ovaj elektron. Dakle, evo ovog elektrona. Šta ako se ovaj elektron pomakne do ovog ugljika? Ovaj ugljenik ne prekida vezu, on zadržava elektron koji će se jednostavno pomeriti ovde. Dakle, ovaj elektron se preselio ovde. Sada ovaj ugljenik ima nepotreban peti elektron. Dakle, jedan elektron se pomerio ovde. Sada ovaj ugljenik ima pet elektrona. Stoga će se ovaj elektron vratiti izvornom atomu ugljika, koji je izgubio prvi elektron. Kao rezultat toga, svi atomi ugljika ostali su isti. Ako se to dogodi, dobićemo strukturu koja izgleda ovako. Nacrtaću dvostruku strelicu, jer se proces može odvijati u oba smjera. Počnimo s karbonskim lancem. Dakle, prvi ugljenik, drugi, treći, četvrti, peti i konačno šesti ugljenik. Na slici lijevo, dvostruka veza je bila ovdje, pa se sada preselila ovdje. Nacrtajmo ovu dvostruku vezu plavom bojom da istaknemo razliku. Sada je dvostruka veza tu. Ovaj plavi elektron se preselio ovde. Ovaj plavi elektron se pomerio gore. Hajde da ih prikažemo u različitim bojama radi veće jasnoće. Recimo da će ovaj elektron biti zelen. Zeleni elektron je migrirao sa ovog atoma ugljika na ovaj atom ugljika. Možemo zamisliti kako se to dogodilo. Pogledajmo sada ovaj ljubičasti elektron koji je bio na ovom atomu ugljenika, ali se sada pomerio i otišao do drugog ugljenika ovde. U skladu s tim, dvostruka veza se također pomjerila, što nam pokazuje ova strelica. Ostaje da razmotrimo plavi elektron. Ovaj plavi elektron kreće se do prvog ugljika. A dvostruka veza se, zauzvrat, pomiče ovdje. Naravno, dobili smo dva vrlo, vrlo slična molekula. U stvari, to je isti molekul, samo naopako. Ono što bi nas više trebalo zanimati je da se ove dvostruke veze postepeno pomiču naprijed-nazad, formirajući sad ovu strukturu, sad ono. I to stalno rade. Dvostruke veze se stalno kreću. A realnost benzena je da nijedna od ovih struktura ne predstavlja ono što se zapravo dešava. Benzen je u određenom prelaznom stanju. Prava struktura benzena izgleda više ovako. Neću sada crtati ugljenike i vodonike. Hajde da nacrtamo vodonike ovde, pošto sam počeo da ih prikazujem na prvoj slici. Dakle, hajde da nacrtamo vodonike ovde. Ne zaboravimo na njih. Iako se prisustvo ovih vodonika uvijek podrazumijeva. Završili smo sa vodonikom. Opet, koristeći ovaj prsten kao primjer, ne moramo crtati ugljike i vodike jer se oni podrazumijevaju. Dakle, stvarna struktura benzena je između ovoga i ovoga. I u stvari, postojaće pola dvostruke veze između svakog ugljika. To jest, u stvari, struktura izgleda otprilike ovako. Ovdje će biti pola dvostruke veze, pola dvostruke veze ovdje, pola dvostruke veze ovdje, isto ovdje i pola dvostruke veze ovdje. Skoro gotovo. A evo pola dvostruke veze. Zapravo, u molekulu benzena, elektroni se stalno kreću oko cijelog prstena. I ne mislim na prelazak iz jedne strukture u drugu. Ovdje je prikazana stvarna struktura čija je energija minimalna. Dakle, ove Lewisove strukture, iako bi bilo preciznije nazvati ih kanonskim strukturama, jer nisam nacrtao sve elektrone. Često crtamo benzen na ovaj način kada, na primjer, razmatramo mehanizam. Ali važno je shvatiti da kao rezultat rezonancije ove dvije strukture dobijamo prelaznu strukturu, koja odgovara stvarnosti. Ovo se ne dešava samo sa benzenom. Može se navesti veliki broj primjera. Ali pogledaćemo još jedan da bismo se savladali. Uzmimo karbonatni jon. Prilično upečatljiv primjer za demonstriranje rezonantnih struktura. Dakle, karbonatni jon. Ugljik je vezan dvostrukom vezom za jedan od atoma kisika i dvije jednostruke veze s drugim atomima kisika. A ova dva kiseonika imaju dodatne elektrone. Ovaj atom kiseonika će imati jedan, dva, tri, četiri pet, šest valentnih... Zapravo, naravno, sedam valentnih elektrona. Uradimo to ponovo. Jedan, dva, tri, četiri, pet, šest, sedam valentnih elektrona. I jedan dodatni elektron rezultira negativnim nabojem. Isto važi i za ovaj atom. Ima jedan, dva, tri, četiri, pet, šest, sedam valentnih elektrona. Jedan extra. To znači da će doći do negativnog naboja. Pogledajmo pobliže ovu rezonantnu strukturu ili kanonsku strukturu. Kao što smo već napomenuli, ovaj kiseonik je neutralan. I ima šest valentnih elektrona. Jedan dva tri četiri pet šest. Zamislimo da jedan od ovih elektrona odlazi u ugljik, uzrokujući da ugljik donira svoj elektron gornjem kisiku. Dakle, možemo zamisliti situaciju u kojoj se ovaj elektron pomiče ovamo do ugljika. A kada ugljenik dobije još jedan elektron, tada će u isto vreme atom ugljenika preneti svoj elektron na gornji kiseonik, ovde. Kako će se struktura promijeniti ako dođe do takvog procesa? Dakle, ako se elektroni kreću ovako, to ćemo vidjeti. Počnimo sa ugljenikom. Sada ugljenik ovde ima samo jednu vezu. Ovdje crpimo kiseonik. Kiseonik ima šest valentnih elektrona. Jedan, dva, tri, četiri, pet, šest elektrona. Ali sada ima još jednu, ovu plavu. Dakle, pošto kiseonik sada ima dodatni sedmi elektron, izvlačimo kiseonik da bi imao negativan naboj. Ovaj kiseonik, koji je dao svoj elektron ugljeniku, formira dvostruku vezu sa atomom ugljenika. Nacrtajmo novu vezu ovom bojom. Dakle, dvostruka veza ugljika je sa kisikom na dnu. Kiseonik je dao jedan elektron, tako da sada ima šest valentnih elektrona. Jedan dva tri četiri pet šest. I sada kiseonik ima neutralno naelektrisanje. Ništa se nije desilo ovom kiseoniku sa leve strane. Dakle, hajde da ga kopiramo i zalijepimo. Prvo kopiramo, a sada zalijepimo. Ovaj kiseonik ostaje ovde. Zamislimo situaciju u kojoj će ovaj kisik s dodatnim elektronom, koji bi zauzvrat mogao doći od drugog kisika iznad, dati svoj dodatni elektron atomu ugljika. A onda će ugljenik prekinuti dvostruku vezu sa drugim kiseonikom. U ovom slučaju, sa ovim. Daj da nacrtam ovo. Može doći do situacije u kojoj ovaj elektron ide u ugljenik... Formira se dvostruka veza. I tada će ugljenik odustati od jednog od svojih elektrona. Ovaj elektron će se vratiti u kiseonik. Šta će se desiti? Ako se to dogodi, konačna struktura će izgledati ovako. Počnimo sa ugljenikom, koji je jednostruko vezan za kiseonik, koji ima jedan, dva, tri, četiri, pet, šest, sedam valentnih elektrona. Ovdje je sve isto. Možete to nazvati rezonantnom reakcijom, ili je možete nazvati drugačije. Ovdje još uvijek postoji negativan naboj. Pređimo na ovaj kiseonik. Vratio je svoj elektron. I sada opet ima sedam valentnih elektrona. Opet jedan, dva, tri, četiri, pet, šest, sedam valentnih elektrona. Označimo elektron koji se vratio u kiseonik. Neka bude ljubičasta. I sada kisik ima negativan naboj. Ovaj kiseonik je zauzvrat dao elektron ugljeniku. I stvorio je novu dvostruku vezu. Evo dvostruke veze ovog kiseonika i ugljenika. Kiseonik je dao jedan elektron, tako da sada ima jedan, dva, tri, četiri, pet, šest valentnih elektrona i neutralno naelektrisanje. Sve ove strukture se pretvaraju jedna u drugu. Možemo čak dobiti ovu strukturu iz ovoga. Počevši od jedne od ovih struktura, možemo dobiti bilo koju drugu. Upravo se to dešava u karbonatnom jonu. Dozvolite mi da zapišem da je ovo karbonatni jon. Dakle, njegova prava struktura je nešto između ova tri. Struktura karbonatnih jona zapravo izgleda ovako. Ovdje je ugljik vezan za tri kisika. Povlačimo vezu između svakog od tri kisika i ugljika. I tada će svaka C-O veza imati karakter jedne trećine dvostruke veze. Jedna trećina veze. Ne baš uobičajen snimak, ali što je moguće bliže stvarnosti. Trećinu vremena elektron će biti ovdje. Preostale dvije trećine vremena, atomi kisika će jednako posjedovati ovaj elektron. Vjeruje se da svaki kisik ima naboj od -2/3. Obično, naravno, crtaju jednu od ovih struktura, jer je zgodno raditi s cijelim brojevima. Ali u stvarnosti, karbonatni joni su podložni rezonanciji. Elektroni se zapravo stalno kreću od jedne C-O veze do druge. To čini molekul stabilnijim. Energija ove strukture je manja od energije bilo koje od gore navedenih. Isto važi i za benzen. Energija ove prijelazne strukture je niža od energije bilo koje od njih, pa je stoga ovaj oblik benzena stabilniji od gore prikazanih. Titlovi Amara.org zajednice
Ideju o rezonanciji u kvantnu mehaniku uveo je Werner Heisenberg 1926. dok je raspravljao o kvantnim stanjima atoma helijuma. On je uporedio strukturu atoma helijuma sa klasičnim sistemom rezonantnog harmonijskog oscilatora.
Heisenbergov model je primijenio Linus Pauling (1928) da opiše elektronsku strukturu molekularnih struktura. U okviru metode valentne sheme, Pauling je uspješno objasnio geometriju i fizičko-hemijske osobine određenog broja molekula kroz mehanizam delokalizacije elektronske gustine π veza.
Slične ideje za opisivanje elektronske strukture aromatičnih jedinjenja predložio je Christopher Ingold. Godine 1926-1934, Ingold je postavio temelje fizičke organske hemije, razvijajući alternativnu teoriju elektronskih pomaka (teorija mezomerizma), dizajniranu da objasni strukturu molekula složenih organskih jedinjenja koja se ne uklapa u konvencionalne koncepte valentnosti. Termin koji je predložio Ingold za označavanje fenomena delokalizacije elektronske gustine " mezomerizam"(1938), koristi se pretežno u njemačkoj i francuskoj književnosti, a preovlađuje u engleskoj i ruskoj." rezonancija" Ingoldove ideje o mezomernom efektu postale su važan dio teorije rezonancije. Zahvaljujući njemačkom hemičaru Fricu Arndtu, uvedene su sada opšte prihvaćene oznake mezomernih struktura koje koriste dvoglave strelice.
U poslijeratnom SSSR-u, teorija rezonancije postala je predmet progona u okviru ideoloških kampanja i proglašena je “idealističkom”, stranom dijalektičkom materijalizmu – i stoga neprihvatljivom za upotrebu u nauci i obrazovanju:
“Teorija rezonancije”, budući da je idealistička i agnostička, suprotstavljena je Butlerovljevoj materijalističkoj teoriji, kao nespojiva i nepomirljiva s njom;... pristalice “teorije rezonancije” su je ignorisale i iskrivile njenu suštinu. „Teorija rezonancije“, koja je potpuno mehanička. negira kvalitativne, specifične karakteristike organske materije i potpuno lažno pokušava svesti zakone organske hemije na zakone kvantne mehanike...
...Teorija mezomerne rezonancije u organskoj hemiji je ista manifestacija opšte reakcionarne ideologije kao vajmanizam-morganizam u biologiji, kao i savremeni „fizički“ idealizam, sa kojim je usko povezana.
Iako se progon teorije rezonancije ponekad naziva „lizenkoizam u hemiji“, istorija ovih progona ima brojne razlike od progona genetike u biologiji. Kao što Lauren Graham primjećuje: „Hemičari su uspjeli da se odbiju od ovog ozbiljnog napada. Modifikacije teorije bile su prilično terminološke prirode.” U 50-im godinama hemičari su, bez pobijanja kritike teorije rezonancije, razvili slične teorijske (uključujući kvantno-hemijske) konstrukcije, koristeći termin "
Četrdesetih godina došlo je do naučnog prodora u oblasti organske hemije i hemije makromolekularnih jedinjenja. Stvaraju se kvalitativno novi materijali. U toku je proces razvoja fizike i hemije polimera, a stvara se i teorija makromolekula. Naučna dostignuća u ovoj oblasti postaju jedan od temelja za kvalitativne transformacije u nacionalnoj ekonomiji. I nije slučajno što ideolozi upravo tu nanose snažan preventivni udar.
Povod je bila teorija rezonancije koju je 1928. iznio istaknuti hemičar i dobitnik Nobelove nagrade Linus Pauling. Prema ovoj teoriji, za molekule čija se struktura može predstaviti u obliku nekoliko strukturnih formula koje se razlikuju po načinu na koji su elektronski parovi raspoređeni između jezgara, stvarna struktura ne odgovara nijednoj od struktura, već je među njima. Doprinos svake strukture je određen njenom prirodom i relativnom stabilnošću. Teorija rezonancije (i njoj bliska Ingoldova teorija mezomerizma) bila je od značajnog značaja kao zgodna sistematizacija strukturnih pojmova. Ova teorija je odigrala važnu ulogu u razvoju hemije, posebno organske hemije. U stvari, razvio je jezik kojim su hemičari govorili nekoliko decenija.
Ideju o stepenu pritiska i argumentacije ideologa daju izvodi iz članka “Teorija rezonance” u /35/:
"Na osnovu subjektivnih idealističkih razmatranja, pristalice teorije rezonancije su smislile skupove formula za molekule mnogih hemijskih jedinjenja - "stanja" ili "strukture" koje ne odražavaju objektivnu stvarnost. U skladu sa teorijom rezonancije, istinito stanje molekula je navodno rezultat kvantno mehaničke interakcije, "rezonance", "superpozicije" ili "superpozicije" ovih fiktivnih "stanja" ili "struktura".
... Teorija rezonancije, usko povezana sa idealističkim principima “komplementarnosti” N. Bohra i “superpozicije” P. Diraca, proširenje je “fizičkog” idealizma na organsku hemiju i ima istu metodološku mahijevsku osnovu.
Još jedna metodološka mana teorije rezonancije je njen mehanizam. U skladu sa ovom teorijom, negira se prisustvo specifičnih kvalitativnih karakteristika u organskom molekulu. Njegova svojstva se svode na jednostavan zbir svojstava njegovih sastavnih dijelova; kvalitativne razlike se svode na čisto kvantitativne razlike. Tačnije, složeni hemijski procesi i interakcije koje se dešavaju u organskoj materiji su ovde svedene na jedan, jednostavniji od hemijskih oblika, fizički oblik kretanja materije - na elektrodinamičke i kvantnomehaničke pojave. Razvijajući ideju svođenja hemije na fiziku, poznati kvantni fizičar i "fizički" idealista E. Schrödinger u svojoj knjizi "Šta je život sa stanovišta fizike?" pruža široki sistem takve mehaničke redukcije viših oblika kretanja majki na niže. U skladu sa vajsmanizmom-morganizmom, on svodi biološke procese koji su osnova života na gene, gene na organske molekule od kojih su formirani, a organske molekule na kvantno mehaničke pojave."
Zanimljive su dvije tačke. Prvo, pored standardnih optužbi za idealizam, tu najvažniju ulogu igra teza o specifičnosti i kvalitativnim osobinama oblika kretanja, koje zapravo nameću zabranu upotrebe fizičkih metoda u hemiji, fizičkih i hemijskih u biologiji. , itd. Drugo, pokušava se povezati teoriju rezonancije sa vajsmanizmom-morganizmom, odnosno postaviti temelje, takoreći, jedinstvenog fronta borbe protiv naprednih naučnih tokova.
U ozloglašenoj „zelenoj svesci” nalazi se članak B. M. Kedrova /37/ posvećen „teoriji rezonancije”. Opisuje posljedice koje ova „užasna“ teorija nosi sa sobom. Hajde da iznesemo vrlo otkrivajuće zaključke ovog članka.
1. „Teorija rezonancije“ je subjektivno-idealistička, jer pretvara fiktivnu sliku u objekt; zamjenjuje objekat matematičkom predstavom koja postoji samo u glavama njegovih pristalica; čini objekt - organski molekul - zavisnim od ove reprezentacije; pripisuje ovoj ideji nezavisno postojanje izvan naše glave; daje mu mogućnost kretanja, interakcije, superpozicije i rezoniranja.
2. „Teorija rezonancije“ je agnostička, jer u principu poriče mogućnost odraza jednog objekta (organskog molekula) i njegove strukture u obliku jedne strukturne slike, jedne strukturne formule; ona odbacuje takvu jednu sliku jednog objekta i zamjenjuje je skupom fiktivnih „rezonantnih struktura“.
3. “Teorija rezonancije”, budući da je idealistička i agnostička, suprotstavlja se Butlerovoj materijalističkoj teoriji, kao nespojiva i nepomirljiva s njom; Budući da je Butlerovljeva teorija u osnovi protivrečna svakom idealizmu i agnosticizmu u hemiji, pristalice „teorije rezonancije“ su je ignorisale i iskrivile njenu suštinu.
4. "Teorija rezonancije", koja je potpuno mehanička. negira kvalitativne, specifične karakteristike organske materije i potpuno lažno pokušava svesti zakone organske hemije na zakone kvantne mehanike; Ovo je takođe povezano sa poricanjem Butlerovljeve teorije od strane pristalica „teorije rezonancije“. budući da Butlerovljeva teorija, budući da je dijalektička u svojoj suštini, duboko otkriva specifične zakone organske hemije, koje poriču savremeni mehanisti.
5. U svojoj suštini, Ingoldova teorija mezomerizma poklapa se s Paulingovom „teorijom rezonancije“, koja se s prvom spojila u jedinstvenu teoriju mezomerne rezonancije. Kao što su buržoaski ideolozi okupili sve reakcionarne struje u biologiji, tako da nisu djelovali odvojeno, i spojili ih u jedinstveni front vajmanizma-morganizma, tako su spojili reakcionarne struje u organskoj hemiji, formirajući jedinstven front pristalica. od Pauling-Ingolda. Svaki pokušaj da se teorija mezomerizma odvoji od „teorije rezonancije“ na osnovu toga da se teorija mezomerizma može tumačiti materijalistički je gruba greška, koja zapravo pomaže našim ideološkim protivnicima.
6. Teorija mezomerne rezonancije u organskoj hemiji je ista manifestacija opšte reakcionarne ideologije kao vajmanizam-morganizam u biologiji, kao i savremeni „fizički“ idealizam, sa kojim je usko povezana.
7. Zadatak sovjetskih naučnika je da se odlučno bore protiv idealizma i mehanizma u organskoj hemiji, protiv puzanja pred pomodnim buržoaskim, reakcionarnim trendovima, protiv teorija koje su neprijateljske sovjetskoj nauci i našem svjetonazoru, kao što je teorija mezomerne rezonancije...”
Određenu pikantnost situacije oko „teorije rezonancije“ stvorila je očigledna naučna naučnanost optužbi. Bio je to jednostavno približan modelski pristup koji nije imao nikakve veze s filozofijom. No, uslijedila je burna rasprava. Evo šta o njoj piše L.A. Blumenfeld /38/:
"Tokom ove rasprave govorili su neki fizičari koji su tvrdili da teorija rezonancije nije samo idealistička (to je bio glavni motiv rasprave), već i nepismena, jer je u suprotnosti s osnovama kvantne mehanike. U tom smislu moji učitelji, Ya K. Syrkin i M E. Dyatkina, protiv kojih je ova rasprava uglavnom bila usmjerena, vodeći i mene sa sobom, došli su kod Igora Jevgenijeviča Tamma da saznaju njegovo mišljenje o ovom pitanju.Možda je najvažnije ovdje da nije bilo oklevanja oko toga. kome od najvećih nismo imali fizičara da se obratimo. Apsolutna naučna savesnost, potpuno odsustvo „fizičkog snobizma“, imunitet od uticaja bilo kakvih oportunističkih razmatranja i prirodna blagonaklonost — sve je to automatski učinilo Tamma gotovo „jedinim mogućim arbitrom“. Rekao je da metoda opisa predložena u teoriji rezonancije ne protivreči ničemu u kvantnoj mehanici, tu nema idealizma i, po njegovom mišljenju, uopšte nema teme za diskusiju. Nakon toga, svima je postalo jasno da je bio u pravu. Međutim, rasprava je, kao što je poznato, nastavljena. Bilo je ljudi koji su tvrdili da je teorija rezonancije pseudonauka. To je negativno uticalo na razvoj strukturne hemije..."
Zaista, ne postoji tema za diskusiju, ali zadatak je zadati udarac specijalistima za makromolekularnu hemiju. I iz tog razloga, B. M. Kedrov je, razmatrajući teoriju rezonancije, napravio veliki korak u tumačenju V. I. Lenjina /37/:
„Drugovi koji su se držali riječi „apstrakcija“ ponašali su se kao dogmatičari. Uporedili su činjenicu da su imaginarne „strukture“ teorije mezomerizma apstrakcije, pa čak i plod apstrakcije, sa onim što je Lenjin rekao o naučnoj apstrakciji i zaključili da pošto su apstrakcije u nauci neophodne, to znači da su dozvoljene svakakve apstrakcije, uključujući i apstraktne koncepte o fiktivnim strukturama teorije mezomerizma.Tako su ovo pitanje rešili na doslovan način, suprotno suštini stvari, suprotno na Lenjinove direktne upute o štetnosti praznih i apsurdnih apstrakcija, o opasnosti pretvaranja apstraktnih pojmova u idealizam.Upravo zato što je težnja da se apstraktni pojmovi pretvaraju u idealizam bila prisutna od samog početka i u teoriji mezomerizma i u teoriji rezonancije. , obje ove teorije su se na kraju spojile."
Zanimljivo je da idealizam može biti drugačiji. O tome stoji članak Butlerov /32/; da se sovjetski hemičari oslanjaju na Butlerovljevu teoriju u svojoj borbi protiv idealističke teorije rezonancije. Ali s druge strane, ispada da je “u općim filozofskim pitanjima koja nisu povezana s hemijom, Butlerov bio idealist, promotor spiritualizma”. Međutim, za ideologe nikakve kontradikcije ne igraju ulogu. U borbi protiv napredne nauke sva sredstva su bila dobra.
Osnovne odredbe teorije koordinacije
U molekuli bilo kojeg složenog jedinjenja, jedan od jona, obično pozitivno nabijenih, zauzima središnji položaj i naziva se agens za kompleksiranje ili centralni ion. Ne može se reći da su kompleksna jedinjenja uvek izgrađena od jona; u stvari, efektivni naboji atoma i molekula koji čine kompleks su obično mali. Stoga je ispravnije koristiti termin centralni atom. Oko njega u neposrednoj blizini nalazi se, ili, kako kažu, koordinirani, određeni broj suprotno nabijenih jona ili električno neutralnih molekula, tzv. ligandi(ili dodaci) i formiranje unutrašnja koordinaciona sfera. Broj liganada koji okružuju centralni ion naziva se koordinacijski broj (kn.)
Unutrašnja sfera kompleks ostaje uglavnom stabilan nakon rastvaranja. Njegove granice su označene uglastim zagradama. Joni prisutni u spoljna sfera, lako se odvajaju u rastvorima. Stoga kažu da su u unutrašnjoj sferi joni vezani nejonski, au vanjskom − jonogeni. Na primjer:
Strelice na dijagramu simbolično predstavljaju koordinacionu ili donatorsko-akceptorsku vezu.
Jednostavni ligandi, na primjer H 2 O, NH 3, CN - i Cl - nazivaju se monodentalni, pošto je svaki od njih sposoban da formira samo jednu koordinacionu vezu (zauzima jedno mesto u unutrašnjoj koordinacionoj sferi). Postoje ligandi koji formiraju 2 ili više koordinacionih veza sa centralnim atomom. Takvi ligandi se nazivaju bi- i polidentat. Primjeri bidentatnih liganada uključuju
oksalat ion C 2 O 4 2- I molekula etilendiamina C 2 N 2 H 8
Po pravilu, sposobnost formiranja kompleksnih jona je d - elementi, ali ne samo; Al i B takođe formiraju kompleksne jone. Kompleksni ioni formirani od d-elemenata mogu biti električno neutralni, pozitivno ili negativno nabijeni:
U anionskim kompleksima, njegovo latinsko ime se koristi za označavanje centralnog atoma metala, a u kationskim kompleksima se koristi njegovo rusko ime.
Naelektrisanja prisutna na kompleksnom jonu su delokalizovana po celom jonu. Za opis
koristi se hemijska veza u sličnim ionima rezonantna struktura, koji je hibrid svih mogućih distribucija elektrona. Različite distribucije se nazivaju kanonske strukture.
Na primjer, nitratni ion ima sljedeće kanonske i rezonantne strukture:
kanonske strukture rezonantne strukture
Naboj kompleksnog jona jednak je algebarskom zbiru naboja centralnog atoma i naboja liganada, na primjer:
4- → punjenje = (+2) + 6(-1) = -4
3+ → punjenje = (+3) + 6(0) = +3
Neki ligandi su sposobni da formiraju ciklične strukture sa centralnim atomom. Ovo svojstvo liganada naziva se njihovim sposobnost heliranja, a spojevi formirani od takvih ligandi se nazivaju helatna jedinjenja(u obliku kandže). Oni sadrže bi- i polidentatni ligand, koji kao da hvata centralni atom poput kandži raka:
U grupu helata spadaju i intrakompleksna jedinjenja u kojima je centralni atom deo ciklusa, formirajući kovalentne veze sa ligandima na različite načine, donor-akceptor i usled nesparenih elektrona (mehanizam razmene). Kompleksi ove vrste su karakteristični za aminokiseline. Dakle, glicin (aminooctena kiselina) formira kelate sa ionima Cu 2+, Pt 2+, Rh 3+, na primjer:
metal za bojenje i izradu filmova u boji. Široko se koriste u analitičkoj hemiji, a njihovo mjesto u prirodi je također veliko. Dakle, hemoglobin se sastoji od kompleksa hema povezanog sa globinskim proteinom. U hemu, centralni ion je Fe +2, oko kojeg su koordinirana 4 atoma dušika, koji pripadaju kompleksnom ligandu sa cikličkim grupama. Hemoglobin reverzibilno vezuje kiseonik i isporučuje ga iz pluća kroz krvožilni sistem u sva tkiva.
Hlorofil, koji učestvuje u procesima fotosinteze u biljkama, strukturiran je slično, ali sadrži Mg 2+ kao centralni ion.
Naboj centralnog jona (tačnije, oksidaciono stanje centralnog atoma) je glavni faktor koji utiče na koordinacioni broj.
| +1 +2 +3 +4 | → → → → | 4;6 6;4 |
Koordinacioni brojevi koji se najčešće javljaju označeni su crvenom bojom. Koordinacioni broj nije konstantna vrijednost za dati kompleksirni agens, već je također određen prirodom liganda i njegovim elektronskim svojstvima. Čak i za iste kompleksne agense ili ligande, koordinacijski broj ovisi o stanju agregacije, koncentraciji komponenti i temperaturi otopine.
Geometrijski oblik kompleksnog jona zavisi od koordinacionog broja njegovog centralnog atoma. Kompleksi sa cn = 2 imaju linearnu strukturu, oni sa cn = 4 su obično tetraedarski, ali neki kompleksi sa cn = 4 imaju ravnu kvadratnu strukturu. Kompleksni joni sa cn = 6 najčešće imaju oktaedarsku strukturu.
kch = 2 kch = 4 kch = 4
cc=6
Pogodan način da se delokalizacija prikaže u spregnutim sistemima je da se prikaže korišćenjem rezonantne strukture .
Prilikom pisanja rezonantnih struktura treba se pridržavati sljedećih pravila:
1. Atomi i molekuli ne mijenjaju svoj položaj; mijenja se položaj NEP-a i π-elektrona višestrukih veza.
2. Svaka rezonantna struktura dodijeljena datom spoju mora imati isti zbir π elektrona, uključujući π veze i LEP.
3. Postavite rezonantnu strelicu “↔” između rezonantnih struktura.
4. U rezonantnim strukturama nije uobičajeno označavati elektronske efekte pomoću ravnih i zakrivljenih strelica.
5. Skup rezonantnih struktura molekula, jona ili radikala treba staviti u uglaste zagrade.
Na primjer:
Prilikom procjene rezonantne stabilizacije molekula i čestica, kao i pri upoređivanju relativnih energija različitih rezonantnih struktura, potrebno je voditi se sljedećim pravilima:
1. Energija pravog molekula je manja. Od energije bilo koje rezonantne strukture.
2. što se više rezonantnih struktura može napisati za datu molekulu ili česticu, to je ona stabilnija.
3. Pod ostalim jednakim uslovima, stabilnije su rezonantne strukture sa negativnim nabojem na najelektronegativnijem atomu i sa pozitivnim naelektrisanjem na najelektropozitivnijem atomu.
4. Rezonantne strukture u kojima svi atomi imaju oktet elektrona su stabilnije.
5. Maksimalnu stabilnost imaju čestice kod kojih su rezonantne strukture ekvivalentne i shodno tome imaju istu energiju.
5.2. TEORIJA KISELA I BAZA U ORGANSKOJ HEMIJI
U organskoj hemiji postoje dvije glavne teorije kiselina i baza. Ovo teorijama Bronsteda i Lewisa.
definicija: Prema Brønstedovoj teoriji, kiselina je svaka supstanca koja se može disocirati uklanjanjem protona. One. kiselina je donor protona. Baza je svaka tvar koja može prihvatiti proton. One. Baza je akceptor protona.
Prema Lewisovoj teoriji, kiselina je bilo koja molekula ili čestica sposobna da primi elektrone u praznu orbitalu. One. kiselina je akceptor elektrona. Baza je bilo koja molekula ili čestica koja može biti donor elektrona. One. Baza je donor elektrona.
definicija: Čestica nastala od kiseline nakon disocijacije i koja nosi negativan naboj naziva se konjugirana baza. Čestica nastala od baze nakon dodavanja protona i koja nosi pozitivan naboj naziva se konjugirana kiselina.
Karakteristika jačine kiselina u odnosu na vodu je konstanta disocijacije, koja je konstanta ravnoteže sljedeće reakcije:
Najpoznatiji primjeri kiselina u organskoj hemiji su alifatične karboksilne kiseline, na primjer octena kiselina:
i benzoin:
Karboksilne kiseline su kiseline srednje jačine. Ovo se može potvrditi poređenjem pK vrijednosti karboksilnih kiselina i nekih drugih datih u nastavku:
Organska jedinjenja koja pripadaju različitim klasama organskih jedinjenja mogu apstrahovati proton. Među organskim jedinjenjima izdvajaju se OH-, SH-, NH- i CH-kiseline. OH kiseline uključuju karboksilne kiseline, alkohole i fenole. NH kiseline uključuju amine i amide. CH kiseline uključuju nitroalkane, karbonilna jedinjenja, estre i terminalne alkine. Vrlo slabe CH kiseline uključuju alkene, aromatične ugljovodonike i alkane.
Snaga kiseline je usko povezana sa stabilnošću konjugirane baze. Što je konjugirana baza stabilnija, to je kiselinsko-bazna ravnoteža više pomjerena prema konjugiranoj bazi i kiselini. Stabilizacija konjugirane kiseline može biti uzrokovana sljedećim faktorima:
Što je veća elektronegativnost atoma, to jače drži elektrone u svojoj konjugiranoj bazi. Na primjer, pK fluorovodonika je 3,17; pK voda 15,7; Amonijak pK 33 i metan pK 48.
2. Stabilizacija anjona mezomernim mehanizmom. Na primjer, u karboksilatnom anionu:
U alkoksid ionu, na primjer:
takva stabilizacija je nemoguća. Prema tome, za sirćetnu kiselinu pK = 4,76, pK za metil alkohol 15,5.
Drugi primjer stabilizacije konjugirane baze je fenolat ion nastao kao rezultat disocijacije fenola:
Za rezultirajući fenoksid (ili fenolat) jon, mogu se konstruirati rezonantne strukture koje odražavaju delokalizaciju negativnog naboja duž aromatičnog prstena:
Prema tome, pK fenola je jednak 9,98, a metanol, za koji je nemoguće konstruisati rezonantne strukture, ima pK od 15,5.
3. Uvođenje supstituenata koji doniraju elektrone destabilizira konjugiranu bazu i shodno tome smanjuje snagu kiseline:
4. Uvođenje supstituenata koji povlače elektrone stabilizira konjugiranu bazu i povećava snagu kiselina:
5. Uklanjanje supstituenta koji povlači elektrone iz grupe koja donira proton duž lanca dovodi do smanjenja jačine kiseline:
Prikazani podaci ilustruju brzo slabljenje induktivnog efekta sa povećanjem lanca ugljikovodika.
Posebnu pažnju treba posvetiti CH kiseline , budući da se tokom njihove disocijacije formiraju konjugirane baze koje su karbanioni. Ove nukleofilne vrste su međuprodukti u mnogim organskim reakcijama.
CH kiseline su najslabije od svih vrsta kiselina. Produkt kiselinske disocijacije je karbanion, čestica u kojoj je baza ugljikov atom koji nosi negativan naboj. Takva čestica ima tetraedarsku strukturu. NEP zauzima sp 3 hibridnu orbitalu. Jačina CH kiseline određena je istim faktorima kao i jačina OH kiseline. Serija stabilizacijskih efekata supstituenata poklapa se sa nizom povećanja njihovih svojstava povlačenja elektrona:
Među CH kiselinama, alil anion i benzil anion su od posebnog interesa. Ovi anioni se mogu predstaviti u obliku rezonantnih struktura:
Učinak delokalizacije negativnog naboja u benzil anionu je toliko velik da se njegova geometrija približava ravnoj. U ovom slučaju, atom ugljika karbanion centra mijenja hibridizaciju iz sp 3 u sp 2 .
