공명 이론-20세기 30년대에 창안된 유기화학의 이상주의적 이론. 미국의 물리학자이자 화학자인 L. G. 고울링(L. G. Gowling)이 학교에 다니고 일부 부르주아 화학자들에게 입양되었습니다. 이 이론은 20년대 중반 영국의 물리학자이자 화학자인 K. 잉골드(K. Ingold)가 등장한 메소머론(mesomerism) 이론과 합쳐졌는데, 이는 공명 이론과 동일한 방법론적 기반을 갖고 있다. 공명 이론의 지지자들은 원자간 거리, 방향 원자가, 분자 내부 원자의 상호 영향, 속도를 연구하여 위대한 러시아 화학자(q.v.)의 분자 화학 구조에 대한 유물론적 및 변증법적 이론을 개발하기 위해 사용하지 않습니다. 그리고 화학 반응의 방향 등 그들은 양자 역학을 사용하여 얻은 데이터를 위조하여 Butlerov의 이론이 시대에 뒤떨어진다는 것을 증명하려고 노력하고 있습니다.
주관적인 이상주의적 고려를 바탕으로 공명 이론 지지자들은 많은 화합물의 분자에 대한 객관적인 현실을 반영하지 않는 일련의 공식("상태" 또는 "구조")을 생각해 냈습니다. 공명 이론에 따르면, 분자의 실제 상태는 가상의 "상태" 또는 "구조"의 양자 역학적 상호작용, 즉 "공명", "중첩" 또는 "중첩"의 결과인 것으로 추정됩니다. Ingold의 mesomerism 이론에 따르면 일부 분자의 실제 구조는 두 "구조" 사이의 중간 구조로 간주되며 각 구조는 현실과 일치하지 않습니다. 결과적으로 공명 이론은 불가지론적으로 많은 개별 물질의 분자 구조가 하나의 공식으로 표현될 수 있는 가능성을 부정하고 주관적 이상주의의 관점에서 그것이 일련의 공식에 의해서만 표현된다는 것을 증명합니다.
공명 이론의 저자들은 화학 법칙의 객관성을 부정합니다. Pauling의 학생 중 한 명인 J. Ueland는 "공명이 존재하는 구조는 정신적인 구성일 뿐"이라며 "공명이라는 개념은 다른 물리적 이론보다 더 추측적인 개념입니다."라고 지적합니다. 분자 자체의 본질적인 성질을 전혀 반영하지 않고, 물리학자나 화학자가 자신의 편의를 위해 고안한 수학적 방법이다.” 따라서 Ueland는 공명 개념의 주관주의적 성격을 강조하고 동시에 공명 개념이 문제의 분자의 실제 상태를 이해하는 데 유용하다고 주장합니다. 실제로 이러한 주관주의 이론(메소머리즘과 공명)은 모두 분자 내부 원자의 관계, 분자 내 원자의 상호 영향, 원자와 분자의 물리적 특성 등을 반영하는 진정한 화학 과학의 목표 중 어느 하나에도 도움이 될 수 없습니다. .
따라서 공명 메소머리즘 이론이 존재한 지 25년이 넘도록 과학과 실무에 어떤 이점도 가져오지 못했습니다. N. Bohr의 "상보성" 및 P. Dirac의 "중첩"이라는 이상주의 원리와 밀접하게 연결된 공명 이론은 "(참조)"를 유기 화학으로 확장한 것이며 동일한 특성을 갖기 때문에 그렇지 않을 수 없습니다. 방법론적 마키아 기반. 공명 이론의 또 다른 방법론적 결함은 그 메커니즘입니다. 이 이론에 따르면 유기 분자의 특정 질적 특징의 존재가 거부됩니다. 그 속성은 구성 부분의 속성의 단순한 합으로 축소됩니다. 질적 차이는 순전히 양적 차이로 축소됩니다. 보다 정확하게는 유기물에서 발생하는 복잡한 화학적 과정과 상호 작용이 여기에서 화학적 형태, 물질 이동의 물리적 형태, 즉 전기 역학 및 양자 역학 현상보다 단순한 하나로 축소됩니다. G. Airpgh, J. Walter 및 J. Cambellen은 그들의 저서 "Quantum Chemistry"에서 더욱 발전했습니다.
그들은 양자역학이 화학 문제를 응용 수학 문제로 축소한다고 주장하며, 수학적 계산의 매우 큰 복잡성으로 인해 모든 경우에 축소를 수행하는 것이 불가능하다고 주장합니다. 유명한 양자물리학자이자 "물리적" 이상주의자인 E. Schrödinger는 화학을 물리학으로 환원하려는 아이디어를 그의 저서 "물리학의 관점에서 본 생명이란 무엇인가?"에서 발전시켰습니다. 물질의 더 높은 형태의 운동을 더 낮은 운동으로 기계적으로 감소시키는 광범위한 시스템을 제공합니다. (참조)에 따르면, 그는 생명의 기초가 되는 생물학적 과정을 유전자로, 유전자를 형성되는 유기 분자로, 유기 분자를 양자역학적 현상으로 환원합니다. 소련의 화학자와 철학자들은 화학 발전을 방해하는 이상주의적 메소모리아 공명 이론에 적극적으로 맞서 싸우고 있습니다.
공명 이론- 분자 내 전자 분포(복합 이온 또는 라디칼 포함)가 2전자 공유 결합의 다양한 구성을 갖는 표준 구조의 조합(공명)이라는 화학 화합물의 전자 구조 이론. 분자의 전자 구조를 설명하는 공명 파동 함수는 표준 구조의 파동 함수의 선형 조합입니다.
즉, 분자 구조는 하나의 가능한 구조식으로 설명되는 것이 아니라 모든 대체 구조의 조합(공명)으로 설명됩니다. 공명 이론은 복잡한 분자의 대략적인 파동 함수를 구성하기 위한 순수 수학적 절차를 화학 용어와 고전 구조식을 통해 시각화하는 방법입니다.
표준 구조 공명의 결과는 분자의 바닥 상태가 안정화되는 것입니다. 그러한 공진 안정화의 척도는 다음과 같습니다. 공명 에너지- 분자의 바닥 상태에서 관찰된 에너지와 최소 에너지를 갖는 표준 구조의 바닥 상태에서 계산된 에너지 간의 차이입니다. 양자 역학의 관점에서 이는 각각 표준 구조 중 하나에 해당하는 파동 함수의 선형 조합인 더 복잡한 파동 함수가 최소한의 에너지를 사용하는 구조의 파동 함수보다 분자를 더 정확하게 설명한다는 것을 의미합니다.
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공명 이론
공진 구조, 파트 I
메소머 효과(접합 효과). 1 부.
벤젠 분자를 그려 봅시다. 그리고 이 분자에서 우리에게 어떤 흥미로운 과정이 일어나는지 생각해 봅시다. 그러니까, 벤젠. 사이클에는 6개의 탄소 원자가 있습니다. 주기의 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째, 다섯 번째 및 여섯 번째 탄소입니다. 벤젠이 왜 그렇게 특별한가요? 사이클로헥산과 다른 점은 무엇입니까? 물론, 우리는 사이클에서 세 개의 이중 결합에 대해 이야기하고 있습니다. 우리는 이 두 탄소가 이중 결합으로 연결되어 있다고 가정합니다. 이 원자들 사이와 탄소 사이에도 이중 결합이 있습니다. 우리는 수소가 거기에 있다는 것을 기억하기 위해서만 수소를 그릴 것입니다. 거의 눈에 띄지 않게 그려 봅시다. 그렇다면 이 탄소에는 얼마나 많은 수소가 결합되어 있을까요? 1, 2, 3개의 원자가 전자가 이미 포함되어 있습니다. 따라서 탄소는 단 하나의 수소에만 결합되어 있습니다. 여기에서는 모든 것이 동일합니다. 수소는 단 하나뿐입니다. 원자가 전자는 4개만 있습니다. 여기도 비슷해요. 나는 당신이 이미 시스템을 이해하고 있다고 생각합니다. 각 탄소에는 탄소 원자에 대한 총 3개의 결합이 있습니다. 즉, 2개의 탄소 원자에 대한 2개의 단일 결합과 또 다른 이중 결합입니다. 따라서 네 번째 결합은 수소와 형성된다. 여기에 모든 수소 원자를 그려 보겠습니다. 주의가 산만해지지 않도록 어두운 색으로 묘사합시다. 이제 우리는 벤젠을 그렸습니다. 우리는 앞으로도 여러 번 이런 일을 겪게 될 것입니다. 하지만 이 비디오에서 우리는 벤젠의 흥미로운 특성을 보거나 적어도 보려고 노력할 것입니다. 물론 그것은 공명입니다. 이 특성은 벤젠에만 국한된 것이 아니라 많은 유기 분자의 특성입니다. 벤젠이 아마도 가장 흥미로운 것일 것입니다. 그럼 이 분자에 무슨 일이 일어날지 생각해 봅시다. 이 전자부터 시작해 보겠습니다. 다른 색상으로 강조해 보겠습니다. 이 전자는 파란색을 선택하겠습니다. 여기 이 전자가 있습니다. 만약 이 전자가 이 탄소로 이동한다면 어떻게 될까요? 이 탄소는 결합을 끊지 않으며 단순히 여기로 이동할 전자를 보유합니다. 그래서 이 전자는 여기로 이동했습니다. 이제 이 탄소에는 불필요한 다섯 번째 전자가 있습니다. 따라서 하나의 전자가 여기로 이동했습니다. 이제 이 탄소에는 5개의 전자가 있습니다. 따라서 이 전자는 첫 번째 전자를 잃은 원래의 탄소 원자로 되돌아갑니다. 결과적으로 모든 탄소 원자는 동일하게 유지되었습니다. 이런 일이 발생하면 다음과 같은 구조를 얻게 됩니다. 프로세스가 양방향으로 발생할 수 있으므로 이중 화살표를 그릴 것입니다. 탄소 사슬부터 시작해 보겠습니다. 따라서 첫 번째 탄소, 두 번째, 세 번째, 네 번째, 다섯 번째, 마지막으로 여섯 번째 탄소입니다. 왼쪽 사진에서는 이중결합이 여기에 있었는데 지금은 여기로 옮겨졌습니다. 차이점을 강조하기 위해 이 이중 결합을 파란색으로 그려 보겠습니다. 이제 이중 결합이 여기에 있습니다. 이 청색 전자는 여기로 이동했습니다. 이 파란색 전자는 위로 이동했습니다. 더 명확하게 하기 위해 다양한 색상으로 묘사해 보겠습니다. 이 전자가 녹색이 될 것이라고 가정해 봅시다. 녹색 전자는 이 탄소 원자에서 이 탄소 원자로 이동했습니다. 우리는 이런 일이 어떻게 일어났는지 상상할 수 있습니다. 이제 이 탄소 원자에 있던 보라색 전자를 살펴보겠습니다. 그러나 이제는 이동하여 여기 다른 탄소로 이동했습니다. 따라서 이 화살표가 가리키는 것처럼 이중 결합도 이동했습니다. 청색 전자를 고려하는 것이 남아 있습니다. 이 청색 전자는 첫 번째 탄소로 이동합니다. 그리고 이중결합은 차례로 여기로 이동합니다. 당연히 우리는 매우 유사한 두 개의 분자를 얻었습니다. 사실, 그것은 동일한 분자이며 거꾸로만 되어 있습니다. 우리가 더 관심을 갖는 것은 이러한 이중 결합이 점차 앞뒤로 움직여서 이 구조를 형성한다는 것입니다. 그리고 그들은 항상 이런 일을 합니다. 이중결합은 끊임없이 움직입니다. 그리고 벤젠의 현실은 이러한 구조 중 어느 것도 실제로 일어나는 일을 나타내지 않는다는 것입니다. 벤젠은 특정 전이 상태에 있습니다. 벤젠의 실제 구조는 이와 비슷합니다. 이제 탄소와 수소를 그리지 않겠습니다. 첫 번째 그림에서 수소를 묘사하기 시작했으니 여기에 수소를 그려보겠습니다. 그럼 여기에 수소를 그려봅시다. 그들을 잊지 말자. 이러한 수소의 존재는 항상 암시되지만. 우리는 수소로 끝났습니다. 다시 말하지만, 이 고리를 예로 사용하면 탄소와 수소가 암시되어 있으므로 그릴 필요가 없습니다. 그래서 벤젠의 실제 구조는 이것과 이것 사이에 있습니다. 그리고 사실, 각 탄소 사이에는 절반의 이중 결합이 있을 것입니다. 즉, 실제로 구조는 다음과 같습니다. 여기에는 이중 결합 반, 여기에 이중 결합 반, 여기에 이중 결합 반, 여기에도 같고 여기에도 이중 결합 반이 있을 것입니다. 거의 끝났다. 그리고 여기에 이중결합의 절반이 있습니다. 실제로 벤젠 분자에서 전자는 전체 고리 주위를 끊임없이 움직입니다. 그리고 한 구조에서 다른 구조로 이동한다는 의미는 아닙니다. 에너지가 최소화된 실제 구조가 여기에 제시됩니다. 따라서 이러한 루이스 구조는 표준 구조라고 부르는 것이 더 정확할 것입니다. 왜냐하면 제가 모든 전자를 그리지는 않았기 때문입니다. 예를 들어 메커니즘을 고려할 때 우리는 벤젠을 이런 식으로 그리는 경우가 많습니다. 그러나이 두 구조의 공명 결과로 현실에 해당하는 과도기적 구조를 얻는다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 이것은 벤젠에서만 발생하는 것이 아닙니다. 많은 예를들 수 있습니다. 하지만 이해를 돕기 위해 하나를 더 살펴보겠습니다. 탄산이온을 살펴보겠습니다. 공명 구조를 보여주는 아주 놀라운 예입니다. 그래서 탄산이온. 탄소는 산소 원자 중 하나에 이중 결합으로 연결되고 다른 산소 원자에 두 개의 단일 결합으로 연결됩니다. 그리고 이 두 산소에는 여분의 전자가 있습니다. 이 산소 원자는 1, 2, 3, 4, 5, 6 원자가를 갖습니다. 실제로는 물론 7개의 원자가 전자가 있습니다. 다시 해보자. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7개의 원자가 전자. 그리고 전자 하나가 추가되면 음전하가 발생합니다. 이 원자에 대해서도 마찬가지입니다. 그것은 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개의 원자가 전자를 가지고 있습니다. 하나 더. 이는 음전하가 발생한다는 것을 의미합니다. 이 공진 구조 또는 표준 구조를 자세히 살펴보겠습니다. 이미 언급했듯이 이 산소는 중성입니다. 그리고 그것은 6개의 원자가 전자를 가지고 있습니다. 일이 삼 사 오 육. 이 전자 중 하나가 탄소로 이동하여 탄소가 전자를 상부 산소에 기증한다고 상상해 봅시다. 그래서 우리는 이 전자가 여기 탄소로 이동하는 상황을 상상할 수 있습니다. 그리고 탄소가 또 다른 전자를 받으면 동시에 탄소 원자는 전자를 여기 상부 산소로 전달합니다. 그러한 과정이 일어나면 구조는 어떻게 변할까요? 따라서 전자가 이렇게 움직이면 이것이 우리가 보게 될 것입니다. 탄소부터 시작해 보겠습니다. 이제 여기 탄소는 단일 결합만을 갖고 있습니다. 여기서 우리는 산소를 그립니다. 산소에는 6개의 원자가 전자가 있습니다. 하나, 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯 전자. 하지만 이제 그에게는 또 다른 파란색이 있습니다. 따라서 산소에는 이제 추가 일곱 번째 전자가 있으므로 산소를 끌어와 음전하를 갖게 됩니다. 탄소에 전자를 준 이 산소는 탄소 원자와 이중 결합을 형성합니다. 이 색으로 새로운 인연을 그려보자. 그래서 탄소의 이중 결합은 바닥에 있는 산소와 결합되어 있습니다. 산소는 전자 1개를 포기했기 때문에 이제 6개의 원자가 전자를 갖게 됩니다. 일이 삼 사 오 육. 이제 산소는 중성 전하를 가집니다. 왼쪽에 있는 산소에는 아무 일도 일어나지 않았습니다. 그럼 그냥 복사해서 붙여넣어 볼까요? 먼저 복사하고 이제 붙여 넣습니다. 이 산소는 여기에 남아 있습니다. 추가 전자를 가진 이 산소가 위의 다른 산소에서 나올 수 있고 추가 전자를 탄소 원자에 제공하는 상황을 상상해 봅시다. 그러면 탄소는 다른 산소와의 이중 결합을 깨뜨릴 것입니다. 이 경우에는 이것으로. 이것을 그려 보겠습니다. 이 전자가 탄소로 가는 상황이 생길 수도 있는데... 이중결합이 형성됩니다. 그러면 탄소는 전자 중 하나를 포기할 것입니다. 이 전자는 다시 산소로 돌아가게 됩니다. 무슨 일이 일어날 것? 이런 일이 발생하면 최종 구조는 다음과 같습니다. 산소에 단일 결합되어 있는 탄소부터 시작하겠습니다. 탄소에는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7개의 원자가 전자가 있습니다. 여기에서는 모든 것이 동일합니다. 이것을 공명 반응이라고 부를 수도 있고, 다른 것으로 부를 수도 있습니다. 여기에는 여전히 음전하가 있습니다. 이 산소로 넘어 갑시다. 그는 전자를 되찾았습니다. 그리고 이제 다시 7개의 원자가 전자를 갖게 되었습니다. 다시 하나, 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯, 일곱 개의 원자가 전자가 있습니다. 산소로 되돌아간 전자에 라벨을 붙이자. 보라색으로 만들어 보겠습니다. 그리고 이제 산소는 음전하를 띠고 있습니다. 이 산소는 차례로 탄소에 전자를 제공했습니다. 그리고 그는 새로운 이중결합을 형성했습니다. 여기에 산소와 탄소의 이중 결합이 있습니다. 산소는 전자 하나를 포기했기 때문에 이제 1, 2, 3, 4, 5, 6개의 원자가 전자와 중성 전하를 가집니다. 이 모든 구조는 서로 변형됩니다. 우리는 이것으로부터 이 구조를 얻을 수도 있습니다. 이러한 구조 중 하나로 시작하여 다른 구조를 얻을 수 있습니다. 이것이 바로 탄산 이온에서 일어나는 일입니다. 이것이 탄산이온이라고 적어 보겠습니다. 따라서 실제 구조는 이 세 가지 사이에 있습니다. 탄산이온의 구조는 실제로 이렇게 생겼습니다. 여기 세 개의 산소에 결합된 탄소가 있습니다. 우리는 세 개의 산소와 탄소 사이에 결합을 그립니다. 그러면 각 C-O 결합은 1/3의 이중 결합 특성을 갖게 됩니다. 연결의 1/3입니다. 일반적인 녹음은 아니지만 최대한 현실에 가깝습니다. 전자가 여기에 있을 시간의 3분의 1이 될 것입니다. 나머지 2/3의 시간 동안 산소 원자는 이 전자를 동등하게 소유하게 됩니다. 각 산소의 전하량은 -2/3인 것으로 알려져 있습니다. 물론 일반적으로 정수로 작업하는 것이 편리하기 때문에 이러한 구조 중 하나를 그립니다. 그러나 실제로 탄산 이온은 공명 현상을 겪습니다. 전자는 실제로 하나의 CO 결합에서 다른 CO 결합으로 끊임없이 이동합니다. 이는 분자를 더욱 안정하게 만듭니다. 이 구조의 에너지는 위에 주어진 에너지보다 적습니다. 벤젠의 경우에도 마찬가지입니다. 이 전이 구조의 에너지는 이들 중 어느 것의 에너지보다 낮으므로 이 형태의 벤젠은 위에 묘사된 것보다 더 안정적입니다. 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공명이라는 개념은 1926년 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg)가 헬륨 원자의 양자 상태를 논의하면서 양자역학에 도입되었습니다. 그는 헬륨 원자의 구조를 공명 조화 진동자의 고전적 시스템과 비교했습니다.
Heisenberg 모델은 Linus Pauling(1928)에 의해 분자 구조의 전자 구조를 설명하기 위해 적용되었습니다. 원자가 체계 방법의 틀 내에서 Pauling은 π 결합의 전자 밀도의 비편재화 메커니즘을 통해 여러 분자의 기하학과 물리화학적 특성을 성공적으로 설명했습니다.
방향족 화합물의 전자 구조를 설명하기 위한 유사한 아이디어가 Christopher Ingold에 의해 제안되었습니다. 1926~1934년에 잉골드는 기존의 원자가 개념에 맞지 않는 복잡한 유기 화합물의 분자 구조를 설명하기 위해 고안된 대체 전자 변위 이론(메소머리즘 이론)을 개발하여 물리 유기 화학의 기초를 마련했습니다. 전자 밀도 비편재화 현상을 나타내기 위해 Ingold가 제안한 용어 " 중성화"(1938)은 독일어와 프랑스어 문학에서 주로 사용되며 영어와 러시아어에서도 많이 사용됩니다." 공명" 중간체 효과에 대한 Ingold의 생각은 공명 이론의 중요한 부분이 되었습니다. 독일 화학자 Fritz Arndt 덕분에 현재 일반적으로 허용되는 양방향 화살표를 사용하여 중간체 구조에 대한 명칭이 도입되었습니다.
전후 소련에서 공명 이론은 이데올로기 캠페인의 틀 내에서 박해의 대상이 되었고 변증법적 유물론과는 거리가 먼 "이상주의적"으로 선언되었으므로 과학 및 교육에 사용할 수 없습니다.
이상주의적이고 불가지론적인 "공명 이론"은 부틀레로프의 유물론적 이론에 반대하며, 양립할 수 없고 화해할 수 없습니다.... "공명 이론"의 지지자들은 이를 무시하고 그 본질을 왜곡했습니다. "공명 이론"은 철저하게 기계론적입니다. 유기물의 질적, 특수적 특징을 부정하고 유기화학의 법칙을 양자역학의 법칙으로 축소하려고 완전히 잘못 시도합니다.
...유기화학의 중간체 공명 이론은 생물학의 바이스만주의-모르가니즘과 마찬가지로 일반적인 반동적 이데올로기의 표현이자 현대의 "물리적" 이상주의와 밀접하게 연관되어 있습니다.
공명 이론에 대한 박해를 '화학에서의 리센코주의'라고 부르기도 하지만, 이러한 박해의 역사는 생물학에서 유전학에 대한 박해와 많은 차이점이 있습니다. Lauren Graham은 다음과 같이 지적합니다. “화학자들은 이 심각한 공격을 막아낼 수 있었습니다. 이론의 수정은 본질적으로 다소 용어적인 것이었습니다.” 50년대 화학자들은 공명 이론에 대한 비판을 반박하지 않고 "양자 화학을 포함하여" 유사한 이론적 구성을 개발했습니다.
40년대에는 유기화학과 거대분자 화합물 화학 분야에서 과학적 혁신이 이루어졌습니다. 질적으로 새로운 재료가 만들어지고 있습니다. 고분자의 물리학, 화학을 발전시키는 과정이 진행되고 있으며, 고분자에 대한 이론이 만들어지고 있습니다. 이 분야의 과학적 성과는 국가 경제의 질적 변화를 위한 기반 중 하나가 되고 있습니다. 그리고 이데올로기들이 강력한 선제공격을 가하는 곳이 바로 이곳인 것은 우연이 아닙니다.
그 구실은 저명한 화학자이자 노벨상 수상자인 리누스 폴링(Linus Pauling)이 1928년에 제시한 공명 이론이었습니다. 이 이론에 따르면 전자쌍이 핵 사이에 분포되는 방식이 다른 여러 구조식의 형태로 구조를 나타낼 수 있는 분자의 경우 실제 구조는 어떤 구조와도 일치하지 않고 구조 사이의 중간 구조입니다. 각 구조의 기여도는 구조의 성격과 상대적인 안정성에 따라 결정됩니다. 공명 이론(그리고 이에 가까운 Ingold의 메소머리즘 이론)은 구조 개념의 편리한 체계화로서 매우 중요했습니다. 이 이론은 화학, 특히 유기화학의 발전에 중요한 역할을 했습니다. 사실, 그것은 화학자들이 수십 년 동안 사용했던 언어를 발전시켰습니다.
이데올로기의 압력과 논쟁의 정도에 대한 아이디어는 /35/의 "공명 이론" 기사에서 발췌한 내용을 통해 제공됩니다.
“주관적 이상주의적 고려를 바탕으로 공명 이론 지지자들은 공명 이론에 따라 객관적인 현실을 반영하지 않는 "상태" 또는 "구조"와 같은 많은 화합물의 분자에 대한 공식 세트를 생각해 냈습니다. 분자의 상태는 가상의 "상태" 또는 "구조"의 양자 역학적 상호작용, "공명", "중첩" 또는 "중첩"의 결과로 추정됩니다.
... N. Bohr의 "상보성" 및 P. Dirac의 "중첩"이라는 이상주의 원리와 밀접하게 연결된 공명 이론은 유기 화학에 대한 "물리적" 이상주의의 확장이며 동일한 방법론적 마하식 기초를 가지고 있습니다.
공명 이론의 또 다른 방법론적 결함은 그 메커니즘입니다. 이 이론에 따르면 유기 분자의 특정 질적 특징의 존재가 거부됩니다. 그 속성은 구성 부분의 속성의 단순한 합으로 축소됩니다. 질적 차이는 순전히 양적 차이로 축소됩니다. 보다 정확하게는 유기물에서 발생하는 복잡한 화학적 과정과 상호 작용이 여기에서 화학적 형태, 물질 이동의 물리적 형태, 즉 전기 역학 및 양자 역학 현상보다 단순한 하나로 축소됩니다. 유명한 양자물리학자이자 "물리적" 이상주의자인 E. Schrödinger는 화학을 물리학으로 환원하려는 아이디어를 그의 저서 "물리학의 관점에서 본 생명이란 무엇인가?"에서 발전시켰습니다. 어머니의 상위 형태의 이동을 하위 어머니로 기계적으로 축소하는 광범위한 시스템을 제공합니다. 바이스만주의-모르가니즘(Weismannism-Morganism)에 따라 그는 생명의 기초가 되는 생물학적 과정을 유전자로, 유전자를 그것이 형성되는 유기 분자로, 유기 분자를 양자역학적 현상으로 환원합니다."
두 가지 점이 흥미롭습니다. 첫째, 이상주의에 대한 표준적인 비난 외에도 여기서 가장 중요한 역할은 운동 형태의 특이성과 질적 특징에 관한 논문에서 수행됩니다. 이는 실제로 화학, 물리 및 화학적 생물학에서 물리적 방법의 사용을 금지합니다. 둘째, 공명 이론을 바이스만주의-모르가니즘과 연결시키려는 시도, 즉 선진 과학 경향에 대항하는 투쟁의 통일전선의 토대를 마련하려는 시도가 이루어지고 있다.
악명 높은 "녹색 책"에는 "공명 이론"에 관한 B. M. Kedrov /37/의 기사가 있습니다. 이는 이 "끔찍한" 이론이 가져오는 결과를 설명합니다. 이 기사의 매우 흥미로운 결론을 제시해 보겠습니다.
1. "공명 이론"은 허구의 이미지를 대상으로 바꾸기 때문에 주관적-이상주의적입니다. 객체를 지지자의 머리 속에만 존재하는 수학적 표현으로 대체합니다. 물체(유기 분자)를 이 표현에 의존하게 만듭니다. 이 생각은 우리 머리 바깥의 독립적인 존재에 속합니다. 움직이고, 상호작용하고, 중첩하고, 공명하는 능력을 제공합니다.
2. "공명 이론"은 불가지론적입니다. 왜냐하면 원칙적으로 단일 물체(유기 분자)와 그 구조를 단일 구조 이미지, 단일 구조 공식의 형태로 반영할 가능성을 부정하기 때문입니다. 그것은 단일 물체의 단일 이미지를 거부하고 이를 일련의 가상의 "공명 구조"로 대체합니다.
3. 이상주의적이고 불가지론적인 "공명 이론"은 부틀레로프의 유물론적 이론과 양립할 수 없고 화해할 수 없다고 반대합니다. Butlerov의 이론은 근본적으로 화학의 이상주의와 불가지론과 모순되기 때문에 "공명 이론"의 지지자들은 그것을 무시하고 그 본질을 왜곡했습니다.
4. "공명 이론", 철저하게 기계론적입니다. 유기물의 질적, 구체적 특징을 부정하고 유기화학 법칙을 양자역학 법칙으로 축소시키려고 완전히 잘못 시도합니다. 이것은 또한 "공명 이론" 지지자들이 Butlerov의 이론을 거부하는 것과 관련이 있습니다. 본질적으로 변증법적인 Butlerov의 이론은 현대 기계론자들이 거부한 유기 화학의 구체적인 법칙을 깊이 드러내기 때문입니다.
5. 본질적으로 Ingold의 mesomerism 이론은 Pauling의 "공명 이론"과 일치하며, 첫 번째 이론과 단일 mesomer-resonant 이론으로 병합되었습니다. 부르주아 이데올로기가 생물학의 모든 반동적 흐름을 모아 따로 행동하지 않도록 하고 바이스만주의-모르가니즘의 통일전선으로 합쳤듯이, 그들은 유기화학에서도 반동적 흐름을 모아 지지자들의 통일전선을 형성했습니다. 폴링-인골드. 메소머론이 유물론적으로 해석될 수 있다는 근거로 메소머리즘 이론을 "공명 이론"에서 분리하려는 모든 시도는 심각한 실수이며 실제로 우리 이념적 반대자들에게 도움이 됩니다.
6. 유기 화학의 중간체 공명 이론은 생물학의 바이스만주의-모르가니즘과 마찬가지로 일반적인 반동 이데올로기의 표현과 동일하며, 현대의 "물리적" 이상주의와 밀접하게 연결되어 있습니다.
7. 소련 과학자들의 임무는 유기화학의 이상주의와 메커니즘에 맞서, 유행하는 부르주아 계급에 대한 비굴함과 반동적 경향에 맞서, 중간체 공명 이론과 같은 소련 과학과 우리의 세계관에 적대적인 이론들에 맞서 단호하게 싸우는 것입니다…
"공명 이론"을 둘러싼 상황의 어느 정도 날카로운 점은 과학적 관점에서 볼 때 명백히 터무니없는 비난에 의해 만들어졌습니다. 그것은 단순히 철학과 아무 관련이 없는 대략적인 모델 접근 방식이었습니다. 그러나 시끄러운 토론이 이어졌습니다. L.A. Blumenfeld가 그녀의 /38/에 대해 쓴 내용은 다음과 같습니다.
“이 토론 중에 공명 이론이 이상주의적일 뿐만 아니라(이것이 토론의 주요 동기였습니다) 문맹이라고 주장하는 일부 물리학자들이 말했습니다. 이 점에서 저의 선생님 Ya. 이 토론의 주요 대상인 K. Syrkin과 M E. Dyatkina는 나를 데리고 Igor Evgenievich Tamm에게 와서 이 문제에 대한 그의 의견을 알아보았습니다. 절대적 과학적 완전성, '물리적 속물근성'의 완전한 부재, 기회주의적 고려의 영향을 받지 않는 자연적 자비심 등이 모두 자동으로 Tamm을 '최고'로 만들었습니다. 유일한 중재자. 그는 공명 이론에서 제안된 설명 방법은 양자 역학에서 어떤 것과도 모순되지 않으며 여기에는 이상주의가 없으며 그의 의견으로는 논의 대상이 전혀 없다고 말했습니다. 그 후, 그가 옳았다는 것이 모든 사람에게 분명해졌습니다. 그러나 알려진 바와 같이 논의는 계속되었습니다. 공명론이 사이비과학이라고 주장하는 사람들도 있었다. 이는 구조화학의 발전에 부정적인 영향을 미쳤습니다..."
실제로 토론 주제는 없지만 고분자 화학 전문가에게 타격을 가하는 것이 과제입니다. 이러한 이유로 B. M. Kedrov는 공명 이론을 고려할 때 V. I. Lenin /37/의 해석에 중요한 진전을 이루었습니다.
“추상이라는 단어에 매달린 동지들은 독단주의자처럼 행동했습니다. 그들은 메소머리즘 이론의 상상적 “구조”가 추상이고 심지어 추상의 열매라는 사실을 레닌이 말한 과학적 추상과 비교하면서 다음과 같이 결론지었습니다. 과학에서는 추상화가 필요하기 때문에, 이는 중합성 이론의 가상 구조에 대한 추상 개념을 포함하여 모든 종류의 추상화가 허용된다는 것을 의미합니다. 이것이 그들이 문제의 본질에 반하여 문자 그대로 이 문제를 해결한 방법입니다. 공허하고 터무니없는 추상의 해로움, 추상적 개념을 이상주의로 바꾸는 위험에 대한 레닌의 직접적인 지시와는 반대로, 정확하게는 추상적 개념을 이상주의로 변형시키는 경향이 중합성 이론과 이론 모두에 처음부터 존재했기 때문입니다. 공명의 결과로 이 두 이론은 결국 하나로 합쳐졌습니다.”
이상주의가 다를 수 있다는 것이 궁금합니다. 이것은 Butlerov 기사 /32/에서 말하는 내용입니다. 소련의 화학자들은 이상주의적인 공명 이론에 맞서 투쟁하면서 부틀레로프의 이론에 의존하고 있습니다. 그러나 반면에 "화학과 관련되지 않은 일반적인 철학적 문제에서 Butlerov는 이상 주의자이자 영성주의의 발기인"이었습니다. 그러나 이데올로기에게는 모순이 작용하지 않습니다. 첨단 과학과의 싸움에서는 모든 수단이 좋았습니다.
조정 이론의 기본 조항
모든 복합 화합물의 분자에서 일반적으로 양전하를 띤 이온 중 하나가 중심 위치를 차지하며 다음과 같이 불립니다. 착화제또는 중앙 이온.복합 화합물이 항상 이온으로 만들어졌다고 말할 수는 없습니다. 실제로 복합체를 구성하는 원자와 분자의 유효 전하는 일반적으로 작습니다. 그러므로 용어를 사용하는 것이 더 정확합니다. 중심 원자.그 주변에는 반대 방향으로 하전된 특정 수의 이온 또는 전기적으로 중성인 분자가 위치하거나 조정되어 있습니다. 리간드(또는 첨가물) 및 형성 내부 조정 영역. 중심 이온을 둘러싸고 있는 리간드의 수를 조정 번호(cn.)
내부 구체복합체는 용해 시 대체로 안정하게 유지됩니다. 그 경계는 대괄호로 표시됩니다. 에 존재하는 이온 외부 구, 솔루션에서 쉽게 분리됩니다. 따라서 그들은 내부 구체에서 이온이 결합되어 있다고 말합니다. 비이온성, 그리고 외부에서 - 이온화.예를 들어:
다이어그램의 화살표는 조정 또는 기증자-수용자 결합을 상징적으로 나타냅니다.
H 2 O, NH 3, CN - 및 Cl -과 같은 간단한 리간드를 호출합니다. 단치,각각은 하나의 조정 링크만 형성할 수 있기 때문입니다(내부 조정 영역에서 한 위치를 차지함). 중심 원자와 2개 이상의 배위 결합을 형성하는 리간드가 있습니다. 이러한 리간드는 다음과 같이 불린다. 이중 및 다좌.두자리 리간드의 예는 다음과 같습니다.
옥살산염 이온 C 2 O 4 2-그리고 에틸렌디아민 분자 C 2 N 2 H 8
일반적으로 착이온을 형성하는 능력은 다음과 같다. d - 요소,뿐만 아니라; Al과 B도 착이온을 형성합니다. d-원소로 형성된 복합 이온은 전기적으로 중성, 양전하 또는 음전하를 띌 수 있습니다.
음이온 착물에서는 라틴어 이름을 사용하여 중심 금속 원자를 지정하고 양이온 착물에서는 러시아 이름을 사용합니다.
복합 이온에 존재하는 전하는 이온 전체에 걸쳐 비편재화됩니다. 설명을 위해
유사한 이온의 화학적 결합이 사용됩니다. 공진 구조,이는 가능한 모든 전자 분포의 혼합입니다. 다양한 분포를 호출합니다. 정식 구조.
예를 들어, 질산염 이온은 다음과 같은 표준 및 공명 구조를 갖습니다.
정식 구조 공명 구조
착이온의 전하는 중심 원자의 전하와 리간드의 전하의 대수적 합과 같습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
4- → 충전 = (+2) + 6(-1) = -4
3+ → 충전 = (+3) + 6(0) = +3
일부 리간드는 중심 원자를 사용하여 고리 구조를 형성할 수 있습니다. 이러한 리간드의 성질을 리간드라고 한다. 킬레이트 능력,그리고 그러한 리간드에 의해 형성된 화합물은 다음과 같이 불린다. 킬레이트 화합물(발톱 모양). 그들은 암의 발톱처럼 중심 원자를 붙잡는 것처럼 보이는 이중 및 여러자리 리간드를 포함합니다.
킬레이트 그룹에는 중심 원자가 주기의 일부인 복합체 내 화합물도 포함되어 있으며, 다양한 방식으로 리간드, 공여체-수용체 및 짝을 이루지 않은 전자(교환 메커니즘)로 인해 리간드와 공유 결합을 형성합니다. 이런 종류의 복합체는 아미노산의 특징입니다. 따라서 글리신(아미노아세트산)은 Cu 2+, Pt 2+, Rh 3+ 이온과 킬레이트를 형성합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
염색 및 컬러 필름 제작에 사용되는 금속. 그들은 분석 화학에 널리 사용되며 자연에서의 위치도 좋습니다. 따라서 헤모글로빈은 글로빈 단백질과 관련된 헴 복합체로 구성됩니다. 헴에서 중심 이온은 Fe+2이며, 그 주위에 4개의 질소 원자가 배위되어 고리형 그룹을 가진 복합 리간드에 속합니다. 헤모글로빈은 가역적으로 산소와 결합하여 폐에서 순환계를 통해 모든 조직으로 산소를 전달합니다.
식물의 광합성 과정에 참여하는 엽록소도 구조는 유사하지만 중심 이온으로 Mg 2+ 를 함유하고 있습니다.
중심 이온의 전하(보다 정확하게는 중심 원자의 산화 상태)가 배위수에 영향을 미치는 주요 요인입니다.
| +1 +2 +3 +4 | → → → → | 4;6 6;4 |
가장 자주 발생하는 배위번호는 빨간색으로 표시됩니다. 배위수는 주어진 착화제에 대해 일정한 값이 아니지만 리간드의 특성과 전자적 특성에 따라 결정됩니다. 동일한 착화제 또는 리간드의 경우에도 배위수는 응집 상태, 구성 요소의 농도 및 용액 온도에 따라 달라집니다.
착이온의 기하학적 모양은 중심 원자의 배위수에 따라 달라집니다. cn = 2인 착물은 선형 구조를 갖고, cn = 4인 착물은 일반적으로 사면체이지만, cn = 4인 일부 착물은 편평한 정사각형 구조를 갖습니다. cn = 6인 착이온은 대부분 팔면체 구조를 갖습니다.
kch = 2 kch = 4 kch = 4
참조번호=6
결합 시스템에서 비편재화를 묘사하는 편리한 방법은 다음을 사용하여 묘사하는 것입니다. 공진 구조 .
공진 구조를 작성할 때 다음 규칙을 준수해야 합니다.
1. 원자와 분자는 위치를 바꾸지 않습니다. 다중 결합의 NEP와 π-전자의 위치가 변경됩니다.
2. 주어진 화합물에 할당된 각 공명 구조는 π 결합 및 LEP를 포함하여 동일한 π 전자 합계를 가져야 합니다.
3. 공진 구조 사이에 공진 화살표 "←"를 배치합니다.
4. 공진 구조에서는 직선 및 곡선 화살표를 사용하여 전자 효과를 지정하는 것이 관례가 아닙니다.
5. 분자, 이온 또는 라디칼의 공명 구조 세트는 대괄호로 묶어야 합니다.
예를 들어:
분자와 입자의 공명 안정화를 평가할 때뿐만 아니라 다양한 공명 구조의 상대 에너지를 비교할 때 다음 규칙을 따라야 합니다.
1. 실제 분자의 에너지는 더 적습니다. 공진 구조의 에너지보다.
2. 주어진 분자나 입자에 대해 쓸 수 있는 공명 구조가 많을수록 더 안정적입니다.
3. 다른 조건이 동일하다면, 전기음성도가 가장 높은 원자에 음전하를 띠고 전기양성도가 가장 높은 원자에 양전하를 띠는 공명 구조가 더 안정적입니다.
4. 모든 원자가 옥텟의 전자를 갖는 공명 구조가 더 안정적입니다.
5. 공명 구조가 동일하고 따라서 동일한 에너지를 갖는 입자는 최대 안정성을 갖습니다.
5.2. 유기화학의 산과 염기 이론
유기화학에는 산과 염기에 관한 두 가지 주요 이론이 있습니다. 이것 브론스테드와 루이스의 이론.
정의: 브뢴스테드의 이론에 따르면, 산은 양성자를 제거하여 해리될 수 있는 모든 물질입니다. 저것들. 산은 양성자 기증자입니다. 염기는 양성자를 받아들일 수 있는 모든 물질입니다. 저것들. 염기는 양성자 수용체이다.
루이스 이론에 따르면, 산은 빈 궤도에 전자를 받아들일 수 있는 모든 분자 또는 입자입니다. 저것들. 산은 전자 수용체입니다. 염기는 전자 공여체가 될 수 있는 모든 분자 또는 입자입니다. 저것들. 염기는 전자 공여체입니다.
정의: 해리 후 산으로부터 형성되어 음전하를 띠는 입자를 짝염기라고 합니다. 양성자를 첨가한 후 염기로부터 형성되고 양전하를 운반하는 입자를 짝산이라고 합니다.
물과 관련된 산의 강도 특성은 해리 상수이며, 이는 다음 반응의 평형 상수입니다.
유기화학에서 가장 유명한 산의 예는 아세트산과 같은 지방족 카르복실산입니다.
및 벤조인:
카르복실산은 중간 강도의 산입니다. 이는 카르복실산과 아래에 제공된 다른 값의 pK 값을 비교하여 확인할 수 있습니다.
다양한 종류의 유기 화합물에 속하는 유기 화합물은 양성자를 추상화할 수 있습니다. 유기 화합물 중에서 OH-, SH-, NH- 및 CH-산이 구별됩니다. OH산에는 카르복실산, 알코올 및 페놀이 포함됩니다. NH 산에는 아민과 아미드가 포함됩니다. CH 산에는 니트로알칸, 카르보닐 화합물, 에스테르 및 말단 알킨이 포함됩니다. 매우 약한 CH 산에는 알켄, 방향족 탄화수소 및 알칸이 포함됩니다.
산의 강도는 짝염기의 안정성과 밀접한 관련이 있습니다. 짝염기가 더 안정할수록 산-염기 평형은 짝염기와 산쪽으로 더 많이 이동합니다. 공액산의 안정화는 다음 요인에 기인할 수 있습니다.
원자의 전기 음성도가 높을수록 공액 염기에 전자를 더 강하게 보유합니다. 예를 들어, 불화수소의 pK는 3.17입니다. pK 물 15.7; 암모니아 pK 33 및 메탄 pK 48.
2. 메소머 메커니즘에 의한 음이온의 안정화. 예를 들어 카르복실산 음이온의 경우:
예를 들어 알콕시드 이온의 경우:
그런 안정화는 불가능해요. 따라서 아세트산의 경우 pK = 4.76이고 메틸 알코올의 경우 pK는 15.5입니다.
짝염기 안정화의 또 다른 예는 페놀의 해리 결과로 형성된 페놀레이트 이온입니다.
생성된 페녹사이드(또는 페놀산염) 이온의 경우 방향족 고리를 따라 음전하의 비편재화를 반영하는 공명 구조를 구성할 수 있습니다.
따라서 페놀의 pK는 9.98이고, 공명 구조를 구성할 수 없는 메탄올의 pK는 15.5이다.
3. 전자 공여 치환체의 도입은 짝염기를 불안정하게 만들고 그에 따라 산의 강도를 감소시킵니다.
4. 전자를 끄는 치환체의 도입은 짝염기를 안정화시키고 산의 강도를 증가시킵니다.
5. 사슬을 따라 양성자 공여체 그룹에서 전자를 끄는 치환기를 제거하면 산 강도가 감소합니다.
제시된 데이터는 탄화수소 사슬이 증가함에 따라 유도 효과의 급격한 감쇠를 보여줍니다.
특별한 주의를 기울여야 한다 CH 산 , 해리 중에 탄소 음이온인 짝염기가 형성되기 때문입니다. 이러한 친핵성 종은 많은 유기 반응의 중간체입니다.
CH 산은 모든 유형의 산 중에서 가장 약합니다. 산 해리의 생성물은 염기가 음전하를 띠는 탄소 원자인 입자인 탄소음이온입니다. 이러한 입자는 사면체 구조를 가지고 있습니다. NEP는 sp 3 하이브리드 궤도를 차지합니다. CH 산의 강도는 OH 산의 강도와 동일한 요소에 의해 결정됩니다. 치환기의 일련의 안정화 효과는 전자 흡인 특성의 일련의 증가와 일치합니다.
CH 산 중에서 알릴 음이온과 벤질 음이온이 특히 중요합니다. 이러한 음이온은 공명 구조의 형태로 표현될 수 있습니다.
벤질 음이온의 음전하 비편재화 효과가 너무 커서 그 기하학적 구조가 평평해집니다. 이 경우 탄소 음이온 중심의 탄소 원자는 혼성화를 sp 3 에서 sp 2 로 변경합니다.
