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1.9 : 共振とハイブリッド構造

共鳴理論によれば、同じ原子配置を持つ 2 つ以上のルイス構造式を 1 つの分子、イオン、またはラジカルに対して記述することができる場合、実際の電子の分布は、さまざまなルイス構造によって示される分布の平均になります。

共鳴構造と共鳴ハイブリッド

亜硝酸アニオン (NO2-) のルイス構造は、実際には 2 つの異なる方法で描画され、N-O 結合と N=O 結合の位置によって区別されます。

Figure1

亜硝酸イオンに単結合と二重結合が含まれる場合、2 つの結合長は異なることが予想されます。 2 つの原子間の二重結合は、同じ 2 つの原子間の単結合よりも短く (そして強い) なります。 ただし、実験では、NO2- の両方の N-O 結合が同じ強度と長さを持ち、他のすべての特性が同一であることが示されています。 窒素がオクテットを持ち、両方の結合が同等である NO2- について単一のルイス構造を書くことは不可能です。

代わりに、共鳴の概念が使用されます。NO2- の各窒素 - 酸素結合における電子の実際の分布は、二重結合と単結合の平均です。

個々のルイス構造は共鳴構造と呼ばれます。 分子の実際の電子構造 (共鳴形態の平均) は、個々の共鳴形態の共鳴ハイブリッドと呼ばれます。 ルイス構造間の両矢印は、それらが共鳴形態であることを示します。

Figure2

炭酸アニオン CO3 は、共鳴の 2 番目の例を提供します。

Figure3

  • 中心原子のオクテットを完成するには、1 つの酸素原子が炭素との二重結合を持っている必要があります。
  • ただし、すべての酸素原子は同等であり、二重結合は 3 つの原子のいずれかから形成される可能性があります。 これにより、炭酸イオンの 3 つの共鳴形態が生じます。
  • 3 つの同一の共鳴構造を記述することができるため、炭酸イオン内の電子の実際の配置は 3 つの構造の平均であることがわかります。
  • 繰り返しになりますが、実験により、3 つの C-O 結合はすべてまったく同じであることがわかりました。

共鳴ハイブリッドとして記述される分子は、いずれかの共鳴形式で記述される電子構造を決して持ちません。 共鳴形式間で変動しません。 むしろ、実際の電子構造は常に、すべての共鳴形態によって示されるものの平均です。

このテキストは、Openstax、Chemistry 2e、第 7.4 章 形式電荷と共鳴から改変されたものです。

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ResonanceHybrid StructuresLewis StructuresElectron DistributionNitrite AnionBond LengthsResonance StructuresResonance HybridsN O BondsEquivalent BondsConcept Of ResonanceElectronic StructureResonance FormsCarbonate Anion

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