Efekt mezomeryczny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Efekt mezomeryczny zwany też efektem rezonansowym to w chemii zdolność grup funkcyjnych i ogólnie wszelkich podstawników do zmniejszania lub zwiększania reaktywności związków chemicznych na skutek nakładania się ich orbitali π lub p z orbitalami p lub π atomów, do których są one przyłączone.

Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub większej liczby elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub większej liczby elektronów z jednego atomu na drugi i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.Linus Carl Pauling (ur. 28 lutego 1901 w Portland w stanie Oregon, zm. 19 sierpnia 1994 w Big Sur w stanie Kalifornia) – amerykański fizyk i chemik. Dwukrotny laureat Nagrody Nobla.
+M efekt
–M efekt

Zmniejszanie lub zwiększanie reaktywności związków, w których występuje efekt mezomeryczny, jest związane z wpływem na gęstość elektronową występującą na atomie, do którego jest przyłączona pojedynczym wiązaniem chemicznym dana grupa funkcyjna. Efekt ten jest też czasami obserwowany na atomach okolicznych. W formalnym zapisie mezomerię obrazuje się za pomocą struktur rezonansowych produktów przejściowych występujących w reakcjach chemicznych, w których ten efekt się objawia.

Parametry pEDA i sEDA (ang. pi-Electron-Donor-Acceptor/sigma-Electron-Donor-Acceptor) – parametry obrazujące elektronowe efekty podstawników przy pierścieniach aromatycznych, opracowane na początku XXI w. przez Wojciecha P. Ozimińskiego i Jana Cz. Dobrowolskiego. Im większe przyjmują wartości, tym podstawnik silniej donuje elektrony, a im są bardziej ujemne, tym silniej wyciąga elektrony. Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Efektu mezomerycznego nie należy mylić z efektem indukcyjnym podstawnika. Ten drugi wynika bezpośrednio z różnicy elektroujemności podstawnika i atomu, do którego jest on przyłączony. Efekt indukcyjny i mezomeryczny czasami wzajemnie się wspierają, a czasami są sobie przeciwstawne.

Grupa funkcyjna (podstawnik) – szczególnie aktywna część cząsteczki, która jest odpowiedzialna za jej sposób reagowania w danej reakcji.Hybrydyzacja – tworzenie hipotetycznych mieszanych orbitali elektronów atomu w cząsteczce związku chemicznego (rodzaj „orbitali cząsteczkowych”) z pojedynczych „orbitali atomowych” przez liniową kombinację odpowiednich funkcji falowych (zob. przybliżone metody rozwiązywania równania Schrödingera). Wynikiem obliczeń są „funkcje mieszane” opisujące prawdopodobne położenie poszczególnych elektronów walencyjnych w cząsteczce (orbitale zhybrydyzowane, hybrydy). Wyznaczenie hybryd orbitali elektronów walencyjnych pozwala określać możliwości tworzenia wiązań zlokalizowanych i wyznaczać kierunki wiązań sigma w przestrzeni (teoretyczna podstawa stereochemii).

Idea efektu mezomerycznego została wprowadzona do terminologii chemicznej przez Christophera Kelka Ingolda w 1938 r. jako koncepcja alternatywna do idei rezonansu chemicznego, który zaproponował Linus Pauling. W toku badań okazało się jednak, że na poziomie kwantowo-mechanicznym oba te efekty są w gruncie rzeczy tożsame, gdyż polegają na delokalizacji elektronów przez boczne nakładanie się na siebie orbitali π. Oba pojęcia można w zasadzie stosować zamiennie - przy czym o efekcie rezonansowym mówi się częściej w kontekście delokalizacji wiązań wielokrotnych występujących stale w związkach chemicznych, a o efekcie mezomerycznym w kontekście struktur tworzących się przejściowo w czasie reakcji chemicznych. Obecnie IUPAC zaleca stosowanie raczej pojęcia "rezonans chemiczny".

Wiązanie wielokrotne – wiązanie chemiczne między dwoma atomami, w którym bierze udział więcej niż jedna para elektronowa.Wiązanie π - wiązanie chemiczne powstałe w wyniku nakładania bocznego orbitali atomowych (oprócz orbitali s). Kształt tego wiązania wyznacza orbital molekularny π. Przy opisie wiązania π w indeksie dolnym lub po spacji podaje się jakie orbitale tworzą dane wiązanie, np. πd-d, πp-p*, gdzie * oznacza orbital antywiążący.

Efekt mezomeryczny może być dodatni (+M) lub ujemny (-M). Ujemny efekt ma miejsce wtedy, gdy podstawnik powoduje "wyciąganie" elektronów z reszty cząsteczki, czyli powoduje spadek gęstości elektronowej na atomie, do którego jest przyłączony. Dodatni efekt ma miejsce wtedy, gdy podstawnik "dostarcza" elektrony do reszty cząsteczki. Zarówno dodatni jak i ujemny efekt mezomeryczny może powodować zmniejszanie lub zwiększanie reaktywności związków chemicznych. Zależy to od mechanizmu danej reakcji. Do oceny siły efektu mezomerycznego stosowane są odpowiednie stałe takie jak stała rezonansowa Swaina-Luptona, stała rezonansowa Tafta czy też parametr pEDA Ozimińskiego i Dobrowolskiego.

Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (ang. International Union of Pure and Applied Chemistry, w skrócie IUPAC [aj-ju-pak]) – międzynarodowa organizacja zajmująca się przede wszystkim standaryzacją symboliki, nazewnictwa i wzorców wielkości fizycznych stosowanych przez chemików na całym świecie. Oprócz tego IUPAC zajmuje się koordynacją badań naukowych oraz organizacją międzynarodowych kongresów i konferencji o tematyce chemicznej.Mechanizm reakcji chemicznych to opis ich faktycznego przebiegu, razem ze wszystkimi stadiami i produktami pośrednimi. Czasami za integralną część mechanizmu reakcji uważa się też opis jej przebiegu z energetycznego punktu widzenia, a także jej podstawowe dane kinetyczne.

Przykładowe podstawniki, które są +M w stosunku do atomu węgla sp w związkach organicznych:

  • -O
  • -NH2
  • -NR2
  • -OH
  • -OR
  • -NHCOR
  • -OCOR
  • -(Aryl)
  • -CH=CH-COOH
  • Przykładowe podstawniki, które są -M w stosunku do atomu węgla sp w związkach organicznych:

  • -COOR
  • -COOH
  • -CHO
  • -COR
  • -CN
  • -NO2
  • -SO3H
  • -NH3
  • -NR3
  • Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Definicja w IUPAC Gold Book. [dostęp 2007-06-07]. [zarchiwizowane z tego adresu (2009-02-19)].
    2. If It's Resonance, What Is Resonating? Kerber, Robert C. . J. Chem. Educ. 2006 83 223. Abstract




    Warto wiedzieć że... beta

    Chemia (grec. χημεία – chemeia) – nauka badająca naturę i właściwości substancji, a zwłaszcza przemiany zachodzące pomiędzy nimi. Współcześnie wiadomo, że przemiany substancji wynikają z praw, według których atomy łączą się poprzez wiązania chemiczne w mniej lub bardziej trwałe związki chemiczne, a także praw według których wiązania pękają i tworzą się ponownie prowadząc do przemian jednych związków w drugie co jest nazywane reakcjami chemicznymi. Chemia zajmuje się także rozmaitymi właściwościami substancji wynikającymi bezpośrednio z ich budowy atomowej.
    Rezonans chemiczny (mezomeria) – sposób przedstawiania struktury związków chemicznych i innych indywiduów chemicznych za pomocą tzw. struktur granicznych. Faktyczna struktura cząsteczki jest opisywana przez kombinację liniową tych struktur.
    Gęstość elektronowa – wielkość, która opisuje prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w danym miejscu, czyli gęstości prawdopodobieństwa znalezienia elektronu. W większości cząsteczek obszary o wysokiej gęstości elektronowej zazwyczaj znajdują się wokół atomów (z maksimami wokół jąder atomowych) i na wiązaniach chemicznych. Zwyczajowo nazywane są one chmurami elektronowymi.
    Efekt indukcyjny − w chemii wpływ grup funkcyjnych i ogólnie wszelkich podstawników (w cząsteczkach związków organicznych) bardziej lub mniej elektroujemnych od wodoru na rozkład gęstości elektronowej w sąsiedztwie tego podstawnika lub nawet w całej cząsteczce na skutek nakładania się ich orbitali σ lub s z orbitalami s lub σ atomów, do których są one przyłączone. Efekty indukcyjne kilku podstawników są kumulowane.
    Związek chemiczny – jednorodne połączenie co najmniej dwóch różnych pierwiastków chemicznych za pomocą dowolnego wiązania.

    Reklama