Teorija resonance. Resonanca organske kemije v kemiji
kemična resonanca
Teorija resonance- teorija elektronske strukture kemičnih spojin, po kateri je porazdelitev elektronov v molekulah (vključno s kompleksnimi ioni ali radikali) kombinacija (resonanca) kanoničnih struktur z različnimi konfiguracijami dvoelektronskih kovalentnih vezi. Resonančna valovna funkcija, ki opisuje elektronsko strukturo molekule, je linearna kombinacija valovnih funkcij kanoničnih struktur.
Z drugimi besedami, molekularna struktura ni opisana z eno možno strukturno formulo, temveč s kombinacijo (resonanco) vseh alternativnih struktur.
Posledica resonance kanoničnih struktur je stabilizacija osnovnega stanja molekule, mera takšne resonančne stabilizacije je resonančna energija je razlika med opazovano energijo osnovnega stanja molekule in izračunano energijo osnovnega stanja kanonične strukture z minimalno energijo.
Resonančne strukture ciklopentadienidnega iona
Zgodba
Zamisel o resonanci je v kvantno mehaniko uvedel Werner Heisenberg leta 1926, ko je razpravljal o kvantnih stanjih atoma helija. Zgradbo atoma helija je primerjal s klasičnim sistemom resonančnega harmoničnega oscilatorja.
Heisenbergov model je uporabil Linus Pauling (1928) za opis elektronske strukture molekulskih struktur. Pauling je v okviru metode valenčnih shem uspešno razložil geometrijo in fizikalno-kemijske lastnosti številnih molekul skozi mehanizem delokalizacije elektronske gostote π vezi.
Podobne ideje za opisovanje elektronske strukture aromatskih spojin je predlagal Christopher Ingold. V letih 1926-1934 je Ingold postavil temelje fizikalne organske kemije in razvil alternativno teorijo elektronskih premikov (teorija mezomerizma), zasnovano za razlago strukture molekul kompleksnih organskih spojin, ki se ne ujemajo z običajnimi valenčnimi predstavitvami. Izraz, ki ga je predlagal Ingold za označevanje pojava delokalizacije elektronske gostote mezomerizem"(1938), se uporablja predvsem v nemški in francoski literaturi, v angleški in ruski literaturi pa prevladuje" resonanca". Ingoldove ideje o mezomernem učinku so postale pomemben del resonančne teorije. Zahvaljujoč nemškemu kemiku Fritzu Arndtu je bilo uvedeno splošno sprejeto zapisovanje mezomernih struktur s pomočjo dvokrakih puščic.
V povojni ZSSR je teorija resonance postala predmet preganjanja v okviru ideoloških kampanj in je bila razglašena za "idealistično", tujo dialektičnemu materializmu - in zato nesprejemljivo za uporabo v znanosti in izobraževanju:
"Teorija resonance", ki je idealistična in agnostična, nasprotuje materialistični teoriji Butlerova kot nezdružljiva in nezdružljiva z njo; ... podporniki "teorije resonance" so jo ignorirali in izkrivili njeno bistvo.
"Teorija resonance", ki je vseskozi mehanistična. zanika kvalitativne, specifične značilnosti organske snovi in popolnoma lažno skuša zreducirati zakone organske kemije na zakone kvantne mehanike ...
... Mezomerno-resonančna teorija v organski kemiji je enaka manifestacija splošne reakcionarne ideologije, kot je weismanizem-morganizem v biologiji, pa tudi sodobni "fizični" idealizem, s katerim je tesno povezan.
Kedrov B.M. Proti "fizikalnemu" idealizmu v kemijski znanosti. Cit. Avtor:
Preganjanje teorije resonance je v svetovni znanstveni skupnosti dobilo negativno oceno. V eni od revij Ameriškega kemijskega društva je bilo v pregledu razmer v sovjetski kemijski znanosti zlasti zapisano:
Poglej tudi
Opombe
Fundacija Wikimedia. 2010.
Oglejte si, kaj je "kemijska resonanca" v drugih slovarjih:
Pri NMR je premik signala NMR glede na kemijsko sestavo snovi zaradi zaslonjanja zunanjega magnetnega polja z elektroni atomov. Ko se pojavi zunanje magnetno polje, nastane diamagnetni moment atomov zaradi ... ... Wikipedia
Slika človeških možganov na medicinskem NMR tomografu Jedrska magnetna resonanca (NMR) resonančna absorpcija ali emisija elektromagnetne energije snovi, ki vsebuje jedra z neničelnim spinom v zunanjem magnetnem polju, pri frekvenci ν ... ... Wikipedia
- (NMR) resonančna absorpcija elektromagnetne energije s snovjo zaradi preusmeritve magnetnih momentov atomskih jeder. NMR je ena od metod radijske spektroskopije (Glej radiospektroskopija). Opazovano v močnem trajnem magnetnem ... ...
Vsebina ... Wikipedia
Veda o kemijskih elementih ter preprostih in kompleksnih snoveh, ki jih tvorijo (razen ogljikovih spojin, ki so z redkimi izjemami predmet organske kemije). N. x. najpomembnejše... ... Velika sovjetska enciklopedija
Velika sovjetska enciklopedija
I Kemija I. Predmet in struktura kemije Kemija je ena od vej naravoslovja, katere predmet so kemijski elementi (atomi), enostavne in sestavljene snovi, ki jih tvorijo (molekule (Glej Molekula)), njihove pretvorbe in ... ... Velika sovjetska enciklopedija
Matematika Znanstveno raziskovanje na področju matematike se je v Rusiji začelo v 18. stoletju, ko so L. Euler, D. Bernoulli in drugi zahodnoevropski znanstveniki postali člani Peterburške akademije znanosti. Po načrtu Petra I so akademiki tujci ... ... Velika sovjetska enciklopedija
Minerali so trdne naravne tvorbe, ki so del kamnin Zemlje, Lune in nekaterih drugih planetov ter meteoritov in asteroidov. Minerali so praviloma dokaj homogene kristalne snovi z urejenim notranjim ... ... Enciklopedija Collier
Znanost o metodah za določanje kemijske sestave snovi. Kemijska analiza dobesedno prežema vse naše življenje. Njegove metode se uporabljajo za skrbno preverjanje zdravil. V kmetijstvu se uporablja za določanje kislosti tal ... ... Enciklopedija Collier e-knjiga
V štiridesetih letih je prišlo do znanstvenega preboja na področju organske kemije in kemije makromolekulskih spojin. Ustvarjeni so kakovostno novi materiali. Poteka proces nastajanja fizike in kemije polimerov, ustvarja se teorija makromolekul. Znanstveni dosežki na tem področju postajajo eden od temeljev kakovostnih preobrazb v nacionalnem gospodarstvu. In ni naključje, da prav tu ideologi zadajo močan preventivni udarec.
Izvod je bila teorija resonance, ki jo je leta 1928 predstavil ugledni kemik, Nobelov nagrajenec Linus Pauling. Po tej teoriji za molekule, katerih strukturo je mogoče predstaviti v obliki več strukturnih formul, ki se razlikujejo po načinu porazdelitve elektronskih parov med jedri, prava struktura ne ustreza nobeni od struktur, ampak je vmesna med njimi. Prispevek vsake strukture je določen z njeno naravo in relativno stabilnostjo. Resonančna teorija (in njej blizu Ingoldova teorija mezomerizma) je bila bistvenega pomena kot priročna sistematizacija strukturnih predstavitev. Ta teorija je imela pomembno vlogo pri razvoju kemije, zlasti organske. Pravzaprav je razvila jezik, ki so ga kemiki govorili več desetletij.
Idejo o stopnji valjanosti in argumentaciji ideologov dajejo odlomki iz članka "Teorija resonance" v /35/:
"Izhajajoč iz subjektivno-idealističnih premislekov, so privrženci teorije resonance izumili za molekule številnih kemičnih spojin nize formul -" stanja "ali" strukture ", ki ne odražajo objektivne resničnosti. V skladu s teorijo resonance je pravi stanje molekule je domnevno rezultat kvantno mehanske interakcije, "resonance", "superpozicije" ali "prekrivanja" teh fiktivnih "stanj" ali "struktur".
… Teorija resonance, tesno povezana z idealističnimi načeli "komplementarnosti" N. Bohra in "superpozicije" P. Diraca, je razširitev "fizičnega" idealizma na organsko kemijo in ima isto metodološko mahistično osnovo.
Druga metodološka pomanjkljivost resonančne teorije je njen mehanizem. V skladu s to teorijo se v organski molekuli zanika prisotnost specifičnih kvalitativnih lastnosti. Njegove lastnosti so reducirane na preprosto vsoto lastnosti njegovih sestavnih delov; kvalitativne razlike so reducirane na čisto kvantitativne razlike. Natančneje, zapleteni kemični procesi in interakcije, ki se pojavljajo v organski snovi, so tu reducirani na eno, preprostejšo od kemičnih oblik, fizične oblike gibanja snovi - na elektrodinamične in kvantno mehanske pojave. Razvijanje ideje o zmanjšanju kemije na fiziko, znani kvantni fizik in "fizični" idealist E. Schrödinger v svoji knjigi "Kaj je življenje z vidika fizike?" podaja širok sistem takšne mehanične redukcije višjih oblik gibanja mater na nižje. V skladu z weismanizmom-morganizmom reducira biološke procese, ki so osnova življenja, na gene, gene na organske molekule, iz katerih nastanejo, organske molekule pa na kvantno mehanske pojave.
Zanimivi sta dve točki. Prvič, poleg standardnih očitkov o idealizmu igra tukaj najpomembnejšo vlogo teza o specifičnosti in kvalitativnih značilnostih oblik gibanja, ki pravzaprav nalaga prepoved uporabe fizikalnih metod v kemiji, fizikalnih in kemijskih metod v biologija, itd. Drugič, poskušali so povezati teorijo resonance z weismanizmom-morganizmom, to je, kako postaviti temelje za enotno fronto v boju proti naprednim znanstvenim trendom.
Zloglasna "zelena knjiga" vsebuje članek BM Kedrova /37/, posvečen "teoriji resonance". Prikazuje posledice, ki jih ta "grozna" teorija prinaša s seboj. Tukaj je nekaj zelo razkrivajočih zaključkov iz tega članka.
1. »Teorija resonance« je subjektivno-idealistična, saj fiktivno podobo spremeni v objekt; nadomešča objekt z matematično predstavo, ki obstaja le v glavah njegovih podpornikov; naredi predmet - organsko molekulo - odvisno od te reprezentacije; tej predstavi pripisuje neodvisen obstoj zunaj naše glave; daje možnost premikanja, interakcije, superpozicije in odmeva.
2. »Resonančna teorija« je agnostična, ker načeloma zanika možnost odseva posameznega predmeta (organske molekule) in njegove strukture v obliki ene same strukturne podobe, ene same strukturne formule; zavrže tako eno samo podobo posameznega objekta in jo nadomesti z nizom fiktivnih "resonančnih struktur".
3. "Teorija resonance", ki je idealistična in agnostična, nasprotuje materialistični teoriji Butlerova, kot nezdružljiva in nezdružljiva z njo; Ker je teorija Butlerova v bistvu v nasprotju z vsem idealizmom in agnosticizmom v kemiji, so jo zagovorniki "resonančne teorije" ignorirali in izkrivili njeno bistvo.
4. "Teorija resonance", ki je vseskozi mehanistična. zanika kvalitativne, specifične značilnosti organske snovi in popolnoma zlagano poskuša zreducirati zakone organske kemije na zakone kvantne mehanike; to je povezano tudi z zanikanjem teorije Butlerova s strani zagovornikov "resonančne teorije". ker Butlerova teorija, ki je v bistvu dialektična, globoko razkriva specifične zakonitosti organske kemije, ki jih sodobni mehaniki zanikajo.
5. V svojem bistvu Ingoldova teorija mezomerizma sovpada s Paulingovo "resonančno teorijo", ki se je s prvo združila v enotno mezomerno-resonančno teorijo. Tako kot so buržoazni ideologi zbrali skupaj vse reakcionarne tokove v biologiji, da ne bi delovali ločeno, in jih združili v enotno fronto weismanizma-morganizma, tako so združili reakcionarne tokove v organski kemiji in tvorili enotno fronto podporniki Pauling-Ingolda. Vsak poskus ločevanja teorije mezomerizma od "teorije resonance" z utemeljitvijo, da je teorijo mezomerizma mogoče razlagati materialistično, je velika napaka, ki dejansko pomaga našim ideološkim nasprotnikom.
6. Mezomerno-resonančna teorija v organski kemiji je enaka manifestacija splošne reakcionarne ideologije, kot je weismanizem-morganizem v biologiji, pa tudi sodobni "fizični" idealizem, s katerim je tesno povezan.
7. Naloga sovjetskih znanstvenikov je odločen boj proti idealizmu in mehanizmu v organski kemiji, proti klanjanju modnim buržoaznim, reakcionarnim trendom, proti teorijam, sovražnim sovjetski znanosti in našemu pogledu na svet, kot je teorija mezomerne resonance ... "
Določeno pikantnost situacije okoli "teorije resonance" je ustvarila očitna izumetničenost obtožb z znanstvenega vidika. Šlo je le za približen modelski pristop, ki ni imel nobene zveze s filozofijo. Toda vnela se je bučna razprava. Takole piše L. A. Blumenfeld o njej / 38 /:
"V teku te razprave so se oglasili nekateri fiziki, ki so trdili, da teorija resonance ni le idealistična (to je bil glavni motiv razprave), ampak tudi nepismena, saj je v nasprotju s temelji kvantne mehanike. V zvezi s tem je moji učitelji Ya. K. Syrkin in M. E. Dyatkina, proti katerima je bila ta razprava v glavnem usmerjena, so me vzeli s seboj, prišli k Igorju Evgenijeviču Tammu, da bi izvedeli njegovo mnenje o tej zadevi. Absolutna znanstvena vest, popolna odsotnost »fizični snobizem«, neprizadet s kakršnimi koli oportunističnimi premisleki in naravna dobrohotnost – vse to je samodejno naredilo Tamma skoraj »edinega možnega razsodnika. Rekel je, da metoda opisa, predlagana v teoriji resonance, ni v nasprotju z ničemer v kvantni mehaniki, tu ni idealizma in po njegovem mnenju sploh ni predmeta za razpravo. Pozneje je vsem postalo jasno, da je imel prav. Vendar se je razprava, kot veste, nadaljevala. Bili so ljudje, ki so trdili, da je teorija resonance psevdoznanost. To je negativno vplivalo na razvoj strukturne kemije ...«
Dejansko ni predmeta za razpravo, vendar je naloga udariti po strokovnjakih za visokomolekularno kemijo. In zaradi tega je B. M. Kedrov, ko je obravnaval teorijo resonance, naredil velik korak v interpretaciji V. I. Lenina /37/:
»Tovariši, ki so se oprijeli besede »abstrakcija«, so ravnali kot dogmatiki. Primerjali so dejstvo, da so namišljene »strukture« teorije mezomerizma abstrakcije in celo plod abstrakcije, s tem, kar je o znanstveni abstrakciji rekel Lenin, in ugotovili, da od Ker so abstrakcije v znanosti nujne, to pomeni, da so dopustne vse vrste abstrakcij, vključno z abstraktnimi koncepti o fiktivnih strukturah teorije mezomerizma. Tako so dobesedno rešili to vprašanje, v nasprotju z bistvom zadeve, v nasprotju z neposrednimi navedbami Lenina o škodljivosti praznih in absurdnih abstrakcij, o nevarnosti spreminjanja abstraktnih pojmov v idealizem.Prav zato, ker so bile težnje po pretvarjanju abstraktnih pojmov v idealizem že od vsega začetka prisotne tako v teoriji mezomerizma kot v teoriji resonance, obe teoriji sta se sčasoma združili.
Zanimivo je, da je idealizem lahko tudi drugačen. Torej članek "Butlerov" /32/ pravi; da se sovjetski kemiki v boju proti idealistični teoriji resonance opirajo na teorijo Butlerova. Toda po drugi strani se izkaže, da je bil "v splošnih filozofskih vprašanjih, ki niso povezana s kemijo, Butlerov idealist, propagator spiritualizma." Vendar pa za ideologe nobena protislovja ne igrajo vloge. V boju proti napredni znanosti so bila vsa sredstva dobra.
Teorija resonance
Koncept (ali teorijo) resonance je predlagal Pauling v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja. Njegova glavna ideja je bila naslednja. Če Ψ 0 predstavlja neko valovno funkcijo sistema, mora biti integral (H ^ je Hamiltonov operator) večji ali enak energiji najnižjega stanja E 0 . Bližje kot je Ψ tej lastni funkciji, manjša bo razlika E - E 0. Predpostavimo, da smo našli funkcijo Ψ 1, ki predstavlja možna stanja sistema, na primer stanje, ki ustreza neki elektronski Lewisovi formuli. Nato lahko pri zamenjavi Ψ z Ψ 1 v navedenem integralu izračunamo elektronsko energijo E 1 kot funkcijo medjedrskih razdalj. Podobno se lahko funkcija Ψ 2, ki ustreza alternativni elektronski formuli, uporabi za izračun E 2 . Če je nivo E 1 znatno pod nivojem E 2, potem bo funkcija Ψ 1 bolje približala osnovno stanje sistema kot Ψ 2 , in če ni drugih alternativ, potem je lahko samo elektronska formula, ki ustreza Ψ 1 upoštevati. Na splošno velja, da če imata Ψ 1 in Ψ 2 enako simetrijo in, kar je najpomembneje, enako mnogoterost (tj. enako število neparnih elektronov), potem je mogoče najti vrednost E, ki ustreza funkciji aΨ 1 + bΨ 2. Ko E 1 in E 2 nista zelo različna in ko so členi, ki ustrezajo interakciji med stanjema Ψ 1 in & Ψ 2 veliki, se izkaže, da je funkcija, ki daje najboljši približek lastni funkciji osnovnega stanja sistem ne bo Ψ 1 in ne Ψ 2 , temveč njuna linearna kombinacija s koeficientoma a in b enakega reda velikosti. V tem primeru nobena elektronska formula sama po sebi ne more biti povezana z molekulo. Potrebni sta obe strukturi, čeprav bo ena verjetno imela večjo težo kot druga. »Molekulo,« ugotavlja Pauling, »bi lahko obravnavali kot hitro nihajočo med dvema elektronskima formulama, njena stabilnost pa je zaradi »resonančne energije teh nihanj« večja kot pri kateri koli od teh formul.« Kasneje je bila razvita teorija resonance. Pauling, Weland in drugi avtorji, ki so jo uporabili za širok spekter kemičnih spojin.
Geneza te teorije je bila dovolj podrobno obravnavana v monografiji G. V. Bykova. Zato se bomo v prihodnje izogibali ponavljanju le na tistih vprašanjih, ki v literaturi niso bila dovolj obravnavana.
Koncept resonance je našel največjo razširjenost v organski kemiji. Hkrati je bila njena priljubljenost tako velika, da so jo pogosto identificirali z metodo VS. Ko je bila kritizirana hipertrofija vloge resonance elektronskih struktur, je taka identifikacija negativno vplivala na odnos mnogih kemikov do metode HS in privedla do napačnega razumevanja vloge in logične strukture slednje. Zgodovinski pomen koncepta resonance je najprej v tem, da je določil eno od možnih smeri razvoja metode VS. Drugič, omogočila je globlje razumevanje razmerja med klasično in kvantno teorijo zgradbe kemičnih spojin ter razkrila tiste vidike fizikalne in kemijske realnosti, ki jih klasična teorija strukture ni mogla ustrezno odražati.
Da bi si jasneje predstavljali vlogo resonance v logični strukturi te metode, poskusimo odgovoriti na naslednje vprašanje: ali je "brezsonančna" metoda VS možna in če je, kakšne bodo njene značilnosti. Z retrospektivnega vidika bi lahko bila druga možna pot razvoja metode VS ohranjanje približka idealnega parjenja, vendar bi bilo v tem primeru treba posplošiti koncept hibridizacije, tj. uporabiti neatomsko, celo hibridno (v običajnem pomenu besede) orbitale kot bazne funkcije in njihove linearne kombinacije na splošno niso pravokotne * . Enačbe, ki urejajo te linearne kombinacije, so Goddardove enačbe. V nekem smislu je ta metoda, ki jo Goddard imenuje "generalizirana metoda VS", hkrati posplošitev metode MO. Z drugimi besedami, koncept resonance ni služil le kot eden od načinov izražanja metode VS, ki je dal veliko fleksibilnost razmišljanju kemikov, ampak je bil tudi nekakšna prelomnica, ki ločuje dve najpogostejši metodi kvantne kemije, VS. in MO, saj je »resonančna« različica metode VS taka modifikacija slednje, ki ji daje lastnosti metode MO.
* (Tudi osnovni AO v običajni formulaciji metode VS so neortogonalni.)
Ponazorimo to tezo na primeru molekule benzena. Pri metodi VS je za opis π-elektronskega sistema molekule benzena potrebno upoštevati pet neodvisnih struktur, ki jih označujejo diagrami I-V (glej sliko 16). Te diagrame je mogoče zgraditi z uporabo grafikonov in tabel Young.
Antisimetrično lastno funkcijo operatorja lahko dobimo iz zmnožka funkcij koordinate Φ in spina Χ z delovanjem Goddardovega operatorja
(3.50)
(3.51b)
(3,51 V)
kje so operatorji permutacije prostorskih koordinat; - permutacijski operatorji spinskih spremenljivk; - matrični elementi ireduktibilne reprezentacije [λ] permutacijske skupine N-elektronov; f je dimenzija tega prikaza.
Goddardova metoda uporablja posebno izbiro funkcij Φ in Χ v obliki produktov enoelektronskih funkcij:
Večelektronsko valovno funkcijo Goddardove metode lahko povežemo z določeno shemo združevanja spinov, ki bo ustrezala nekemu splošnemu Rumerjevemu diagramu * . Dejansko je, kot je pokazal Goddard, delovanje operatorja na produkt Φ in Χ enakovredno delovanju Youngovega operatorja na X, ki mu sledi antisimetrizacija:
ki ob ustrezni izbiri X povsem ustreza konstrukciji mnogoelektronske funkcije metode VS. Na primer, za π-elektronski sistem benzena, izbira
bo ustrezal shemi združevanja spinov, izraženi z naslednjim diagramom:
(3.56)
* (S posplošenim mislimo na Rumerjev diagram, ki lahko vsebuje prekrižane črte.)
Tako imamo namesto petih diagramov v posplošeni metodi VS samo enega. Ta diagram po videzu sovpada z V diagramom (glej sliko 16). Medtem ko diagrami I-V označujejo seznanjanje atomskih π-orbital, je treba v diagramu (3.56) linearne kombinacije slednjih (molekulskih orbital) φ k šteti za seznanjene, ki so določene z enačbami oblike *
* (V metodi MO izpolnjujejo molekularne orbitale podobne enačbe, vendar s skupnim efektivnim hamiltonianom za vse k n, kar jih naredi pravokotne. V Goddardovi metodi orbitale niso ortogonalne in so v tem pogledu podobne atomskim orbitalam.)
Bistveno je, da je te enačbe mogoče interpretirati v okviru modela neodvisnih delcev (IPM), tj. posameznemu elektronu pripisati določeno stanje, ki ga označuje orbitala φ k. Po Goddardu obstajajo trije pogoji, ki omogočajo takšno razlago:
- N elektronov je povezanih z največ N različnih orbital;
- vsaka orbitala mora biti lastna funkcija nekega efektivnega hamiltoniana, ki določa gibanje elektrona v polju jeder in v povprečnem polju drugih elektronov;
- to povprečno polje je lahko nelokalno, vendar mora biti samokonsistentno.
V nasprotju z metodo Goddard metoda VS v svoji običajni formulaciji ne izpolnjuje pogojev (2) in (3) in je zato ni mogoče interpretirati v smislu MNP. Hkrati dopušča posplošitev v okviru Goddardove metode, ki izpolnjuje vse tri zgoraj navedene pogoje, zaradi česar postane možna njena interpretacija v smislu MNP.
Seveda v zgodnjih tridesetih (in pozneje) zgoraj oblikovanega pristopa ni bilo mogoče uveljaviti, predvsem zato, ker se je teorija zaradi pomanjkanja potrebne računalniške tehnologije razvijala predvsem na podlagi polempiričnih in empiričnih metod, kot tudi kot intuitivno posplošitev metod, razvitih za preproste sisteme in podobnih (vsaj v semantičnem planu) klasični teoriji strukture. Seveda je pomanjkanje računalniške tehnologije, ki bi premagala matematične težave problema številnih elektronov, hkrati pa si prizadevala za napredek v razumevanju elektronske strukture atomov in molekul, prispevala k razvoju temeljnih konceptov, ki so ohranili svoj pomen do danes. Največji razvoj pa so dobile tiste ideje in metode, ki jih je bilo mogoče plodno uporabiti v razmerah obstoja velike vrzeli med kvalitativno in kvantitativno stranjo teorije.
Zdaj pa se posvetimo drugemu vprašanju - o resničnosti resonančnih struktur. Najprej nekaj pripomb o terminologiji. Menimo, da lahko izraz "resonančne strukture" uporabimo le, če govorimo o enakovrednih strukturah metode VS. Na primer, struktur butadiena ni mogoče imenovati resonančne. 
ali ciklooktatetraena 
.
V vsakem od teh primerov lahko prvo strukturo uporabimo kot strukturno formulo spojine, drugo pa ne, ker je njena teža zanemarljiva. Dejansko se izkaže, da je dolžina enojne vezi v takšni strukturi manjša od dolžine dvojne vezi, kar je v nasprotju z dobro znanimi empiričnimi zakoni, ki povezujejo mnogoterost vezi z njeno dolžino. O resonanci in resonančnih strukturah je smiselno govoriti, kadar so kvantno-mehanske povprečne vrednosti energije *, ki ustrezajo tem strukturam, enake ali blizu. Resonance, razumljene v zgornjem smislu, pa ne smemo povezovati s kakršnimi koli nihanji, oscilacijami, pulzami ali nihanji, kot so to počeli Pauling in drugi avtorji. Takšne psevdoklasične ideje, ki so dvomljive vrednosti v zvezi z elektronskim sistemom molekule, so popolnoma zmotne v zvezi z atomskimi jedri, ki bi jih na tej ravni obravnavanja (elektronski problem v adiabatnem približku) morali obravnavati kot negibna. V primeru "resonance" struktur spojine običajno ni mogoče označiti s klasično strukturno formulo, ki ne bi bila v nasprotju z njenimi lastnostmi. Na primer, za benzen nobena od dveh klasičnih Kekulejevih formul ne odraža simetrije molekule, njenih fizikalnih in kemijskih lastnosti. Podobno formula 
ni povsem primerna za molekulo naftalena, saj je treba upoštevati vsaj še dve strukturi:
* (Te vrednosti elektronske energije so določene pri fiksni in enaki konfiguraciji atomskih jeder za vse strukture z metodami kvantne kemije. Nimajo neposrednega fizikalnega ali kemičnega pomena in se ne merijo eksperimentalno.)
Resonanca struktur v organski kemiji je običajno posledica konjugacija enojne in dvojne vezi ogljik-ogljik, zlasti v planarnih cikličnih sistemih (aromatski ogljikovodiki in heterocikli). Zato je bil koncept resonance nekaj časa podlaga za teorijo takšnih spojin, dokler ga ni nadomestila metoda MO LCAO.
Včasih je koncept "elektronskih izomerov" povezan s konceptom resonančnih struktur. Poleg tega so opredeljeni kot kemične spojine, za katere je značilna enaka jedrska konfiguracija, vendar različne porazdelitve elektronske gostote. Takšna predstavitev je vsekakor napačna, saj je ravno porazdelitev elektronske gostote tista, ki določa ravnovesno konfiguracijo jedra. Zato morajo elektronski izomeri neizogibno ustrezati različnim jedrskim konfiguracijam, tako da se ta koncept zmanjša na običajen koncept izomerije (za več podrobnosti glejte delo).
Glede na zgoraj povedano je naravno vprašanje: katere vidike objektivne resničnosti odraža pojem resonance?
Potreba po upoštevanju več resonančnih struktur je predvsem posledica dejstva, da ni vedno mogoče pripisati kemijske vezi posameznim parom atomov, tj. kemijska vez se lahko delokalizira med tremi ali več atomi. Takšna delokalizacija ustreza resonanci kovalentnih struktur. Hkrati so lahko v spojinah z lokaliziranimi dvocentričnimi vezmi slednje polarizirane (in običajno so). Za prikaz polarnosti vezi je treba upoštevati ionsko-kovalentno resonanco. V nekaterih primerih lahko brez upoštevanja resonance struktur dobimo kvalitativno napačen opis elektronske strukture molekule, zlasti korespondenco med simetrijo molekule in porazdelitvijo gostote elektronov v njej. kršena, primer tega je molekula benzena. Enostrukturna predstavitev spojine, ki je sprejeta v klasični teoriji kemijske zgradbe, je približna z vidika kvantno kemijske teorije, ki zgradbo kemijskih spojin (v okviru metode VS) opisuje z več resonančnimi strukturami. . Z drugimi besedami, koncept resonance na aproksimacijski ravni, določen z metodo VS, v koncentrirani, skrajno shematični obliki odraža celotno evolucijo teorije kemijske zgradbe - od pripisovanja določene klasične strukturne formule vsaki posamezni spojini do upoštevanja delokalizacija elektronov v kvantni teoriji. Tako je načeloma nastanek koncepta resonance zgodovinsko gledano zaokrožil krog idej, na katerih temelji metoda VS.
V naslednjem razdelku bodo obravnavani sodobni koncepti elektrofilnih substitucijskih reakcij v aromatski seriji. V tem primeru ne moremo brez teorije resonance, ki je postala del strukturne teorije in omogoča vizualizacijo porazdelitve elektronske gostote v nereagirajoči molekuli ali v vmesnih delcih organskih reakcij - ionih in radikalih. Razvite so bile osnove teorije resonance Pauling v 40. letih prejšnjega stoletja.
Z uporabo le omejenega nabora grafičnih orodij kemiki delajo čudeže - na papir s pomočjo strukturnih formul prenašajo strukturo milijonov organskih spojin. Vendar včasih to ne uspe. Morda je bil eden prvih primerov te vrste benzen, katerega lastnosti ni bilo mogoče prenesti z eno samo formulo. Zato je bil Kekule prisiljen zanj ponuditi dve formuli z nelokaliziranimi dvojnimi vezmi. Da bi dobili jasno predstavo o izvoru teorije resonance, si poglejmo še nekaj primerov.
Za nitritni ion NE 2- predlaga se lahko naslednja strukturna formula
Iz te formule sledi, da sta v nitritnem ionu dva različna kisika, od katerih eden nosi negativen naboj, drugi pa ni nabit. Vendar je znano, da v nitritnem ionu ni dveh različnih kisikov. Da bi premagali to težavo, je bilo treba strukturo iona predstaviti z dvema formulama
Podobna situacija se razvije v primeru alilnega kationa, ki smo ga že srečali prej. Za ta delec moramo uporabiti tudi dve formuli, ki le skupaj posredujeta vse strukturne lastnosti kationa
Ko smo se strinjali s potrebo po prenosu strukture nekaterih molekul ali delcev z več formulami, smo se postavili pred iskanje odgovorov na mnoga vprašanja, ki se porajajo. Na primer, koliko formul izraža vse strukturne značilnosti delca? Ali realni delci ustrezajo izbranim formulam? Kakšna je dejanska porazdelitev elektronov v delcu?
Na ta in druga vprašanja odgovarja teorija resonance na kvalitativni ravni. Glavne določbe te teorije so naslednje.
1. Če vseh podrobnosti strukture delca ni mogoče predstaviti z eno formulo, je treba to storiti z uporabo več struktur. Te strukture imenujemo resonančne, mejne, mejne, kanonične.
2. Če je za delec mogoče narisati dve ali več sprejemljivih struktur, potem dejanska porazdelitev elektronov ne ustreza nobeni od njih, ampak je vmesna med njimi. Delec v resničnem življenju se šteje za hibrid dejansko neobstoječih resonančnih struktur. Vsaka od omejitvenih struktur prispeva k realni porazdelitvi elektronske gostote v delcu. Ta prispevek je tem večji, čim bližje so si kanonične strukture v energiji.
3. Resonančne formule so zapisane v skladu z določenimi pravili:
V različnih resonančnih strukturah morajo biti položaji vseh atomov enaki, njihova razlika je le v razporeditvi elektronov;
Mejne formule se ne smejo močno razlikovati v položaju elektronov, sicer bo prispevek takih struktur k resonančnemu hibridu minimalen;
Mejne strukture s pomembnimi prispevki k resonančnemu hibridu bi morale imeti enako in najmanjše število neparnih elektronov.
4. Energija realnega delca je manjša od energije katere koli omejujoče strukture. Z drugimi besedami, resonančni hibrid je stabilnejši od katere koli strukture, ki sodeluje pri resonanci. To povečanje stabilnosti imenujemo resonančna energija.
Sadove kvalitativne in vizualne teorije resonance bomo uporabili zelo kmalu - pri razlagi orientacije v substitucijskih reakcijah v aromatskem nizu. Ob tem ugotavljamo, da ta teorija zvesto služi kemiji že več kot 70 let, čeprav je bila od objave deležna kritik. Pogosto je kritika povezana z nejasnim odnosom med resničnim delcem in kanoničnimi strukturami. Resonančna teorija sama predpostavlja, da so kanonične strukture fiktivne. Vendar pa jim nemalokrat pripisujejo pravi pomen, kar pa seveda ne drži. Vendar pa obstaja priložnost za duhovito razpravo o situaciji. Torej, razložiti razmerje med mejnimi strukturami in njihovim resonančnim hibridom T. Weland predlagal uporabo biološke analogije, ki se skrči na naslednje. »Ko rečemo, da je mula hibrid osla in konja, sploh ne mislimo, da so nekatere mule osli in druge konji, ali da je vsaka mula del časa konj in del časa osel. čas. Preprosto se sklicujemo na dejstvo, da je mula žival, ki je sorodna tako konju kot oslu, in ko jo opisujemo, jo je primerno primerjati s temi znanimi živalmi. Opozoriti je treba, da Whelandova analogija ni povsem pravilna. Za razliko od končnih struktur, ki v resnici ne obstajajo, sta osel in konj zelo konkretni bitji. Poleg tega so nekateri strokovnjaki opozorili na subjektivnost nekaterih postulatov resonančne teorije. Če nadaljujemo razpravo o tej teoriji znotraj Whelandove biološke analogije, O. A. ReutovŽe leta 1956 je ugotovil, da »koncept resonance ne more napovedati, da je mula hibrid ravno konja in osla. To je treba vedeti neodvisno. Sicer pa lahko na primer za enega od staršev vzameš slona in drugega starša izbereš tako, da se matematično vse konvergira.
Teorija resonance-idealistična teorija v organski kemiji, nastala v 30. letih 20. stoletja. ameriškega fizika in kemika L. G. Gaulinga, sprejeli pa so ga nekateri meščanski kemiki. Ta teorija se je združila s teorijo mezomerizma, ki je nastala sredi dvajsetih let prejšnjega stoletja angleškega fizika in kemika K. Ingolda, ki je imela enako metodološko osnovo kot resonančna teorija. Privrženci teorije resonance (glej) ne uporabljajo za razvoj materialistične in dialektične teorije kemijske zgradbe molekul velikega ruskega kemika (glej) s preučevanjem medatomskih razdalj, usmerjenih valenc, medsebojnih vplivov atomov znotraj molekule, hitrosti in smeri kemijskih reakcij itd. Z manipulacijo podatkov, pridobljenih s pomočjo kvantne mehanike, poskušajo dokazati, da je teorija Butlerova zastarela.
Izhajajoč iz subjektivno-idealističnih premislekov so privrženci teorije resonance izumili za molekule številnih kemičnih spojin nize formul - "stanja" ali "strukture", ki ne odražajo objektivne resničnosti. V skladu s teorijo resonance naj bi bilo pravo stanje molekule posledica kvantomehanske interakcije, »resonance«, »superpozicije« ali »superimpozicije« teh fiktivnih »stanj« ali »struktur«. V skladu z Ingoldovo teorijo mezomerizma se prava struktura nekaterih molekul obravnava kot vmesna med dvema "strukturama", od katerih vsaka ne ustreza resničnosti. Posledično teorija resonance agnostično zanika možnost izražanja resnične strukture molekule številnih posameznih snovi z eno formulo in s stališča subjektivnega idealizma dokazuje, da je izražena samo z nizom formul.
Avtorji teorije resonance zanikajo objektivnost kemijskih zakonov. Eden od Paulingovih študentov, J. Weland, poudarja, da so "strukture, med katerimi obstaja resonanca, le mentalne konstrukcije", da je "ideja resonance špekulativni koncept v večji meri kot druge fizikalne teorije. Ne odraža nobene intrinzične lastnosti same molekule, ampak je matematična metoda, ki jo je izumil fizik ali kemik za svoje udobje." Tako Weland poudarja subjektivistično naravo ideje o resonanci in hkrati trdi, da naj bi bila kljub temu ideja o resonanci uporabna za razumevanje pravega stanja zadevnih molekul. V resnici pa obe subjektivistični teoriji (mezomerizem in resonanca) ne moreta služiti nobenemu od ciljev pristne kemijske znanosti – odrazu odnosov med atomi znotraj molekul, medsebojnemu vplivu atomov v molekuli, fizikalnim lastnostim atomov. in molekule itd.
Zato več kot 25 let obstoja teorije resonančnega mezomerizma ni prinesla nobene koristi znanosti in praksi. Ni moglo biti drugače, saj je teorija resonance, tesno povezana z idealističnimi načeli "komplementarnosti" N. Bohra in "superpozicije" P. Diraca, razširitev "(glej) na organsko kemijo in ima enako metodološka machijevska osnova. Druga metodološka pomanjkljivost resonančne teorije je njen mehanizem. V skladu s to teorijo se v organski molekuli zanika prisotnost specifičnih kvalitativnih lastnosti. Njegove lastnosti so reducirane na preprosto vsoto lastnosti njegovih sestavnih delov; kvalitativne razlike so reducirane na čisto kvantitativne razlike. Natančneje, zapleteni kemični procesi in interakcije, ki se pojavljajo v organski snovi, so tu reducirani na eno, preprostejšo od kemičnih oblik, fizične oblike gibanja snovi - na elektrodinamične in kvantno mehanske pojave. G. Eyripgh, J. Walter in J. Campbellen so v svoji knjigi "Kvantna kemija" šli še dlje.
Trdijo, da kvantna mehanika domnevno reducira probleme kemije na probleme uporabne matematike in le zaradi zelo visoke kompleksnosti matematičnih izračunov ni mogoče reducirati v vseh primerih. Razvijanje ideje o zmanjšanju kemije na fiziko, znani kvantni fizik in "fizični" idealist E. Schrodinger v svoji knjigi "Kaj je življenje z vidika fizike?" podaja širok sistem takšne mehanistične redukcije višjih oblik gibanja snovi na nižje. Po (glej) reducira biološke procese, ki so osnova življenja, na gene, gene na organske molekule, iz katerih nastanejo, organske molekule pa na kvantno mehanske pojave. Sovjetski kemiki in filozofi se aktivno borijo proti idealistični teoriji mezomorijske resonance, ki ovira razvoj kemije.