अनुनाद-संरचना

रसायन विज्ञान में, अनुनाद, को मेसोमेरिज्म भी कहा जाता है, संयोजकता आबंध  सिद्धांत में एक अनुनाद संकर में कई योगदान संरचनाओं के संयोजन द्वारा कुछ अणुओं या बहुपरमाणविक आयनों में बंध का वर्णन करने का एक तरीका है। अनुनादी संरचनाएं लुईस संरचनाओं के सेट हैं जो एक बहुपरमाणुक आयन या अणु में इलेक्ट्रॉनों के डेलोकलाइज़ेशन का वर्णन करते हैं। कई मामलों में, एक एकल लुईस संरचना आंशिक आवेशों और भिन्नात्मक बंधों की उपस्थिति के कारण एक अणु/बहुपरमाणु आयन में बंध की व्याख्या करने में विफल रहती है। ऐसे मामलों में, रासायनिक बंध का वर्णन करने के लिए अनुनादी संरचनाओं का उपयोग किया जाता है।

रसायन विज्ञान में अनुनाद कई सहायक संरचनाओं या रूपों को विलय करके विशेष अणुओं या आयनों में बनने वाले में बंध का वर्णन करने का एक तरीका हो सकता है, जिसे संयुक्त रूप से एक संकर अनुनाद (या संकर संरचना) में वैलेंस बॉन्डिंग के सिद्धांत के भीतर विहित संरचनाएं या अनुनाद संरचनाएं कहा जाता है।

कार्बोनेट आयन की अनुनादी संरचना

कार्बोनेट आयन (CO₃^2-) की विभिन्न अनुनाद संरचनाएँ ऊपर चित्रित की गई हैं।

इलेक्ट्रॉनों के डेलोकलाइज़ेशन को आंशिक बंधों (जो बिंदीदार रेखाओं द्वारा निरूपित किया जाता है) और अनुनाद संकर में भिन्नात्मक आवेशों के माध्यम से वर्णित किया गया है। अनुनाद सकल्पना के अनुसार जब किसी अणु को केवल एक लूइस संरचना द्वारा निरूपित नहीं किया जा सके, तो समान ऊर्जा , नाभिकों की समान स्थितयों तथा समान आबंधी एवं अनाबंधी इलेक्ट्रॉन युग्मों वाली कई संरचनाएं विहित संरचनाओं के रूप में लिखी जाती है।

• अनुनाद अणु को स्थायित्व प्रदान करता है, क्योकी अनुनाद संकर की ऊर्जा किसी भी विहित संरचना की ऊर्जा से कम होती है।
• अनुनाद के कारण आबंधों के लक्षण औसत मान प्राप्त करते हैं।

अनुनाद के नियम

• अनुनाद से यौगिकों को स्थायित्व प्रदान होता है।  
• अनुनादी संरचना से स्थायित्व प्राप्त होता है।
• विभन्न अनुनादी संरचना में केवल इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था बदलती है।
• विभन्न अनुनादी संरचना में एकाकी इलेक्ट्रानों की संख्या का योगदान समान होता है।
• अनुनादी संरचना की ऊर्जा लगभग समान होती है।
• अनुनादी संरचना में दो पास पास स्थित परमाणुओं पर समान आवेश नहीं होता है तथा विपरीत आवेश अधिक पृथक होने चाहिए।

वास्तव में अनुनाद संरचनाओं या निहित संरचनाओं का कोई अस्तित्व नहीं है। वास्तव में अणु की केवल एक संरचना होती है जोकि विभन्न विहित संरचनाओं का अनुनाद संकर होता है, तथा इसे एक लूइस संरचना द्वारा प्रदर्शित किया जाता है।

बेंजीन में अनुनाद

बेंजीन में अनुनाद बेंजीन एक छह-सदस्यीय, चक्रीय हाइड्रोकार्बन है जिसमें एक विस्थानीकृत पाई-इलेक्ट्रॉन प्रणाली होती है। बेंजीन की स्थिरता के लिए π-इलेक्ट्रॉनों का विस्थानीकृत आवश्यक है। बेंजीन में कार्बन-कार्बन बंध की लंबाई एकल बंध और द्विबंध के बीच मध्यवर्ती होती है। बेंजीन की स्थिरता रिंग में इसके π-इलेक्ट्रॉनों की अनुनाद  के कारण उत्पन्न होती है। बेंजीन में अनुनाद को निम्नलिखित बिंदुओं द्वारा समझाया गया है: - बेंजीन के छह कार्बन परमाणु sp2 संकरित हैं और ये एक ही तल में हैं। - प्रत्येक कार्बन परमाणु एक हाइड्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है, और कार्बन परमाणुओं के बीच बारी-बारी से द्विबंध बनते हैं। - बेंजीन में द्विबंध स्थानीयकृत नहीं होते हैं; इसके बजाय, वे छह कार्बन परमाणुओं पर विस्थानीकृत हैं। - π-इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण के परिणामस्वरूप अणु के तल के ऊपर और नीचे इलेक्ट्रॉनों की एक वलय का निर्माण होता है। - बेंजीन में π-इलेक्ट्रॉनों का विस्थानीकृत एक अनुनाद संकर बनाता है जो अत्यधिक स्थाई होता है।

निष्कर्ष

बेंजीन में अनुनाद इसके π-इलेक्ट्रॉनों के डेलोकलाइज़ेशन के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अनुनादी संकर का निर्माण होता है जो किसी भी  संरचना की तुलना में अधिक स्थाई होता है। बेंजीन के स्थायित्व  पूरे वलय में इलेक्ट्रॉन घनत्व के समान वितरण के कारण होती है, जो अणु को अधिक स्थिर बनाती है। π-इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण से अणु की ऊर्जा में कमी आती है, जिससे यह अधिक स्थाई हो जाता है।

बेंजीन की अनुनादी संरचना

बेंजीन की अनुनादी संरचना

बेंजीन रिंग में दोलनशील द्विआबन्ध को संयोजकता बंध सिद्धांत के अनुसार अनुनाद संरचनाओं की मदद से समझाया गया है। बेंजीन वलय में सभी कार्बन परमाणु sp² संकरित हैं। एक परमाणु के दो sp2 संकरित ऑर्बिटल्स में से एक आसन्न कार्बन परमाणु के sp² ऑर्बिटल के साथ ओवरलैप होकर छह कार्बन- कार्बन सिग्मा बंध  बनाता है। अन्य बाएँ sp2 संकरित ऑर्बिटल्स हाइड्रोजन के s ऑर्बिटल के साथ मिलकर छह कार्बन हाइड्रोजन सिग्मा बंध बनाते हैं। कार्बन परमाणुओं के शेष असंकरित पी ऑर्बिटल्स पार्श्व ओवरलैप द्वारा आसन्न कार्बन परमाणुओं के साथ π बंध बनाते हैं। यह C1 -C2, C3 - C4, C5 - C6 π बांड या C2 - C3, C4 - C5, C6-C1 π बंध के गठन की समान संभावना की व्याख्या करता है। संकर संरचना को रिंग में एक वृत्त डालकर दर्शाया गया है।

बेंजीन में एक समतल हेक्सागोनल संरचना होती है जिसमें सभी कार्बन परमाणु एसपी 2 संकरित होते हैं, और सभी कार्बन-कार्बन बंध लंबाई में बराबर होते हैं। जैसा कि नीचे दिखाया गया है, छह पी-ऑर्बिटल्स (प्रत्येक कार्बन पर एक) की शेष चक्रीय सरणी छह आणविक ऑर्बिटल्स, तीन बॉन्डिंग और तीन एंटीबॉडी उत्पन्न करने के लिए ओवरलैप होती है। आरेख में दिखाए गए प्लस और माइनस चिह्न इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं, बल्कि इन ऑर्बिटल्स का वर्णन करने वाले समीकरणों में चरण चिह्नों को संदर्भित करते हैं (आरेख में चरण भी रंग कोडित हैं)। जब चरण संगत होते हैं, तो समान चरण का एक सामान्य क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए ऑर्बिटल्स ओवरलैप होते हैं, उन ऑर्बिटल्स में सबसे बड़ा ओवरलैप होता है (उदाहरण के लिए π 1 ) ऊर्जा में सबसे कम होता है। शेष कार्बन संयोजी इलेक्ट्रॉन जोड़े में इन आणविक कक्षाओं पर कब्जा कर लेते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पूरी तरह से कब्जा कर लिया गया (6 इलेक्ट्रॉन) बंधन आणविक कक्षाओं का सेट होता है। यह पूरी तरह से भरा हुआ बॉन्डिंग ऑर्बिटल्स या बंद शेल का सेट है, जो बेंजीन रिंग को इसकी थर्मोडायनामिक और रासायनिक स्थिरता देता है, जैसे एक भरा हुआ वैलेंस शेल ऑक्टेट अक्रिय गैसों को स्थिरता प्रदान करता है।

अभ्यास प्रश्न

• अनुनादी संरचनाएँ क्या हैं?
• कार्बोनेट आयन (CO3 2-) की विभिन्न अनुनाद संरचनाओं को विस्तार पूर्ण ढंग से समझाइये।
• अनुनाद के नियम क्या हैं?