Mange online referanser sier at $ \ ce {SCN -} $ har to resonansstrukturer: 
Jeg lurer på hvorfor denne strukturen ikke også er mulig?
Jeg forventer at struktur 3 er sjelden på grunn av høye formelle kostnader, men burde ikke være inkludert som en mulig resonansstruktur?
Videre er det uenighet om hvorvidt struktur 1 eller struktur 2 er mer vanlig. Jeg forventer at struktur 2 blir mer vanlig fordi den negative ladningen er på det mer elektronegative N-atom Imidlertid sier dette regnearket at struktur 1 er mer vanlig. På den annen side denne videoen sier at struktur 2 er mer vanlig. Hvilken skal det være?
Kommentarer
- Hva mener du " mer vanlig "?
Svar
Først må jeg merke meg feil bruk av begrepene vanlig og sjelden da vi ikke skal svare på hvilken struktur som oftest forekommer. Jeg anser dette som på grunn av ikke nøye utvalgte ord.
Vi må forutsi hvilken av de ovennevnte skisserte begrensningsstrukturene som er den mer stabile eller, nettopp, den viktigste viktige , f.eks. det å komme inn i den molekylære orbitalen med høyere vekt.
Den du foreslo, er virkelig mulig, og du vet også hvorfor ikke er den viktigste bidragsyteren, og til og med ikke en stor.
Vanligvis gjøres, som du sa, å skille mellom strukturer med en formell ladning ved å plassere den i henhold til elementene elektronegativitet.
I vårt tilfelle peker denne regelen på struktur 2, med negativ ladning på nitrogen.
Når vi undersøker energien til de tilsvarende bindingene, bemerker vi at 2 er et kumulen, som ikke er en spesielt stabil konfigurasjon rundt et karbonatom.
Motsatt i 1 oppnås en stabil CN trippelbinding, med det store svovelatomet fremdeles i stand til å spre elektrondensitet over seg selv.
Vi står derfor overfor en sak der det ikke er veldig lett å svare, og jeg må selv tvile.
Som et spørsmål om det faktum, husker jeg at 1 faktisk er den viktigste bidragsyter. I SCN-anion er den negative ladningen omtrent 50% på svovel og 30% på nitrogensiden. Men på verdiene kan jeg ta feil.
Svar
Jeg utførte en rask beregning på DF-BP86 / def2-SVP teorinivået og analyserte det med Natural Resonance Teori (fra Natural Bond Orbital Theory). Dette resulterer i følgende viktige bidragsytere til denne bølgefunksjonen: $$ \ left [\ underset {(1)} {\ overset {67.49 \%} {\ ce {^ – SC # N}}} \ ce {< – >} \ undersett {(2)} {\ oversett {21.25 \%} {\ ce {S = C = N ^ -} }} \ right] $$
Den tredje bidragsyteren er en rar struktur med en «langdistanse-binding» mellom svovel og nitrogen med $ 7,22 \% $. Alt annet bidrag blir forsømt / forkastet.
Selv om strukturen 3 faktisk er en gyldig bidragsyter, vil det faktiske bidraget være veldig lite. Ved å tvinge programmet til å bruke det som en struktur, resulterte det i en feil, da det ikke klarte å matche orbitalene til den strukturen. Årsaken til det er sannsynlig at overlappingen mellom svovel og karbon er for dårlig til å faktisk bli ansett som en god bidragsyter. Dette vil også forklare det mindre bidraget fra den andre strukturen.
Her er de lokaliserte (ifølge NBO) molekylære orbitaler:
(Fargekode: blå / oransje – okkupert molekylær bane [Lewis]; rød / gul – virtuell molekylær bane [unorccupied, non-Lewis])
De totale bidragene i form av atomorbitaler til det ovennevnte:
(Occupancy) Bond orbital / Coefficients / Hybrids ------------------ Lewis ------------------------------------------------------ 8. (1.98209) LP ( 1) S 1 s( 79.86%)p 0.25( 20.13%)d 0.00( 0.01%) 9. (1.77474) LP ( 2) S 1 s( 0.00%)p 1.00( 99.91%)d 0.00( 0.09%) 10. (1.77474) LP ( 3) S 1 s( 0.00%)p 1.00( 99.91%)d 0.00( 0.09%) 11. (1.96342) LP ( 1) N 3 s( 52.42%)p 0.91( 47.54%)d 0.00( 0.04%) 12. (1.99743) BD ( 1) S 1- C 2 ( 44.86%) 0.6698* S 1 s( 20.64%)p 3.81( 78.61%)d 0.04( 0.75%) ( 55.14%) 0.7425* C 2 s( 51.41%)p 0.94( 48.47%)d 0.00( 0.12%) 13. (1.99846) BD ( 1) C 2- N 3 ( 41.02%) 0.6404* C 2 s( 48.44%)p 1.06( 51.48%)d 0.00( 0.08%) ( 58.98%) 0.7680* N 3 s( 48.02%)p 1.08( 51.75%)d 0.00( 0.23%) 14. (1.99735) BD ( 2) C 2- N 3 ( 43.98%) 0.6632* C 2 s( 0.00%)p 1.00( 99.91%)d 0.00( 0.09%) ( 56.02%) 0.7485* N 3 s( 0.00%)p 1.00( 99.80%)d 0.00( 0.20%) 15. (1.99735) BD ( 3) C 2- N 3 ( 43.98%) 0.6632* C 2 s( 0.00%)p 1.00( 99.91%)d 0.00( 0.09%) ( 56.02%) 0.7485* N 3 s( 0.00%)p 1.00( 99.80%)d 0.00( 0.20%) ---------------- non-Lewis ---------------------------------------------------- 16. (0.01904) BD*( 1) S 1- C 2 ( 55.14%) 0.7425* S 1 s( 20.64%)p 3.81( 78.61%)d 0.04( 0.75%) ( 44.86%) -0.6698* C 2 s( 51.41%)p 0.94( 48.47%)d 0.00( 0.12%) 17. (0.01384) BD*( 1) C 2- N 3 ( 58.98%) 0.7680* C 2 s( 48.44%)p 1.06( 51.48%)d 0.00( 0.08%) ( 41.02%) -0.6404* N 3 s( 48.02%)p 1.08( 51.75%)d 0.00( 0.23%) 18. (0.22011) BD*( 2) C 2- N 3 ( 56.02%) 0.7485* C 2 s( 0.00%)p 1.00( 99.91%)d 0.00( 0.09%) ( 43.98%) -0.6632* N 3 s( 0.00%)p 1.00( 99.80%)d 0.00( 0.20%) 19. (0.22011) BD*( 3) C 2- N 3 ( 56.02%) 0.7485* C 2 s( 0.00%)p 1.00( 99.91%)d 0.00( 0.09%) ( 43.98%) -0.6632* N 3 s( 0.00%)p 1.00( 99.80%)d 0.00( 0.20%)
På terminologien. Alchimista forklarte allerede det meste av dette, men jeg kan ikke understreke nok: Det er ikke noe som heter en mest stabil resonansstruktur. Når du sier vanlig, mener du sannsynligvis et stort bidrag til bølgefunksjonen, og når du sier sjelden, du betyr sannsynligvis lite bidrag. Ingen av resonansstrukturene kan være uavhengige av hverandre, da de alle er hypotetiske.
Les mer om det her: Hva er resonans, og er resonansstrukturer ekte?