...re ei are atasat cate un atom de hidrogen.Probleme ale structurii KekulCu toate ca structura Kekul a fost o incercare reusita la vremea ei, sunt cateva probleme destul de serioase in legatura cu ea.Probleme cu reactiile chimiceDin cauza celor trei legaturi duble, ne-am astepta ca benzenul sa dea reactii asemanatoare etenei.Etena sufera reactii de aditie in care legatura dubla dintre doi atomi de carbon se rupe, transformandu-se in legatura simpla, electronii ramasi fiind folositi pentru legarea cu atomii aditionali.In cazul benzenului, acest lucru se petrece foarte rar. In schimb, acesta sufera reactii de substitutie, in care unul din atomii de hidrogen este inlocuit de alt atom. Probleme cu formaBenzenul este o molecula plana, si structura Kekul nu contrazice acest lucru. Problema este ca legaturile simple C-C si cele duble CC au lungimi diferiteLegatura C-C are o lungime de 0.154 nmLegatura CC are o lungime de 0.134 nmAr insemna ca hexagonul ar fi neregulat daca ar avea structura Kekul, cu laturi mai scurte si mai lungi alternand. La benzenul real toate legaturile sunt exact la fel cu o lungime intre valorile celor de C-C si CC , de 0.139 nm. Benzenul real este o molecula cu forma unui hexagon perfect regulat.Probleme cu stabilitatea benzenuluiBenzenul real este mult mai stabil decat ne-ar arata formula Kekul. De fiecare data cand trebuie sa facem un calcul termochimic bazat pe structura Kekul, obtinem un rezultat ce difera de realitate cam cu 150 kJ mol-1. Acest lucru e cel mai usor aratat folosind variatiile de entalpie la hidrogenare.Reactia de hidrogenare este o reactie de aditie a hidrogenului. Daca, de exemplu, hidrogenam etena, obtinem etanulH2CCH2 H2 CH3 CH3Pentru a face o comparatie cu benzenul structura ciclica, il vom compara cu ciclohexena. Ciclohexena, C6H10, este o structura ciclica de 6 atomi de carboni, continand doar o singura legatura dubla CC.Cand aditionam hidrogen la ciclohexena obtinem ciclohexanul, C6H12. Structurile ciclohexenei si ciclohexanului sunt de obicei simplificate in acelasi mod ca si structura Kekul lasand la o parte toti atomii de carbon si hidrogen.Ecuatia aditiei poate fi scrisa, deci, astfel Variatia entalpiei in aceasta reactie este de -120 kJ mol-1. Cu alte cuvinte, cand un mol de ciclohexena reactioneaza, 120 kJ de energie este degajata.De unde rezulta aceasta energie Cand reactia are loc, ruperea legaturilor CC si H-H consuma energie. Alte legaturi trebuie sa fie facute, ceea ce degaja energie.Deoarece legaturile facute sunt mai puternice decat cele rupte, este degajata mai multa energie decat este absorbita la ruperea legaturilor originale, si de aceea are loc o degajare de energie, sub forma de caldura, spre exterior.Daca ciclul ar fi avut doua legaturi duble initial 1,3-ciclohexadiena, exact de doua ori mai multe legaturi ar fi trebuit rupte si exact de doua ori mai multe formate. Cu alte cuvinte, ne-am astepta ca variatia de entalpie la hidrogenarea 1,3-ciclohexadienei sa fie exact de doua ori cea a ciclohexenei, adica -240 kJ mol-1. De fapt, variatia de entalpie este de -232 kJ mol-1 valoare ce nu este departe de predictiile noastre, neingrijorandu-ne, deoarece calculele in termochimie introduc unele erori de acest ordin de marime.Aplicand acelasi principiu structurii Kekul a benzenului adica 1,3,5-ciclohexatriena, ne-am astepta la o variatie a intropiei de -360 kJ mol-1, din aceleasi argumente ca cele de mai sus.De fapt, in realitate se obtine o valoare de -208 kJ mol-1 care nu este deloc prin preajma valorii prezise de teorie.Acest lucru este mai usor de observat pe o diagrama a entropiei. Observam ca in fiecare caz reactia are loc cu degajare de energie, si in fiecare caz produsul de reactie este acelasi ciclohexanul. Acest lucru inseamna ca toate reactiile ajung in final la acelasi punct.Liniile ingrosate, sagetile groase si numerele bold reprezinta variatiile reale. Variatiile prezise sunt schematic aratate prin linii si sageti punctate.Cel mai important lucru de observat este ca benzenul este mult mai jos pe diargrama decat predictiile formulei Kekul. Cu cat o substanta se afla mai jos pe aceasta diagrama, cu atat mai stabila este.Aceasta inseamna ca benzenul real este cam cu 150 kJ mol-1 mai stabil decat o arata formula Kekul. Aceasta crestere a stabilitatii benzenului este cunoscuta ca energia de delocalizare sau energia de rezonanta a benzenului. Primul termen este mai uzita...
Download