生物地層學

[拼音]：gongzhenlun

[英文]：resonance theory

一種分子結構理論。適用於討論一些不能以價鍵(見化學鍵)結構式進行描述的分子，如苯一類的芳香烴。共振論是20世紀30年代由L.C.鮑林提出來的。

規則

（1）當一個分子、離子或自由基的電子結構不能用一個價鍵結構（路易斯結構）式描述時，則它們的真實結構就是兩個或多個路易斯結構式的混合體。這種結構又稱為正則結構或極限結構。這種正則式並不存在，只是各種可能的正則結構彼此之間共振的一個雜化體。例如苯（上式）和碳酸根CO娫離子（下式）：

式中

表示正則結構的共振。

（2）在所有的正則式中只允許電子移動， 核的相對位置不變，如丙烯基正離子可寫成：

不能寫成環狀結構：

（3）所有的正則式必須是真正的路易斯結構如甲醇（左式）和萘（右式）的下列結構不符合路易斯結構規則，因碳是五價的：

（4）一切正則式的未共享電子數必須相等。

（5）任何正則式的能量都大於實際分子的能量，共振能導致分子的穩定。

（6）一切正則式對實際分子的貢獻不等，等價的(指起相同作用的)正則式貢獻大;較穩定的正則式貢獻也大，如下列正碳離子：

式(1)較式(2)穩定，所以式(1)貢獻大。

（7）共價鍵數目愈多的正則式愈穩定，例如丁二烯分子：

以式(1)為主，因式(1)有11個共價鍵，而式(2)有10個。

（8）在正則式中的所有原子如果都有完整的價電子層，則較穩定。如

，左式中的正碳原子為6個電子，而右式中的正氧原子為8個電子，故右式穩定。

（9）正則式所帶的負電荷若位於電負性較大的原子上時，要比位於電負性較小原子上時穩定，如：

式(2)較式(1)穩定，因氧的電負性較大。

（10） 鍵角和鍵長有改變的結構不穩定，如乙烷的結構式如下：

應用

共振論主要用來闡明有機化合物的物理性質和化學性質。

物理性質方面

（1）偶極矩，例如氯乙烷的偶極矩為2.05德拜，而氯乙烯為1.00德拜。其原因是氯乙烯有共振關係式：

而後者的極性與前者相反，故偶極矩小一些。

（2）鍵長，已知C-C鍵長為1.54埃，C匉C鍵長為1.34埃，而苯分子中的所有C-C鍵均為1.39～1.40埃，說明苯分子的C-C鍵長偏於雙鍵性質。

化學性質方面

（1）推測反應位置，例如苯環上的親電取代反應，氨基是鄰、對位定位基，而硝基是間位定位基：

（2）說明有機化合物的酸鹼性順序，例如羧酸＞酚＞醇。這種酸性順序難以用誘導效應來解釋，用共振結構式則可得滿意解釋。因為羧酸分子有如下共振，易於失去氫：

而醇分子不能形成羥基氧原子上帶有正電荷的共振結構式。在苯酚中可以有共振結構式存在，使羥基氧原子帶有正電荷，易於放出氫原子，所生成的酚氧離子又可有如下的共振結構式：

由於酚氧離子的負電荷分散到整個分子中，故較穩定。但這種共振結構式是不等價的，負電荷在碳原子上較不穩定，故苯酚的酸性小於羧酸，大於醇。

共振論是一種定性的經驗理論，對有些化合物不適用，如在解釋下列化合物時，會得出錯誤結論。

此外，共振論不能說明立體化學問題。因此在使用共振論的規則時，在個別的情形下，要從各個角度考慮。

參考書目

T. W. G. Solomons， Organic Chemistry，2nd ed.， John Wiley & Sons， New York， 1980.