मेसोमेरिज्म, या अनुनाद (Mesomerism, or Resonance)

मेसोमेरिज्म, या अनुनाद (Mesomerism, or Resonance)

मेसोमेरिज्म के सिद्धांत को रासायनिक आधारों पर विकसित किया गया था। यह पाया गया कि कोई भी संरचनात्मक सूत्र संतोषजनक रूप से कुछ यौगिकों, जैसे, बेंजीन के सभी गुणों की व्याख्या नहीं कर सकता है। इससे यह विचार आया कि ऐसे यौगिक एक ऐसी अवस्था में मौजूद हैं जो दो या दो से अधिक इलेक्ट्रॉनिक संरचनाओं का संयोजन है, जो सभी यौगिक के अधिकांश गुणों का वर्णन करने में समान रूप से सक्षम हैं, लेकिन सभी गुणों का वर्णन करने में कोई भी सक्षम नहीं है। इंगोल्ड (1933) ने इस घटना को मेसोमेरिज्म (भागों के बीच 33, यानी एक मध्यवर्ती संरचना) कहा। हाइजेनबर्ग (1926), क्वांटम यांत्रिकी से, मेसोमेरिज्म के लिए एक सैद्धांतिक पृष्ठभूमि की आपूर्ति की; उन्होंने इसे प्रतिध्वनि कहा, और यह वह नाम है जो व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

अनुनाद के लिए मुख्य शर्तें हैं:

•   प्रत्येक संरचना में नाभिक की स्थिति समान या लगभग समान होनी चाहिए।
• प्रत्येक संरचना में अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होनी चाहिए।
• प्रत्येक संरचना में एक ही आंतरिक ऊर्जा होनी चाहिए, यानी, विभिन्न संरचनाओं में लगभग समान स्थिरता होती है।

आइए हम कार्बन डाइऑक्साइड को एक उदाहरण के रूप में मानते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड की इलेक्ट्रॉनिक संरचना को कम से कम तीन संभावित इलेक्ट्रॉनिक व्यवस्थाओं द्वारा दर्शाया जा सकता है जो उपरोक्त शर्तों को पूरा करते हैं:

संरचना (II) और (III) एक पूरे के समान हैं, क्योंकि दोनों ऑक्सीजन परमाणु समान हैं। हालाँकि, प्रत्येक संरचना एक दिए गए ऑक्सीजन परमाणु को एक अलग स्थिति में दिखाती है, उदाहरण के लिए, (II) में बाईं ओर ऑक्सीजन परमाणु ऋणात्मक है, जबकि (III) हालांकि इलेक्ट्रॉनिक संरचना के दो (या अधिक) हो सकते हैं वही जब अणु को संपूर्ण माना जाता है, तो प्रत्येक को एक अलग व्यक्ति के रूप में माना जाना चाहिए जो अनुनाद अवस्था में अपना योगदान देता है। संरचना (I), (II) और (III) को कार्बन डाइऑक्साइड की प्रतिध्वनित, अपरंपरागत या विहित संरचनाओं को कहा जाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड को इन संरचनाओं के अनुनाद संकर या मेसोमेरिक अवस्था में कहा जाता है।

यह आशा की जाती है कि निम्नलिखित क्रूड सादृश्य पाठक को प्रतिध्वनि की अवधारणा को समझने में मदद करेगा। अधिकांश पाठक घूर्णन डिस्क प्रयोग से परिचित होंगे जो सफेद प्रकाश की समग्र प्रकृति को दर्शाता है। स्थिर होने पर, इंद्रधनुष के सात रंगों के साथ डिस्क को रंगीन देखा जाता है। जब जल्दी से घूमते हैं, तो डिस्क सफेद दिखाई देती है। एक अनुनाद हाइब्रिड की गूंजती संरचनाओं की तुलना सात रंगों और 'ह्वाइट' के प्रतिध्वनि हाइब्रिड की वास्तविक स्थिति से की जा सकती है; यानी, प्रतिध्वनित संरचनाओं को एक दूसरे पर सुपरिंपल माना जा सकता है, अंतिम परिणाम एक प्रकार का अणु है। एक अनुनाद संकर में सभी अणु समान होते हैं; अनुनाद संकर को किसी एकल संरचना द्वारा व्यक्त नहीं किया जा सकता है।

एक अनुनाद संकर में अणुओं में कुछ हद तक प्रत्येक प्रतिध्वनि संरचना के गुण होते हैं। किसी एक संरचना का योगदान जितना अधिक होगा, उतनी ही निकटता उस संरचना के लिए वास्तविक स्थिति से होती है। हालांकि, एक ही समय में, गुणों की संख्या किसी भी एक संरचना से भिन्न होती है। कार्बन डाइऑक्साइड के गठन की देखी गई थैलेपीपी 132.2 kJ (31.6kcal) द्वारा गणना मूल्य से अधिक है। दूसरे शब्दों में, कार्बन डाइऑक्साइड को 132.2kJ अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो इसके तत्वों में टूटने की उम्मीद करती है, अर्थात, संरचना = O = C = O पर प्रत्याशित कार्बन डाइऑक्साइड अधिक स्थिर है। इसे कैसे समझाया जा सकता है? क्वांटम यांत्रिकी के आधार पर तर्क बताते हैं कि किसी भी एकल प्रतिध्वनि संरचना की तुलना में एक प्रतिध्वनि हाइब्रिड अधिक स्थिर होगी, अर्थात, अनुनाद हाइब्रिड की आंतरिक ऊर्जा किसी भी प्रतिध्वनि संरचनाओं के लिए गणना से कम है। वास्तविक यौगिक के गठन की तापीय धारिता के बीच का अंतर, अर्थात्, मनाया गया मान, और प्रतिध्वनि संरचना, जिसमें सबसे कम आंतरिक ऊर्जा होती है (गणना द्वारा प्राप्त) को प्रतिध्वनि ऊर्जा कहा जाता है। इस प्रकार किसी भी प्रतिध्वनि संकर की प्रतिध्वनि ऊर्जा का मान निरपेक्ष मान नहीं है; यह एक सापेक्ष मूल्य है जो प्रतिध्वनित संरचना है जिसमें प्रतिध्वनि संकर के लिए मनमाने मानक के रूप में चुनी जाने वाली कम से कम आंतरिक ऊर्जा होती है। अनुनाद ऊर्जा जितनी अधिक होगी, स्थिरीकरण उतना ही अधिक होगा। अनुनाद ऊर्जा एक अधिकतम होती है जब अनुनाद संरचनाओं में समान ऊर्जा सामग्री होती है, और अधिक गूंजने वाली संरचनाएं होती हैं, अधिक से अधिक प्रतिध्वनि ऊर्जा होती है, बशर्ते कि सभी योगदान देने वाली संरचनाओं में समान स्थिरता हो।