الرنين

يمكن رسم بنية لويس لأنيون النتريت (NO₂⁻) بطريقتين مختلفتين، يتم تمييزهما بمواقع الروابط N-O و N=O .

إذا كانت أيونات النتريت تحتوي بالفعل على رابطة مفردة ومزدوجة، فمن المتوقع أن يكون طولا الرابطة مختلفين. الرابطة المزدوجة بين ذرتين أقصر (وأقوى) من رابطة واحدة بين نفس الذرتين. ومع ذلك، أظهرت التجارب أن كلا من الروابط N–O في NO₂⁻ لهما نفس القوة والطول، وهما متطابقين في جميع الخصائص الأخرى. لا يمكن كتابة بنية لويس واحدة لـ NO₂⁻ حيث يحتوي النيتروجين على مجموعة ثمانية وكلا الروابط متكافئة.

بدلاً من ذلك، يتم استخدام مفهوم الرنين: إذا كان من الممكن كتابة اثنين أو أكثر من بنى لويس لها نفس ترتيب الذرات لجزيء أو أيون، فإن التوزيع الفعلي للإلكترونات يكون متوسط لذلك التي أظهرتها هياكل لويس المختلفة. التوزيع الفعلي للإلكترونات في كل من روابط نيتروجين-أكسجين في NO₂⁻ هو متوسط ​​الرابطة المزدوجة والرابطة الفردية.  

تسمى تراكيب لويس الفردية بأشكال الرنين. يُطلق على التركيب الإلكتروني الفعلي للجزيء (متوسط ​​أشكال الرنين) هجين رنين لأشكال الرنين الفردية. يشير سهم برأسين بين هياكل لويس إلى أنها أشكال رنين.

أنيون الكربونات، CO₃²⁻، يقدم مثالاً ثانياً على الرنين.

• يجب أن تحتوي ذرة أكسجين واحدة على رابطة مزدوجة مع الكربون لإكمال المجموعة الثمانية على الذرة المركزية.
• ومع ذلك، فإن جميع ذرات الأكسجين متساوية، ويمكن أن تتكون الرابطة المزدوجة من أي ذرة من الذرات الثلاث. هذا يؤدي إلى ظهور ثلاثة أشكال رنين لأيون الكربونات. & nbsp؛
• نظراً لأنه يمكن كتابة ثلاثة هياكل رنين متطابقة، فمن المعروف أن الترتيب الفعلي للإلكترونات في أيون الكربونات هو متوسط ​​الهياكل الثلاثة.
• مرة أخرى، تظهر التجارب أن جميع روابط C–O الثلاثة متطابقة تماماً.

تذكر دائماً أن الجزيء الموصوف على أنه هجين رنين أبداً لا يمتلك بنية إلكترونية موصوفة بأي من شكلي الرنين. لا يتأرجح بين أشكال الرنين؛ بدلاً من ذلك، فإن البنية الإلكترونية الفعلية هي دائمًا متوسط ​​ما تظهره جميع أشكال الرنين.

استخدم جورج ويلاند، أحد رواد نظرية الرنين، تشبيهاً تاريخياً لوصف العلاقة بين أشكال الرنين وهجائن الرنين. مسافر من العصور الوسطى، لم ير قط وحيد القرن من قبل، يمكن أن يصفه بأنه هجين من تنين ووحيد القرن لأن له العديد من الخصائص المشتركة مع كليهما. تماماً كما أن وحيد القرن ليس تنيناً في بعض الأحيان ولا وحيد القرن في أوقات أخرى ، فإن الهجين الرنيني ليس من أشكال الرنين الخاصة به في أي وقت.

مثل وحيد القرن، إنه كيان حقيقي أثبت الدليل التجريبي وجوده. تشترك في بعض الخصائص مع أشكال الرنين، لكن أشكال الرنين نفسها هي صور ملائمة وخيالية (مثل وحيد القرن والتنين).

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 7.4: Formal Charges and Resonance.