Συζευγμένο σύστημα

Στη χημεία, ένα συζευγμένο σύστημα είναι ένα σύστημα συνδεδεμένων p-τροχιακών με αποεντοπισμένα ηλεκτρόνια. Τα συζευγμένα συστήματα δημιουργούνται από πολλούς πολλαπλούς δεσμούς, καθένας από τους οποίους χωρίζεται από απλούς δεσμούς. Γενικά, τα συζυγή συστήματα μπορούν να μειώσουν τη συνολική ενέργεια του μορίου και να αυξήσουν το πόσο σταθερό είναι. Μπορεί να περιέχουν μοναχικά ζεύγη, ρίζες ή ιόντα καρβενίου. Η ένωση μπορεί να είναι κυκλική, ακυκλική, γραμμική ή μικτή. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα άτομα ενός μορίου συγκρατούνται μεταξύ τους με απλούς δεσμούς (όπου τα τροχιακά από γειτονικά άτομα επικαλύπτονται). Τα μόρια που έχουν συζευγμένο σύστημα έχουν μοναδικές ιδιότητες διαφορετικές από τις συνήθεις ενώσεις που δημιουργούνται από τον διαμοιρασμό των αποεντοπισμένων ηλεκτρονίων μεταξύ πολλών ατόμων.

Η σύζευξη είναι η επικάλυψη ενός p-τροχιακού με ένα άλλο μέσω ενός δεσμού σίγμα (ή ενός απλού δεσμού) που βρίσκεται ενδιάμεσα. (Τα d-τροχιακά μεγαλύτερων ατόμων μπορούν επίσης να συνεισφέρουν σε ένα συζευγμένο σύστημα).

Ένα συζευγμένο σύστημα έχει μια περιοχή επικαλυπτόμενων p-τροχιακών, που γεφυρώνουν τους απλούς δεσμούς που βρίσκονται μεταξύ τους. Επιτρέπουν την αποεστίαση των ηλεκτρονίων pi σε όλα τα γειτονικά ευθυγραμμισμένα p-τροχιακά. Τα ηλεκτρόνια π δεν ανήκουν σε έναν μόνο δεσμό ή άτομο, αλλά μάλλον σε μια ομάδα ατόμων.

Τα μεγαλύτερα συζευγμένα συστήματα (με το μεγαλύτερο αριθμό κοινών ηλεκτρονίων) βρίσκονται στο γραφίτη, στα αγώγιμα πολυμερή και στους νανοσωλήνες άνθρακα.

Μηχανισμός

Διαφορετικοί τύποι μοριακών δομών μπορούν να οδηγήσουν σε σύζευξη. Για τη σύζευξη, όλα τα γειτονικά άτομα σε μια αλυσίδα πρέπει να έχουν ένα διαθέσιμο p-τροχιακό. Σε πολλές περιπτώσεις, τα συζευγμένα συστήματα είναι μια σειρά από έναν απλό δεσμό που ακολουθείται από έναν διπλό δεσμό. Υπάρχουν και άλλα συστήματα. Για παράδειγμα, το φουράνιο (βλέπε εικόνα) είναι ένας πενταμελής δακτύλιος με δύο εναλλασσόμενους διπλούς δεσμούς και ένα οξυγόνο στη θέση 1. Το οξυγόνο στο φουράνιο έχει δύο μοναχικά ζεύγη, εκ των οποίων το ένα γεμίζει ένα p-τροχιακό στη θέση αυτή. Το μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων καθιστά δυνατή τη σύζευξη σε έναν πενταμελή δακτύλιο. Η παρουσία ενός αζώτου στον δακτύλιο μπορεί να αποτελέσει πηγή τροχιακών π που απαιτούνται για τη σύζευξη. Επίσης, τα τροχιακά π που απαιτούνται για τη σύζευξη μπορεί να προέρχονται από ομάδες υποκαταστατών α στο δακτύλιο όπως: μια ομάδα καρβονυλίου (C=O), μια ομάδα ιμίνης (C=N), μια ομάδα βινυλίου (C=C) ή ένα ανιόν.

Χρωμοφόρα

Τα συζευγμένα συστήματα είναι τα κύρια πράγματα που συνθέτουν τα χρωμοφόρα. Τα χρωμοφόρα είναι φωτοαπορροφητικά μέρη ενός μορίου που μπορούν να προκαλέσουν σε μια ένωση ένα ορατό χρώμα. Τα χρωμοφόρα υπάρχουν συχνά σε διάφορες οργανικές ενώσεις και μερικές φορές υπάρχουν σε πολυμερή που είναι χρωματισμένα ή λάμπουν στο σκοτάδι. Τα χρωμοφόρα συχνά αποτελούνται από μια σειρά συζευγμένων δεσμών ή/και συστημάτων δακτυλίων, τα οποία μπορεί να περιλαμβάνουν δεσμούς C-C, C=C, C=O ή N=N. Πολλές φορές, τα χρωμοφόρα έχουν αρωματικούς δακτυλίους.

Συζεύξεις με διάφορα είδη ομάδων που δίνουν p-τροχιακά


Χημική δομή του β-καροτενίου. Οι έντεκα συζυγείς διπλοί δεσμοί που σχηματίζουν το χρωμοφόρο του μορίου επισημαίνονται με κόκκινο χρώμα.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Τι είναι ένα συζευγμένο σύστημα στη χημεία;

Ερ: Πώς δημιουργούνται τα συζυγή συστήματα;

Ερ: Ποια είναι μερικά πράγματα που μπορούν να βρεθούν σε ένα συζευγμένο σύστημα;

Ερ: Μπορεί μια ένωση με συζευγμένο σύστημα να είναι κυκλική;

Ερ: Ποιες είναι οι μοναδικές ιδιότητες των μορίων με συζευγμένο σύστημα;

Ερ: Ποια είναι η επικάλυψη που εμπλέκεται στη συζυγία;

Ερ: Πού βρίσκονται τα μεγαλύτερα συζευγμένα συστήματα;

Αναζήτηση με γράμμα