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共振結構產生器

簡而言之:畫出分子或離子,或貼上其 SMILES,即可取得所有共振結構、把一個轉成下一個的彎箭頭,以及哪些共振式最重要。

適用於羧酸根、碳酸根、硝酸根、硝基、烯醇鹽、酚氧離子、醯胺、烯丙基陽離子、陰離子與自由基、苯以及共軛羰基化合物。

快速解答:乙酸根 CC(=O)[O-] 有兩個等價的共振結構:O⁻ 上的孤對電子形成 C=O 鍵,原本的 C=O π 鍵則移到另一個氧上。每個氧各帶一半的負電荷。

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範例:

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如何使用共振結構產生器

  1. 畫出帶有形式電荷的分子或離子,或貼上 CC(=O)[O-] 等 SMILES。
  2. 第一列以雙箭頭連接所有共振結構,並標示為主要、次要或可忽略。
  3. 下方將每個結構與其來源結構並列,並以彎箭頭標示電子的移動。
  4. 「混成體中的電荷」一行顯示電荷實際所在的位置,為各共振式的平均。

畫共振結構的規則

  1. 只有電子移動。原子位置不變;移動的是孤對電子與 π 電子,絕不移動 σ 鍵。
  2. 彎箭頭從電子出發(孤對電子或 π 鍵),指向電子對的去處(鍵或原子)。
  3. 遵守八隅體:C、N 與 O 的電子數絕不超過 8 個。N、O 與鹵素必須保持完整八隅體;碳可以只有 6 個(碳陽離子)。
  4. 每個結構的總電荷都相同。

哪個結構貢獻最大?

  1. 具有完整八隅體的原子最多。
  2. 形式電荷最少(電荷分離最小)。
  3. 負電荷位於電負度較大的原子上(O > N > C);正電荷位於電負度較小的原子上。
  4. 相鄰原子上沒有同號電荷。
  5. 等價結構的貢獻相同,並帶來額外的穩定作用。

四種常見模式

範例解析

碳酸根離子

三個等價結構。每個 C–O 鍵的鍵級為 4/3,每個 O 帶 −2/3 電荷。

三個 C–O 鍵長度都相同。

醯胺

N 的孤對電子提供給 C=O:C(=O)–NH₂ ↔ C(–O⁻)=NH₂⁺。這個次要形式解釋了醯胺的平面結構與 C–N 鍵旋轉受限。

中性形式為主要共振式。

酚氧離子

負電荷分散到鄰位與對位碳上,因此酚氧離子會在這些位置與親電子試劑反應(Reimer–Tiemann、Kolbe 反應)。

O⁻ 形式為主要;碳陰離子形式為次要。

常見錯誤

本產生器對您輸入的結構套用教科書上的電子移動規則,保留所有符合八隅體規則的結果。非常大的共軛系統只列出前 16 個結構。

好好畫出來。在免費的 MolDraw 編輯器中開啟結構,加上楔形鍵、箭頭與標示,再匯出 PNG 或 SVG 供筆記與簡報使用。

開啟完整 MolDraw 編輯器

常見問題

什麼是共振結構?

同一個分子的兩個或多個路易斯結構,彼此只在 π 電子與孤對電子的位置上不同。真實的分子是這些結構的混成體。

如何畫共振結構?

找出與 π 鍵、正電荷或空軌域相鄰的孤對電子或 π 鍵。以彎箭頭移動電子,所有原子位置不變,遵守八隅體規則,且總電荷保持不變。

如何判斷哪個共振結構是主要的?

主要共振式具有最多完整八隅體、最少形式電荷,且負電荷位於電負度最大的原子上。

苯有共振嗎?

有。苯的兩個凱庫勒結構是等價的,因此六個 C–C 鍵長度都相同(139 pm),介於單鍵與雙鍵之間。

共振與互變異構有什麼不同?

共振只有電子移動;互變異構則是原子(通常是氫)移動,產生兩個處於平衡的不同化合物(例如酮式與烯醇式)。

共振結構產生器是免費的嗎?

是的。它在您的瀏覽器中執行,不需註冊。

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