Rezonans Kuramı

Rezonans kuramı, kimyada, bir molekülün gerçek durumunun yalnızca bir tek yapı formülüyle değil, ama birkaç farklı yapının kombinasyonu halinde gösterilebileceğini ifade eden kuram. Bu kurama göre bir molekül birkaç yapı arasında rezonans halindedir ya da yapıların bir rezonans hibrididir. Bir rezonans hibrit için hesaplanan enerji farklı yapıların enerjilerinden daha düşüktür, yani molekül rezonansla kararlı hale gelir. Farklı yapılardan herhangi birinin enerjisiyle rezonans hibridinin enerjisi arasındaki fark, rezonans enerjisidir. Rezonans kuramının uygulandığı en tipik örnek, benzenin yapı formülüdür. Benzenin altı karbonlu halka yapısında olduğunu ilk olarak 1865’te Alman kimyacı F.A. Kekule buldu. Bu yapının karbonun dört değerliğiyle uyumlu olması için de halkada tek ve çift bağların ardışık olarak birbirini izlediğini düşündü; 1872’de de benzenin hiçbir izomerinin olmamasının nedenini açıklamak için benzenin aşağıda gösterilen iki biçim arasında salınım yaptığı düşüncesini geliştirdi.

1920’den sonra bazı bilim adamları benzen molekülünün gerçek durumunun birkaç farklı yapının arasındaki bir konumda olabileceği düşüncesini öne sürdüler, ABD’li kimyacı Linus Pauling 1931’de benzenin yapısına daha da açıklık getirdi ve molekülün gerçek durumunun, Kekule’nin iki yapısıyla aşağıda gösterilen üç yapının bir melezi olduğunu ileri sürdü.

Molekülün gerçek uzamsal yerleşimi tek tek yapıların uzamsal yerleşimlerinin uygun bir ortalamasıdır. Rezonans nedeniyle karbon atomları arasındaki altı bağ eşittir. Yapılan deney sonuçları da bunu doğrula maktadır. Ayrıca rezonans yapının kuvantum mekaniksel yöntemlerle hesaplanan enerjisinin tek tek farklı yapıların enerjilerinden daha düşük olduğu öngörülmektedir.

Rezonans kuramı benzer biçimde çok çekirdekli aromatik hidrokarbonların, karmaşık çift bağ sistemleri içeren moleküllerin (bifenil, bütadien gibi), serbest köklerin ve tekli, çift ya da üçlü bağlarla uygun tek bir yapıda açıklanamayan başka moleküllerin (karbon monoksit, oksijen gibi) yapılarını açıklamak için de kullanılır. Bir moleküle uygun rezonans yapıların seçiminde bazı genel kurallar uygulanır. Bu kurallara göre rezonans yapıların benzer büyüklükte enerjilerinin olması, yapılardaki atomların düzenlenişinin yaklaşık aynı olması ve yapıların aynı sayıda eşlenmemiş elektronu olması gerekir.

Rezonans kuramı, bir sistemin durağan durumunu gösteren dalga fonksiyonunun sistem için önerilen birkaç varsayımsal yapının dalga fonksiyonlarının ağırlıklı toplamı olduğunu ve en uygun kombinasyonun, sistemin enerjisini en düşük düzeyde tutacak toplam olduğunu ifade eden kuvantum mekaniğinin temel ilkesine dayanır.