Chemie?

1 Antwort

Das ist Dir ja schon einmal ganz gut erklärt worden: https://www.gutefrage.net/frage/chemie-mesomerieenergie#answer-492299653

Zuerst einmal zeichnest Du die Doppelbindungen so in die Sechsringe ein, wie sie eben gehören — eine fürs Cyclohexen zwei fŭr die beiden Cyclohexadiene, drei fürs „Cyclo­hexa­trien“ (das es ja nicht gibt) und einen Ring fürs Benzol, der die de­lo­ka­li­sier­ten Dop­pel­bindungen symbolisiert. Außerdem mußt Du die stöchiometrischen Koef­fizi­en­ten richtigstellen, weil die Reaktionen unterschiedlich viel H₂ verbrauchen (näm­lich eines pro Doppelbindung).

Dann überlegst Du Dir: Eine Doppelbindung zu hydrieren bringt 120 kJ/mol (sieht man am Beispiel Cyclohexen). Bei zweien würde man also 240 kJ/mol erwarten; das trifft beim 1,4-Cyclohexadien auch wirklich zu, aber das 1,3-Cyclohexadien weicht ein klei­nes Stück ab, da liefert die Hydrierung nämlich nur 232 kJ/mol, also 8 kJ/mol weniger als erwartet. Das 1,3-Isomere ist also um 8 kJ/mol stabiler als das 1,4-Isomere, oder nochmals anders gesagt, die Konjugation im 1,3-Cyclohexadien schenkt dem Mole­kül eine Extrastabilisierung von 8 kJ/mol.

Was folgt daraus fürs Cyclohexatrien?

  • Wenn Du ein Fan von „Resultat = π ⋅ tan(Daumen)“ bist, dann ignorierst Du die Komplikation bim 1,3-Cyclohexadien und erwartest fürs Cyclohexatrien einfach dreimal die Hydrierungswärme des Cyclohexens, also 360 kJ/mol. Real sind es nur 209 kJ/mol. Die 151 kJ/mol Differenz sind dann die Stabilisierung durch Elek­tronendelokalisierung. Oder anders gesagt: Was auch immer das Benzolmolekül so speziell macht und wie auch immer sich die Elektronen darin herumgurken, das Molekül gewinnt dadurch 151 kJ/mol an Stabilität.
  • Wenn Du lieber mit komplizierteren Korrekturinkrementen herumjonglierst: Die Konjugation (also benachbarte Lage) der Doppelbindungen im 1,3-Cyclohexadien brachte 8 kJ/mol Extrastabilisierung. Im Cyclohexatrien würden drei solche Nach­bar­schafts­beziehun­gen existieren, also könnte man eine Extrastabilisierung von 24 kJ/mol erwarten, und damit eine Hydrierwärme von 360−24=336 kJ/mol. Da die Hydrierwärme von Benzol aber nur 209 kJ/mol beträgt, liegt eine Extraextra­stabilisierung von 127 kJ/mol für das Benzolmolekül vor.
  • Keine dieser berechneten Stabilisierungen entspricht einer beobachtbaren Größe; mit anderen Beobachtungen kann man auch andere Wege finden, eine solche “Ex­trastabilisierung von Benzol“ zu defiieren und zu berechen. Die Zahlen sind im­mer anders, aber akzeptabel ähnlich (nämlich mehr als 120 kJ/mol, die Hydrie­rungs­energie einer einzelnen Doppelbindung). Man kann also sagen, daß im Benzol­molekül irgendetwas Ungewöhnliches vorgeht (die sogenannte „Mesomerie“), das dieses Molekül grob 130 bis 150 kJ/mol stabiler macht als man erwarten würde.
Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik