ساختار مولکولی ازن؛ راز واکنشپذیری بالای این گاز
مقدمه: ازن یک ترکیب سه اتمی از اکسیژن است و واکنشپذیری بسیار بالای آن، مستقیماً از ساختار مولکولیاش نشأت میگیرد. اما ساختار ازن دقیقاً چگونه است؟
ساختارهای رزونانسی (تشدیدی) ساختار مولکول ازن در سال ۱۹۵۲ به عنوان ترکیبی (هیبریدی) از چهار ساختار رزونانسی کشف شد. این ساختارها در واقع حالتهای حدی مولکول هستند که به تنهایی وجود خارجی ندارند، بلکه ساختار واقعی در میانه آنها قرار دارد.
طول پیوندها و زوایا اگر طول پیوند یگانه اکسیژن-اکسیژن در پراکسید هیدروژن ۱.۴۹ آنگستروم و طول پیوند دوگانه در مولکول اکسیژن ۱.۲۱ آنگستروم باشد، طول پیوند بین اتمهای اکسیژن در ازن ۱.۲۷۸ آنگستروم اندازهگیری شده است. این یعنی پیوندهای ازن از پیوند دوگانه بلندتر و از پیوند یگانه کوتاهتر هستند!
زاویه مولکول ساختارهای رزونانسی باید زاویهای حدود ۱۲۰ درجه ایجاد کنند، اما زاویه واقعی آزمایششده ۱۱۶.۷۸ درجه است. این کاهش زاویه به دلیل جاذبه متقابل اتمهای اکسیژن با بارهای مثبت و منفی است. همین ویژگی باعث میشود ازن بتواند در واکنشها هم به عنوان یک عامل «الکتروندوست» و هم «هستهدوست» عمل کند.
آیا ازن ساختار حلقوی دارد؟ یک ساختار جایگزین برای ازن، حالت حلقوی با اتمهای خنثی است. اگرچه این ساختار در آزمایشگاه با لیزرهای فرکانس بالا سنتز شده، اما در طبیعت به دلیل «فشار زاویهای» (زاویه ۶۰ درجهای مثلث متساویالاضلاع به جای ۱۲۰ درجه) بسیار ناپایدار است و به راحتی باز میشود. به این پیوندهای خمیده، «پیوندهای موزی» میگویند
