Geconjugeerd systeem

In de chemie is een geconjugeerd systeem een systeem van verbonden p-orbitalen met gedelokaliseerde elektronen. Geconjugeerde systemen worden gecreëerd door meerdere bindingen, elk gescheiden door enkele bindingen. In het algemeen kunnen geconjugeerde systemen de totale energie van het molecuul verlagen en de stabiliteit ervan verhogen. Ze kunnen losse paren, radicalen of carbenium-ionen bevatten. De verbinding kan cyclisch, acyclisch, lineair of gemengd zijn. In de meeste gevallen worden de atomen in een molecuul bij elkaar gehouden door enkele bindingen (waarbij de banen van aangrenzende atomen elkaar overlappen). Moleculen die een geconjugeerd systeem hebben, hebben unieke eigenschappen die verschillen van normale verbindingen die ontstaan door het delen van de gedelokaliseerde elektronen onder vele atomen.

Conjugatie is de overlapping van de ene p-orbitaal met de andere over een sigma-band (of enkele band) die ertussen ligt. (De d-orbitalen van grotere atomen kunnen ook bijdragen aan een geconjugeerd systeem).

Een geconjugeerd systeem heeft een gebied van overlappende p-orbitalen, waardoor de enkele bindingen die ertussen liggen, worden overbrugd. Ze maken een delokalisatie van pi elektronen over alle aangrenzende uitgelijnde p-orbitalen mogelijk. De pi elektronen behoren niet tot een enkele binding of atoom, maar tot een groep van atomen.

De grootste geconjugeerde systemen (met het grootste aantal gedeelde elektronen) zijn in grafiet, geleidende polymeren en koolstofnanobuizen.

Mechanisme

Verschillende soorten moleculaire structuren kunnen leiden tot conjugatie. Voor conjugatie moeten alle naburige atomen in een keten een p-orbitaal beschikbaar hebben. In veel gevallen zijn geconjugeerde systemen een serie van een enkele binding, gevolgd door een dubbele binding. Andere systemen bestaan. Zo is bijvoorbeeld furan (zie foto) een vijfkoppige ring met twee wisselende dubbele bindingen en een zuurstof in positie 1. De zuurstof in furan heeft twee eenzame paren, waarvan één een p-orbitaal op die positie vult. Het eenzame paar elektron maakt conjugatie mogelijk op een vijfkoppige ring. De aanwezigheid van een stikstof in de ring kan een bron zijn van pi-circuits die nodig zijn voor conjugatie. Ook kunnen de pi-circuits die nodig zijn voor conjugatie afkomstig zijn van subgroep α naar de ring, zoals: een carbonylgroep (C=O), een iminegroep (C=N), een vinylgroep (C=C), of een anion.

Chromoforen

Geconjugeerde systemen zijn de belangrijkste dingen waaruit chromoforen bestaan. Chromoforen zijn lichtabsorberende delen van een molecuul die ervoor kunnen zorgen dat een verbinding een zichtbare kleur heeft. Chromoforen zijn vaak aanwezig in verschillende organische verbindingen en soms in polymeren die in het donker gekleurd zijn of gloeien. Chromoforen bestaan vaak uit een reeks geconjugeerde bindingen en/of ringsystemen, waaronder C-C-, C=C-, C=O- of N=N-bindingen. Vaak hebben chromoforen aromatische ringen.

Conjugatie met verschillende soorten p-orbitale donerende groepen


Chemische structuur van bèta-caroteen. De elf geconjugeerde dubbele bindingen die de chromofoor van het molecuul vormen, zijn in het rood gemarkeerd.

Vragen en antwoorden

V: Wat is een geconjugeerd systeem in de scheikunde?

V: Hoe ontstaan geconjugeerde systemen?

V: Wat zijn enkele dingen die in een geconjugeerd systeem kunnen voorkomen?

V: Kan een verbinding met een geconjugeerd systeem cyclisch zijn?

V: Wat zijn de unieke eigenschappen van moleculen met een geconjugeerd systeem?

V: Wat is de overlapping bij conjugatie?

V: Waar worden de grootste geconjugeerde systemen gevonden?

Zoek op letter