[科普中国]-共振能

简介

当一个分子可以用两个或两个以上的Lewis结构表示时，真实的分子结构是所有这些Lewis结构(也叫共振结构)所组成的共振杂化体。每个共振结构都有能量，若以能量最低稳定性最大的共振结构作为标准，则共振杂化体所降低的能量叫做共振能。共振结构能量上差别愈小，共振能愈大，共振稳定作用也愈大。共振结构等同时，能量相同，共振能最大，共振稳定作用也最大。2

共振能的大小与用共振杂化体表示的分子的稳定性有关，共振能越大，分子越稳定。

计算方法共振能可用量子化学计算、热化学方法、氢化热的测定、理论计算等方法求得。

量子化学量子化学（quantum chemistry）是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的一门基础科学。研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。

热化学热化学（Thermochemistry）的测量曾对物理化学的发展起过重要作用。在现代，由于科学技术的进步，量热方法得到了改进，特别是热测量精度的提高，热化学在燃料、食品以及生物和药物等领域仍具重要意义。热化学的数据（如燃烧热、生成热等）在热力学计算、工程设计和科学研究等方面都具有广泛的应用。热化学，研究物理和化学过程中热效应规律的学科。是化学的一支，也是物理学中热学在化学中的应用。

计算实例共振能可通过实验测定。例如，若以环己烯为标准测得其氢化热为119.6kJ·mol-，测得苯的氢化热为208.2kJ·mol。若假想苯分子存在三个孤立双键，其氢化热应为环己烯氢化热的3倍，即3×119.6=358.8(kJ·mol-1)。而苯分子实际上是主要包含两个共振结构的共振分子，其进行氢化反应时要少放出358.8-208.2=150.6(kJ·mol)的能量，此能量即为破坏苯的共振分子的共振杂化体所消耗的能量，也就是苯分子的共振能。 2

核科学方面定义符号为Er，Eres，在靶核的参考系统中，入射粒子引起某种共振核反应时的动能。核反应和电离辐射的量。SI单位：J(焦〔耳〕)。并用的非SI单位：eV(电子伏)。1 eV= (1.602 177 33±0.000 000 49)×10-19J。该量通常以电子伏为单位。3

其他相关概念共振论共振论是美国化学家L·鲍林提出的一种分子结构理论。20世纪30年代初，人们发现某些物质如臭氧和苯的分子，不能用单一的经典价键结构来描述，而是要用几种不同的经典价键结构组合起来才能描述。鉴于此，鲍林于1931年首次提出： 有些分子的真正结构是两个或两个以上的经典价键结构式共振的结果。1938年，在《化学键的本质》中系统阐述了共振论的基本内容，要点是：（1）分子的真实基态不能用经典价键结构中的任何一个来表示，但却可以用它们的组合来描述，其中每一结构贡献的大小取决于该结构的性质和稳定度； 因此，一个分子应被描述为几个价键结构之间的共振。（2）对一个完整分子体系的研究，既要考虑到相邻原子之间的相互作用(定域作用)，又要考虑到非相邻原子之间的相互作用 （离域作用）； 价键或价电子的离域作用，叫做“结构共振”；由离域作用产生的使分子额外稳定的能量，称为“共振能”。（3）按照量子力学方程用体系的正确基态函数计算出来的能值，要比用任何其他提得出的波函数算出的值低些；在所有可能构想得出的结构中，那个给予体系以最大稳定度的结构，正是这个体系的真正基态结构。应用共振论可以解释许多结构与性质的关系，有时还可以预知反应的大致历程。共振论具有直观性强和易于应用的优点，在现代化学发展史中占据了大约20—30年的统治地位，有着广泛的影响。但是科学界对能否用化学共振作为分子结构的理论基础一直有争论。4

共振能级两个系统(如核子和核)之间的碰撞所形成的能级。处在共振能级的原子，能够把所增加的能量辐射出去，而直接回到它的正常能级。5

共振转移指通过能量供体和能量受体间的共振机理而实现的能量转移。如生物体中经常发生敏化荧光、浓度淬灭及杂质淬灭等现象。此种转移的实现，要求供体和受体间的距离不超过5× 10～1×10m。换言之，如生物分子间发生了共振转移，说明转移能量分子间的距离在10m以内。因此，共振转移的能否实现就成为衡量生物分子间距离的一个尺度，从而产生“光谱尺”这一概念。6

核磁共振成象是一种生物磁自旋成象技术。在这种技术中，先利用外界磁场标定人体层面的位置，再用无线电波进行照射，使被标定层面的原子核受激发而产生核磁共振。当无线电波停止发射后，被激发的原子核恢复至激发前状态，同时将吸收的能量释放。被释放的能量可由探测器测知，然后经电子计算机编码，以确定所测平面上核磁的分布，再经数模转换器，即可得到该层面的体层影象。7