AROMATİK HİDROKARBONLAR

Benzen (C₆H₆) aromatik hidrokarbonların ana bileşiğidir. Benzenin özellikleri aşağıdaki rezonans yapıları ile en iyi şekilde gösterilebilir.

Benzen, altı köşesinde karbon atomları bulunan düzlemsel altıgen bir moleküldür.

Tüm karbon-karbon bağlarının uzunlukları ve kuvvetleri, tüm karbon hidrojen bağla­rında olduğu gibi eşittir ve tüm CCC ve HCC açıları 120° dir. Buna göre her karbon atomu sp² -melezidir; iki komşu karbon atomu ve bir hidrojen atomu arasında üç sigma bağı oluşur.

Bu düzenleme her karbon atomu üzerinde, benzenin mole­kül düzlemine ya da sıkça adlandırıldığı gibi benzen halkasına dik, melezleşmemiş bir 2p_z orbitali bırakır. Benzen için bir halkalı düzen­lemede altı adet melezleşmemiş 2p- orbital bulunur.

Halka düzleminde dik olarak yönlenmiş her bir 2p_z orbitali her iki komşu karbon­daki 2p_z orbitali ile örtüşür. Altı 2p_z orbitalinin karşılıklı etkileşmesi, altı pi molekül orbitalinin oluşmasına yol açar; bunlardan üçü bağlayıcı, diğer üçü ise karşıt bağlayıcıdır. Buna göre, temel durumdaki bir benzen molekülü, bağlayıcı üç pi bağlı molekül orbitalinde altı elektrona ve her bir orbital eşleşmiş spinli iki elektrona sahiptir.

(a) Benzende karbon atomları üzerindeki altı 2p_z orbitali (b) 2p_z orbitallerinin örtüşmesiyle oluşan lokalize olmamış molekül orbitalleri.  Lokalize olmamış molekül orbitali pi simetrisine sahiptir ve benzen halkası düzleminin altında ve üstünde yer alır. Gerçekte bu 2p_z orbitalleri üç (adet) bağlayıcı ve üç (adet) karşıt bağlayıcı molekül orbitali oluşturmak üzere altı farklı yolla birleşebilir. Burada gösterilen en kararlı olandır. 

Etilen molekülünde iki 2p_z orbitalinin örtüşmesi, iki karbon atomu üzerinde bir bağlayıcı ve bir karşıt bağlayıcı molekül orbitali oluşturur. Bununla birlikte, ben­zendeki 2p_z  orbitallerinin karşılıklı etkileşmesi, iki komşu bağlanmış atomla sınırlı olmayan, gerçekte üç ya da daha fazla atoma dağılan lokalize olmamış molekül orbi­tallerinin oluşmasına yol açar. Buna göre, bu orbitallerin herhangi birine yerleşmiş elektronlar benzen halkasının etrafında serbestçe hareket ederler. Bu nedenle benzenin yapısı bazen aşağıdaki gibi gösterilir:

Altıgen içindeki daire, karbon atomları arasındaki pi bağlarının bir iki atom arasına sıkışıp kalmadığını, pi elektron yoğunluğunun tüm benzen molekülüne düzgün olarak dağıldığını gösterir. Kısaca göreceğimiz gibi, elektronların lokalize olmaması aroma­tik hidrokarbonlara fazladan kararlılık kazandırır.

Şimdi benzendeki her bir karbon-karbon bağının bir sigma bağı ve bir “kısmi” pi bağı içerdiği söylenebilir. Buna göre, herhangi iki komşu karbon atomu arasındaki bağlanma derecesi 1 ile 2 arasındadır. Böylece, molekül kuramı, değerlik bağı kura­mına dayanan rezonans kavramına bir seçenek oluşturmaktadır