Delokalisierte Orbitale

Aus physikalischen Experimenten ist bekannt, dass Benzol ein regelmäßiges Sechseck bildet.

Die π-Bindung ist nicht wie eine normale Doppelbindung zwischen zwei Zentren lokalisiert, sondern erstreckt sich tatsächlich ringförmig ober- und unterhalb des Sechsrings der C-Atome.

Das Sondersymbol und die delokalisierte π-Bindung entsprechen der Realität.

Die Mesomerie zwischen den Grenzstrukturen ist nur ein Hilfsmittel, um die gewohnten Strichformeln beihalten zu können.

In Systemen mit mehreren abwechselnden Einfach- und Doppelbindungen entsteht immer eine ausgedehnte Zone für den π-Bereich, also eine delokalisierte π-Bindung.

Die MO-Theorie lehnt sich stärker an die Realität an. Die VB-Theorie beschreibt die Realität ausgehend von gewohnten Vorstellungen von Molekülen, die mit Strichformeln beschrieben werden und benötigt darum bei konjugierten π-Systemen das Konzept Mesomerie.

Benzol bildet ein regelmäßiges Sechseck. Jedes der 6 C-Atome ist sp² hybridisiert. {Gezeichnet ist nur das C-Gerüst, an jedes C-Atome ist noch zusätzlich 1 H-Atom gebunden.}
BEI DEN SKIZZEN MIT DEN ORBITALEN IST JEWEILS NUR DIE OBERE HÄLFTE GEZEICHNET!
Mit einer sp²-Hybidisierung ist an jedem C-Atom noch ein p-Orbital. p-Orbitale überlappen "Seite an Seite" zu einer π-Bindung. Mit lokalisierten Orbitalen wird jeweils nur die Bindung zwischen zwei Zentren betrachtet. Diese Überlappung ist hier durch Doppelstriche angedeutet.

In den Strichformeln schreiben wir dafür eine Doppelbindung. Man kann das auch so zeichnen: Oberhalb (und unterhalb) des CC-Ringgerüsts befinden sich drei π -Zonen, die zwischen zwei C-Atomen liegen, also an einer Bindung lokalisiert sind.
Vorher wurde schon erklärt, dass dies keine reale Struktur sondern nur eine Grenzstruktur ist. Erst mit einer zweiten Grenzstruktur und der Mesomerie kann die Realität beschrieben werden!
Eine andere Betrachtungsweise, ausgehend von den 6 p-Orbitalen: Alle Orbitale überlappen jeweils miteinander, insgesamt entsteht eine ringförmige p Überlappungszone über dem Ring. {Die identische 2. Hälfte unterhalb des Rings ist hier nicht gezeichnet.} Das Orbital gilt nun für mehr als die Partner einer Bindung, es ist nicht an einer Bindung lokalisiert: delokalisiertes Molekülorbital (MO)

Diese Idee kann auch in der Formel gezeichnet werden: Die erste Möglichkeit wird selten benutzt, die zweite Möglichkeit haben wir als Sondersymbol kennengelernt.