Bevor wir die einsamen Elektronenpaare als lokalisiert oder delokalisiert einstufen, wollen wir eine kurze Frage zu Resonanzstrukturen beantworten: Welche der folgenden Antworten stellt eine korrekte Transformation zwischen den beiden Resonanzstrukturen dar?
Wenn deine Antwort die erste Transformation ist, dann großartig.
Wenn sie es nicht ist oder du dir nicht sicher bist, wie du diese Frage beantworten sollst, erinnere dich daran, dass Resonanzstrukturen zwei Lewis-Strukturen derselben Verbindung sind, was bedeutet, dass alle Atome die gleiche Konnektivität/Platzierung haben (mit den gleichen Nachbaratomen verbunden) und sie sich nur durch die Anordnung der Elektronen unterscheiden. Aus diesem Grund befolgen wir beim Zeichnen von Resonanzumwandlungen die beiden Regeln
1) keine Einzelbindung zu brechen und
2) das Oktett der Elemente in der zweiten Reihe nicht zu überschreiten
Wenn wir also das zweite einsame Elektronenpaar wie in der Gleichung dargestellt verschieben würden, würden wir das Oktett des daneben liegenden Kohlenstoffs überschreiten und das ist etwas, was man niemals tun sollte. Wenn Sie die Kohlenstoffatome mit Oktettüberschreitung nicht sofort erkennen können, fügen Sie die unsichtbaren Wasserstoffatome in die Bindungsstruktur ein:
Wie Sie sehen, hat das Kohlenstoffatom mit den beiden Wasserstoffatomen fünf Bindungen (10 Elektronen), und aus diesem Grund können die einsamen Elektronenpaare am Stickstoff nicht an der Resonanzstabilisierung teilnehmen – sie sind lokalisiert.
Wenn man die chemische Terminologie beiseite lässt, kann man in einfachen Worten sagen, dass sich ein Elektronenpaar bewegen kann, während das andere Paar nicht kann. Diese Elektronen gehören nur zu einem Atom – sie sind lokalisiert. Diejenigen, die sich bewegen können, sind delokalisiert – sie können sich auf einem Atom befinden, aber sie können auch zwischen diesem und dem benachbarten Atom geteilt werden, d.h. sie können an der Resonanzstabilisierung teilnehmen.
Auf ähnliche Weise kann dasselbe Element in einem Molekül lokalisierte und delokalisierte einsame Elektronenpaare haben. So besitzen beispielsweise die beiden Sauerstoffatome einer Estergruppe lokalisierte und delokalisierte einsame Elektronenpaare.
Die roten Elektronen des Sauerstoffs können an der Resonanzstabilisierung teilnehmen, da sie die Möglichkeit haben, die Elektronen der pi-Bindung nach oben zu bewegen. Die blauen Elektronen hingegen sind auf dem oberen Sauerstoff lokalisiert, denn die einzige Möglichkeit, sie nach unten zu bewegen, wäre entweder die Überschreitung des Oktetts des Kohlenstoffs (das heißt, es gibt eigentlich keine Möglichkeit) oder das Aufbrechen der Einfachbindung zwischen dem Kohlenstoff und dem anderen Sauerstoff, was wiederum den Regeln der Resonanzstrukturen widerspricht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass man bei der Frage, ob die einsamen Paare lokalisiert oder delokalisiert sind, prüfen muss, welche Paare an Resonanzumwandlungen beteiligt sein können und welche nicht.
Wenn die einsamen Paare an der Bildung von Resonanzpartnern teilnehmen können, sind sie delokalisiert, wenn die einsamen Paare nicht an der Resonanz teilnehmen können, sind sie lokalisiert.