В ароматичних з'єднаннях вуглець-вуглецеві зв'язки засвоїми параметрам займають зазвичай проміжне положення междусвязямі С-С і С = С. Вони відрізняються (в цих межах) великою різноманітністю, внаслідок чого формули багатьох органічних сполук, зображені у вигляді систем з чергуються простими і подвійними вуглець-вуглецевими зв'язками, мають суттєві недоліки.
Навіть для найпростішого ароматичного вуглеводню - бензолу формула з чергуються простими і подвійними зв'язками
в ряді відносин виявляється незадовільною. Відповідно до цієї формули, званої формулою Кекуле, молекула бензолу повинна була б мати вісь симетрії третього порядку і форму неправильного шестикутника, так як довжина ординарної зв'язку С-С зазвичай дорівнює 1,54 А, а довжина подвійного зв'язку С = С становить лише 1,32 А. В дійсності ж молекула бензолу має віссю симетрії шостого порядку, а всі шість вуглець-вуглецевих зв'язків мають однакову довжину 1,40 а, проміжну між довжиною простий і довжиною подвійний вуглець-вуглецевого зв'язку.
Спроби узгодити формулу Кекуле з експериментальними даними за допомогою допущення невловимо швидко совершающейся осциляції зв'язків
позбавлені фізичного обгрунтування.
Наявні в даний час дані дають можливість прийняти наступну схему будови бензолу: всі шість вуглецевих (і шість водневих) атомів знаходяться в одній площині (факт експериментальний), а хмари π-електронів вуглецевих атомів перпендикулярні площині молекули (і, отже, паралельні один одному) .
На рис. 12, А π-електрони умовно позначені стрілками. Різні напрямки стрілок відображають той факт, що π-електрони сусідніх атомів вуглецю відрізняються спинами. Хмара кожного π-електрони перекривається як хмарою сусіда зліва,
так і хмарою сусіда оправа. Цю особливість хмари π-електронів бензольного кільця, що не відображену на рис. 12, А. можна бачити, якщо просторову електронну модель молекули бензолу спроектувати на площину (рис. 12, Б). Таким чином, кожен вуглецевий атом бензольного кільця пов'язаний зі своїми двома сусідами не тільки # 963; -, але і π-електронами.
Легко бачити, що вуглець бензольного кільця, як і вуглець етилену, знаходиться в другому валентних станів.
Структурну формулу бензолу було б логічно зображати у вигляді
(Точки в другій формулі позначають π-електрони, пунктирний коло в третій формулою - загальне хмара π-електронів). Однак для збереження традиційних уявлень про четирехвалентноеті вуглецю хіміки користуються формулою Кекуле, чітко усвідомлюючи її переваги і недоліки. Як в цьому можна переконатися з подальшого викладу, що допускається умовність вогромном більшості випадків на суті справи не відбивається. До того ж ліву формулу доцільніше зберегти для зображення аліциклічних з'єднань з шестичленним вуглецевим кільцем.
Для характеристики окремих зв'язків в ароматичних з'єднаннях часто використовують поняття кратність зв'язку. Якщо прийняти для зв'язку С-С в етан кратність, що дорівнює 1, а для зв'язку С = С в етилену - рівну 2, то кратності зв'язків в ароматичних вуглеводнях зазвичай будуть проміжними між 1 і 2.
Кратність зв'язку залежить від її довжини і електронної щільності. Так, наприклад, при однаковій електронної щільності двох зв'язків велику кратність матиме більш коротка.
Визначивши експериментально довжину зв'язку, можна передбачити її кратність і, навпаки, обчисливши кратності зв'язків, можна передбачити їх довжину.
Залежність між довжинами і кратністю зв'язків (обчисленої за методом молекулярних орбіт) зображена на рис. 13, де дані точки для етану (А), графіту (Б), бензолу (В), етилену (Г) і ацетилену (Д).