¿Por qué el centro de un anillo de benceno tiene una carga negativa?

Bueno, la respuesta no es tan simple y se puede ver en múltiples niveles.
En principio, la respuesta por qué se puede responder en múltiples niveles de teoría (o en múltiples niveles de aproximación si lo prefiere). Trataré de dar una explicación sobre uno de ellos.

El primer tipo de explicación es que los electrones se repelen entre sí y quieren estar lo más cerca posible de los núcleos cargados positivamente y, por lo tanto, dicho espacio está en el medio del anillo de benceno (vea la respuesta de Daniel James Berger).

Bueno, por supuesto, es cierto.

Pero cuando tenemos que considerar otra molécula similar: el ciclohexano.

Entonces, ¿cómo se compara con la molécula de benceno considerada?

Tiene 6 protones más y también 6 electrones más.

Comparemos su modelo de relleno de espacio

a la del benceno (mira el post de Daniel James Berger). ¿Ver la diferencia? Se puede decir que mientras que en el benceno los átomos de carbono (y sus electrones) están expuestos desde la parte superior, en la molécula de ciclohexano están alrededor de la molécula.

La carga se conserva, entonces, ¿de dónde viene la diferencia en la distribución de densidad entre estos dos?

Sí, eso es correcto. Múltiples enlaces entre átomos de carbono causan una gran densidad de carga negativa en el medio del anillo. Sin embargo, como se puede ver en la parte derecha de la imagen de arriba, no se enfoca con precisión en el medio, ya que se puede ver un pequeño espacio. Esto muestra que los electrones están más bien “en el anillo” que precisamente “en el centro”. Como el carbono es más un átomo electronegativo que el hidrógeno, le “roba” la densidad electrónica.

¿A dónde nos llevan esas breves análisis? ¿Hay más?

Por supuesto que hay más. Este comportamiento se llama aromaticidad . Puede consultar Aromaticity – Wikipedia como un buen lugar para leer más sobre este fenómeno.

Porque allí no hay núcleos, solo electrones. Hay que recordar que los electrones se propagan . El modelo de benceno que llena el espacio es mucho más informativo sobre las densidades de electrones que el modelo de bola y palo.