Estruturas de ressonância

Estruturas de ressonância são estruturas de Lewis alternativas e válidas para a mesma molécula ou íon. Os átomos permanecem nas mesmas posições, mas alguns elétrons podem ser representados de mais de uma forma. Os químicos as usam quando uma única estrutura de Lewis é localizada demais para mostrar bem a distribuição real dos elétrons.

A espécie real não fica alternando entre formas separadas. Ela é um híbrido de ressonância: uma única distribuição eletrônica real representada por vários desenhos de Lewis.

O Que as Estruturas de Ressonância Realmente Mostram

Quando você desenha estruturas de ressonância, a conectividade entre os átomos permanece fixa. Uma ligação dupla pode se deslocar, um par de elétrons não ligantes pode passar a fazer parte de uma ligação $\pi$, e as cargas formais podem mudar de lugar, mas o esqueleto atômico não muda.

Esse é o teste mais rápido. Se você precisaria mover átomos para fazer o novo desenho, então não está desenhando estruturas de ressonância.

Exemplo do Ozônio: Dois Desenhos de Lewis, Uma Molécula

O ozônio, $O_3$, é o exemplo clássico:

$$\mathrm{O=O-O} \leftrightarrow \mathrm{O-O=O}$$

Em cada contribuinte, o oxigênio central tem carga formal positiva e o oxigênio terminal ligado por ligação simples tem carga formal negativa. Os dois desenhos são equivalentes porque os dois oxigênios terminais são equivalentes.

A ideia não é que o ozônio fique alternando entre duas moléculas separadas. A ideia é que a molécula real tem densidade eletrônica distribuída pelos dois enlaces O-O. Em química introdutória, cada ligação O-O costuma ser descrita como tendo ordem de ligação entre $1$ e $2$, e não uma ligação puramente simples e outra puramente dupla.

Como Desenhar Estruturas de Ressonância Corretamente

1. Comece com uma estrutura de Lewis válida.
2. Mova apenas elétrons, geralmente pares não ligantes ou elétrons $\pi$. Não mova átomos.
3. Mantenha o número total de elétrons de valência e a carga total iguais em todos os contribuintes.
4. Verifique novamente os octetos e as cargas formais. Nos exemplos introdutórios mais comuns, contribuintes com cargas formais menores e melhor distribuição de carga geralmente têm maior importância.

É por isso que a ressonância costuma aparecer em espécies com pares não ligantes adjacentes, ligações múltiplas ou cargas. Se nenhum movimento de elétrons puder acontecer sem mudar o esqueleto, talvez não haja ressonância para desenhar.

Erros Comuns com Estruturas de Ressonância

• Mover átomos em vez de mover apenas elétrons.
• Esquecer de manter a carga total igual em todas as estruturas.
• Tratar estruturas de ressonância como se a molécula alternasse rapidamente entre formas reais separadas.
• Desenhar contribuintes que violam regras normais de valência para o nível em que você está estudando.
• Supor que todos os contribuintes têm a mesma importância quando um deles tem cargas formais muito menos favoráveis.

Quando as Estruturas de Ressonância Importam na Química

A ressonância é importante em muitos oxiânions, sistemas conjugados e moléculas aromáticas porque a densidade eletrônica pode ficar deslocalizada por vários átomos. Isso ajuda a explicar por que algumas ligações são mais parecidas entre si do que um único desenho de Lewis sugeriria.

Ela também ajuda a entender estabilidade e reatividade. Se uma carga pode se espalhar por vários átomos, isso geralmente estabiliza a espécie em comparação com uma estrutura em que a carga fica confinada a um único átomo.

Tente um Caso Parecido

Tente fazer sua própria versão com o íon nitrato, $NO_3^-$. Mantenha o esqueleto atômico fixo, desenhe os contribuintes de ressonância válidos e depois pergunte o que esses desenhos implicam sobre as três ligações N-O no íon real.