Iatroquímica

Teoria da ressonância:Um pequeno resumo-Elementos estruturais de Química, IC-369,2015/I

                                                

                                                        Aparecida Cayoco I. Ponzoni (maio/2015)

A teoria da ressonância foi introduzida em 1930 por Linus Pauling. Ela descreve espécies químicas que não podem ser representadas adequadamente por uma única estrutura de Lewis.

Nas estruturas de Lewis os eletrons são desenhados como localizados entre dois átomos ( ligação covalente) ou localizados (fixos)  em um determinado átomo.

 Alguns tipos de moléculas tem os elétrons deslocalizados. Deslocalizados significa que o compartilhamento de um par de eletrons é distribuído sobre diversos pares de átomos. Neste caso, uma só estrutura de Lewis não consegue descrevê-las. Para descrevê-las são desenhadas estruturas de Lewis possíveis, assim, uma molécula que sofre ressonância é representada desenhando-se as estruturas de Lewis contribuintes.Dessa forma o conjunto delas nos fornece a idéia da deslocalização dos elétrons.

A teoria da ressonância vem em última análise suprir a deficiência da estrutura de Lewis para descrever certos tipos de moléculas.

        A teoria da ressonância se aplica a uma substância que possui  duas ou mais estruturas de Lewis  que a represente. Estas estruturas de Lewis são comparáveis em energia, e podem ser interconvertidas pela redistribuição dos eletrons de valência de centros ionizados e/ou insaturados. A molécula real, não pode ser representada por qualquer uma dessas estruturas  mas sim é um híbrido de ressonância de todas elas.

Podemos concluir a partir do enunciado dessa teoria que:

        a) Cada estrutura de ressonância contribui para o caráter do híbrido.

            b) Quanto maior o nº de estruturas contribuintes maior a estabilidade do híbrido principalmente se as

                estruturas forem de baixa energia.

            c) Se a distribuição da carga acontecer igualmente  entre dois  átomos , por exemplo, considera-se

                que são estruturas de baixa energia.

c) Estruturas de alta energia contribuem muito pouco para o híbrido - São estruturas onde há separação de cargas ou naquelas em que  existam duas  cargas de mesmo sinal em átomos adjacentes. Muitas vezes estes  tipo de estruturas  são descartadas como contribuintes.                

e) Nenhuma estrutura contribuinte será a representação correta da molécula, nenhuma delas estará de completo acordo com as propriedades físicas e químicas da substância.

f)Portanto a molécula / espécie química será mais bem representado por um híbrido de ressonância.

                

Nas estruturas a seguir são mostradas: 1) fórmula eletrônica de Lewis (eletron-ponto), 2) a fórmula eletrônica de Lewis simplificada, que é a mais usada  e 3) a fórmula de Kékulé. Foi escolhido como exemplo o  ion acetato /CH3COO-, onde é mostrada  a situação  favorável para a redistribuição dos elétrons.A carga negativa é distribuída entre os dois oxigênios do ion carboxilato.

Obs. 1 As flechas nas estruturas não significam que eletrons estejam realmente se movendo de um átomo para outro. Este é um procedimento usado  para escrever as estruturas de ressonância de forma que não se tenha que contar os eletrons a cada estrutura, ou seja para que não se "perca" eletrons ao passar de uma estrutura para outra. É possível também  observar a permanência da valência dos átomos a cada mudança de posição dos eletrons (quando se forma uma ligação outra se quebra para que o(s) átomo(s)  não percam o(s) octeto(s). Observe a primeira estrutura para o ion acetato (abaixo) e a os movimentos dos elétrons indicados pelas flechas.Ao mesmo tempo que se forma a ligação dupla  oxigênio- carbono, quebra-se a ligação carbono-oxigênio de modo que o octeto do carbono ( e dos oxigênio) fiquem preservados.

Obs 2. O que se usa normalmente  é a estrutura de Lewis simplificada que mostram as ligações covalentes como um traço e os elétrons livres  como pontos.

Obs 3.: Flecha com duas pontas entre duas estruturas [pic 1] significa que são mostradas as estruturas de ressonância

Obs 4.: Flecha curva com  ponta completa  [pic 2] indica movimento de dois elétrons em movimento na estrutura e Flecha curva com meia  ponta ( indica movimento de um elétron em movimento na estrutura)

[pic 3]

Considerações: Fórmulas de Kekulé, mais utilizadas em compostos aromáticos, não mostram os eletrons não compartilhados, porém mostram as cargas ou cargas formais. Nestes compostos ( aromáticos ) as fórmulas de ressonância são escritas geralmente da seguinte maneira: a  parte do grupo substituinte é escrita como fórmula de Lewis e  a parte do anel aromático como fórmulas de Kekulé.

                

Regras para escrever as estruturas de ressonância.

1. A localização dos átomos deve ser a mesma em cada  estrutura de ressonância  ou seja a conectividade dos átomos deve ser a mesma. O que muda são as posições dos eletrons. Observe o movimento dos elétrons através das flechas

Ex.1 [pic 4]

Ex.2 [pic 5]

1. Somente são válidas estruturas de Lewis permitidas.

( Elementos do 2º período não podem ter mais do que 8 eletrons na camada de valência.

[pic 6]

1. Cada contribuinte precisa ter o mesmo nº de eletrons e a mesma carga total.[pic 7]

.

4) Cada estrutura contribuinte precisa ter o mesmo nº de eletrons não compartilhado.

C não é contribuinte de ressonância de nitrometano (A).[pic 8]

5)Quando mais de uma estrutura de Lewis satisfaz a regra do octeto a escolha como estrutura mais estável/menor energia recai sobre aquela em que não há separação de cargas ou seja aquela em que não há criação de cargas formais*