الرنين والهياكل الهجينة

تُمثَّل معظم الجزيئات والأيونات ببنية لويس واحدة. ومع ذلك، تكون بعض الإلكترونات في مركبات معينة غير ممركزة عبر روابط أو ذرات متعددة بدلاً من أن تكون ممركزة في رابطة أو ذرة محددة. ويمكن تمثيل هذه المركبات بدقة باستخدام بنيات لويس متعددة.

تأمل بنية لويس لثالث أكسيد الكبريت. تحقق الروابط الأحادية بين كل ذرة أكسجين وذرة الكبريت المركزية قاعدة الثمانية لذرات الأكسجين. ومع ذلك، للوصول إلى ثمانية كاملة للكبريت، يجب تكوين رابطة إضافية بين الكبريت وإحدى ذرات الأكسجين.

تُسمى تراكيب لويس المتعددة هذه لثالث أكسيد الكبريت بتراكيب الرنين أو التراكيب المساهمة. تظل المواقع الفراغية لجميع الذرات المكونة كما هي؛ ومع ذلك، يتم توزيع إلكترونات التكافؤ بشكل مختلف.

يمكن اعتبار هذه الأسهم مزدوجة الرأس بمثابة فاصلات، ولا ينبغي الخلط بينها وبين كون تراكيب الرنين في حالة اتزان. وفي هذه الجزيئات، يكون التركيب الفعلي هو المتوسط المرجح أو هجينًا من تراكيب الرنين الخاصة بها.

يتم تحديد تراكيب الرنين من خلال "دفع الإلكترونات"، أو تحويل الأزواج الإلكترونية الوحيدة إلى روابط والعكس بالعكس، كما هو موضح بالأسهم المنحنية. ويؤدي ذلك إلى رسم خريطة للمناطق غير الممركزة.

يؤدي هذا اللامركز هذا اللامركز إلى استقرار الرنين — أي تكوين جزيء بطاقة وضع أقل من طاقة أي تركيب نظري غير لامركزي.

إذا كانت البنية المساهمة أقل في الطاقة من بنية أخرى، فإنها تكون أكثر شبهاً بالبنية الجزيئية الفعلية. وتُستخدم تفضيلات معينة لتقدير الطاقات النسبية لمختلف البنى المساهمة.

أولاً، تكون التراكيب التي تمتلك فيها جميع الذرات أغلفة تكافؤ ممتلئة أكثر استقراراً. ثانياً، تكون التراكيب التي تحتوي على عدد أكبر من الروابط التساهمية أكثر استقراراً. ثالثاً، تكون التراكيب التي تقلل من الشحنات الشكلية أكثر استقراراً.

وأخيراً، عند تساوي العوامل الأخرى، تكون البنى التي تحمل شحنات سالبة على الذرات الأكثر كهروسالبية وشحنات موجبة على الذرات الأقل كهروسالبية أكثر استقراراً.