Resonancia y estructuras híbridas

La mayoría de las moléculas y los iones se representan mediante una única estructura de Lewis. Sin embargo, en ciertos compuestos, algunos electrones están deslocalizados sobre múltiples enlaces o átomos en lugar de estar localizados en un enlace o átomo específico. Estos compuestos pueden representarse con precisión mediante múltiples estructuras de Lewis.

Considere la estructura de Lewis para el trióxido de azufre. Los enlaces simples entre cada oxígeno y los átomos centrales de azufre satisfacen el octeto para los átomos de oxígeno. Sin embargo, para alcanzar un octeto completo para el azufre, debe formarse un enlace adicional entre el azufre y uno de los átomos de oxígeno.

Estas múltiples estructuras de Lewis del trióxido de azufre se denominan estructuras de resonancia o estructuras contribuyentes. Las posiciones espaciales de todos los átomos componentes permanecen iguales; sin embargo, los electrones de valencia se distribuyen de manera diferente.

Estas flechas de doble cabeza pueden considerarse como comas y no deben confundirse con estructuras de resonancia en equilibrio. En estas moléculas, la estructura real es el promedio ponderado o un híbrido de sus estructuras de resonancia.

Las estructuras de resonancia se identifican mediante el "desplazamiento de electrones", o transformando pares solitarios en enlaces y viceversa, como se indica con flechas curvas. Esto representa las áreas deslocalizadas.

Dicha deslocalización da lugar a una estabilización por resonancia, es decir, una molécula con una energía potencial más baja que la de cualquier estructura teórica no deslocalizada.

Si una estructura contribuyente tiene una energía menor que otra, se asemeja más a la estructura molecular real. Se utilizan ciertas preferencias para estimar las energías relativas de diversas estructuras contribuyentes.

En primer lugar, las estructuras en las que todos los átomos tienen capas de valencia completas son más estables. En segundo lugar, las estructuras con un mayor número de enlaces covalentes son más estables. En tercer lugar, las estructuras que minimizan las cargas formales son más estables.

Finalmente, cuando otros factores son iguales, las estructuras con cargas negativas en átomos más electronegativos y cargas positivas en átomos menos electronegativos son más estables.