Risonanza e strutture ibride

La maggior parte delle molecole e degli ioni sono rappresentati da un'unica struttura di Lewis. Tuttavia, in particolari composti, alcuni elettroni sono delocalizzati su più legami o atomi piuttosto che localizzati su un legame o atomo specifico. Questi composti possono essere rappresentati accuratamente con più strutture di Lewis.

Si consideri la struttura di Lewis per il triossido di zolfo. I singoli legami tra ciascun ossigeno e gli atomi centrali di zolfo soddisfano l'ottetto per gli atomi di ossigeno. Tuttavia, per raggiungere un ottetto completo per lo zolfo, deve essere formato un legame aggiuntivo tra lo zolfo e uno degli atomi di ossigeno.

Queste strutture multiple di Lewis di triossido di zolfo sono chiamate strutture di risonanza o strutture contribuenti. Le posizioni spaziali di tutti gli atomi componenti rimangono le stesse; Tuttavia, gli elettroni di valenza sono distribuiti in modo diverso.

Queste frecce a due punte possono essere pensate come virgole e non devono essere confuse con le strutture di risonanza in equilibrio. In queste molecole, la struttura effettiva è la media ponderata o un ibrido delle sue strutture di risonanza.

Le strutture di risonanza sono identificate dalla "spinta degli elettroni", o dalla trasformazione di coppie solitarie in legami e viceversa, come indicato con frecce curve. In questo modo vengono mappate le aree delocalizzate.

Tale delocalizzazione si traduce in stabilizzazione per risonanza, cioè una molecola con un'energia potenziale inferiore a quella di qualsiasi struttura teorica non delocalizzata.

Se una struttura contribuente ha un'energia inferiore rispetto a un'altra, assomiglia più da vicino alla struttura molecolare effettiva. Alcune preferenze vengono utilizzate per stimare le energie relative di varie strutture contribuenti.

In primo luogo, le strutture in cui tutti gli atomi hanno gusci di valenza riempiti sono più stabili. In secondo luogo, le strutture con un numero maggiore di legami covalenti sono più stabili. In terzo luogo, le strutture che riducono al minimo gli oneri formali sono più stabili.

Infine, le strutture che trasportano cariche negative su atomi più elettronegativi e cariche positive su atomi meno elettronegativi sono più stabili.