Strutture di risonanza: significato, esempi e stabilità
Le strutture di Lewis assegnano gli elettroni ai legami o come doppietti elettronici solitari presenti su un atomo. Tuttavia, a volte le lunghezze dei legami non sono coerenti con quanto previsto. Per descrivere in modo esaustivo i legami presenti in una molecola, è necessario considerare che gli elettroni possono essere delocalizzati, e quindi tenere conto del’insieme delle strutture che possono rappresentare tale delocalizzazione.
Ibridi di risonanza
L’insieme delle strutture di risonanza è definito come ibrido di risonanza e ciascuna struttura è detta struttura limite di risonanza. Un esempio pratico è dato dalla molecola di ozono O3, per la quale gli elettroni di valenza sono pari a 6 · 3 = 18.
Inizialmente, si considerano gli elettroni per formare legami O-O, poi si completano gli ottetti relativi agli atomi di ossigeno legati all’atomo centrale e infine si aggiungono gli elettroni rimanenti sine suddetti atomi.
Si nota che una sola struttura di Lewis non rende conto della reale struttura della molecola. È necessario scrivere due strutture dette strutture limite di risonanza che giustificano la lunghezza di legame uguale.
Le strutture di risonanza consentono un movimento di elettroni che stabilizza la molecola. Tuttavia, le strutture limite di risonanza possono non avere la stessa stabilità, e alcune contribuiscono in misura maggiore, rispetto ad altre.
Stabilità delle strutture
Per valutare la stabilità delle strutture e quale contribuisca maggiormente, si devono considerare diverse regole. Quanto maggiore è il numero di legami covalenti, tanto maggiore è la stabilità della struttura. Inoltre, la struttura con il minor numero di cariche formali è quella più stabile, così come la struttura con la minore separazione di cariche formali è la più stabile. Altre regole riguardano la distribuzione di cariche formali riguardo agli atomi e la loro elettronegatività.
Infine, è importante considerare che le strutture di risonanza che sono equivalenti contribuiscono nella stessa misura alla stabilità della molecola.