Qual a consequência imediata da ressonância?
02. Quais as condições para que uma determinada estrutura exiba ressonância?
03. Desenhe as estruturas contribuintes para os híbridos seguintes:
A. Íon carbonato
B. Íon carboxilato
C. \mathrm{H}_{3} \mathrm{CCH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH} (cátion alílico)
D. Cátion benzílico

Passo 1

A questão tem três partes:
1. Consequência imediata da ressonância em moléculas (conteúdo: teoria de ressonância e deslocalização eletrônica).
2. Condições necessárias para que uma estrutura apresente ressonância (conteúdo: conjugação de orbitais p, planicidade, etc.).
3. Desenho das estruturas contribuintes (híbridos de ressonância) para quatro espécies: íon carbonato, íon carboxilato, cátion alílico e cátion benzílico.

Passo 2

A consequência imediata da ressonância é a deslocalização dos elétrons \pi (ou da carga) sobre várias átomos, o que leva a uma diminuição da energia total da molécula e, portanto, a um aumento de sua estabilidade. Em outras palavras, o híbrido de ressonância é mais estável do que qualquer forma canônica isolada, pois os elétrons ficam “espalhados”.

Passo 3

Para que uma estrutura exiba ressonância precisamos de:
  • Orbitais p adjacentes ou ligações \pi conjugadas para permitir o movimento dos elétrons.
  • Sistema planar (ou quase planar), de modo que os orbitais p fiquem na mesma orientação e possam se sobrepor.
  • Em alguns casos, átomos com par não-ligante ou carga formal que possam participar do sistema conjugado, estabilizando a deslocalização.

Passo 4

Para o íon carbonato, \mathrm{CO_3^{2-}}, existem três estruturas canônicas equivalentes, cada uma com um duplo-vínculo C=O e duas ligações simples C–O ^{-}. Esquematicamente:
\mathrm{O} = \mathrm{C}(\mathrm{O}^-)(\mathrm{O}^-) \;\longleftrightarrow\; \mathrm{O}^- - \mathrm{C}(\mathrm{O})(\mathrm{O}^-) \;\longleftrightarrow\; \mathrm{O}^- - \mathrm{C}(\mathrm{O}^-)(\mathrm{O})

Passo 5

Para o íon carboxilato, \mathrm{RCOO^-}, há duas estruturas contribuientes, em que o carbono está duplamente ligado a uma oxigênio e simples ao outro, com carga negativa alternando:
\mathrm{R}-\mathrm{C}(=\mathrm{O})\mathrm{O}^- \;\longleftrightarrow\; \mathrm{R}-\mathrm{C}(\mathrm{O}^-)(=\mathrm{O})

Passo 6

No cátion alílico \mathrm{H_3C-CH=CH-CH_2^+} a carga positiva pode ser deslocada ao átomo central da dupla, resultando duas formas de ressonância:
\mathrm{H_3C}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH_2}^+ \;\longleftrightarrow\; \mathrm{H_3C}-\mathrm{CH}^+-\mathrm{CH}=\mathrm{CH_2}

Passo 7

No cátion benzílico \mathrm{C_6H_5-CH_2^+} a carga se deslocaliza no sistema aromático. As principais estruturas são:
Forma 1 (carga no grupo metileno):
\mathrm{C_6H_5-CH_2}^+
Forma 2 (ligação dupla entre anel e metileno, carga no carbono orto):
\mathrm{*}\overset{+}{\mathrm{C}}\mathrm{_6H_4}-\mathrm{CH_2} \quad(\text{carga em orto})
Forma 3 (idem, carga em para):
\mathrm{*}\overset{+}{\mathrm{C}}\mathrm{_6H_4}-\mathrm{CH_2} \quad(\text{carga em para})
Em cada uma dessas formas há dupla ligação entre o \mathrm{CH_2} e um carbono do anel, com a carga positiva migrando para posições orto e para.

Resposta

1. A consequência imediata da ressonância é a deslocalização de elétrons \pi (ou carga), reduzindo a energia da molécula e aumentando sua estabilidade.
2. Para haver ressonância é preciso ter orbitais p adjacentes (ligações \pi conjugadas), sistema planar e elétrons (pares não-ligantes ou cargas) capazes de participar do sistema conjugado.
3. Estruturas contribuientes:
A. Íon carbonato ( \mathrm{CO_3^{2-}}):
\mathrm{O} = \mathrm{C}(\mathrm{O}^-)(\mathrm{O}^-) \longleftrightarrow \mathrm{O}^- - \mathrm{C}(\mathrm{O})(\mathrm{O}^-) \longleftrightarrow \mathrm{O}^- - \mathrm{C}(\mathrm{O}^-)(\mathrm{O})
B. Íon carboxilato ( \mathrm{RCOO^-}):
\mathrm{R}-\mathrm{C}(=\mathrm{O})\mathrm{O}^- \longleftrightarrow \mathrm{R}-\mathrm{C}(\mathrm{O}^-)(=\mathrm{O})
C. Cátion alílico ( \mathrm{H_3C-CH=CH-CH_2^+}):
\mathrm{H_3C}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH_2}^+ \longleftrightarrow \mathrm{H_3C}-\mathrm{CH}^+-\mathrm{CH}=\mathrm{CH_2}
D. Cátion benzílico ( \mathrm{C_6H_5-CH_2^+}):
\mathrm{C_6H_5-CH_2}^+ \longleftrightarrow \mathrm{*}\overset{+}{\mathrm{C}}\mathrm{_6H_4}-\mathrm{CH_2} \;(\text{orto}) \longleftrightarrow \mathrm{*}\overset{+}{\mathrm{C}}\mathrm{_6H_4}-\mathrm{CH_2} \;(\text{para})

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