Desenhe as estruturas contribuintes de ressonância para as substâncias:
íon benzoato
íon benzoato
Passo 1
O enunciado pede para desenhar as estruturas contribuintes de ressonância do íon benzoato. Informações relevantes que temos:
- A espécie é o íon benzoato, fórmula molecular
. - É um ânion derivado do ácido benzóico (
) por perda de um próton no grupo carboxila. - O que se pede: todas (ou as principais) estruturas ressonantes (contribuintes canônicos) que representam a distribuição eletrônica do íon benzoato.
Passo 2
O que é ressonância e como escolhemos contribuintes relevantes (explicação didática, passo a passo):
- Ressonância é uma maneira de descrever que a estrutura real de uma molécula não é uma única fórmula de Lewis, mas um híbrido de várias fórmulas canônicas (contribuintes). Nenhuma das formas isoladas é a “realidade” completa; a real é um híbrido.
- Regras práticas para identificar bons contribuintes:
- Preserve o octeto dos átomos quando possível (contribuintes em que todos os átomos têm octeto são melhores).
- Menos separação de cargas é melhor (formas sem cargas separadas são mais estáveis).
- Cargas negativas preferem ficar em átomos mais eletronegativos (por exemplo, oxigênio melhor que carbono).
- Contribuintes que mantêm aromaticidade são muito favorecidos versus os que a quebram.
- Aplicando isso, o grupo carboxilato (
) é conhecido por delocalizar a carga entre as duas oxigênios: esse é o ponto central para o benzoato também.
Passo 3
Um exemplo simples para fixar a ideia (análoga ao benzoato): íon acetato
.
- As duas estruturas equivalentes de ressonância do acetato são
- Interpretação: a carga negativa está delocalizada entre as duas ligações C–O; cada C–O tem ordem de ligação intermediária (~1,5). Isso é exatamente o mesmo tipo de delocalização que acontece no benzoato, só que no benzoato a carboxila está ligada a um anel aromático.
Passo 4
Aplicando ao íon benzoato: as duas principais estruturas contribuintes (as mais importantes) são as análogas às do acetato, com a diferença de que há um anel fenil (
) ligado ao carbono carboxílico. Escrevemos explicitamente as duas formas equivalentes:
- Explicação detalhada do que cada termo significa:
- Em
: o oxigênio à direita (escrito como ) carrega a carga negativa e está ligado por uma única ligação ao carbono; o outro oxigênio está duplamente ligado ao carbono. - Na estrutura à direita, os papéis dos dois oxigênios são trocados: o oxigênio que era duplo passa a ser simples com carga negativa, e o outro oxigênio fica duplo.
- Em
- Essas duas formas são equivalentes em energia (simétricas), de modo que o verdadeiro íon benzoato é um híbrido em que a carga negativa está igualmente distribuída sobre os dois oxigênios do grupo carboxilato.
Passo 5
Representação do híbrido de ressonância e consequências mensuráveis (como reconhecer na prova):
- O híbrido pode ser descrito qualitativamente como
ou, melhor em palavras, “os dois átomos de oxigênio do carboxilato compartilham a carga negativa; as duas ligações C–O têm ordem intermediária (~1,5) e o comprimento das duas C–O é praticamente igual”.
- Consequências práticas que você pode citar numa prova:
- As duas ligações C–O têm comprimentos idênticos (ou muito parecidos), diferentes da típica C=O e C–O simples.
- A densidade eletrônica negativa está concentrada nos oxigênios (átomos mais eletronegativos), por isso a carga não fica majoritariamente no anel.
Passo 6
Formas ressonantes adicionais e por que são menos importantes (muito útil para gabaritar questões que perguntam sobre contribuição relativa):
- É possível desenhar formas de ressonância onde parte da densidade eletrônica do carboxilato “se estende” para o anel aromático, gerando cargas parciais em posições orto e para do anel. Porém:
- Essas formas envolvem perda parcial da aromaticidade ou introdução de separação de cargas maiores, o que as torna muito menos estáveis.
- Colocar carga negativa sobre átomos de carbono do anel (em vez de sobre oxigênios) é menos favorável porque carbono é menos eletronegativo.
- Conclusão: contribuintes que colocam a carga no anel existem teoricamente, mas são contribuintes menores — os dois contribuintes do carboxilato (mostrados no Passo 4) são dominantes.