Desenhe estruturas de ressonância contribuintes para cada uma das seguintes espécies e classifique as estruturas em ordem decrescente de contribuição para o híbrido:
Passo 1
O enunciado pede para desenhar as estruturas de ressonância contribuintes para a espécie dada pelo SMILES
CC(C)=O
, e depois classificá-las em ordem decrescente de contribuição para o híbrido.
Informações fornecidas:
Informações fornecidas:
- A cadeia é a da acetona, cuja fórmula condensada é
(dois grupos metil ligados a um carbono carbonílico). - Não há outras restrições: devo mostrar as estruturas de ressonância relevantes da molécula neutra e classificá-las por contribuição.
Passo 2
Antes de desenhar, vamos revisar o que é permitido e o que é importante ao gerar estruturas de ressonância (explicação passo a passo, tipo “cola para prova”):
- Ressonância = várias formas de distribuir os elétrons π e pares isolados mantendo a mesma disposição de átomos. Não movemos átomos, só elétrons (π e pares livres).
- Usamos setas curvas para indicar o movimento de elétrons: uma seta curva com cabeça cheia mostra movimento de um par de elétrons (doador → aceitador).
- Regras de validade:
- Número total de elétrons não muda.
- Cada estrutura deve respeitar, tanto quanto possível, a regra do octeto para átomos principais (C, O). Átomos como C podem, em ressonância, aparecer como carbaníon/carbocátion (com 8 ou 6 elétrons) — isso diminui a contribuição se o octeto for violado.
- Evitar separação de cargas e evitar colocar carga negativa em átomos pouco eletronegativos. Estruturas sem cargas ou com cargas colocadas em átomos apropriados tendem a contribuir mais.
- Critérios que determinam qual estrutura contribui mais:
A. Menos cargas formais (melhor).
B. Cargas negativas preferencialmente em átomos mais eletronegativos (O > C).
C. Átomos satisfeitos com o octeto preferem maior contribuição.
D. Menor separação de cargas preferida.
Passo 3
Desenho do contribuinte mais importante (estrutura canônica principal). Vou descrever em texto químico (você pode desenhar como um C central duplo ligado a O e dois CH3):
Estrutura A (principal, maior contribuição):
com o oxigênio contendo dois pares de elétrons não ligantes.
- Explicação por que é boa: não há cargas formais; todos os átomos principais (C e O) satisfazem o octeto; a ligação C=O é uma ligação π normal.
- Cálculo das cargas formais (razoável para a prova):
No caso: elétrons não ligantes em O =, elétrons de ligação envolvendo O = (duas ligações: uma σ e uma π, total 4 elétrons), então Para o carbono carbonílico: elétrons não ligantes = , elétrons de ligação = (quatro ligações), então Logo, sem cargas formais: isso costuma ser a forma dominante.
Passo 4
Desenho do contribuinte dipolar (menor contribuição) obtido movendo os elétrons π da ligação C=O para o oxigênio. Isso é feito assim na prova: trace uma seta curva do par π (ligação C=O) apontando para o oxigênio — assim o oxigênio recebe o par e a ligação π some; o carbono fica com carga positiva. O resultado é:
Estrutura B (contribuinte menor):
.
- Aqui o oxigênio tem três pares não ligantes e uma ligação simples ao carbono, portanto carrega carga formal
. O carbono carbonílico perde a ligação dupla e fica com três ligações simples (duas a CH3 e uma a O), portanto tem carga formal e apenas 6 elétrons ao seu redor (carbocátion trí-substituído). - Cálculo rápido das cargas formais:
Para: elétrons não ligantes = , elétrons de ligação = (uma ligação simples), então Para : elétrons não ligantes = , elétrons de ligação = (três ligações simples), então - Por que essa forma é menor em contribuição:
- Há separação de cargas (uma carga + e uma -), o que geralmente diminui estabilidade.
- O átomo com carga positiva é o carbono (pouca estabilidade para carga positiva comparado a oxigênio com carga negativa).
- O carbono positivo tem apenas 6 elétrons (carbocátion), quebrando o octeto — isso reduz bastante a contribuição.
Observação positiva: ter a carga negativa no oxigênio (átomo eletronegativo) ajuda a estabilizar essa forma relativamente, então ela não é impossível — é o principal contribuinte dipolar.
Passo 5
Existem outras “formas” que estudantes às vezes tentam desenhar (movendo elétrons de ligações C–C), mas para a acetona neutra:
- As únicas formas relevantes e clássicas são as descritas acima (A e B). Formas que colocariam carga negativa em carbono do grupo metil ou carga positiva no oxigênio seriam muito, muito menos estáveis (violam fortemente o princípio de colocar carga negativa em menos eletronegativos ou geram oxigênio com carga positiva e octeto perturbado).
- Formas tipo enol/enolato pertencem a espécies diferentes (por exemplo, o enol ou o enolato/deprotonado) e não são ressonância direta da molécula neutra sem rearranjo de ligações σ ou remoção de H⁺.
Passo 6
Classificação final por contribuição (explicando por que a ordem é esta):
- Primeiro vem a forma sem cargas e com octeto completo:
— maior contribuição. - Em segundo lugar, a forma dipolar (ressonância que gera
e ): — contribuição menor por causa da separação de cargas e do carbocátion com octeto incompleto, embora o oxigênio acomode bem a carga negativa.