Desenhe estruturas de ressonância contribuintes para cada uma das seguintes espécies e classifique as estruturas em ordem decrescente de contribuição para o híbrido:
O

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:
  • A cadeia é a da acetona, cuja fórmula condensada é (CH_3)_2C=O (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:
    1. Número total de elétrons não muda.
    2. 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.
    3. 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): (CH_3)_2C=O 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):
    \text{FC}_O = 6 - (\text{elétrons não ligantes}_O + \tfrac{1}{2}\text{elétrons de ligação}_O)éãéçã
    No caso: elétrons não ligantes em O = 4, elétrons de ligação envolvendo O = 4 (duas ligações: uma σ e uma π, total 4 elétrons), então \text{FC}_O = 6 - (4 + \tfrac{4}{2}) = 6 - (4 + 2) = 0.Para o carbono carbonílico: elétrons não ligantes = 0, elétrons de ligação = 8 (quatro ligações), então \text{FC}_C = 4 - (0 + \tfrac{8}{2}) = 4 - 4 = 0.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): (CH_3)_2C^{+}-O^{-}.
  • Aqui o oxigênio tem três pares não ligantes e uma ligação simples ao carbono, portanto carrega carga formal -1. O carbono carbonílico perde a ligação dupla e fica com três ligações simples (duas a CH3 e uma a O), portanto tem carga formal +1 e apenas 6 elétrons ao seu redor (carbocátion trí-substituído).
  • Cálculo rápido das cargas formais:
    Para O: elétrons não ligantes = 6, elétrons de ligação = 2 (uma ligação simples), então \text{FC}_O = 6 - (6 + \tfrac{2}{2}) = 6 - (6 + 1) = -1.Para C: elétrons não ligantes = 0, elétrons de ligação = 6 (três ligações simples), então \text{FC}_C = 4 - (0 + \tfrac{6}{2}) = 4 - 3 = +1.
  • Por que essa forma é menor em contribuição:
    1. Há separação de cargas (uma carga + e uma -), o que geralmente diminui estabilidade.
    2. O átomo com carga positiva é o carbono (pouca estabilidade para carga positiva comparado a oxigênio com carga negativa).
    3. 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: (CH_3)_2C=O — maior contribuição.
  • Em segundo lugar, a forma dipolar (ressonância que gera C^{+} e O^{-}): (CH_3)_2C^{+}-O^{-} — contribuição menor por causa da separação de cargas e do carbocátion com octeto incompleto, embora o oxigênio acomode bem a carga negativa.

Resposta

(CH_3)_2C=O
(CH_3)_2C^{+}-O^{-}

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