Escreva a estrutura de ressonância contribuinte e do hibrido de ressonância para cada uma das espécies a seguir:
Passo 1
O enunciado pede: escrever as estruturas de ressonância (contribuintes) e o híbrido de ressonância para a espécie dada pelo SMILES
.
Informações fornecidas pelo enunciado que vamos usar:
Informações fornecidas pelo enunciado que vamos usar:
- A conectividade é
com duas unidades ligadas ao nitrogênio. - Na notação SMILES aparece explícito que o nitrogênio tem carga positiva
e cada oxigénio tem carga negativa . - Ou seja, uma fórmula de partida (Lewis) é algo como
.
Passo 2
Breve revisão didática sobre o que é ressonância e por que vamos desenhar contribuintes:
- Ressonância é uma maneira de representar uma única estrutura real (o híbrido) por meio de várias estruturas de Lewis possíveis (contribuintes). Nenhuma das contribuintes sozinha é a descrição completa da molécula; a verdade é uma média (híbrido).
- Critérios para boas contribuintes: respeitar o octeto (quando possível), minimizar separação de cargas, colocar cargas formais em átomos adequados (oxigênio tolera carga negativa melhor que nitrogênio), e favorecer estruturas com mais ligações múltiplas quando ajudam o octeto.
- Para a espécie dada percebemos que os dois oxigênios podem delocalizar elétrons formando ligações N=O em posições alternativas — isto é exatamente o clássico caso do grupo nitro/nitramínio (ressonância entre duas formas com uma dupla N=O em cada oxigênio, alternadas).
Passo 3
Contagem rápida de elétrons (para confirmar Lewis razoável):
- Soma dos elétrons de valência (contando o estado de carga indicado pelo SMILES): C
, três H ligados ao C , H ligado ao N , N , dois O . Soma = . - O SMILES indica um total de carga líquida
(porque e dois somam carga ); portanto somamos elétron extra para a carga negativa: total elétrons de valência -> pares eletrônicos. Isso permite formar ligações e pares livres compatíveis com os contribuintes abaixo. (Essa contagem só confirma que não há contradição óbvia.)
Passo 4
Desenho dos contribuintes de ressonância principais (explicando cada um):
- Ponto de partida (contribuinte escrito pelo SMILES): nitrogênio ligado por ligações simples aos dois oxigênios, com nitrogênio formalmente positivo e cada oxigênio formalmente negativo. Em notação:
.
Esse contribuidor existe, mas separa cargas (duas cargas negativas em O e uma carga positiva em N) e, por isso, costuma ser uma contribuição menos estável comparada às formas que aumentam ordens de ligação e melhoram o octeto. - Dois contribuintes equivalentes maiores (canônicos) obtidos ao mover um par lone de um oxigénio para formar uma ligação dupla
, enquanto o outro oxigénio fica . Como há dois oxigênios indistinguíveis, temos duas formas equivalentes: - oxigénio
duplo, oxigénio simples e negativo:
.
Aqui o nitrogénio permanece formalmente, um oxigénio é neutro (o duplo) e o outro é . Esta estrutura respeita o octeto em O e é relativamente estável. - oxigénio
duplo, oxigénio simples e negativo (a forma simétrica à anterior):
.
- oxigénio
- Essas duas últimas são as contribuintes dominantes porque distribuem a carga negativa entre os oxigénios e mantêm ligações múltiplas (melhorando o octeto e diminuindo energia).
Passo 5
Representação do mecanismo de deslocamento eletrônico (como justificar as formas):
- Num dos oxigénios existe um par não-ligante que pode formar uma ligação
com o nitrogénio: isto converte uma ligação N–O simples em N=O e desloca elétrons na outra ligação N–O transformando o par em par não-ligante no outro oxigénio (que fica ). Essa é exatamente a operação que transforma uma das formas em outra. - Como as duas possibilidades (oxigénio
ou ) são equivalentes, a carga negativa fica delocalizada entre os dois oxigénios por ressonância.
Passo 6
Cálculo do ordem de ligação média e efeitos observáveis (ensinando como usar as ressonâncias na prova):
- Nos dois contribuintes maiores cada par de ligações N–O aparece como uma média de uma ligação simples (em uma forma) e uma dupla (na outra). Logo a ordem de ligação média para cada N–O é:
Isso significa que experimentalmente as duas ligações N–O terão comprimento intermediário entre simples e dupla. - Distribuição de carga: cada oxigénio carrega aproximadamente metade da carga negativa que aparece nas formas individuais. Assim, a carga parcial em cada oxigénio é algo como
(não exatamente em termos formais, mas indicamos que está parcialmente negativa) e o nitrogénio fica com carga parcial .
Passo 7
Escolha de quais contribuintes apresentar na prova e como justificá-los rapidamente:
- No tempo de prova, desenhe as duas formas com uma ligação dupla alternando entre os oxigénios (como em Passo 4), indique que são equivalentes, escreva a ordem de ligação média
e descreva o híbrido: ligações N–O com caráter parcial duplo e carga negativa delocalizada sobre os dois O. - Não esqueça de mostrar as setas curvas (de um par livre do O formando N=O, e da ligação N–O do outro oxigénio indo para o oxigénio) se precisarem justificar com movimento de elétrons.
Resposta
Híbrido: ligações