Escreva as estruturas de ressonância contribuintes e do híbrido de ressonância para cada uma seguintes espécies:
Passo 1
O enunciado pede: “Escreva as estruturas de ressonância contribuintes e do híbrido de ressonância para a espécie representada por
Informações dadas (extraídas do SMILES):
<smiles>[C]1C=CC=CC=C1.”Informações dadas (extraídas do SMILES):
- É um anel de seis carbonos com três ligações duplas conjugadas (um anel tipo benzênico).
- Um dos carbonos está indicado de forma especial (
[C]), isto geralmente indica o carbono com o elétron desemparelhado (radical). - Portanto a espécie é o radical fenólico simples do anel aromático — isto é, o radical arílico/fenil: cada estrutura contribuidora terá um elétron não pareado localizado em algum carbono do anel.
Passo 2
O que significa “ressonância contribuintes” aqui (pequena aula):
- Ressonância não é interconversão dinâmica: são estruturas de Lewis alternativas que diferem apenas na posição dos elétrons π (e do elétron não pareado). Todas elas representam a mesma espécie real.
- Para radicais π-conjugados (como o radical fenil), você pode deslocar o elétron não pareado movendo um elétron de uma ligação π adjacente para formar uma nova ligação π e, ao mesmo tempo, deslocando o elétron não pareado para o átomo seguinte.
- Na notação de setas de elétron para radicais usamos setas de meia cabeça (fishhook) — aqui, conceptualmente, eu vou descrever os movimentos: um elétron da ligação
é movido para formar nova ligação com o carbono que tem o radical; o outro elétron daquela ligação passa a ser o elétron desemparelhado do carbono adjacente. Isso desloca o radical ao longo do anel. - Pela simetria do anel, espera-se várias contribuintes equivalentes (rotacionadas) com o radical localizado em carbonos diferentes.
Passo 3
Numeração e convenção (para ficar claro ao desenhar): vou numerar os carbonos ao redor do anel como
. Suponhamos que o radical inicial indicado no SMILES esteja em
, isto é, a espécie é
ligado a um anel conjugado.
Passo 4
Como gerar os contribuintes (passo-a-passo do movimento eletrônico):
- Comece com o radical em
. Pegue a ligação entre e . Use um elétron dessa ligação (seta meia-cabeça do par) para formar uma nova ligação entre e . O outro elétron daquela ligação fica desemparelhado em . Resultado: o radical foi deslocado de para , e as localizações das duplas mudaram. Repetindo operações semelhantes em sequência você pode mover o radical por todo o anel. - Esse tipo de deslocamento pode ser feito em duas direções ao redor do anel, gerando formas onde o radical ocupa
.
Passo 5
Escrevendo explicitamente as seis estruturas contribuintes (cada linha é uma contribuinte de ressonância; o ponto
indica o elétron desemparelhado). Em cada contribuinte eu indico quais pares estão com ligação dupla. Observe que as seis formas são equivalentes por rotação do anel — vale a pena memorizá-las como “radical em qualquer carbono, com duplas alternadas no resto do anel”.
-
Contribuinte A: radical em
, duplas em e e .
(ou seja:, , ; radical em .) -
Contribuinte B: radical em
, duplas em , , . -
Contribuinte C: radical em
, duplas em , , . -
Contribuinte D: radical em
, duplas em , , . -
Contribuinte E: radical em
, duplas em , , . -
Contribuinte F: radical em
, duplas em , , .
(Observação pedagógica: cada estrutura difere da anterior por deslocamento de um par eletrônico da ligação
; desenhando com setas meia-cabeça você vê claramente o radical se deslocando de
→
→
etc., e também pelas rotações opostas
→
→
.)
Passo 6
Por que listar seis contribuintes? (intuição física e simetria)
- O anel é simétrico; o elétron não pareado está conjugado com as três ligações
. Ao permitir todos os deslocamentos possíveis do elétron, obtemos seis contribuintes equivalentes (um com o radical em cada carbono). - Nenhuma dessas estruturas isoladas é a “verdadeira” descrição; a verdadeira molécula é um híbrido delas, favorecendo (por energia) a delocalização do elétron.
Passo 7
Descrição do híbrido de ressonância (o que desenhar/como pensar na prova):
- O híbrido é a soma ponderada das seis estruturas. O elétron não pareado está deslocalizado sobre o anel: a densidade de spin (probabilidade de encontrar o elétron desemparelhado) se distribui por vários carbonos.
- As ligações do anel no híbrido têm caráter intermediário entre ligação simples e dupla — em outras palavras, os comprimentos de ligação ficam muito semelhantes entre si (quase iguais), não havendo três ligações claramente duplas e três claramente simples como em uma única contribuinte.
- Em desenho esquemático, costuma-se representar o híbrido do radical phenyl por um anel hexagonal com um ponto (ou meio ponto) espalhado, ou por linhas duplas estreladas, mas a ideia chave para a prova: o radical está ressonante e espalhado por todo o anel (não localizado estritamente em um único carbono).
Passo 8
Implicações práticas (dicas de prova e interpretação):
- Ao justificar estabilidade, diga que o radical é estabilizado por ressonância porque o elétron desemparelhado é conjugado com o sistema π do anel e pode ser distribuído sobre vários átomos.
- Ao desenhar no caderno, mostre pelo menos 3 contribuintes diferentes (idealmente as seis) e então desenhe o híbrido como um anel com pontos ou com setas mostrando delocalização. Isso demonstra que você entende o conceito.
- Se o enunciado pedir qual carbono é mais reativo para adição/ataque radicalar, comente que os carbons com maior densidade de spin (os que aparecem com o radical nas contribuintes) serão mais reativos; por simetria, orto/para recebem atenção, mas não é necessário dar número exato se só pedem ressonância.
Resposta
Contribuintes de ressonância (seis contribuintes equivalentes, radical em cada carbono rotacionando pelo anel):
Híbrido de ressonância: elétron não pareado deslocalizado por todo o anel; ligações
do anel têm caráter intermediário entre simples e dupla (anel com delocalização do radical).