Quando é necessário um híbrido de ressonância para ilustrar adequadamente as ligações químicas em um molécula? Use a molécula \mathrm{NO}_{2} como exemplo para explicar como um híbrido de ressonância é compatível com o comprimento de ligação real.

Passo 1

O enunciado pede para entender por que, em certas moléculas, não basta uma única estrutura de Lewis e é preciso usar um híbrido de ressonância para representar corretamente as ligações. Vamos ver isso em detalhe usando o radical \mathrm{NO_2}, lembrando que o híbrido explica tanto a distribuição de carga quanto o comprimento de ligação observado experimentalmente.

Passo 2

No radical \mathrm{NO_2} temos 17 elétrons de valência ( 5 do nitrogênio e 6 em cada oxigênio). As duas fórmulas-canônicas possíveis são:
1) uma com ligação dupla N=O e simples N–O, mais o elétron ímpar no nitrogênio;
2) outra idêntica, só que trocando os oxigênios de lugar.
Cada forma isolada prevê uma ligação N=O (ordem 2) e outra N–O (ordem 1).

Passo 3

Se você simplesmente escolhesse uma das estruturas-canônicas, ficaria com uma ligação dupla e outra simples na mesma molécula, mas as medições mostram que, em \mathrm{NO_2}, as duas ligações N– O têm exatamente o mesmo comprimento \approx 1,28~\text{\AA}. Isso indica que nenhuma das duas estruturas isoladas descreve a realidade; o sistema está “misturado”. Por isso se recorre ao híbrido de ressonância, que é a combinação das duas formas de Lewis.

Passo 4

No híbrido de ressonância cada ligação N–O “vê” em média metade de caráter duplo e metade de caráter simples. A ordem de ligação média fica
\frac{2 + 1}{2} = 1,5.

Passo 5

Como regra geral, quanto maior a ordem de ligação, menor o comprimento. Ligações típicas N–O simples medem \approx 1,45~\text{\AA} e N=O duplas medem \approx 1,20~\text{\AA}. Para ordem intermediária \,1,5, espera-se um valor entre esses dois extremos, em torno de \approx 1,28~\text{\AA}. Esse valor coincide com o comprimento real medido para as duas ligações de \mathrm{NO_2}, confirmando que o híbrido de ressonância é compatível com o comprimento observado.

Resposta

Um híbrido de ressonância é necessário sempre que as estruturas de Lewis isoladas preveem ligações diferentes, mas experimentalmente elas são idênticas (mesmo comprimento ou mesma energia). No caso de \mathrm{NO_2}, embora cada forma-canônica tenha uma ligação simples e outra dupla, o híbrido dá ordem de ligação de 1,5 para ambas, justificando o comprimento único de \approx 1,28~\text{\AA}.

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