Represente todas as estruturas de ressonância significativas para cada uma das seguintes substâncias:
Passo 1
O enunciado pede: representar todas as estruturas de ressonância significativas para a substância dada pelo SMILES
<smiles>CS(C)=O</smiles>.Informações que extraí do SMILES e da estrutura molecular:
- A molécula é dimetilsulfoxi (dimetilsulfoxido), isto é, dois grupos metila ligados ao enxofre e um oxigênio duplamente ligado ao enxofre.
- Conectividade:
com um oxigênio ligado ao enxofre formando na estrutura mais simples; fórmula condensada: . - O que se pede: desenhar as estruturas de ressonância (formas canônicas) significativas dessa molécula.
Passo 2
Rápida aula sobre ressonância (como se eu estivesse do seu lado na mesa de estudo):
- Ressonância não é “movimento” real de elétrons no instante; são representações canônicas que, juntas, representam a estrutura real (um híbrido de ressonância).
- Regras importantes para decidir quais formas são significativas:
- As estruturas devem obedecer ao número total de elétrons e à conectividade (não quebrar ligações sem justificativa).
- Quanto menos cargas formais distribuídas, melhor (tudo igual, menos cargas é preferível).
- Se houver cargas, é melhor que a carga negativa esteja em átomo mais eletronegativo e a positiva em átomo menos eletronegativo.
- Estruturas que respeitam o octeto (ou a valência razoável para elementos de terceira linha como S) são preferíveis.
- Para sulfoxidos (
) existe uma família típica de duas formas importantes: a forma neutra com (dupla) e a forma zwitteriônica/ polarizada com (ligação simples e cargas formais). Vamos ver por quê e como desenhar.
Passo 3
Desenhando a forma neutra (uma forma canônica):
- Estrutura:
. - Contagem de elétrons/ cargas formais:
- Enxofre: valência
. No desenho com ligações simples a carbonos e uma dupla ao oxigênio e ainda um par de elétrons não compartilhado, o enxofre tem um par não-ligante ( elétrons) e participa de ligações simples uma ligação dupla (total de elétrons ao redor — octeto satisfeito). Formalmente: Aqui: não-ligantes , elétrons de ligação então carga . - Oxigênio da dupla: dois pares não-ligantes (4 elétrons) + dupla ligação (4 elétrons); carga formal
.
- Enxofre: valência
- Conclusão: essa forma é neutra, sem cargas formais, e respeita o octeto. É uma estrutura canônica importante.
Passo 4
Desenhando a forma polarizada (zwitteriônica) — mover os elétrons da ligação π
:
- Mecanismo de movimento de elétrons para obter a forma: empurrar o par de elétrons da ligação π
para o oxigênio. Isso transforma a dupla em uma simples e dá ao oxigênio um par extra — ficando com carga negativa; o enxofre perde a contribuição do par π e passa a ter carga positiva. - Estrutura resultante:
(onde a ligação é simples, o oxigênio tem três pares de elétrons e carga , e o enxofre tem carga e mantém um par solitário). - Cálculo de cargas formais nessa forma:
- Oxigênio: valência
, não-ligantes (três pares), ligação simples elétrons → carga . - Enxofre: valência
, supondo que mantenha um par não-ligante (2 e-) e três ligações simples (duas a carbonos e uma a oxigênio) totalizando 6 elétrons de ligação → carga .
- Oxigênio: valência
- Esta forma coloca a carga negativa no oxigênio (mais eletronegativo) e a positiva no enxofre (atenção: enxofre, por ser de terceira linha, tolera bem carga positiva e expansão de valência), portanto é razoavelmente estável e contribui significativamente para o híbrido.
Passo 5
Comparação das duas formas e importância relativa:
- Ambas obedecem à conectividade e à conservação de elétrons.
- A forma neutra (com
) tem zero cargas formais — isso é bom. - A forma ionicizada (com
e ) tem cargas, mas a carga negativa está no átomo mais eletronegativo (oxigênio), o que estabiliza essa forma; além disso, o enxofre pode acomodar carga positiva melhor do que átomos de segunda linha. - Resultado físico: a verdadeira ligação
é polarizada, com significativo caráter ; por isso as duas formas — a covalente e a iônica — são ambas contribuintes importantes para o híbrido. Em linguagem prática: o vínculo tem caráter intermediário entre dupla covalente e ligação com grande polarização iônica. - Observação sobre explicações com orbital
: às vezes se descreve a dupla envolvendo orbitais do enxofre. Hoje em dia a visão baseada em ressonância polarizada (formas covalente e iônica) é mais usada para explicar as propriedades; não é necessário invocar -orbitais para justificar a ligação.
Passo 6
Formas adicionais e por que não são significativas:
- Poderiam ser desenhadas formas com cargas distribuídas para os carbonos (por exemplo, doação de elétrons dos C–S), mas essas colocariam carga negativa em carbono (menos estável) ou ruptura de octeto; portanto são de importância muito pequena e geralmente não listadas como contribuintes significativos.
- Conclusão prática: as duas formas comentadas (neutra com
e zwitteriônica ) são as únicas relevantes/ significativas para representar o híbrido de ressonância do dimetilsulfoxido.