Ressonância

A estrutura de Lewis de um anião nitrito (NO₂⁻) pode ser na verdade desenhada de duas formas diferentes, distinguida pelas localizações das ligações N-O e N=O. 

Se os iões nitrito têm realmente uma ligação simples e uma dupla, espera-se que os dois comprimentos de ligação sejam diferentes. Uma ligação dupla entre dois átomos é mais curta (e mais forte) do que uma única ligação entre os dois átomos iguais. No entanto, experiências mostram que ambas as ligações N–O em NO₂⁻ têm a mesma força e comprimento, e são idênticas em todas as outras propriedades. Não é possível escrever uma única estrutura Lewis para NO₂⁻ na qual o azoto tem um octeto e ambas as ligações são equivalentes.

Em vez disso, é utilizado o conceito de ressonância: se duas ou mais estruturas de Lewis com o mesmo arranjo de átomos podem ser escritas para uma molécula ou ião, a distribuição real de eletrões é uma média da mostrada pelas várias estruturas Lewis. A distribuição real de eletrões em cada ligação de azoto-oxigénio em NO₂⁻ é a média de uma ligação dupla e de uma ligação simples. 

As estruturas individuais de Lewis são chamadas de formas de ressonância. A estrutura eletrónica real da molécula (a média das formas de ressonância) é chamada de híbrido de ressonância das formas individuais de ressonância. Uma seta dupla entre as estruturas de Lewis indica que elas são formas de ressonância.

O anião carbonato, CO₃²⁻, fornece um segundo exemplo de ressonância. 

• Um átomo de oxigénio deve ter uma ligação dupla com um carbono para completar o octeto no átomo central. 
• No entanto, todos os átomos de oxigénio são equivalentes e a ligação dupla pode formar-se a partir de qualquer um dos três átomos. Isto dá origem a três formas de ressonância do ião do carbonato. 
• Como três estruturas de ressonância idênticas podem ser escritas, sabe-se que o arranjo real dos eletrões no ião do carbonato é a média das três estruturas. 
• Mais uma vez, experiências mostram que as três ligações C–O são exactamente iguais.

Lembre-se sempre que uma molécula descrita como um híbrido de ressonância nunca possui uma estrutura eletrónica descrita por qualquer uma das formas de ressonância. Não flutua entre as formas de ressonância; em vez disso, a estrutura eletrónica real é sempre a média daquela mostrada por todas as formas de ressonância. 

George Wheland, um dos pioneiros da teoria da ressonância, usou uma analogia histórica para descrever a relação entre as formas de ressonância e os híbridos de ressonância. Um viajante medieval, nunca antes tendo visto um rinoceronte, descreveu-o como um híbrido de um dragão e um unicórnio porque tinha muitas propriedades em comum com ambos. Assim como um rinoceronte não é nem um dragão algumas vezes, nem um unicórnio de outras vezes, um híbrido de ressonância não é nenhuma das suas formas de ressonância em um dado momento.

Como um rinoceronte, é uma entidade real que a evidência experimental mostrou existir. Tem algumas características em comum com as suas formas de ressonância, mas as formas de ressonância por si são imagens convenientes e imaginárias (como o unicórnio e o dragão).

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 7.4: Formal Charges and Resonance.