NO 2

RESONANCIA
5300
RESONANCIA
EN CIERTOS CASOS, LA APLICACIÓN
DEL MODELO DE LEWIS, RESULTA EN
NUMEROS DE ENLACE
FRACCIONARIOS
O QUE ES IMPOSIBLE
ASIGNAR UNIVOCAMENTE.
EN ESTOS CASOS SE USA EL
CONCEPTO DE RESONANCIA PARA
DESCRIBIR LA
DESLOCALIZACION DE LOS
ELECTRONES.
HUGO TORRENS
5301
RESONANCIA
CONSIDERE POR EJEMPLO LA MOLECULA DE OZONO O3
SE SABE, EXPERIMENTALMENTE, QUE NO ES CICLICA.
ELECTRONES PARA 3 OCTETOS
3 X 8 = 24e
ELECTRONES DE 3 OXIGENOS
3 X 6 = 18e
DIFERENCIA
24e - 18e = 6e
6/2 = 3 ENLACES
DOS ENLACES PARA TRES OXIGENOS:
¿Y EL TERCER ENLACE...?
HUGO TORRENS
O-O-O
5302
RESONANCIA
EN MOLECULAS COMO EL OZONO, NO ES POSIBLE
DEFINIR UNA ESTRUCTURA DE LEWIS UNICA.
O3
O
O O
O
HUGO TORRENS
O
O
O
O
O
O O
O
O
O
O
5303
RESONANCIA
A LOS POSIBLES ARREGLOS ELECTRONICOS SE LES CONOCE COMO
ESTRUCTURAS CANONICAS O RESONANTES
O
O
O
O
O --- O --- O
O
O
ORDEN DE ENLACE = 3/2=1.5
LEWIS POSTULO LA FORMACION DE UNA MEZCLA O
HIBRIDO DE RESONANCIA
CON ENLACES DE ORDENES FRACCIONARIOS
LO CUAL DEBERIA REFLEJARSE EN LAS DISTANCIAS…
HUGO TORRENS
5303A
RESONANCIA
HIBRIDO DE RESONANCIA
CON ENLACES DE ORDENES FRACCIONARIOS
O --- O --- O
ORDEN DE ENLACE = 3/2=1.5
ORDEN DE ENLACE 1.5 REFLEJADO EN LAS DISTANCIAS…
H2O2
ENLACE SIMPLE 1.49
OOO
ENLACE 1.5
1.27
O2
ENLACE DOBLE
1.20
O
O
O
127.8 pm
HUGO TORRENS
CONSIDERE LA MOLECULA DE DIOXIDO DE NITROGENO, NO2
CON EL PROCEDIMIENTO DESCRITO:
NITROGENO CON 5e Y REQUIERE
8e
2 OXIGENOS CON 12e Y REQUIEREN 16e
17e
24e
24e - 17e = 7e
7e/2 = 3.5 ENLACES ??????
SOLO EXISTEN DOS POSICIONES DE ENLACE
(SABIENDO QUE NO ES CICLICA)
O----N----O
POR LO TANTO, 3.5 ENLACES ENTRE DOS POSICIONES, SIGNIFICA QUE
CADA UNO DEBE TENER 1.75 COMO ORDEN DE ENLACE
ORDEN DE ENLACE = 0.75
O
ORDEN DE ENLACE = 1.0
HUGO TORRENS
N
O
5306
ORDEN DE ENLACE = 0.75
O N
DIOXIDO DE NITROGENO, NO2
O
ORDEN DE ENLACE = 1.0
CADA ENLACE O-N TIENE UN ORDEN DE ENLACE DE 1.75
O
RESONANCIA..
O
N
N
O
O
O
N
O
O
N
O
O BIEN...
O
HUGO TORRENS
N
O
¿CUÁL?
5308
DADAS LAS ELECTRONEGATIVIDADES DE N Y O,
LOS ATOMOS DE OXIGENO COMPLETARAN ANTES EL OCTETO:
O
N
O N
O
O
O
O N
O
N
O
A ESPECIES COMO ESTA, CON UN ELECTRON DESAPAREADO,
LAS LLAMAMOS RADICALES
O N
HUGO TORRENS
O
5310
¿CÓMO DEMOSTRAR QUE ESTA ESPECIE (NO2) ES UN RADICAL Y
QUE EXISTE RESONANCIA?
RESONANCIA...
O
N
O N
O
O
O
O N
O
N
O N
O
O
¡ LAS DOS DISTANCIAS SON EXACTAMENTE IGUALES ¡
RADICAL...
TODO ELECTRON DESAPAREADO GENERA UN CAMPO MAGNETICO MEDIBLE.
TODA ESPECIE CON ELECTRONES DESAPAREADOS ES PARAMAGNETICA.
TODA ESPECIE SIN ELECTRONES DESAPAREADOS ES DIAMAGNETICA.
HUGO TORRENS
LOS RADICALES SON ESPECIES EXTREMADAMENTE
REACTIVAS.
EXISTEN, AL MENOS, TRES MECANISMOS POR LOS QUE LOS
RADICALES LIBRES DEJAN DE SERLO...
SUPONGA AL RADICAL X
DIMERIZAR
X
2
O N
O N
O N
O
O
O
HUGO TORRENS
X
N
N
O
O
O
O
N2O4
5312
5314
PARA DEJAR DE SER RADICAL...
GANAR UN ELECTRON
O N
O + 1e
O N
O
(NO2)
O
ESPECIE COVALENTE
(NO2)Na
ESPECIE IONICA
HUGO TORRENS
N
O
5316
PARA DEJAR DE SER RADICAL...
PERDER UN ELECTRON
O N
O - 1e
O N
O
(NO2)
O
ESPECIE COVALENTE
(NO2)Cl
ESPECIE IONICA
HUGO TORRENS
N
O
?
5318
DIOXIDO DE NITROGENO
1.75 119pm
RADICAL
NO2
N
O
O
O
O
DIMERO
N
N2 O 2
N
O
1.75
118pm
O
1.5
ANION
(NO2)- NITRITO
O
N
O
2
CATION
HUGO TORRENS
(NO2)+
O
N
O
N
O
O N
O
O
O N
O
O
O
O
O N
O
O
O N
O
O
NO3
O
NITRATO
O N
O
O
O N
O
O
N O
O
121.8pm
HUGO TORRENS
141pm
O
H
N O
O
122pm
S
O
O S
O
O
O S
O
HUGO TORRENS
O
O
O
SO3
O
O
O S
O
O
O S
O
S O
O
O
O S
O
O
O S
O
PERO AZUFRE PUEDE
EXPANDIR SU OCTETO…
S
O
O
O
O
SO3
O S
O
O
O S
O
O
O S
O
HUGO TORRENS
1 OCTETO CADA OXIGENO
12 e EN EL AZUFRE
H
TAL VEZ EL CASO DE RESONANCIA
MAS POPULAR ES EL BENCENO…
H
H
C
C
C
C
C
C
H
HUGO TORRENS
H
H
LA CARGA FORMAL ES UN CONCEPTO DEFINIDO SOBRE UNA ESTRUCTURA
DE LEWIS
LA CARGA FORMAL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL NÚMERO DE ELECTRONES
QUE TIENE UN ÁTOMO EN ESTADO ATÓMICO Y LOS QUE PUEDE
CONSIDERARSE QUE POSEE SI LOS ENLACES SE DISTRIBUYEN POR IGUAL
ENTRE LOS ÁTOMOS QUE SE UNEN.
LA CARGA FORMAL DE UN ÁTOMO SE CALCULA:
CARGA FORMAL = [N° ELECTRONES VALENCIA ÁTOMO LIBRE] – [Nº
ELECTRONES SOLITARIOS] – 1/2 [Nº ELECTRONES ENLAZANTES]
LA CARGA FORMAL DE UNA MOLÉCULA ES LA SUMA ALGEBRAICA DE LAS
CARGAS FORMALES DE LOS ÁTOMOS QUE LA CONSTITUYEN. POR LO TANTO
EN UNA MOLÉCULA NEUTRA LA SUMA DE LAS CARGAS FORMALES ES CERO
Y EN EL CASO DE LOS IONES LA SUMA ALGEBRAICA DE LAS CARGAS
FORMALES ES IGUAL A LA CARGA DEL ION.
A CONTINUACIÓN PODEMOS VER EL EJEMPLO DEL NITROMETANO, UNA
MOLÉCULA NEUTRA, Y EL EJEMPLO DEL CARBONATO, UN ANIÓN.
CARGA FORMAL = [N° ELECTRONES VALENCIA ÁTOMO LIBRE] – [Nº ELECTRONES
SOLITARIOS] – 1/2 [Nº ELECTRONES ENLAZANTES]
CARGA FORMAL = [ev atomo] – [e solitarios] – 1/2 [e enlace]
Carga formal = [n° electrones valencia átomo libre] – [nº electrones solitarios]
– 1/2 [nº electrones enlazantes]
CARGA FORMAL = [ev atomo] – [e solitarios] – 1/2 [e enlace]
REGLAS DE LA RESONANCIA ELECTRÓNICA
1).- AL ESCRIBIR ESTRUCTURAS RESONANTES SE DESPLAZAN ELECTRONES Y
NUNCA ÁTOMOS.
2).- TODAS LAS FORMAS RESONANTES DEL HÍBRIDO DEBEN TENER EL MISMO
NÚMERO DE ELECTRONES APAREADOS.
3).- LAS ESTRUCTURAS CON MAYOR NÚMERO DE ENLACES SON MÁS
CONTRIBUYENTES. LA ESTRUCTURAS CON CARGAS ELÉCTRICAS SON MENOS
CONTRIBUYENTES.
4).- LAS ESTRUCTURAS CON CARGA NEGATIVA EN EL ÁTOMO MÁS
ELECTRONEGATIVO SON MÁS CONTRIBUYENTES QUE AQUELLAS QUE
TIENEN LA CARGA NEGATIVA EN EL ÁTOMO MENOS ELECTRONEGATIVO.
5).- LAS ESTRUCTURAS CON CARGAS DE DISTINTO SIGNO MÁS PRÓXIMAS,
SON MÁS CONTRIBUYENTES.
6).- LAS ESTRUCTURAS CON CARGAS DE IGUAL SIGNO MUY PRÓXIMAS,
TIENEN POCA CONTRIBUCIÓN.
CUANDO PARA UNA MOLÉCULA SE PUEDEN ESCRIBIR VARIAS
CONFIGURACIONES DE LEWIS CORRECTAS ( SIN CAMBIAR DE
POSICIÓN LOS ÁTOMOS) , LA VERDADERA CONFIGURACIÓN ES UNA
MEZCLA DE TODAS ELLAS QUE SE DENOMINA HIBRIDO DE
RESONANCIA.
LA IMPORTANCIA DE CADA ESTRUCTURA CONTRIBUYENTE ES
PROPORCIONAL A SUS ESTABILIDAD.
EJEMPLO: EL DIÓXIDO DE CARBONO
25%
50%
25%
PARA (CO3)2- LA CONTRIBUCIÓN ES LA MISMA PUES LAS
ESTRUCTURAS SON EQUIVALENTES DESDE EL PUNTO DE VISTA DE
LA ENERGÍA.
SE HA DEMOSTRADO POR DIFRACCIÓN DE LOS RAYOS X, QUE LAS
DISTANCIAS ENTRE EL CARBONO Y LOS OXÍGENOS ES SIEMPRE LA
MISMA Y CORRESPONDE A UN VALOR INTERMEDIO ENTRE LA
LONGITUD DE UN ENLACE SIMPLE Y UNO DOBLE.
33.3%
33.3%
33.3%
EJEMPLO: FORMAS RESONANTES DEL PROPENALDEHÍDO EN
FÓRMULAS ABREVIADAS
LA I ES LA MÁS ESTABLE
LA VI ES LA MÁS INESTABLE
LA II Y III SON MÁS ESTABLES QUE IV Y V
LA II ES MÁS ESTABLE QUE LA III
LA IV ES MÁS ESTABLE QUE LA V
( REGLA 3 Y 6)
( REGLA 3)
( REGLA 4)
( REGLA 5 )
( REGLA 5 )
FIN