Ressonância

RKA22JL - Olá, meu amigo ou minha amiga. Tudo bem com você? Seja muito bem-vindo ou bem-vinda a mais um vídeo da Khan Academy Brasil. E, neste vídeo, nós vamos conversar sobre a ressonância. E, para conversar sobre isso, vamos montar aqui o diagrama de Lewis para um ânion de nitrato. Um ânion de nitrato tem um nitrogênio e três oxigênios e, claro, tem uma carga negativa. Que tal agora você pausar esse vídeo e tentar desenhar a estrutura de Lewis para um ânion nitrato? E aí, fez? Se não, não tem problema não, porque a gente vai fazer isso juntos agora. A gente já fez isso diversas vezes, e a primeira coisa a fazer é contabilizar os elétrons de valência. O nitrogênio tem um, dois, três, quatro, cinco elétrons de valência em sua camada externa, que é na segunda camada. Isso, claro, se ele for um átomo livre e neutro. Portanto, temos cinco elétrons de valência aqui. O oxigênio tem um, dois, três, quatro, cinco, seis elétrons de valência. Mas como temos três oxigênios aqui, teremos 6 vezes 3, que é 18. Isso se cada um deles for livre e neutro. Ao adicionar esses elétrons de valência, teremos 5 mais 18, que é 23. Só que não podemos esquecer que estamos falando de um ânion. Sendo assim, teremos um elétron extra aqui, pois essa molécula terá um elétron de valência a mais do que se ela fosse neutra. Então, teremos que adicionar um elétron aqui. Sendo assim, teremos 24 elétrons de valência. A próxima etapa é tentar desenhar a estrutura com ligações covalentes simples, e a forma de fazer isso é escolher o átomo menos eletronegativo, que não seja o hidrogênio, claro, para ser o átomo central. Nesse caso, é o nitrogênio, porque ele está à esquerda do oxigênio nesse segundo período. Então, vamos colocar o nitrogênio no centro. Ao redor, colocamos os três oxigênios. Vamos colocar uma ligação simples entre eles. Nós já alocamos dois, quatro, seis elétrons de valência. Sendo assim, teremos isso menos seis elétrons de valência. Aí, vai restar para a gente 18 elétrons de valência para serem alocados. A próxima etapa é tentar alocar tantos quanto possível em nossos átomos terminais. Nesse caso, são esses oxigênios aqui. A gente precisa fazer com que cada um deles atinja um octeto completo. Então vamos fazer isso. Não esqueça que esses oxigênios já estão participando dessas ligações covalentes. Logo, cada um deles já possui dois elétrons de valência ao redor deles. Precisamos colocar mais seis elétrons de valência neles para que eles cheguem a oito. Assim, alocamos 18 elétrons de valência. Seis, doze, dezoito. A gente precisa subtrair esses 18 elétrons de valência daqui. 18 menos 18 é zero, então não temos mais nenhum elétron de valência para alocar. Mas vamos ver como estão os nossos átomos? Se eles estão satisfeitos? Sabemos que os oxigênios têm o octeto completo, mas o nitrogênio tem apenas dois, quatro, seis elétrons de valência ao redor dele. Seria ótimo se houvesse uma forma de colocar, nessa estrutura de Lewis, oito elétrons de valência para esse nitrogênio, não é? Bem, uma maneira de fazer isso é pegar um desses pares solitários de um desses oxigênios, e aí transformar em outra ligação covalente. Então vamos fazer isso. Vamos apagar esses elétrons emparelhados, e isso vai se transformar em outra ligação covalente. E, sem dúvida, isso parece muito bom. Temos oito elétrons de valência ao redor de cada um dos oxigênios, e, agora, temos oito elétrons para o nitrogênio. Dois, quatro, seis, oito. Ah, temos que nos lembrar que isso é um ânion, ele tem uma carga negativa. Então, para terminar o diagrama de Lewis, a gente coloca os colchetes aqui, e aí colocamos uma carga negativa aqui em cima. Isso tudo é muito bom, só temos um problema. Esse não é o nitrato existente que observamos na natureza. Pelo diagrama, a gente espera ver uma ligação mais curta, e duas ligações mais longas, com energias de ligação diferentes entre as longas e a curta. O caso é que, no mundo real, não vemos isso. A gente percebe que, na verdade, todas as ligações têm o mesmo comprimento, e possuem a mesma energia de ligação. Aí, uma coisa logo vem na nossa mente: Por que isso? Uma coisa que você pode observar é que, quando eu peguei aquele par solitário para criar essa ligação covalente, eu fiz isso com o oxigênio do topo. Porém, eu poderia ter feito isso com esse oxigênio inferior esquerdo ou também poderia ter feito isso com esse oxigênio inferior direito. Sendo assim, existem três estruturas de Lewis, e igualmente válidas, que poderíamos ter tido. Nós podemos não ter apenas essa, mas também essa outra que eu vou desenhar agora. Eu vou desenhar tudo com a mesma cor para poupar tempo, ok? Então, vamos colocar aqui o nitrogênio, mas não teremos essa ligação dupla com o oxigênio superior. Então, o oxigênio superior ainda vai ter os seis elétrons em pares solitários aqui. Talvez, ele tenha uma ligação dupla com o oxigênio inferior esquerdo, esse aqui. Esse oxigênio terá apenas dois pares de elétrons solitários, já que um par vai formar uma ligação dupla com o nitrogênio. Claro, esse outro oxigênio terá a mesma aparência. O que eu estou desenhando aqui é outra estrutura de Lewis válida. Por outro lado, a ligação dupla pode ter se formado Com esse outro oxigênio inferior direito. Vamos desenhar isso também. Então, essa outra estrutura de Lewis válida pode ser assim. O nitrogênio está ligado a esse oxigênio, que tem três pares solitários, esse oxigênio que também possui três pares solitários, mas agora temos uma ligação dupla com esse oxigênio. Aí, ele vai ficar com apenas dois pares, sem fazer ligação. Sempre que vemos uma situação onde temos algumas estruturas de Lewis que são igualmente válidas, chamamos isso de ressonância. Vamos colocar setas bidirecionais entre essas estruturas. Talvez, ao ouvir a palavra “ressonância”, isso traga a sua mente que temos uma oscilação entre essas estruturas. Mas essa ideia não está certa. A forma certa de pensar sobre isso é que essas diferentes formas de visualizar o nitrato, essas três possibilidades, contribuem para o híbrido de ressonância, que é realmente o verdadeiro caminho para pensar no nitrato existente. Sendo assim, se a gente quiser desenhar um híbrido de ressonância, a gente vai ficar com algo da seguinte forma. Nós vamos ter um nitrato aqui no centro, aí temos os oxigênios. Um, dois, três. Aí, a gente vai precisar mostrar que existe mais uma ligação entre o nitrogênio e esses oxigênios. Só que essa ligação é uma espécie de híbrido entre uma ligação simples e uma ligação dupla. Então, ao invés de apenas colocar uma barra em algum lugar para indicar que temos uma ligação dupla e duas ligações simples, todas as três estão com alguma coisa entre essas duas, então, para representar isso, a gente vai colocar uma linha pontilhada em cada uma dessas ligações. Algo assim, para representar a realidade. Resumindo: temos três ligações que estão em algum lugar entre uma ligação simples e uma ligação dupla, justamente pelo fato dos elétrons dessa molécula estarem totalmente deslocalizados. Ah, claro, precisamos colocar aqui os nossos colchetes e um sinal de negativo para que as pessoas reconheçam que isso é um ânion. Essa é a ideia de ressonância. Quando temos várias estruturas de Lewis válidas, todas elas contribuem para um híbrido de ressonância, que é o que observamos. A gente não está saltando entre essas diferentes estruturas. A observação real será um híbrido dessas três. O que acabamos de desenhar são três estruturas igualmente equivalentes, e todas essas contribuem de forma igual para o híbrido. Porém, em outros vídeos, a gente vai ver que nem sempre teremos estruturas equivalentes, e que, algumas delas, podem contribuir mais ou menos para o híbrido de ressonância. Eu espero que você tenha compreendido tudo direitinho o que conversamos aqui. E, mais uma vez, eu quero deixar para você um grande abraço. E até a próxima!