Padrões de estruturas de ressonância

RKA2G - Vamos desenhar estruturas de ressonância. O primeiro exemplo que vamos ver são de elétrons livres perto de uma ligação π (pi). Eu vou pintar estes elétrons aqui e estes elétrons. Eu também vou colocar o carbono em verde. Ou seja, os elétrons perto deste carbono aqui. Este carbono tem carga formal de -1. Este carbono está ligado ao hidrogênio. É muito importante vocês aprenderem a atribuir cargas formais. O par de elétrons livres está perto de uma ligação π, que é esta ligação que eu vou colocar em outra cor. Isso porque nós temos uma ligação dupla entre o oxigênio e este carbono e uma destas duas ligações aqui é uma ligação π. Então, a outra é uma ligação sigma (σ). Digamos que estes sejam os elétrons π. O nosso objetivo, quando desenhamos estruturas de ressonância, é deslocalizar esta carga formal aqui, de -1 e, com isso, espalhar um pouco de densidade eletrônica. Então, vamos pegar estes dois elétrons e vamos deslocá-los para esta parte, a fim de fazer uma ligação dupla com este carbono aqui, em amarelo. Mas aí, este carbono em amarelo teria muitas ligações. Seriam duas aqui, com mais duas que a gente colocou, mais uma e ficaríamos com 4. Por fim, com esta ligação aqui, teríamos um total de cinco ligações para o carbono. E isso não é possível. Então, os elétrons que estão aqui vão se mover para o oxigênio. Vamos colocar o colchete aqui e também a seta dupla de ressonância e desenhar outra estrutura de ressonância. Nós temos o anel e temos uma ligação dupla aqui. Também temos agora uma ligação com o oxigênio, porque os elétrons foram movidos para o oxigênio, então, ele vai ficar agora com três pares de elétrons livres. Isso porque nós movemos os elétrons da ligação π para o oxigênio. Vamos observar o movimento dos elétrons. Estes elétrons que estavam em rosa vieram para cá e formaram esta ligação π e os elétrons que estavam ali na ligação dupla, na ligação π em azul, eles se moveram aqui, formando um par de elétrons livres para o oxigênio. E isso dá uma carga formal ao oxigênio de -1. E aí nós temos as duas estruturas de ressonância para o ânion enolato. Essas duas estruturas aqui contribuem para o híbrido final. Se a gente pensar em qual contribui mais, para a estrutura da esquerda, nós temos uma carga formal de -1 para o carbono em verde. Por isso, o carbono é chamado de carbânion. Já na estrutura da direita, a carga formal está no oxigênio e ela é de -1. Esta carga formal aqui. Então, nós temos um oxiânion, ou seja, uma carga formal de -1 para este oxigênio. Como o oxigênio é mais eletronegativo do que o carbono, ele suporta melhor uma carga formal de -1. Então, esta estrutura aqui contribui mais para o híbrido final do ânion enolato. Agora vamos ver um exemplo onde nós vamos ter um par de elétrons livres próximo a uma carga formal positiva, ou seja, vamos observar o nitrometano. Olhando para este par de elétrons livres, ele está próximo de uma carga positiva. E este nitrogênio tem carga formal de +1. Com isso, nós vamos pensar na estrutura de ressonância, porque nosso grande objetivo é deslocalizar os elétrons e espalhar as cargas. Então, colocando aqui o colchete de ressonância, nós vamos fazer o seguinte: vamos mover estes dois elétrons para esta ligação aqui. E, com isso, vamos ter uma ligação dupla, que vai ser entre este nitrogênio e este oxigênio. Se você observar, o nitrogênio ficaria com muitas ligações. E isso não pode acontecer, devido à posição dele na tabela periódica, ou seja, este nitrogênio não pode ter mais que cinco ligações. Isso significa que os elétrons desta ligação aqui vão para o oxigênio, ou seja, eles vão para este oxigênio aqui. Então, vamos desenhar a estrutura de ressonância. Eu vou colocar aqui a seta de ressonância, a seta dupla. Vamos desenhar agora a estrutura de ressonância para o nitrometano. Nós temos um H₃C fazendo uma ligação com o nitrogênio. Esse nitrogênio, com uma ligação dupla com o oxigênio. E agora nós vamos ter quatro elétrons, que são os dois pares. Isso porque os outros dois pares em rosa, que nós tínhamos aqui, se moveram, formando esta ligação. Ou seja, esta ligação aqui. E o nitrogênio, agora, vai fazer apenas uma ligação simples com o oxigênio. Isso porque os elétrons desta ligação se moveram para o oxigênio. Então, agora nós vamos ter três pares de elétrons livres. Três pares de elétrons livres, ou seja, este elétrons aqui são os mesmos elétrons desta ligação. Eu vou colocar agora o colchete da ressonância. Nós temos que pensar nas cargas formais que nós atribuímos. Se eu penso nisso, agora o oxigênio está com uma carga formal negativa e o nitrogênio ainda tem uma carga formal +1. +1, aqui. O que nós fizemos foi deslocar a carga negativa. Eu quero que você repare que a carga total, nas duas ressonâncias, é igual a zero. Ou seja, a carga aqui vai ser -1 + 1, que vai dar zero e aqui também vai ser -1 + 1, que também vai dar zero. Ou seja, as cargas foram conservadas. Vamos fazer outro exemplo para outros padrões que nós podemos encontrar. Desta vez, nós temos aqui uma carga próximo de uma ligação π. Eu tenho um carbono aqui e esse carbono tem carga +1, por isso ele só pode fazer três ligações. Se você pensar nas três ligações, você tem um carbono em verde aqui e, para completar as três ligações, você precisa colocar um hidrogênio descendo e outro hidrogênio aqui também. Agora, sim, vai fazer mais sentido a carga formal de +1. Este carbono em verde tem carga formal de zero. Isso porque ele já tem duas ligações aqui, então, nós vamos ter mais um hidrogênio nesta direção e aí, nós vamos ter as quatro ligações dele. Pensando neste último carbono que eu vou colocar em vermelho, você sabe que ele tem carga formal de zero, então, ele precisa de mais dois hidrogênios - um hidrogênio para cá e outro hidrogênio aqui - para ficar com quatro ligações. Então, nós temos uma carga formal próximo de uma ligação π, que é esta ligação aqui. Agora nós vamos pensar em termos de ressonância. Quando nós fizermos a estrutura de ressonância, o nosso objetivo é deslocalizar as cargas. Espalhando as cargas, nós vamos mover estes elétrons para aqui. Ou seja, os elétrons da ligação π. Vamos desenhar aqui a estrutura de ressonância. Eu vou ter uma ligação simples aqui, entre os carbonos, e agora, uma ligação dupla entre os outros carbonos. Eu também tenho os hidrogênios, um hidrogênio aqui e outro hidrogênio aqui para baixo. E também estes hidrogênios, que é um para cá e mais dois nesta direção, ou seja, neste carbono da esquerda. Eu quero que vocês percebam que estes elétrons se moveram para esta ligação. Eu vou mudar a cor e vou colocar as cores dos carbonos. O carbono verde está aqui e o carbono vermelho está aqui. O que eu quero saber é: o que aconteceu com a carga formal de +1? Na verdade, a carga formal de +1 se moveu para o carbono em vermelho, este carbono. Isso porque, agora, ele ficou com três ligações, ou seja: uma, duas e três ligações simples. Então, eu coloco a carga formal aqui, ao lado deste carbono vermelho, e vou colocar o colchete aqui. Quando você faz isso para os cátions, você não move a carga positiva. Esta seta que eu desenhei aqui, sobre os movimentos dos elétrons, esta seta aqui, indica o movimento dos elétrons. Quando os elétrons se movem, eles criam uma carga formal de +1. Ou seja, uma carga formal de +1 neste carbono em vermelho aqui. Então, não movemos cargas positivas, mas lembre-se: nós estamos sempre movendo os elétrons. Vamos ver um último exemplo aqui. Neste último exemplo, nós temos uma acetona e temos um carbono fazendo uma dupla ligação com este oxigênio. Como você sabe, há diferença de eletronegatividade entre o carbono e o oxigênio, ou seja, o oxigênio é mais eletronegativo do que o carbono. O que acontece se eu mover os elétrons na ligação π? Ou seja, estes elétrons que eu vou marcar em azul? Estes elétrons desta ligação π aqui. Por ser mais eletronegativo, o oxigênio vai roubar os elétrons em azul e os elétrons vão se encaminhar, ou seja, se mover, nesta direção. Com isso, eu vou desenhar aqui a estrutura de ressonância, que vai ficar: aqui um carbono, aqui outro carbono, uma ligação simples, aqui o oxigênio e eu tenho aqui os pares de elétrons livres. O que eu quero você perceba é que estes elétrons em azul se moveram para cá, formando este par de elétrons livres. E isso tira uma ligação do carbono, ou seja, deste carbono em amarelo. Isso faz com que o oxigênio fique com uma carga formal de -1 e o carbono fique com uma carga formal positiva, ou seja, uma carga formal +1, que é este mesmo carbono que eu estou pintando em vermelho. Quando você pensa em estruturas de ressonância, quando você tem uma carga positiva e uma carga negativa, você vai ter uma carga total de zero. Ou seja, a carga é conservada. E claro, a carga total aqui também é zero. Ambas as estruturas contribuem para o híbrido final, mas a estrutura da direita é secundária, ela não contribui tanto. Por isso, você tem uma carga positiva e uma negativa. O objetivo é claro: é ter uma carga final igual a zero. Mas o legal de ter estruturas de ressonância é você pensar nessas estruturas e enfatizar a diferença de eletronegatividade. Então, para esta da esquerda, você pode dizer que o oxigênio é parcialmente negativo e o carbono é parcialmente positivo Esta é uma ótima forma de pensar, que é bastante útil para as reações. Mas desenhar estruturas de ressonância é enfatizar o fato de que, quando você pensa no híbrido, você está pensando em um pouco mais de densidade eletrônica no oxigênio. Eu sugiro que vocês façam muitos exercícios disso porque, quanto mais você praticar estruturas de ressonância, mais você vai saber.