Come individuare le formule limite di una molecola

Tramite: O2O 31/03/2016
Difficoltà: media
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Introduzione

In chimica, viene definita con il nome di "ibrido di risonanza" una molecola la cui struttura reale è intermedia fra due o più possibili strutture di Lewis. Sappiamo infatti che le molecole sono originate dai legami che intercorrono fra gli atomi di cui essa è composta, i quali possono essere di diversa natura (per esempio singoli o doppi).  Nella realtà può però accadere che alcune molecole abbiano la possibilità di formare più di un'unica sequenza di legami come normalmente avviene, dando così origine a questo particolare tipo di struttura i cui legami, se verificati sperimentalmente risultano avere lunghezza a metà fra tutti quelli possibili. Vediamo quindi, attraverso quale procedimento teorico possiamo individuare le diverse formule limite di una molecola.

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La prima cosa da fare per poter capire quali diversi possibilità vi siano per gli atomi della molecola a legarsi fra loro, è la rappresentazione della molecola tramite la struttura di Lewis. Questa consiste infatti infatti nel mettere in evidenza gli elettroni non condivisi dei vari atomi (i quali vanno solitamente rappresentati sotto forma di puntini o tratti nel caso di una coppia elettronica) mettendo in chiaro, di conseguenza, quali siano i legami possibili fra i vari atomi. Secondo la teoria dell'ottetto, infatti, due atomi si legano solo se riescono a condividere fra loro otto elettroni. A tal fine possono essere realizzati fondamentalmente legami semplici, doppi o dativi ed è proprio con tale tipo di connessioni che bisogna ottenere la molecola finale avente otto elettroni per ogni atomo.

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Procedendo con tale rappresentazione, le formule limiti della molecola risulteranno in realtà intuitive. Nel tentativo di collegare fra loro gli atomi ci si accorgerà infatti della possibilità di molteplici combinazioni, le quali rappresentano proprio le differenti formule limite. Realizziamo quindi un esempio del ragionamento con una tipica molecola appartenente a questa categoria, ovvero l'ozono.

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Essendo 6 gli elettroni di valenza dell'ossigeno, possiamo rappresentare i tre atomi attorniati da due coppi di elettroni e una coppia di elettroni spaiati. Bisogna ora andare per tentativi con il fine di collegare tutti e tre gli atomi in modo che ognuno di essi abbia 8 elettroni nello stato di valenza. Risulta evidente che non esiste la possibilità di creare dei legami singoli, in quanto si avrebbe la compartecipazione di un solo atomo e quindi 7 elettroni nello strato di valenza. È tuttavia possibile realizzare un legame doppio, che permetterà a due atomi di raggiungere la configurazione ideale. Resta quindi da sistemare il terzo atomo, il quale non potendo più condividere elettroni (essendo già stati tutti utilizzati) creerà un legame dativo con uno dei due atomi. Tale legame può però avvenire con entrambi gli atomi di ossigeno precedentemente collegati ed ecco,  quindi ricavate le due diverse formule di risonanza.

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