Legami coniugati, risonanza e regole di risonanza

Il legame σ deriva dalla sovrapposizione di orbitali atomici con diverso carattere s e p e precisamente:

s-sp3, s-sp2, s-sp, sp3– sp3, sp3– sp2, sp3-sp,sp2– sp2, sp2-sp, sp-sp.

Il legame π deriva, invece dalla sovrapposizione di orbitali atomici p-p. Sia gli elettroni del legame σ che  quelli del legame π sono localizzati tra i nuclei che essi legano cosicché, per esempio, le molecole dell’etano e dell’etene sono rappresentate rispettivamente dalle strutture:

 

Legami coniugati, risonanza e regole di risonanza

 

 

Legami coniugati, risonanza e regole di risonanza

Esistono, però, numerosi composti in cui uno o più orbitali di legame non sono localizzati tra due nuclei, ma sono disposti su una superficie più ampia: questi orbitali vengono detti delocalizzati.

Interessati a questa delocalizzazione sono in genere i legami π, in particolare quei legami π adiacenti (coniugati) ad atomi in cui sono presenti orbitali p. In questo modo, infatti, è possibile una sovrapposizione laterale. Le proprietà delle molecole in cui esistono orbitali molecolari delocalizzati sono piuttosto particolari e, in ogni caso, diverse da quelle che ci si aspetterebbero considerando i vari orbitali indipendenti l’uno dall’altro.

Ad esempio, il benzene, si presenta sotto due forme come si può vedere in figura:

Legami coniugati, risonanza e regole di risonanza

esso viene detto ibrido di risonanza: la reale struttura della molecola non è data da nessuna delle due strutture prese singolarmente, ma dall’insieme delle due strutture che fanno parte dell’ibrido. La freccia con la doppia punta che viene scritta tra una struttura limite e l’altra indica che le varie strutture sono in risonanza tra loro e ciascuna di esse contribuisce a rappresentare la molecola nel suo stato reale. Data una molecola in cui esista una coniugazione π-π o π-p, c’è la possibilità di rappresentarla attraverso la scrittura di un certo numero di formule limite che contribuiscono all’ibrido in misura diversa a seconda del loro contenuto energetico. Non tutte le strutture che possono essere scritte, infatti, danno lo stesso contributo all’ibrido. Per valutare il peso delle varie forme limite ci si attiene alle seguenti regole:

  • Tutte le strutture devono avere lo stesso numero di elettroni accoppiati
  • La posizione media dei nuclei deve rimanere inalterata in tutte le varie formule limite: in pratica una formula deve essere ottenuta dall’altra spostando solamente elettroni:

Legami coniugati, risonanza e regole di risonanza

  • Tutti gli atomi che prendono parte alla risonanza devono giacere in uno stesso piano in modo che sia massima la sovrapposizione degli orbitali p
  • Il sistema è tanto più stabile (maggiore energia di risonanza) quanto maggiore è il numero di strutture energeticamente equivalenti. A questo proposito va ricordato che:

– le strutture con più legami covalenti sono più stabili delle strutture con un minor numero di legami covalenti

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Author: Chimicamo

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