Resonancia

Veamos si podemos dibujar la estructura de Lewis  para un anión nitrato. Un anión nitrato tiene 1   nitrógeno, 3 oxígenos, y tiene una carga negativa.  Pausa el video y trata de dibujar la estructura de   Lewis para un anión nitrato. Muy bien. Bueno,  lo hemos hecho muchas veces. El primer paso es   simplemente contar los electrones de valencia.  El nitrógeno tiene 1, 2, 3, 4, 5 electrones   de valencia en su capa externa, en la segunda  capa; si es 1 átomo de nitrógeno neutro libre,   de modo que tenemos 5 electrones de valencia allí.  El oxígeno tiene 1, 2, 3, 4, 5, 6 electrones de   valencia, pero si tienes 3 oxígenos vas a tener 6  x 3, y si sólo sumaras los electrones de valencia,   si éstos fueran átomos neutros libres, obtendría 5  + 18 que son 23 electrones de valencia. Ahora, lo   siguiente que debemos tener en mente es que esto  es un anión, esto tiene una carga negativa de 1,   entonces tendrá un electrón extra, un electrón  de valencia más de lo que esperaríamos si   éstos fueran sólo átomos neutros libres, así que  agreguemos un electrón de valencia aquí, esto nos   da 24 electrones de valencia. El siguiente paso  es intentar dibujar esta estructura. La forma de   hacerlo es elegir el átomo menos electronegativo  que no sea el hidrógeno para hacer el átomo   central. En este caso es el nitrógeno, está a  la izquierda del oxígeno en el segundo periodo,   así que pongamos el nitrógeno en el centro, justo  aquí, y a su alrededor pongamos 3 oxígenos: 1, 2,   3 oxígenos; pongamos un enlace simple entre  ellos. Hasta ahora hemos considerado 2, 4,   6 electrones de valencia, así que -6 electrones de  valencia, nos quedan 18 electrones de valencia. En   el siguiente paso intentaremos asignar tantos  de éstos como sea posible a nuestros átomos   terminales, a los oxígenos que tenemos aquí,  intentaremos llevarlos a un octeto completo,   hagamos eso. Cada uno de estos oxígenos ya está  participando en uno de estos enlaces covalentes,   entonces ya tienen 2 electrones de valencia,  así que veamos si podemos darle 6 a cada uno   para llegar a los 8: 2, 4, 6; 2, 4, 6 y luego 2, 4  y 6, así hemos asignado 18 electrones de valencia:   6, 12, 18, entonces -18 electrones de valencia.  Ahora nos quedamos sin electrones de valencia   para asignar, pero veamos cómo están nuestros  átomos. Sabemos que los oxígenos tienen su octeto   completo, pero el nitrógeno sólo tiene 2, 4, 6  electrones de valencia. Sería genial si hubiera   una estructura de Lewis donde pudiéramos tener 8  electrones de valencia para ese nitrógeno. Bueno,   una forma de hacer eso es tomar uno de estos  pares solitarios de uno de los oxígenos y   convertirlo en otro enlace covalente, hagamos  eso. Déjame borrar este par justo aquí y voy a   convertirlo en otro enlace covalente. Esto se ve  bastante bien. Tenemos 8 electrones de valencia   alrededor de cada uno de los oxígenos.  Ahora tenemos 8 para el nitrógeno: 2,   4, 6, 8. Y tenemos que recordar que esto es un  anión, tiene una carga negativa. Para terminar   la estructura de Lewis simplemente ponemos esa  carga negativa aquí. Y todo esto está muy bien,   pero si esta fuera la única forma en que existiera  el nitrato, al observar aniones de nitrato en la   naturaleza esperaríamos ver 1 enlace más corto  y 2 enlaces más largos, y esperaríamos que uno   de los enlaces tuviera una energía diferente que  los otros dos. Pero en el mundo real no vemos eso,   vemos que todos los enlaces en realidad tienen  la misma longitud y en realidad tienen la misma   energía. Así que una pregunta interesante  es ¿por qué pasa eso? Una cosa que podrías   apreciar es que cuando tomé este par solitario  para crear este enlace covalente podría haberlo   hecho con ese oxígeno superior, podría haberlo  hecho con este oxígeno inferior izquierdo o   podría haberlo hecho con ese oxígeno inferior  derecho. Hay tres estructuras de Lewis válidas,   no sólo podríamos haber tenido esta estructura  de Lewis, podríamos haber tenido esta. Lo   dibujaré todo en amarillo para ahorrarnos algo  de tiempo. Donde tienes este nitrógeno que tiene   un enlace simple con ese oxígeno superior, así  el oxígeno superior todavía tiene 6 electrones   en pares solitarios; tal vez forma un doble  enlace con el oxígeno inferior izquierdo.   Así que este oxígeno inferior izquierdo sólo  tiene 2 pares solitarios, uno de ellos habría   ido a formar el doble enlace, y este oxígeno  se vería igual. Lo que estoy dibujando aquí,   es otra estructura de Lewis válida. O el doble  enlace podría haberse formado con este oxígeno   inferior derecho, así que déjenme dibujar eso.  Otra estructura de Lewis válida podría verse así:   el nitrógeno unido a ese oxígeno tiene 3 pares  solitarios, este oxígeno también tiene 3 pares   solitarios y ahora este tiene el doble enlace y  sólo tiene 2 pares solitarios. Cada vez que vemos   una situación donde tenemos 3 estructuras  de Lewis válidas lo llamamos resonancia,   resonancia. Pondremos flechas bidireccionales  entre estas estructuras, y cuando escuchas la   palabra "resonancia" a veces evocas esta imagen  de que estás rebotando, que estás resonando entre   estas estructuras, pero eso en realidad no es  correcto. La forma correcta de pensar en esto   es que estas diferentes formas de visualizar el  nitrato contribuyen a un híbrido de resonancia,   que es realmente la verdadera forma en la que el  nitrato existe. Así que si quisiéramos dibujar   un híbrido de resonancia se vería así: tienes el  nitrógeno en el centro, tienes tus oxígenos 1, 2,   3, puedo dibujar nuestro primer enlace covalente  así y luego mostrarías que el enlace entre el   nitrógeno y cada uno de estos oxígenos son un  híbrido entre un enlace simple y un enlace doble,   y así, en lugar de que sólo uno de ellos tenga  el doble enlace y los otros dos tengan enlaces   simples, todos están en algún punto intermedio.  Tal vez dibujes una línea punteada, algo así, para   mostrar cuál es la realidad. En realidad tienes 3  enlaces que están en algún lugar, entre un enlace   simple y un doble enlace, porque los electrones  en esta molécula se deslocalizan por completo. Y,   por supuesto, siempre quieres asegurarte de  que la gente reconozca que esto es un anión.   De modo que esta es la idea de resonancia:  tienes múltiples estructuras de Lewis válidas,   todas contribuyen a un híbrido de resonancia que  en realidad es lo que observamos, no sólo estamos   rebotando entre estas estructuras, la observación  real sería un híbrido de los tres. Ahora, lo que   acabamos de dibujar aquí es que estos tres son  equivalentes, pero en ciertos casos veremos esto.   En los videos siguientes no tenemos estructuras  equivalentes y algunas de ellas podrían contribuir   más al híbrido de resonancia que otras,  pero eso lo veremos en videos siguientes.