1.9 : Résonance et structures hybrides

Selon la théorie de la résonance, si deux ou plusieurs structures de Lewis avec le même agencement d'atomes peuvent être écrites pour une molécule, un ion, ou un radical, la distribution réelle des électrons est une moyenne de celle montrée par les différentes structures de Lewis.

Structures de Résonance et Hybrides de Résonance

La structure de Lewis d'un anion nitrite (NO₂⁻) peut en fait être dessinée de deux manières différentes, distinguées par les emplacements des liaisons N–O et N=O.

Si les ions nitrites contiennent une liaison simple et une double, les deux longueurs de liaison sont censées être différentes. Une double liaison entre deux atomes est plus courte (et plus forte) qu'une liaison simple entre les mêmes deux atomes. Cependant, les expériences montrent que les deux liaisons N–O dans NO₂⁻ ont la même force et la même longueur, et sont identiques dans toutes les autres propriétés. Il n'est pas possible d'écrire une seule structure de Lewis pour NO₂⁻ dans laquelle l'azote a un octet, et les deux liaisons sont équivalentes.

À la place, le concept de résonance est utilisé : La distribution réelle des électrons dans chacune des liaisons azote–oxygène dans NO₂^{− est la moyenne d'une double liaison et d'une liaison simple.}

Les structures de Lewis individuelles sont appelées structures de résonance. La structure électronique réelle de la molécule (la moyenne des formes de résonance) est appelée un hybride de résonance des formes de résonance individuelles. Une double flèche entre les structures de Lewis indique qu'elles sont des formes de résonance.

L'anion carbonate, CO₃²⁻, fournit un deuxième exemple de résonance.

• Un atome d'oxygène doit avoir une double liaison avec le carbone pour compléter l'octet sur l'atome central.
• Cependant, tous les atomes d'oxygène sont équivalents, et la double liaison pourrait se former à partir de n'importe lequel des trois atomes. Cela donne lieu à trois formes de résonance de l'ion carbonate.
• Comme trois structures de résonance identiques peuvent être écrites, l'agencement réel des électrons dans l'ion carbonate est connu pour être la moyenne des trois structures.
• Encore une fois, les expériences montrent que les trois liaisons C–O sont exactement les mêmes.

Une molécule décrite comme un hybride de résonance ne possède jamais une structure électronique décrite par une forme de résonance. Elle ne fluctue pas entre les formes de résonance ; plutôt, la structure électronique réelle est toujours la moyenne de celle montrée par toutes les formes de résonance.

Ce texte est adapté de Openstax, Chemistry 2e, Chapter 7.4 Formal Charges and Resonance.