Il existe parfois plusieurs structures de Lewis correctes pour une molécule donnée. L’ozone (O3) (O_3) (O3) en est un exemple. Le composé est une chaîne de trois atomes d’oxygène, et minimiser les charges tout en donnant à chaque atome un octet d’électrons nécessite que l’atome d’oxygène central forme une liaison unique avec un oxygène terminal et une double liaison avec l’autre oxygène terminal.

Lors du dessin de la structure de Lewis, le choix du placement de la double liaison est arbitraire, et l’un ou l’autre choix est également correct. Les multiples façons correctes de dessiner la structure de Lewis sont appelées formes de résonance.

Sur la base des formes de résonance, un étudiant en chimie débutant pourrait se demander si l’ozone a des liaisons de deux longueurs différentes, car les liaisons simples sont généralement plus longues que les liaisons doubles. Cependant, la molécule d’ozone est parfaitement symétrique, avec des liaisons de même longueur. Aucune des formes de résonance ne représente la véritable structure de la molécule. Au contraire, la charge négative des électrons qui formeraient une double liaison est délocalisée, ou répartie uniformément entre les trois atomes d’oxygène. La vraie structure est un composite, avec des liaisons plus courtes que ce qui serait attendu pour les liaisons simples, mais plus longues que les liaisons doubles attendues.

L’hybride de résonance de l’ozone est trouvé en identifiant les multiples structures de résonance de la molécule.

Ainsi pour O3{O}_{3}O3 les deux structures (I et II) représentées ci-dessus constituent les structures canoniques ou structures de résonance et leur hybride (i.e. la structure III) représente la structure de O3 {O} _{3} O3 plus précisément. La résonance est représentée par une flèche à double tête entre les structures de résonance, comme illustré ci-dessus.

(1)

(2)

L’hybride de résonance est plus stable que ses formes canoniques, c’est-à-dire que le composé réel (hybride) est à un état d’énergie plus faible que ses formes canoniques. La stabilité de résonance augmente avec l’augmentation du nombre de structures de résonance.

La différence entre les énergies expérimentales et calculées est la quantité d’énergie par laquelle le composé est stable. Cette différence est connue sous le nom d’énergie de résonance ou d’énergie de délocalisation.

Toutes les structures de résonance ne sont pas équivalentes. Les règles suivantes aident à déterminer si une structure de résonance contribuera de manière significative à la structure hybride.

Règles de résonance

Règle 1: Le contributeur de résonance le plus significatif a le plus grand nombre d’octets complets (ou le cas échéant, d’octets étendus).

Règle 2: Le contributeur de résonance le plus significatif a le moins d’atomes avec des charges formelles.

Règle 3: Si les charges formelles ne peuvent être évitées, le contributeur de résonance le plus significatif a les charges formelles négatives sur les atomes les plus électronégatifs, et les charges formelles positives sur les atomes les moins électronégatifs.

Règle 4: Le contributeur de résonance le plus significatif a le plus grand nombre de liaisons covalentes.

Règle 5: Si une liaison pi est présente, le contributeur de résonance le plus significatif a cette liaison pi entre des atomes de la même rangée du tableau périodique (généralement du carbone pi lié au bore, au carbone, à l’azote, à l’oxygène ou au fluor).

Règle 6:Les contributeurs de résonance aromatique sont plus importants que les contributeurs de résonance qui ne sont pas aromatiques.