A volte, ci sono diverse strutture di Lewis corrette per una data molecola. Ozono (O3)(O_3)(O3) è un esempio. Il composto è una catena di tre atomi di ossigeno, e riducendo al minimo le cariche dando ad ogni atomo un ottetto di elettroni richiede che l’atomo di ossigeno centrale formi un singolo legame con un ossigeno terminale e un doppio legame con l’altro ossigeno terminale.

Quando si disegna la struttura di Lewis, la scelta del posizionamento per il doppio legame è arbitraria e entrambe le scelte sono ugualmente corrette. I molteplici modi corretti di disegnare la struttura di Lewis sono chiamati forme di risonanza.

Sulla base delle forme di risonanza, uno studente di chimica iniziale potrebbe chiedersi se l’ozono abbia legami di due lunghezze diverse, poiché i singoli legami sono generalmente più lunghi dei doppi legami. Tuttavia, la molecola di ozono è perfettamente simmetrica, con legami della stessa lunghezza. Nessuna delle forme di risonanza rappresenta la vera struttura della molecola. Piuttosto, la carica negativa degli elettroni che formerebbero un doppio legame sono delocalizzati, o distribuiti uniformemente attraverso i tre atomi di ossigeno. La vera struttura è un composito, con legami più brevi di quello che ci si aspetterebbe per i singoli legami, ma più lunghi dei doppi legami attesi.

L’ibrido di risonanza per l’ozono si trova identificando le strutture di risonanza multiple per la molecola.

Quindi per O3{ O } _ {3} O3 le due strutture (I e II) mostrate sopra costituiscono le strutture canoniche o le strutture di risonanza e il loro ibrido (cioè la struttura III) rappresenta la struttura di O3{ O }_{ 3 }O3 in modo più accurato. La risonanza è rappresentata da una freccia a doppia testa tra le strutture di risonanza, come illustrato sopra.

(1)

(2)

L’ibrido di risonanza è più stabile rispetto le sue forme canoniche, ovvero il composto (ibrido) è in uno stato di energia inferiore rispetto le sue forme canoniche. La stabilità della risonanza aumenta con l’aumento del numero di strutture di risonanza.

La differenza nelle energie sperimentali e calcolate è la quantità di energia con cui il composto è stabile. Questa differenza è nota come energia di risonanza o energia di delocalizzazione.

Tutte le strutture di risonanza non sono equivalenti. Le seguenti regole aiutano a determinare se una struttura di risonanza contribuirà in modo significativo alla struttura ibrida.

Regole di risonanza

Regola 1: Il contributore di risonanza più significativo ha il maggior numero di ottetti completi (o, se applicabile, ottetti espansi).

Regola 2: Il contributore di risonanza più significativo ha il minor numero di atomi con cariche formali.

Regola 3: Se le cariche formali non possono essere evitate, il contributore di risonanza più significativo ha le cariche formali negative sugli atomi più elettronegativi e le cariche formali positive sugli atomi meno elettronegativi.

Regola 4: Il contributore di risonanza più significativo ha il maggior numero di legami covalenti.

Regola 5: Se è presente un legame pi, il contributore di risonanza più significativo ha questo legame pi tra atomi della stessa fila della tavola periodica (solitamente pi di carbonio legato a boro, carbonio, azoto, ossigeno o fluoro).

Regola 6: I contributori di risonanza aromatica sono più significativi dei contributori di risonanza che non sono aromatici.