8 votos

¿Por qué el HNO2 no tiene resonancia?

Una pregunta en la respuesta libre de Química AP de 1996 pregunta:

El $\ce{N-O}$ bonos en el $\ce{NO2-}$ ion son iguales en longitud, mientras que son desiguales en $\ce{HNO2}$ . Explícate.

Como el ion de dióxido de nitrógeno tiene resonancia, el $\ce{N-O}$ son iguales ya que la resonancia es en realidad un híbrido de todas las estructuras posibles para una determinada molécula. Sin embargo, la respuesta supone entonces que $\ce{HNO2}$ no tiene resonancia, sino un enlace simple y uno doble ( $\ce{N-O}$ y $\ce{N=O}$ ), y por lo tanto no todos los $\ce{N-O}$ los bonos son iguales.

¿Cómo es posible? ¿Por qué puede $\ce{HNO2}$ ¿no tiene 2 estructuras posibles en las que los enlaces simples y dobles cambian entre los dos oxígenos?

8voto

maccullt Puntos 1555

La resonancia es un remanente de la teoría del enlace de valencia, que es necesaria porque es imposible describir el enlace deslocalizado dentro de un esquema de enlace localizado. Las estructuras de resonancia no son reales. Una estructura de Lewis describe una configuración electrónica con electrones totalmente localizados. Para muchas moléculas es completamente suficiente describir la situación de enlace con una de estas estructuras en una aproximación de primer orden. Para muchas otras moléculas esto es completamente insuficiente. Para $\ce{NO2-}$ este es el caso, de ahí que se necesite una superposición de más de una estructura para acercarse a una descripción cualitativa. Esta advertencia no es necesaria en la teoría de orbitales moleculares, ya que ésta está diseñada para tratar la deslocalización.

Anión nitrito

De lo anterior se desprende una pregunta: ¿Son los $\ce{N-O}$ longitudes de enlace iguales porque hay resonancia, o hay resonancia porque el $\ce{N-O}$ ¿las longitudes de los enlaces son iguales?

Evidentemente, esta es una cuestión más bien filosófica, pero muestra el dilema de todo el concepto. La unión de cualquier molécula es el resultado de muchos factores diferentes; por nombrar sólo algunos: repulsión de los núcleos, repulsión entre los electrones, atracción entre los electrones y los núcleos.

Para $\ce{NO2-}$ hay una pregunta clave, que nos da una pista muy importante de por qué las longitudes de los enlaces son iguales: ¿Por qué un átomo de oxígeno debe ser diferente del otro? De hecho, la molécula es simétrica ( C 2v ), por lo que las longitudes de los enlaces deben ser iguales.
Si intentas escribir una estructura de Lewis que respete esta simetría, acabarás con un sexteto de electrones en el nitrógeno (y una carga formal de +2), lo que ciertamente sólo puede ser una aproximación insuficiente. Si escribes una estructura de Lewis con menos cargas formales, manteniendo la simetría, notarás que el nitrógeno tendrá 10 electrones. Eso significaría que tendría que usar orbitales d, que simplemente no están disponibles para el nitrógeno (más sobre esto en otra ocasión). Hay otra forma de escribir una estructura de Lewis, sin embargo, ésta tiene que romper la simetría, y notarás que hay una segunda, que es igual. Para mantener la simetría se introduce la resonancia, para afirmar, que la "verdadera" estructura electrónica es una superposición de (al menos) esas dos configuraciones.

TL;DR: El $\ce{N-O}$ Los enlaces en el anión nitrito son iguales, porque los oxígenos son iguales.

Ácido nitroso

Es falso decir que en $\ce{HONO}$ no hay resonancia. Y también es erróneo decir que la falta de resonancia hace que los enlaces sean desiguales. Si el manual de soluciones afirma esto, está equivocado.

¿Por qué puede $\ce{HNO2}$ ¿no tiene 2 estructuras posibles en las que los enlaces simples y dobles cambian entre los dos oxígenos?

Estas son estructuras de resonancia válidas del ácido nitroso. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la resonancia no cambia la geometría de una molécula (o estructura molecular). La contribución de la estructura de Lewis con menos cargas formales a la función de onda total será mucho mayor que la contribución de la otra estructura en este caso. Esto no es una afirmación general, hay moléculas en las que la estructura de Lewis con cargas separadas tiene una mayor contribución a la función de onda.

Por analogía con el caso del anión, hay una pregunta clave, que nos da una pista sobre la estructura molecular: Si se une un protón a un oxígeno, ¿los dos oxígenos son ya realmente iguales? En este caso la simetría de la molécula se reduce a C s . Por lo tanto los bonos, no pueden ser iguales.
Para esta molécula no tendrás ningún problema en escribir una única estructura de Lewis que satisfaga todos los criterios impuestos.
Para responder a la pregunta inicial: Los bonos en $\ce{HONO}$ son desiguales, porque el protón está unido a uno de los oxígenos. Es un enlace muy polar, pero covalente. La densidad de electrones del $\ce{N-O}$ se desplaza, por tanto, hacia el $\ce{H-O}$ y simultáneamente reducido para el $\ce{N-O}$ en comparación con el anión. Por lo tanto, el $\ce{HO-N}$ es más largo que el $\ce{N=O}$ (aquí he implicado la estructura de Lewis que más contribuye).

TL;DR: El $\ce{N-O}$ Los enlaces en la molécula de ácido nitroso son desiguales, porque los oxígenos son desiguales.


A menudo existe la noción de una estructura de resonancia más estable. Aunque esto es muy popular, es completamente erróneo. Me remito de nuevo a la pregunta ¿Qué es la resonancia y son reales las estructuras de resonancia? La resonancia se utiliza para describir la electrónico estructura de una molécula, no se permite ningún cambio en la estructura molecular. Es necesario entender, que sólo la descripción en términos de todas las posibles estructuras de resonancia es en sí misma correcta, es decir, el límite teórico de la teoría del enlace de valencia, todo lo demás es una aproximación. Sin embargo, no todas las estructuras de resonancia tendrán la misma contribución a la función de onda. Cuando alguien habla de la estructura de resonancia más estable, es probable que se refiera a la estructura de resonancia con la mayor contribución a la función de onda. Pero aunque se sepa lo que se quiere decir, sigue siendo erróneo hablar de una estructura de resonancia más estable, hay que corregirlo.

(Actualmente no tengo tiempo para dar una respuesta completa, así que en su lugar intentaba dar algunas indicaciones en la dirección correcta. Puede que vuelva a enmendarlo cuando tenga más tiempo).

0 votos

Si la densidad de electrones del enlace NO se desplaza hacia el enlace O-H, ¿no debería disminuir la longitud del enlace?

1 votos

@Rick No, normalmente cuando se elimina la densidad de electrones, el enlace se hace más débil y largo. La atracción entre los electrones y los núcleos tira de estos últimos. Si eliminas la densidad de electrones, la fuerza relativa de la repulsión núcleo-núcleo se hace más fuerte.

-4voto

Fangting Wang Puntos 11

En $\ce{NO2-}$ las estructuras de resonancia son equivalentes y son suficientemente estables (ya que hay carga negativa en el elemento más electronegativo). Resonance in $\ce{NO2-}$

Por el contrario, la estructura canónica (II) de $\ce{HNO2}$ es muy inestable ya que la carga positiva está presente en el elemento más electronegativo O (que es más electronegativo que el N). Además, las cargas positivas y negativas están bastante separadas y, por lo tanto, la estabilidad se reduce considerablemente. Resonance in $\ce{HNO2}$

Así, se puede concluir que debido al estado más estable de la estructura (I), el $\ce{N-O}$ longitud de enlace son desiguales en $\ce{HNO2}$ .

2 votos

Esto es casi tan erróneo como la respuesta dada anteriormente. No existe la estructura de resonancia más estable. Lee mi comentario a la otra respuesta para más información. También $\ce{NO2-}$ está doblado, no es lineal.

0 votos

@Martin- He respondido a esta pregunta según mi análisis y puede que sea erróneo por falta de otras consideraciones. Pero, ¿qué te hace decir que no existe la estructura de resonancia más estable? En muchos de mis libros he encontrado el concepto de estabilidad de las estructuras canónicas. Por qué, sólo hay que buscar en Google y se puede encontrar un amplio ejemplo.

0 votos

@Martin- Por cierto, puedes responder a la pregunta para hacernos pensar un poco diferente.

-5voto

Vicky Puntos 3303

La idea es que en una estructura resonante, todas las estructuras son igualmente estables, por ejemplo, en el CO3: CO3

En el ejemplo, se puede ver que las cargas formales de los Os son inicialmente -1 en 2 de ellos y 0 en el último; estas cargas son consistentes en cada estructura. Sin embargo, en tu ejemplo, las estructuras son: enter image description here

Las cargas formales de los Os en este caso son 0 y 0 a la izquierda, frente a 1 y -1 a la derecha. Estas cargas no son iguales, por lo que se trata de un caso de estructura más estable que de estructura resonante.

Fuentes de imágenes: http://www.chem.ucla.edu/~harding/tutorials/resonance/draw_res_str.html https://s3mn.mnimgs.com/img/shared/content_ck_images/images/HNO2.png

1 votos

No hay que ser puntilloso, simplemente señalar lo erróneo de la respuesta. La idea es que en una estructura resonante, todas las estructuras son igualmente estables [...] No existe una estructura de resonancia más estable, las estructuras de resonancia en sí mismas no pueden ser estables ya que no existen por sí mismas (comparar aquí ). Incluso si eso no fuera un problema con la declaración, la propia noción de que tienen una contribución igual también es errónea. Sólo muestras 3 estructuras de resonancia, hay muchas más con contribuciones minúsculas. [...]

2 votos

[...] Usar las flechas de equilibrio para la resonancia es totalmente erróneo. Lo mismo se aplica a $\ce{HNO2}$ Las cargas formales son simplemente eso: formales. Un híbrido de resonancia es una superposición de todas las estructuras de resonancia posibles, y sólo es necesario en el marco del enlace de valencia. Básicamente todo en esta respuesta es erróneo, y no explica por qué el $\ce{N-O}$ los enlaces son de diferente longitud. Para que quede claro: he votado en contra de esto.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X