Les structures de résonance sont toutes les structures de Lewis possibles pour une molécule. La charge formelle est une technique qui permet d’identifier la structure de résonance la plus correcte. La structure de Lewis la plus correcte sera celle où les charges formelles sont uniformément réparties dans la molécule. La somme de toutes les charges formelles doit être égale à la charge totale de la molécule. La charge formelle est la différence entre le nombre d’électrons de valence de chaque atome et le nombre d’électrons auquel l’atome est associé. L’équation prend la forme suivante :
où
- eV = nombre d’électrons de valence de l’atome comme s’il était isolé de la molécule
- eN = nombre d’électrons de valence non liés sur l’atome dans la molécule
- eB = nombre d’électrons partagés par les liaisons avec les autres atomes de la molécule
Les deux structures de résonance sur l’image ci-dessus concernent le dioxyde de carbone, le CO2. Pour déterminer quel diagramme est le bon, il faut calculer les charges formelles de chaque atome.
Pour la structure A :
- eV pour l’oxygène = 6
- eV pour le carbone = 4
Pour trouver eN, il faut compter le nombre de points d’électrons autour de l’atome.
- eN pour O1 = 4
- eN pour C = 0
- eN pour O2 = 4
Pour trouver eB, comptez les liens avec l’atome. Chaque lien est formé de deux électrons, un donné par chaque atome impliqué dans le lien. Multipliez chaque liaison par deux pour obtenir le nombre total d’électrons.
- eB pour O1 = 2 liaisons = 4 électrons
- eB pour C = 4 liaisons = 8 électrons
- eB pour O2 = 2 liaisons = 4 électrons
Utilisez ces trois valeurs pour calculer la charge formelle de chaque atome.
- Taxe officielle de O1 = eV – eN – eB/2
- Charge formelle de O1 = 6 – 4 – 4/2
- Charge formelle de O1 = 6 – 4 – 2
- Charge formelle de O1 = 0
- Charge formelle de C = eV – eN – eB/2
- Taxe officielle de C1 = 4 – 0 – 4/2
- Charge formelle de O1 = 4 – 0 – 2
- Charge formelle de O1 = 0
- Charge formelle de O2 = eV – eN – eB/2
- Charge formelle d’O2 = 6 – 4 – 4/2
- Charge formelle d’O2 = 6 – 4 – 2
- Charge formelle de O2 = 0
Pour la structure B :
- eN pour O1 = 2
- eN pour C = 0
- eN pour O2 = 6
- Taxe officielle de O1 = eV – eN – eB/2
- Charge formelle de O1 = 6 – 2 – 6/2
- Charge formelle de O1 = 6 – 2 – 3
- Charge formelle de O1 = +1
- Charge formelle de C = eV – eN – eB/2
- Taxe officielle de C1 = 4 – 0 – 4/2
- Charge formelle de O1 = 4 – 0 – 2
- Charge formelle de O1 = 0
- Charge formelle de O2 = eV – eN – eB/2
- Charge formelle de O2 = 6 – 6 – 2/2
- Charge formelle de O2 = 6 – 6 – 1
- Charge formelle de O2 = -1
Toutes les charges formelles de la structure A sont égales à zéro, alors que les charges formelles de la structure B montrent qu’une extrémité est chargée positivement et l’autre négativement. Comme la distribution globale de la structure A est égale à zéro, la structure A est la structure de Lewis la plus correcte pour le CO2.
