Risonanza

Risonanza

Nel caso del CO, abbiamo indicato come più soddisfacente la formula con il triplo legame. Anche se è necessario assegnare cariche formali ai due atomi, entrambi assumono configurazioni otteziali; inoltre, i dati sperimentali sono in accordo con l'esistenza di un triplo legame nella molecola. Si può quindi immaginare che la struttura dell'ossido di carbonio sia 'intermedia' alle due formule che avevamo rappresentato, ovvero:

Questa condizione si indica con il termine risonanza (o mesomeria) e si esprime graficamente, ponendo una freccia a due punte tra quelle che sono definite formule limite.

Con questa rappresentazione, si vuol mettere in evidenza che la molecola non è descritta in modo esauriente né dall'una né dall'altra delle strutture, ma riunisce in sé,  ontemporaneamente, un po' delle caratteristiche dell'una e un po' dell'altra: è, come si dice, un ibrido di risonanza tra le forme I e II.

Il concetto di risonanza verrà ripreso alla fine del capitolo, quando ne sapremo di più sui legami semplici e multipli e sul fenomeno dell'ibridazione.

L'interpretazione del legame come coppia elettronica condivisa è pienamente soddisfacente sia per rappresentare le formule di struttura, sia per utilizzare il concetto di covalenza, ovvero per prevedere il numero di legami che un elemento può formare.

Finora non sono state necessarie distinzioni di alcun tipo tra il legame esistente nelle molecole dell'idrogeno o del fluoro e quelli, doppi o tripli, presenti nell'ossigeno o nell'azoto.
Tuttavia, per poter proseguire nella descrizione del legame covalente, in particolare per comprendere il significato dell'ibridazione, la geometria molecolare e il fenomeno della risonanza, dobbiamo approfondire l'aspetto 'geometrico' del legame stesso.

A questo scopo dobbiamo riprendere l'interpretazione del legame come 'orbitale di legame' che si origina dalla sovrapposizione di due orbitali atomici, così come abbiamo visto a proposito della formazione della molecola di idrogeno (§ 4.2).

Se pensiamo all'orbitale atomico (O.A.) come alla funzione d'onda che descrive la distribuzione della carica elettronica intorno al nucleo, diventa naturale estendere lo stesso significato all'orbitale di legame e associare anche a questo una funzione d'onda che ne descriva la 'forma' nello spazio intorno ai due nuclei degli atomi legati.
Questa nuova funzione d'onda si può ricavare sommando linearmente le due funzioni d'onda degli orbitali atomici che si sovrappongono a formare il legame.

Quello che avviene nella formazione del legame covalente ha diverse analogie con il fenomeno dell'interferenza nel quale, quando due onde si incontrano, le loro ampiezze si sommano algebricamente.

Laddove la sovrapposizione è fra ψ con lo stesso segno (in fase), avremo una interferenza costruttiva: si forma il legame e si osserva un aumento della densità di probabilità elettronica nella regione fra i due nuclei. Se la sovrapposizione è fra ψ di segno opposto (fuori fase), avremo una interferenza distruttiva, con una diminuzione della probabilità di densità elettronica nella regione fra i nuclei; in particolare, vi sarà un piano nodale con probabilità zero proprio a metà strada fra di essi.