Kadang-kadang, satu struktur Lewis tidak memberi kita semua informasi yang kita butuhkan dari sebuah molekul, atau tidak memberi kita informasi yang lengkap, jadi kita perlu memiliki lebih dari satu struktur Lewis, seperti misalnya kasus molekul ozon, dari mana kita dapat menggambar dua struktur Lewis. Dalam kasus ozon, strukturnya yang terpisah tidak memberikan representasi yang baik dari geometrinya, ini terjadi dengan struktur banyak molekul lain.
Struktur Ozon:
Struktur Lewis memiliki kekurangan, jadi kita harus memperkenalkan istilah baru: resonansi. Menurut konsep resonansi , struktur yang dimiliki molekul dapat diwakili oleh penjumlahan atau campuran dari masing-masing struktur Lewis yang dapat terjadi untuk sebuah molekul. Ketika kita ingin menunjukkan bahwa ada resonansi dalam struktur, kita akan melakukannya dengan memperkenalkan panah berkepala dua. Dalam kasus ozon itu akan menjadi:
Kita akan memahami dengan struktur resonansi yang merupakan campuran dari struktur berbeda yang ada untuk sebuah molekul, tetapi kita tidak boleh bingung dengan keseimbangan di antara mereka atau perubahan antarmolekul. Jika kita mengacu pada mekanika kuantum, distribusi pada tingkat elektronik yang dimiliki masing-masing struktur molekul akan direpresentasikan melalui fungsi gelombang, untuk molekul Y, fungsi gelombang sebenarnya adalah kombinasi linier dari semua fungsi gelombang yang resonansinya berbeda. struktur dalam molekul yang akan diperlakukan. Struktur resonansi juga dikenal sebagai bentuk kanonik. Dalam kasus contoh di tangan, di ozon, kedua fungsi gelombang untuk masing-masing dari dua struktur berkontribusi dengan cara yang sama terhadap fungsi gelombang nyata dari molekul ozon (ψ), karena dalam kasus ini, keduanya memiliki energi yang sama, itulah sebabnya struktur keseluruhan dikatakan sebagai hibrida resonansi.
Resonansi memiliki dua konsekuensi penting, di satu sisi memberi tahu kita tentang karakteristik ikatan di dalam molekul, dan di sisi lain mengurangi energi yang dimiliki hibrida resonansi, sehingga energi tersebut akan selalu lebih kecil daripada energi yang dimiliki oleh resonansi. struktur yang berpartisipasi. Dengan cara ini, misalnya, energi yang dimiliki hibrid resonansi untuk ozon (O3), akan lebih kecil daripada energi masing-masing struktur resonansi individu.
Konsep resonansi lebih penting semakin besar jumlah struktur penyumbang energi. Dalam kasus seperti itu, total struktur resonansi membantu hibrida resonansi dengan cara yang sama. Tetapi ketika struktur resonansi yang berbeda memiliki energi yang berbeda, kontribusinya terhadap hibrid resonansi akan kurang penting karena energi struktur lebih besar. Artinya, struktur resonansi yang memiliki energi lebih rendah lebih mirip dengan pembentukan molekul yang sebenarnya.
Pilihan yang harus dibuat tentang struktur Lewis mana yang akan menjadi struktur dengan energi terendah, dan oleh karena itu, struktur yang paling berkontribusi pada hibrid resonansi akan sangat bergantung pada distribusi muatan formal untuk setiap atom molekul. Meskipun muatan total molekul terdistribusi secara global di seluruh struktur, kadang-kadang berguna untuk dapat menetapkan muatan formal untuk masing-masing atom struktur. Muatan formal yang dimiliki atom dalam struktur Lewis dapat dihitung melalui rumus:
Cf (muatan formal) = Nv (jumlah elektron valensi) – Nps (jumlah elektron dalam pasangan yang tidak digunakan bersama) – Npc (jumlah elektron bersama)
Artinya, muatan formal akan menjadi perbedaan antara jumlah elektron dalam atom ketika dalam bentuk bebas, dan jumlah elektron yang dimilikinya ketika menjadi bagian dari molekul. Dengan demikian, muatan formal menunjukkan jumlah elektron yang dapat diperoleh atau dilepaskan oleh suatu atom ketika terlibat dalam ikatan kovalen dengan atom lain. Ketika kita menambahkan muatan formal struktur Lewis, muatan tersebut akan selalu bernilai sama dengan muatan total yang dimiliki molekul atau spesies kimia.
Struktur resonansi yang memiliki energi terkecil adalah struktur yang memiliki muatan formal pada atom tunggal terkecil. Demikian pula, atom dengan keelektronegatifan lebih tinggi adalah atom dengan muatan lebih negatif, dan atom dengan keelektronegatifan lebih rendah adalah atom dengan muatan positif. Misalnya, kasus NO3-: