Задание № 5 · ОГЭ

Резонансные структуры

Как строить резонансные структуры и выбирать наиболее устойчивое
5 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Резонанс возникает, когда одну молекулу или многоатомный ион нельзя полноценно описать единственной структурой Льюиса. Резонансные структуры показывают возможные варианты распределения электронов, а реальная частица представляет собой их единый резонансный гибрид.

Что такое резонанс

Резонансные структуры — это формальные варианты строения одной частицы, отличающиеся расположением неподелённых электронных пар и кратных связей. При этом расположение атомов, порядок их соединения и общее число валентных электронов сохраняются. Варианты соединяют двусторонней стрелкой \(\leftrightarrow\).

D
Резонансные структуры

Резонансные структуры — формальные варианты строения одной молекулы или многоатомного иона, имеющие одинаковое расположение атомов, но различное распределение валентных электронов.

T
Главное правило резонанса

При переходе от одной резонансной структуры к другой перемещаются только электроны: неподелённые пары и электроны \(\pi\)-связей. Ядра атомов и скелет частицы не перемещаются.

  • Атомы в резонансных структурах находятся на тех же местах.
  • Общее число валентных электронов сохраняется.
  • Меняются положение кратной связи и распределение неподелённых пар.
  • Сумма формальных зарядов в каждом варианте равна общему заряду частицы.
  • Резонансные структуры описывают одну частицу, а не разные вещества.

Резонансные структуры строят на основе структур Льюиса. Для сравнения вариантов сначала вычисляют формальный заряд.

Алгоритм построения

Резонанс часто встречается у частиц, в которых есть кратная связь рядом с неподелённой парой или несколько одинаковых атомов, между которыми может перемещаться двойная связь. Типичные примеры — \(\mathrm{NO_2^-}\), \(\mathrm{CO_3^{2-}}\) и \(\mathrm{SO_3}\).

  1. Запишите формулу частицы и её общий заряд.
  2. Подсчитайте все валентные электроны. Для отрицательного заряда добавьте электроны, для положительного — вычтите.
  3. Выберите центральный атом. Обычно это менее электроотрицательный атом; водород центральным атомом не бывает.
  4. Соедините атомы одинарными связями и вычтите электроны, использованные на связях.
  5. Распределите оставшиеся электроны как неподелённые пары, сначала завершив октеты внешних атомов.
  6. Если у центрального атома не получился октет, превратите неподелённую пару соседнего атома в дополнительную связь.
  7. Проверьте формальные заряды и найдите все варианты, получаемые перемещением электронов без перемещения атомов.
\[N_{\mathrm{вал}}=\sum N_{\mathrm{вал}}(\mathrm{атомов})\pm |q|\]1

Знак «плюс» используют для отрицательного заряда частицы, а знак «минус» — для положительного. После построения схемы сумма формальных зарядов должна совпадать с общим зарядом частицы.

Как заметить возможный резонанс

Ищите кратную связь рядом с неподелённой парой или несколько одинаковых атомов, к которым можно перенести двойную связь. Если скелет атомов не меняется, а электроны можно распределить несколькими способами, вероятен резонанс.

Проверь себя

Что можно перемещать при переходе от одной резонансной структуры к другой?

Наиболее устойчивое распределение электронов

Резонансные структуры не всегда вносят одинаковый вклад в реальное строение. Наиболее устойчивыми обычно считают варианты, которые лучше распределяют заряд и соблюдают октетное правило.

  1. У атомов главных подгрупп должен быть полный октет, если нет особой причины для его нарушения.
  2. Число атомов с формальным зарядом должно быть минимальным.
  3. Малые по модулю формальные заряды предпочтительнее больших.
  4. Отрицательный заряд выгоднее размещать на более электроотрицательном атоме.
  5. Положительный заряд выгоднее размещать на менее электроотрицательном атоме.
\[FC=V-N-\frac{B}{2}\]2

В формуле (2) \(FC\) — формальный заряд атома, \(V\) — число валентных электронов свободного атома, \(N\) — число электронов в неподелённых парах данного атома, \(B\) — число электронов во всех его связях.

T
Критерий наиболее устойчивого вклада

Наиболее устойчив обычно тот вариант, в котором соблюдены октеты, минимальны формальные заряды и отрицательный заряд расположен на более электроотрицательном атоме. Если варианты равноправны, они вносят одинаковый вклад в резонансный гибрид.

Резонансный гибрид не обязательно совпадает с одной из записанных структур. Например, в карбонат-ионе \(\mathrm{CO_3^{2-}}\) двойная связь может быть изображена у любого из трёх атомов кислорода. Три структуры равноправны, поэтому реальные связи C–O имеют одинаковую среднюю длину, промежуточную между одинарной и двойной. Пространственное расположение атомов рассматривается в теме пространственного строения молекул, а строение кратных связей — в теме сигма- и пи-связей.

Разобранный пример: нитрит-ион

№
Задание

Постройте резонансные структуры нитрит-иона \(\mathrm{NO_2^-}\) и определите наиболее устойчивые варианты.

1
Считаем валентные электроны: у азота 5, у двух атомов кислорода по 6, один электрон добавляет отрицательный заряд.
\(\displaystyle N_{\mathrm{вал}}=5+2\cdot6+1=18\)
2
Азот ставим в центр и соединяем его с двумя атомами кислорода двумя одинарными связями. На связи расходуется четыре электрона.
\(\displaystyle 18-2\cdot2=14\)
3
Двенадцать электронов размещаем как три неподелённые пары у каждого кислорода. Оставшиеся два электрона образуют неподелённую пару азота.
14-12=2
4
У азота только шесть электронов вокруг него, поэтому одну неподелённую пару кислорода превращаем в двойную связь N=O.
\(\displaystyle \mathrm{O=N-O^-}\leftrightarrow\mathrm{^-O-N=O}\)
5
Проверяем формальные заряды: азот и кислород с двойной связью имеют заряд 0, кислород с одинарной связью имеет заряд -1.
\(\displaystyle FC(\mathrm{N})=0,\quad FC(\mathrm{O}_{\mathrm{двойная}})=0,\quad FC(\mathrm{O}_{\mathrm{одинарная}})=-1\)
6
Двойную связь можно расположить у любого из двух одинаковых атомов кислорода, поэтому получаются два равноправных варианта.
\(\displaystyle \mathrm{O=N-O^-}\leftrightarrow\mathrm{^-O-N=O}\)
№
Вывод по примеру

Оба варианта имеют одинаковые формальные заряды и удовлетворяют октетам. Они равноценны и вносят одинаковый вклад в резонансный гибрид. Нельзя считать, что ион по очереди переходит из одной структуры в другую: реальное распределение электронной плотности симметрично.

Ограничения и частые ошибки

!
Частые ошибки

1. Перемещение атомов вместо электронов: это уже другая частица, а не резонанс. 2. Изменение общего числа электронов или заряда. 3. Нарушение октета у внешнего атома без необходимости. 4. Неверный подсчёт валентных электронов у иона. 5. Называние одной структуры реальной, если варианты равноценны. 6. Выбор структуры только по числу связей без проверки формальных зарядов и электроотрицательности.

Для элементов второго периода — C, N, O и F — особенно важно соблюдать октет. В школьных моделях у них не бывает расширенной валентной оболочки. Для элементов третьего периода и далее иногда рассматривают расширенные октеты, но сначала проверяют вариант с обычными октетами и минимальными зарядами.

ПризнакЧто проверять
СкелетАтомы и порядок их соединения не меняются
ЭлектроныПеремещаются только неподелённые пары и \(\pi\)-связи
ЗарядСумма формальных зарядов равна заряду частицы
УстойчивостьОктеты, минимальные заряды, правильное размещение заряда
РавноправиеОдинаковые атомы и одинаковые заряды дают равные вклады

Связь с другими свойствами веществ

Резонанс влияет на длину и энергию связей, распределение электронной плотности и полярность частиц. Поэтому при изучении энергии химической связи и полярности молекулы нужно помнить: кратность связи в резонансном гибриде может быть дробной, а электронная плотность — распределённой между несколькими связями. Для ионов в кристаллах резонанс помогает объяснять распределение зарядов, хотя свойства всей решётки зависят и от других факторов.

Q
Быстрый тест по теме

Итоговая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · определение
Что сохраняется во всех резонансных структурах?
Главное за минуту

Главное

  • Резонансные структуры — варианты распределения электронов одной и той же частицы; атомы не перемещаются.
  • Перемещаются только неподелённые пары и электроны \(\pi\)-связей, а общий заряд и число валентных электронов сохраняются.
  • Наиболее устойчивы варианты с полными октетами, минимальными формальными зарядами и правильным размещением заряда с учётом электроотрицательности.
  • Равноправные резонансные структуры образуют единый резонансный гибрид, а не существуют по очереди как разные молекулы.
  • Для решения задания нужно подсчитать электроны, построить скелет, проверить октеты, формальные заряды и все возможные положения кратной связи.