Parámetros de enlace: definición, orden, ángulo, longitud

Se pueden utilizar varios parámetros de enlace, como la longitud del enlace, el ángulo de enlace, el orden de enlace y la energía de enlace, para caracterizar los enlaces covalentes (también conocidos como entalpía de enlace). Estos parámetros de enlace proporcionan información sobre la estabilidad de un compuesto químico, así como la fuerza de los enlaces químicos que mantienen unidos sus átomos.

¿Qué es un bono?

Los enlaces covalentes se clasifican en dos tipos: enlaces sigma y enlaces pi. El número de enlaces compartidos varía según el número de electrones. Cuando se comparten dos, cuatro o seis electrones, el número de enlaces que se forman es uno, dos o tres, según el número de electrones compartidos. Los enlaces covalentes se clasifican, por lo tanto, como enlaces sigma o enlaces pi según el tipo de superposición.

Tipos de Bonos:

• Enlace Sigma: La superposición de extremo a extremo (de frente) de los orbitales de enlace a lo largo del eje internuclear crea este tipo de enlace covalente. Esto se conoce como superposición frontal o axial. Esto puede estar formado por cualquiera de las combinaciones de orbitales atómicos que se enumeran a continuación.
  • Superposición ss: en este escenario, dos orbitales s medio llenos se superponen a lo largo del eje internuclear. Este tipo de superposición se puede ver en la creación de la molécula de H _{2 .}
  • sp Superposición: a lo largo del eje internuclear, hay una superposición del orbital s medio lleno de un átomo y el orbital p medio lleno de otro átomo. La formación de metano, amoníaco y agua exhibe este tipo de superposición.
  • Superposición de pp: este tipo de superposición ocurre a lo largo del eje internuclear entre un orbital p medio lleno y otro orbital p medio lleno. Este tipo de superposición se puede ver cuando los átomos de flúor se combinan para formar moléculas _{F2 .}
• Enlace Pi (π): Durante la creación de enlaces Pi, los orbitales atómicos se superponen de tal manera que sus ejes permanecen paralelos entre sí y perpendiculares al eje internuclear. Los orbitales atómicos se superponen lateralmente durante la formación de enlaces, formando una nube cargada en forma de platillo por encima y por debajo del eje internuclear.

Fuerza de Sigma y Pi Bond

1. La medida en que los orbitales atómicos se superponen determina la fuerza de un enlace.
2. El enlace sigma, que se superpone a lo largo del eje internuclear, es más poderoso que el enlace pi, que se superpone lateralmente.
3. Los enlaces pi tienen un área de superposición más pequeña que los enlaces sigma. Esta es la razón por la cual el enlace pi se rompe primero, seguido del enlace sigma.
4. Durante la formación de enlaces múltiples, se forma un enlace pi además de un enlace sigma.

Parámetros de bonos

Para volverse estables, varios átomos deben unirse. Esta combinación se produce como resultado de la formación de enlaces. Los enlaces iónicos o electrovalentes, los enlaces covalentes y los enlaces coordinados son los tres tipos de enlaces. Como resultado, cada bono tiene una característica ligada a él.

Los parámetros de los bonos son un conjunto de diferentes rasgos o características que se pueden observar en los bonos. 

Los parámetros que definen un enlace covalente son los siguientes:

1. Orden de enlace
2. Ángulo de enlace
3. Longitud de enlace
4. Entalpía de enlace o energía

Orden de enlace

El orden de enlace de un enlace covalente es el número total de pares de electrones unidos covalentemente entre dos átomos en una molécula. Se puede calcular dibujando la estructura de Lewis de la molécula y contando el número total de pares de electrones entre los átomos en cuestión. Por ejemplo, el enlace carbono-hidrógeno en C ₂ H ₂ (etino/acetileno) tiene un orden de enlace de 1 y el enlace carbono-carbono tiene un orden de enlace de 3. El enlace oxígeno-oxígeno en una molécula de O2 tiene un orden de enlace de 2. El enlace carbono-oxígeno en una molécula de monrust de carbono tiene un orden de enlace de 3.

• Los enlaces simples tienen un orden de enlace de 1.
• Los dobles enlaces tienen un orden de enlace de 2.
• Los enlaces triples tienen un orden de enlace de 3.

Orden de enlace según la teoría de orbitales moleculares: El orden de enlace de un enlace covalente, según la teoría de orbitales moleculares, es igual a la mitad de la diferencia entre el número de electrones enlazantes y antienlazantes, como se representa en la siguiente fórmula:

Orden de enlace = (½) × (Número total de electrones de enlace – Número total de electrones de antienlace)

Ángulo de enlace

El ángulo de enlace se define como el ángulo formado entre dos enlaces covalentes formados por el mismo átomo. Un ángulo de enlace es un ángulo geométrico formado por dos enlaces covalentes adyacentes. Este parámetro de enlace proporciona información sobre la geometría molecular de un compuesto.

Longitud de enlace

La longitud de enlace de una molécula es la distancia entre los núcleos de dos átomos unidos químicamente. Está cerca de la suma de los radios covalentes de los dos átomos enlazados. Para los enlaces covalentes, la longitud del enlace está inversamente relacionada con el orden del enlace; los órdenes de enlace mayores dan como resultado enlaces más fuertes, que van acompañados de fuerzas de atracción más fuertes que mantienen unidos a los átomos. Estas fuertes fuerzas de atracción dan como resultado enlaces cortos. La espectroscopia rotacional, la difracción de rayos X y la difracción de neutrones se pueden usar para determinar experimentalmente este parámetro de enlace. Los átomos enlazados absorben energía térmica de su entorno y vibran incesantemente. La longitud del enlace varía como resultado de esta vibración. Como resultado, es fundamental comprender que la longitud de enlace de un enlace covalente representa la distancia promedio entre los núcleos de los átomos involucrados.

Tendencias periódicas en la longitud de enlace: Las longitudes de enlace son proporcionales a los radios atómicos de los átomos involucrados. Las tendencias periódicas que se pueden observar en las longitudes de enlace de los elementos son similares a las tendencias periódicas que se pueden observar en los radios atómicos de los elementos (disminuye a lo largo del período, aumenta hacia abajo en el grupo).

Energía de enlace o entalpía de enlace

La energía de enlace es una medida de la fuerza de un enlace químico. Se define como la cantidad de energía necesaria para romper todos los enlaces covalentes de un tipo determinado en un mol de un compuesto químico (que se encuentra en estado gaseoso).

Factores que afectan la energía de enlace

La cantidad de energía requerida para romper un enlace químico es directamente proporcional a su fuerza. Como resultado, la energía de enlace es:

1. Las energías de enlace son inversamente proporcionales a la longitud del enlace, por lo que los enlaces más largos tienen energías de enlace más bajas.
2. Las energías de enlace son directamente proporcionales al orden de enlace, lo que implica que los enlaces múltiples tienen energías de enlace altas.
3. Los radios atómicos de los átomos involucrados en el enlace son inversamente proporcionales (ya que el radio atómico es directamente proporcional a la longitud del enlace).

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuál es el ángulo de enlace?

Responder:

El ángulo creado por tres átomos que abarcan al menos dos enlaces se conoce como ángulo de enlace. El ángulo de torsión de cuatro átomos unidos en una string es el ángulo formado por los primeros tres átomos y el plano formado por los últimos tres átomos.

Pregunta 2: ¿Qué es un doble enlace más fuerte o un triple enlace más fuerte?

Responder:

Los enlaces triples son más fuertes que los enlaces dobles porque contienen dos enlaces pi en lugar de uno. Cada átomo de carbono tiene dos orbitales sp híbridos, uno de los cuales se superpone para formar un enlace sp-sp sigma con el correspondiente del otro átomo de carbono.

Pregunta 3: ¿Cuál es la entalpía de disociación de enlace?

Responder:

La entalpía de enlace, también conocida como entalpía de disociación de enlace, energía de enlace promedio o fuerza de enlace, es la cantidad de energía contenida en un enlace entre átomos en una molécula. De hecho, es la energía que debe aplicarse a la escisión homolítica o simétrica de un enlace en fase gaseosa.

Pregunta 4: ¿Cómo se forma un enlace pi?

Responder: 

Un enlace pi se forma cuando un enlace entre dos átomos se rompe cuando uno de los átomos gira alrededor del eje del enlace. Un enlace pi no es lo mismo que un enlace axial. Los enlaces pi se forman cuando los orbitales p paralelos en átomos adyacentes se superponen lateralmente. No están formados por orbitales híbridos.

Pregunta 5: ¿Por qué no hay rotación alrededor de un doble enlace?

Responder:

Solo los alcanos permiten la rotación libre. Debido a que se romperá durante la rotación, está restringido tanto en alquenos como en alquinos.