Enlace Químico
En 1704, Isaac Newton enunció su teoría del enlace químico: Las partículas se atraen unas a otras mediante alguna fuerza, la cual es extremadamente fuerte cuando estas partículas se ponen en contacto a pequeñas distancias y produciéndose un efecto sensible.
Enlace Químico
En 1819, Berzelius desarrolló una teoría acerca del enlace químico destacando el carácter electronegativo de los átomos que se enlazan.
En el siglo XIX Frankland, Kekule, Couper, Butlerov y Kolbe desarrollaron la teoría de valencia, basada en la idea de que los compuestos estaban unidos debido a una atracción de polos positivos y negativos.
Existe un enlace químico entre dos átomos cuando las fuerzas que actúan entre ellos son de una intensidad tal que se forma un agregado con estabilidad suficiente como para ser considerado por el químico como una especie independiente.
Concepto actual de Enlace Químico
Linus Carl Pauling
ΔH ≥ - 42 kJ.mol-1
Energía mínima para la formación de un enlace
Formación de un enlace
Formación de la molécula de H2
Formación del NaCl
Distancia de enlace
Características del enlace químico
Energía de enlace
Momento dipolar del enlace
Ángulo de enlace
Longitud o distancia de enlace
Es la separación internuclear de equilibrio entre dos átomos enlazados. Esta distancia de equilibrio es una distancia media, ya que los átomos se encuentran vibrando continuamente. Se determina por difracción de Rayos X para sustancias sólidas cristalinas o por espectroscopia molecular en sustancias que no cristalizan con facilidad o son líquidas y por difracción de electrones en gases.
Sustancia Distancia/pm Sustancia Distancia/pmH2 74 ClF 163N2 109 BrCl 214O2 121 BrF 176NO 115 ICl 232CO 113 NaCl 238F2 144 NaBr 264Cl2 199 NaI 290Br2 228 KCl 279I2 267 KBr 294
HF 92 KI 323HCl 127 RbCl 289HBr 141 CsCl 306HI 160 CsBr 314
Cambio en la distancia de enlace con la variación periódica de las propiedades físicas de los
elementos
Distancia de enlace entre dos átomos de determinados elementos que se encuentran
formando diferentes sustancias
Enlace Sustancia Distancia/pmO-H agua 96O-H peróxido de hidrógeno 97O-H metanol 96O-H ácido fórmico 96C-C diamante 154C-C etano 154C-C etanol 155C-H metano 109,5C-H etano 109,5C-H eteno 108,7
Distancia de enlace entre átomos de carbono en algunas moléculas
Enlace Tipo de Enlace Distancia/pmC-C Simple 154C=C Doble 134C≡C Triple 120C-O Simple 143C=O Doble 123C-N Simple 143C=N Doble 138C≡N Triple 116
Energía de enlace (Energía de enlace (∆Hf): cantidad media de energía calórica que se libera por cada enlace cuando los átomos de las sustancias al estado gaseoso, se combinan con formación de moléculas de nuevas sustancias también al estado gaseoso
∆Hf = - D
H2 (g) = 2 H (g) D = 436,4 kJ.mol-1
Moléculas diatómicas
Moléculas poliatómicas
CH4 (g) = C (s) + 4 H (g) D = 1661 kJ.mol-1
Energía de disociación C-H será 1661/4 = 415,25 kJ.mol-1
Sustancia D/kJ.mol-1 Sustancia D/kJ.mol-1
F2 154,8 LiH 242,7Cl2 242,6 NaH 196,7Br2 192,9 KH 179,9I2 151,1 RbH 163,2
B2 288,8N2 945,8 HF 564,9
HCl 431,1Li2 104,6 HBr 365,8Na2 71,1 HI 298,8K2 50,2
Rb2 46,0
Energía de enlace para moléculas diatómicas
Enlace D/kJ.mol-1
C-C 347,3C=C 610,9C≡C 836,8C-O 355,7C=O 707,1C≡O 1072O-O 142,3O=O 489,5N-N 163,2N=N 418N≡N 941,4C-N 305C=N 615C≡N 891
Variación de Energía de enlace de moléculas diatómicas con la multiplicidad del enlace
La energía de enlace entre dos átomos es similar, independientemente de los átomos vecinos en la molécula, lo que avala, una vez más, la afirmación de que las características del enlace químico dependen fundamentalmente de las propiedades intrínsecas de los átomos que se enlazan
Ejemplos de energías de enlace C-H en algunas moléculas:
CH4 (g) = CH3 (g) + H (g) D = 415 kJ.mol-1
CH3-CH3 (g) = CH3- CH2 (g) + H (g) D = 410 kJ.mol-1
MAYOR ENERGÍA DE DISOCIACIÓN MENOR DISTANCIA DE ENLACE
MAYOR FORTALEZA DEL ENLACE
Ángulo de enlace: Ángulo de enlace: ángulo externo formado por los segmentos de recta que pasan por un átomo central y dos átomos unidos a este. Debido a la vibración de los átomos enlazados, el ángulo de enlace es un valor promedio.
C
A
B
Ángulos de enlace respecto al átomo de carbono
Molécula Nombre Ángulo/ºCH4 metano 109,5
CH3Cl clorometano 110,5CH2Cl2 diclorometano 112CH3Br bromometano 111,2CH3I yodometano 111,4
CH3OH metanol 109,3C2H6 etano 109,3
La naturaleza del átomo central es la que determina el ángulo de enlace.
Ángulos de enlace H-X-H en diferentes compuestos hidrogenados
Sustancia Ángulo/º Sustancia Ángulo/º Sustancia Ángulo/º
CH4 109,5 NH3 107,3 H2O 104,5
SiH4 109,5 PH3 93,3 H2S 92,2
GeH4 109,5 AsH3 91,8 H2Se 91,0
SnH4 109,5 SbH3 89,5 H2Te 89,5
Momento dipolar del enlace
El momento dipolar (pe) es una magnitud vectorial, de forma tal que se representa por una saeta cuyo sentido está dirigido hacia el centro de carga negativa. La dirección de esta magnitud coincide con la del enlace en moléculas diatómicas.
oe r.qp δ- δ+
Cl Hpe
………………………
……………………
HClLiClNaClKCl
Pe=3,57x10-30 C.m Pe=24,30x10-30 C.mPe=30,00x10-30 C.mPe=34,30x10-30 C.m
Carga parcial
• Cargas aproximadas que tienen los átomos en un enlace determinado.
Cl: Inicialmente es más electronegativo y disminuye su χ al formar el enlace (δ -)
H: Inicialmente es menos electronegativo y aumenta su χ al formar el enlace (δ +)
δ- δ+
Cl H
Carga parcial
•Principio de igualación de las electronegatividades.•El cambio que experimenta la χ de un átomo al formar el enlace es una medida de la carga, + o -, que tiene el mismo en el enlace en cuestión.
• δ =
Pauling estableció la relación entre la diferencia de electronegatividad de dos elementos y el porcentaje de carácter iónico del enlace formado por los átomos de estos. Henry y Smyth modificaron esta relación, de forma tal que:
2BABA χχ3,5χχ16iónicocaráterde%
Donde χA y χB son las electronegatividades
correspondientes a los dos elementos cuyos átomos forman el enlace.
Momento Dipolar en moléculas poliatómicas
Compuesto Momento dipolar.10-30
/ C.mCompuesto Momento dipolar.10-30
/C.mNH3 4,93 O3 1,7NF3 0,80 CS2 0H2O 6,13 CO2 0H2S 3,06 SO2 5,43SiH4 0 H2O2 7
O = C = O pe = 0 C.m
.
OOO
pe = 1,7x10-30 C.m
Momento dipolar
NFF
F
NHH
H
El momento dipolar en el amoníaco es mayor
Modelos de enlace químico
Enlace iónico
Enlace covalente
Enlace metálico
Iónico Covalente Metálico
Naturaleza del enlace
Transferencia de electronesA+ B-
Compartición de electronesA:B
Electrones deslocalizados
Naturaleza de los átomos
Átomos de electronegatividades muy diferentes
Electronegatividades igual o muy semejantes
Átomos de baja electronegatividad, energía de ionización y electroafinidad
Estado de agregación
Sólidos Sólidos, líquidos y gaseosos según las fuerzas intermoleculares
Sólidos excepto el Hg
Tf y Te Altas Bajas Altas
Cristales Forman redes cristalinas iónicas con fuertes atracciones electrostáticas
Pueden formar cristales moleculares donde la fuerza de interacción son más débiles
Forman redes cristalinas metálicas
Otras propiedades
Solubles en aguaConducen la corriente eléctrica fundidos o en disolución
No conducen la corriente eléctrica
Conducen la corriente eléctricaReaccionan violentamente con H2O