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