Longitud de enlace - Bond length

En geometría molecular , la longitud del enlace o la distancia del enlace se define como la distancia media entre los núcleos de dos átomos enlazados en una molécula . Es una propiedad transferible de un enlace entre átomos de tipos fijos, relativamente independiente del resto de la molécula.

Explicación

La longitud del enlace está relacionada con el orden del enlace : cuando más electrones participan en la formación del enlace, el enlace es más corto. La longitud del enlace también está inversamente relacionada con la fuerza del enlace y la energía de disociación del enlace : si todos los demás factores son iguales, un enlace más fuerte será más corto. En un enlace entre dos átomos idénticos, la mitad de la distancia del enlace es igual al radio covalente .

Las longitudes de los enlaces se miden en fase sólida mediante difracción de rayos X o se aproximan en fase gaseosa mediante espectroscopía de microondas . Un enlace entre un par de átomos dado puede variar entre diferentes moléculas. Por ejemplo, los enlaces de carbono a hidrógeno en el metano son diferentes de los del cloruro de metilo . Sin embargo, es posible hacer generalizaciones cuando la estructura general es la misma.

Unir longitudes de carbono con otros elementos.

A continuación se muestra una tabla con enlaces sencillos experimentales para el carbono con otros elementos. Las longitudes de los enlaces se dan en picómetros . Por aproximación, la distancia de enlace entre dos átomos diferentes es la suma de los radios covalentes individuales (estos se dan en los artículos de elementos químicos para cada elemento). Como tendencia general, las distancias de los enlaces disminuyen a lo largo de la fila de la tabla periódica y aumentan en un grupo . Esta tendencia es idéntica a la del radio atómico .

Distancia de enlace del carbono a otros elementos
Elemento adherido Duración del bono ( pm ) Grupo
H 106–112 grupo 1
Ser 193 Grupo 2
Mg 207 Grupo 2
B 156 grupo 13
Alabama 224 grupo 13
En 216 grupo 13
C 120-154 grupo 14
Si 186 grupo 14
Sn 214 grupo 14
Pb 229 grupo 14
norte 147–210 grupo 15
PAG 187 grupo 15
Como 198 grupo 15
Sb 220 grupo 15
Bi 230 grupo 15
O 143–215 grupo 16
S 181-255 grupo 16
Cr 192 grupo 6
Se 198-271 grupo 16
Te 205 grupo 16
Mes 208 grupo 6
W 206 grupo 6
F 134 grupo 17
Cl 176 grupo 17
Br 193 grupo 17
I 213 grupo 17

Longitudes de enlace en compuestos orgánicos

La longitud del enlace entre dos átomos de una molécula depende no solo de los átomos, sino también de factores como la hibridación orbital y la naturaleza electrónica y estérica de los sustituyentes . La longitud del enlace carbono-carbono (C – C) en el diamante es de 154 pm. Generalmente se considera la longitud promedio de un enlace sencillo carbono-carbono, pero también es la longitud de enlace más grande que existe para los enlaces covalentes de carbono ordinarios. Dado que una unidad atómica de longitud (es decir, un radio de Bohr) es 52,9177 pm, la longitud del enlace C – C es 2,91 unidades atómicas, o aproximadamente tres radios de Bohr de longitud.

Existen longitudes de enlace inusualmente largas. El poseedor del récord actual del enlace CC más largo con una longitud de 186.2 pm es el 1,8-bis (5-hidroxidibenzo [a, d] cicloheptatrien-5-il) naftaleno, una de las muchas moléculas dentro de una categoría de hexaaril etanos , que son derivados basados ​​en el esqueleto de hexaphenylethane . El enlace se encuentra entre los carbonos C1 y C2 como se muestra en la imagen a continuación.

Derivado basado en el esqueleto de hexafeniletano que contiene el enlace CC más largo conocido entre los átomos C1 y C2 con una longitud de 186,2 pm


Otro compuesto notable con una longitud de enlace CC extraordinaria es el triciclobutabenceno , en el que se informa una longitud de enlace de 160 µm. Enlace CC más larga dentro de la categoría cyclobutabenzene es 174 pm basado en cristalografía de rayos X . En este tipo de compuesto, el anillo de ciclobutano forzaría ángulos de 90 ° en los átomos de carbono conectados al anillo de benceno donde normalmente tienen ángulos de 120 °.


Ciclobutabenceno con una longitud de enlace en rojo de 174 pm

La existencia de un enlace C-C muy largo de hasta 290 pm se afirma en un dímero de dos dianiones de tetracianoetileno , aunque esto se refiere a un enlace de 2 electrones y 4 centros. Este tipo de enlace también se ha observado en dímeros de fenalenilo neutros . Las longitudes de enlace de estos llamados "enlaces panqueques" son de hasta 305 pm.

También son posibles distancias de enlace C-C más cortas que el promedio: los alquenos y alquinos tienen longitudes de enlace de 133 y 120 pm, respectivamente, debido al aumento del carácter s del enlace sigma . En benceno, todos los enlaces tienen la misma longitud: 139 pm. El aumento del carácter s de los enlaces simples carbono-carbono también es notable en el enlace central del diacetileno (137 pm) y el de cierto dímero de tetraedrano (144 pm).

En el propionitrilo, el grupo ciano retira electrones, lo que también da como resultado una longitud de enlace reducida (144 pm). También es posible apretar una unión C – C mediante la aplicación de tensión . Existe un compuesto orgánico inusual llamado In-metilciclofano con una distancia de enlace muy corta de 147 pm para el grupo metilo comprimido entre un tripticeno y un grupo fenilo. En un experimento in silico, se estimó una distancia de enlace de 136 pm para el neopentano encerrado en fullereno . El enlace simple C – C teórico más pequeño obtenido en este estudio es 131 pm para un derivado hipotético de tetrahedrano.

El mismo estudio también estimó que estirar o apretar el enlace C-C en una molécula de etano a las 5 pm requería 2.8 o 3.5 kJ / mol , respectivamente. Estirar o apretar la misma unión a las 15 pm requirió un estimado de 21,9 o 37,7 kJ / mol.

Longitudes de enlace en compuestos orgánicos
C – H Duración ( pm ) C – C Duración (pm) Múltiples enlaces Duración (pm)
sp 3 –H 110 sp 3 –sp 3 154 Benceno 140
sp 2 –H 109 sp 3 –sp 2 150 Alqueno 134
sp – H 108 sp 2 –sp 2 147 Alquino 120
sp 3 –sp 146 Allene 130
sp 2 –sp 143
sp – sp 137

Referencias

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