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Del benceno al nitrato: ¿Qué historias sorprendentes se esconden detrás de las órdenes de bonos que conoces?
En el mundo de la química, el orden de los enlaces es un indicador importante que mide la multiplicidad de enlaces covalentes entre dos átomos. Este concepto fue propuesto por primera vez por Gerhard Herzberg y ampliado en la investigación de R. S. Mulliken y Friedrich Hund. El orden de los enlaces se puede definir como la diferencia entre el número de pares de electrones en los orbitales moleculares enlazantes y el número de pares de electrones en los orbitales moleculares antienlazantes. Este valor refleja aproximadamente el nivel de estabilidad del bono.
El orden de los enlaces proporciona un indicador aproximado de la estabilidad de los enlaces, y las especies con la misma carga tendrán el mismo orden de enlaces.
La definición específica de nivel de enlace es el número de pares de electrones que están unidos covalentemente entre dos átomos. Por ejemplo, en el nitrógeno diatómico N≡N, el enlace entre los átomos de nitrógeno es 3 (lo que indica un triple enlace) en el acetileno H–C≡C–H, el enlace entre los dos átomos de carbono también es 3, y el C; –El enlace H tiene un orden de enlace de 1. De manera similar, en el monóxido de carbono −C≡O+, el orden de enlace entre el carbono y el oxígeno también es 3. En algunas moléculas más complejas, como el trifluoruro de tetrasulfonilo N≡SF3, el enlace entre azufre y nitrógeno es de orden 3, mientras que el enlace entre azufre y flúor es de orden 1.
Sin embargo, no todas las moléculas tienen órdenes de enlace enteros. En la molécula de benceno, que tiene 6 electrones π debido a la resonancia, el orden de enlace entre cada par de átomos de carbono se calcula en 1,5 (es decir, "medio enlace"). Esto es importante porque dichos cálculos muestran la complejidad de la distribución de electrones en las moléculas. Además, en el ion nitrato (NO−3), el orden de enlace entre nitrógeno y oxígeno es 4/3 (es decir, 1,333333...), mientras que en algunos casos especiales, como el catión hidrógeno H+2, el orden de enlace es incluso podría describirse como 0,5.
En moléculas con enlaces resonantes o no clásicos, los órdenes de enlace no son necesariamente números enteros, lo que refleja la diversidad y complejidad de la molécula.
Orden de enlaces y teoría de orbitales moleculares
En la teoría de los orbitales moleculares, el nivel de enlace se refiere a la mitad de la diferencia entre el número de electrones enlazantes y antienlazantes. En términos generales, cuanto mayor sea el nivel de vínculo, más fuerte será el vínculo. Según esta teoría, por ejemplo, las moléculas de H2 y He2 también tienen niveles de enlace de 1/2 y sus estructuras moleculares siguen siendo estables. Ejemplos como este muestran cómo se puede lograr la estabilidad con niveles bajos de bonos.
Otras definiciones de niveles clave
Este concepto se utiliza ampliamente en dinámica molecular y modelos de energía potencial a nivel de enlace. El famoso químico Linus Pauling propuso en 1947 que el orden de los enlaces entre dos átomos puede describirse mediante la longitud del enlace medida experimentalmente. En su fórmula, calcular la relación entre el orden de los enlaces y la longitud del enlace, es decir, la fuerza del enlace, puede ayudarnos a obtener una comprensión más profunda de la naturaleza del enlace en química.
Cuando profundizamos en la definición y cálculo de los niveles de enlace, no sólo estamos estudiando la estructura de la molécula, sino también revelando las sutiles relaciones entre elementos.
La conclusión es que el orden de los enlaces no es un simple número, sino un indicador profundamente significativo en química, que refleja tanto la complejidad de la estructura molecular como los enlaces entre las moléculas. En los sistemas químicos, el comportamiento de las moléculas a menudo depende de la presencia y cambios en el orden de los enlaces. Ya sea dióxido de carbono común o el octaclorodimolibdato especial, cada molécula tiene sus propias características únicas. ¿Significa esto que todavía quedan muchos misterios inexplorados por descubrir en nuestra comprensión de la química?
