Orden de enlace: definición, fórmula y ejemplos

¿Enlace simple, doble o triple?

¿Alguna vez ha tenido ganas de helado? Una de tus grandes decisiones, además del sabor, por supuesto, es si pedir un cono de inmersión simple, doble o triple. Al igual que los conos de helado, los enlaces químicos son simples, dobles o triples. Un enlace simple es un enlace químico que se forma cuando dos átomos comparten un par de electrones. Por ejemplo, el metano (CH4) contiene cuatro enlaces simples. Cada par de electrones entre el átomo de carbono central y un átomo de hidrógeno es un enlace sencillo. De manera similar, un doble enlace ocurre cuando dos átomos comparten dos pares de electrones. ¿Cuántos pares de electrones se comparten entre los átomos en un triple enlace ?

Cálculo de la orden de los enlaces

De alguna manera, el orden de los enlaces es un poco como clasificar un enlace como simple, doble o triple. El orden de enlace es el número de pares de electrones de enlace compartidos por dos átomos en una molécula.

Para las moléculas donde todos los enlaces están localizados (es decir, no contribuyen a las estructuras de resonancia ), calcular el orden de los enlaces es bastante simple. Todos los electrones de estas moléculas son electrones de enlace. No tienen electrones antienlazantes, por lo que el numerador de nuestra ecuación se convierte en el número de electrones enlazados. Intentemos calcular el orden de los enlaces con un ejemplo real: etano, C2H4. Podemos ver en su estructura de Lewis que los átomos de carbono están conectados por dos enlaces, lo que produce cuatro electrones.

Para calcular su orden de enlace usando la fórmula, colocamos ‘4’ para el número de electrones enlazados y ‘0’ para el número de electrones antienlazantes. Cuando hacemos los cálculos, obtenemos un orden de enlace de 2.

Bastante simple, ¿verdad? Pruébelo y convénzase de que un enlace CH en el metano tiene un orden de enlace 1. ¿Qué adivinaría para el orden de enlace en el acetileno, C2H2? Aquí hay una pista: ¡el acetileno tiene un triple enlace carbono-carbono!

Órdenes de enlaces no integrales

Comenzamos comparando el orden de los enlaces con los conos de helado. Eso funciona hasta cierto punto, pero ¿alguna vez ha intentado pedir una bola y media de helado? ¡Lo más probable es que el servidor detrás del mostrador te haya mirado de manera divertida! Algunas cosas simplemente no están hechas para entrar en nada más que números enteros. ¡Pero la orden de fianza no es uno de ellos!

Muchos compuestos tienen órdenes de enlace no integrales. Lo único que estos compuestos tienen en común es que tienen dos o más estructuras de resonancia. Para calcular el orden de los enlaces en estas moléculas, es más fácil considerar todos los átomos involucrados en la resonancia de un grupo de enlaces. Probemos este enfoque para averiguar el orden de enlace de CO en el ion carbonato, CO32-. Tiene estas tres estructuras de resonancia:

En cada estructura, hay 3 enlaces sigma, lo que nos da 6 electrones de enlace. También hay un enlace pi en cada estructura, agregando 2 electrones de enlace más. Eso se encarga de todos los electrones, por lo que hay 0 electrones en los orbitales antienlazantes. Esto nos da 6 + 2 = 8 electrones en orbitales de enlace a través de tres enlaces. Antes de calcular el orden de los enlaces, tenemos que dividir por 3 (en este caso) para calcular el número de electrones enlazantes y antienlazantes por átomo de carbono.

Enlace de electrones por átomo de carbono = 8/3 = 2,67

Electrones de unión por átomo de carbono = 0/3 = 0

Ahora podemos ingresar estos resultados en nuestra fórmula para el orden de enlace:

Resumen de la lección

Entonces, ¿cuál es el problema con el pedido de enlaces y por qué calcularlo? Para la mayoría de las moléculas, puede averiguar el orden de enlace observando la estructura de Lewis. Un enlace sencillo tiene un orden de enlace de uno, un enlace doble tiene un orden de enlace de dos y un enlace triple tiene un orden de enlace de tres. Las moléculas con estructuras de resonancia son un poco más complicadas y, para aquellos, querrás calcularlas usando las fórmulas que aprendiste en esta lección.

Pero una vez que tenemos un número para la orden de fianza, todavía queda una pregunta candente: ¿por qué importa esto? La respuesta corta es, ‘más grande es mejor’ (algo así como nuestra analogía con el cono de helado). Cuanto mayor sea el orden de enlace, más fuerte será el enlace. Puede utilizar esta información para predecir la fuerza relativa de los enlaces, simplemente comparando los pedidos de enlaces.