En química , la energía de enlace ( BE ), también llamada entalpía media de enlace [1] o entalpía media de enlace [2], es una medida de la fuerza del enlace en un enlace químico . [3] La IUPAC define la energía de enlace como el valor promedio de la energía de disociación del enlace en fase gaseosa (generalmente a una temperatura de 298,15 K) para todos los enlaces del mismo tipo dentro de la misma especie química. [4]
La energía de disociación del enlace (entalpía) [5] también se conoce como energía de ruptura del enlace, energía de enlace, fuerza del enlace o energía de enlace (abreviatura: BDE , BE o D ). Se define como el cambio de entalpía estándar de la siguiente fisión: R— X → R + X . El BDE , denotado por Dº(R— X ), suele derivarse de la ecuación termoquímica,
Esta ecuación nos dice que el BDE para un enlace determinado es igual a la energía de los componentes individuales que forman el enlace cuando están libres y no unidos menos la energía de los componentes cuando están unidos entre sí. Estas energías vienen dadas por la entalpía de formación Δ H f º de los componentes en cada estado.
La entalpía de formación de una gran cantidad de átomos, radicales libres, iones, agrupaciones y compuestos está disponible en los sitios web de NIST , NASA , CODATA e IUPAC . La mayoría de los autores prefieren utilizar los valores de BDE a 298,15 K. [6]
Por ejemplo, la energía del enlace carbono - hidrógeno en el metano BE (C–H) es el cambio de entalpía (∆ H ) de romper una molécula de metano en un átomo de carbono y cuatro radicales de hidrógeno , dividido por cuatro. El valor exacto para un determinado par de elementos enlazados varía algo dependiendo de la molécula específica, por lo que las energías de enlace tabuladas son generalmente promedios de una serie de especies químicas típicas seleccionadas que contienen ese tipo de enlace. [7]
La energía de enlace ( BE ) es el promedio de todas las energías de disociación de enlaces de un solo tipo de enlace en una molécula determinada. [8] Las energías de disociación de enlaces de varios enlaces diferentes del mismo tipo pueden variar incluso dentro de una sola molécula.
Por ejemplo, una molécula de agua está compuesta por dos enlaces O – H unidos como H – O – H. La energía de enlace para H 2 O es la energía promedio requerida para romper cada uno de los dos enlaces O-H en secuencia:
Aunque los dos enlaces son equivalentes en la molécula simétrica original, la energía de disociación del enlace de un enlace oxígeno-hidrógeno varía ligeramente dependiendo de si hay o no otro átomo de hidrógeno unido al átomo de oxígeno. Por tanto, la energía de enlace de una molécula de agua es 461,5 kJ/mol (110,3 kcal/mol). [9]
Cuando el enlace se rompe, el par de electrones enlazantes se dividirá equitativamente en productos. Este proceso se llama escisión de enlaces homolíticos (escisión homolítica; homólisis) y da como resultado la formación de radicales. [10]
La fuerza de un enlace se puede estimar comparando los radios atómicos de los átomos que forman el enlace con la longitud del enlace mismo. Por ejemplo, el radio atómico del boro se estima en 85 pm , [11] mientras que la longitud del enlace B-B en B 2 Cl 4 es 175 pm. [12] Dividir la longitud de este enlace por la suma del radio de cada átomo de boro da una relación de
.
Esta relación es ligeramente mayor que 1, lo que indica que el enlace en sí es ligeramente más largo que la superposición mínima esperada entre las nubes de electrones de valencia de los dos átomos de boro . Por tanto, podemos concluir que este enlace es un enlace simple bastante débil.
En otro ejemplo, el radio atómico del renio es 135 pm, [11] con una longitud de enlace Re-Re de 224 pm en el compuesto [Re 2 Cl 8 ] -2 . Si se siguen los mismos pasos anteriores se obtiene una proporción de
.
Esta relación es notablemente inferior a 1, lo que indica que existe una gran superposición entre las nubes de electrones de valencia de los dos átomos de renio. De estos datos podemos concluir que se trata de un vínculo muy fuerte. Experimentalmente, se descubrió que el enlace Re-Re en [Re 2 Cl 8 ] -2 era un enlace cuádruple . [13] Este método de determinación es más útil para compuestos unidos covalentemente. [14]
En los compuestos iónicos , la electronegatividad de los dos átomos que se unen tiene un efecto importante en su energía de enlace. [15] El alcance de este efecto se describe mediante la energía reticular del compuesto , donde una energía reticular más negativa corresponde a una fuerza de atracción más fuerte entre los iones. Generalmente, mayores diferencias de electronegatividad corresponden a enlaces iónicos más fuertes. Por ejemplo, el compuesto cloruro de sodio (NaCl) tiene una energía reticular de -786 kJ/mol con una diferencia de electronegatividad de 2,23 entre el sodio y el cloro. Mientras tanto, el compuesto yoduro de sodio (NaI) tiene una energía reticular más baja de -704 kJ/mol con una diferencia de electronegatividad igualmente menor de 1,73 entre el sodio y el yodo. [16] [17]
