En geometría molecular , la longitud de enlace o distancia de 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.
La longitud del enlace está relacionada con el orden de enlace : cuanto más electrones participan en la formación del enlace, más corto es. 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 de enlace es igual al radio covalente .
Las longitudes de los enlaces se miden en la fase sólida mediante difracción de rayos X o se aproximan en la fase gaseosa mediante espectroscopia de microondas . Un enlace entre un par dado de átomos puede variar entre diferentes moléculas. Por ejemplo, los enlaces de carbono a hidrógeno en el metano son diferentes a los del cloruro de metilo . Sin embargo, es posible hacer generalizaciones cuando la estructura general es la misma.
A continuación se muestra una tabla con enlaces simples experimentales del carbono con otros elementos. Las longitudes de enlace 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 sobre elementos químicos para cada elemento). Como tendencia general, las distancias de enlace disminuyen a lo largo de la fila en la tabla periódica y aumentan hacia abajo en un grupo . Esta tendencia es idéntica a la del radio atómico .
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 para un enlace simple carbono-carbono, pero también es la longitud de enlace más grande que existe para 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.
Existen longitudes de enlace inusualmente largas. El récord actual del enlace CC más largo, con una longitud de 186,2 pm, lo ostenta el 1,8-bis(5-hidroxidibenzo[a,d]cicloheptatrien-5-il)naftaleno, [2] una de las muchas moléculas de la categoría de los hexaaril-etanos, que son derivados basados en el esqueleto del hexafeniletano . El enlace se encuentra entre los carbonos C1 y C2, como se muestra en la siguiente imagen.
Otro compuesto notable con una longitud de enlace CC extraordinaria es el triciclobutabenceno , en el que se informa una longitud de enlace de 160 pm. El enlace CC más largo dentro de la categoría de ciclobutabenceno es de 174 pm según la cristalografía de rayos X. [3] En este tipo de compuesto , el anillo de ciclobutano forzaría ángulos de 90° en los átomos de carbono conectados al anillo de benceno donde ordinariamente tienen ángulos de 120°.
Se afirma que en un dímero de dos dianiones tetracianoetileno existe un enlace C–C de longitud muy larga, de hasta 290 pm, aunque se trata de un enlace de 2 electrones y 4 centros. [4] [5] Este tipo de enlace también se ha observado en dímeros de fenalenilo neutros . Las longitudes de enlace de estos denominados "enlaces panqueque" [6] 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 mayor carácter s del enlace sigma . En el benceno, todos los enlaces tienen la misma longitud: 139 pm. El mayor carácter s de los enlaces simples carbono-carbono también es notable en el enlace central del diacetileno (137 pm) y en el de un cierto dímero de tetraedro (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 comprimir un enlace 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 que se comprime 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 fulereno . [7] El enlace simple C–C teórico más pequeño obtenido en este estudio es de 131 pm para un derivado hipotético de tetraedro. [8]
El mismo estudio también estimó que estirar o apretar el enlace C–C en una molécula de etano a 5 pm requería 2,8 o 3,5 kJ / mol , respectivamente. Estirar o apretar el mismo enlace a 15 pm requería aproximadamente 21,9 o 37,7 kJ/mol.
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