En química , el orden de los enlaces es una medida formal de la multiplicidad de un enlace covalente entre dos átomos. Como lo introdujo Linus Pauling , el orden de los enlaces se define como la diferencia entre el número de pares de electrones en los orbitales moleculares enlazantes y antienlazantes .
El orden de los bonos da una indicación aproximada de la estabilidad de un bono . Las especies isoelectrónicas tienen el mismo orden de enlace. [1]
El orden de los enlaces en sí es el número de pares de electrones ( enlaces covalentes ) entre dos átomos . [2] Por ejemplo, en el nitrógeno diatómico N≡N, el orden de enlace entre los dos átomos de nitrógeno es 3 ( triple enlace ). En acetileno H – C≡C – H, el orden de enlace entre los dos átomos de carbono también es 3, y el orden de enlace C – H es 1 ( enlace simple ). En monóxido de carbono , − C≡O + , el orden de enlace entre carbono y oxígeno es 3. En trifluoruro de tiazilo N≡SF 3 , el orden de enlace entre azufre y nitrógeno es 3, y entre azufre y flúor es 1. En oxígeno diatómico O =O el orden de los enlaces es 2 ( doble enlace ). En etileno H 2 C=CH 2 el orden de enlace entre los dos átomos de carbono también es 2. El orden de enlace entre el carbono y el oxígeno en dióxido de carbono O=C=O también es 2. En fosgeno O=CCl 2 , el orden de enlace entre el carbono y el oxígeno es 2, y entre el carbono y el cloro es 1.
En algunas moléculas, el orden de los enlaces puede ser 4 ( enlace cuádruple ), 5 ( enlace quíntuple ) o incluso 6 ( enlace séxtuple ). Por ejemplo, la sal de octaclorodimolibdato de potasio ( K 4 [Mo 2 Cl 8 ] ) contiene el anión [Cl 4 Mo≣MoCl 4 ] 4− , en el que los dos átomos de Mo están unidos entre sí mediante un enlace de orden 4. Cada El átomo de Mo está unido a cuatro ligandos Cl − mediante un enlace de orden 1. El compuesto ( terfenilo ) – CrCr – (terfenilo) contiene dos átomos de cromo unidos entre sí mediante un enlace de orden 5, y cada átomo de cromo está unido a un ligando de terfenilo mediante un enlace sencillo. Se detecta un enlace de orden 6 en las moléculas de ditungsteno W 2 , que existen sólo en fase gaseosa .
En moléculas que tienen enlaces de resonancia o no clásicos, el orden de los enlaces puede no ser un número entero . En el benceno , los orbitales moleculares deslocalizados contienen 6 electrones pi sobre seis carbonos, lo que esencialmente produce medio enlace pi junto con el enlace sigma para cada par de átomos de carbono, lo que da un orden de enlace calculado de 1,5 (un enlace y medio). Además, en algunas moléculas pueden aparecer órdenes de enlace de 1,1 (once décimos de enlace), 4/3 (o 1,333333..., cuatro tercios de enlace) o 0,5 ( medio enlace ), y se refieren esencialmente a la fuerza de los enlaces en relación con los enlaces. con orden 1. En el anión nitrato ( NO−3), el orden de enlace para cada enlace entre nitrógeno y oxígeno es 4/3 (o 1,333333...). Enlace en catión dihidrógeno H+2puede describirse como un enlace covalente de un electrón , por lo que el enlace entre los dos átomos de hidrógeno tiene un orden de enlace de 0,5. [3]
En la teoría de los orbitales moleculares , el orden de los enlaces se define como la mitad de la diferencia entre el número de electrones enlazantes y el número de electrones antienlazantes según la siguiente ecuación. [4] [5] Esto a menudo, pero no siempre, produce resultados similares para enlaces cerca de sus longitudes de equilibrio, pero no funciona para enlaces estirados. [6] El orden de los enlaces también es un índice de la fuerza de los enlaces y también se utiliza ampliamente en la teoría del enlace de valencia .
Generalmente, cuanto mayor sea el orden de los bonos, más fuerte será el vínculo. Las órdenes de bonos de la mitad pueden ser estables, como lo muestra la estabilidad de H+2(longitud del enlace 106 pm, energía del enlace 269 kJ/mol) y He+2(longitud del enlace 108 pm, energía del enlace 251 kJ/mol). [7]
La teoría de los orbitales moleculares de Hückel ofrece otro enfoque para definir órdenes de enlaces basados en coeficientes de orbitales moleculares, para moléculas planas con enlaces π deslocalizados. La teoría divide el enlace en un sistema sigma y un sistema pi. El orden de los enlaces π entre los átomos r y s derivado de la teoría de Hückel fue definido por Charles Coulson utilizando los coeficientes orbitales de los MO de Hückel: [8] [9] [ se necesita aclaración ]
Aquí la suma se extiende sólo sobre los orbitales moleculares π, y n i es el número de electrones que ocupan el orbital i con coeficientes cri y c si en los átomos r y s respectivamente. Suponiendo una contribución del orden de enlace de 1 del componente sigma, esto da un orden de enlace total (σ + π) de 5/3 = 1,67 para el benceno, en lugar del orden de enlace comúnmente citado de 1,5, lo que muestra cierto grado de ambigüedad en cómo el concepto del orden de los bonos está definido.
Para formas más elaboradas de teoría de orbitales moleculares que involucran conjuntos de bases más grandes , se han propuesto otras definiciones. [10] Durante mucho tiempo se ha debatido una definición estándar de la mecánica cuántica para el orden de los enlaces. [11] En 2017 se publicó un método integral para calcular el orden de los enlaces a partir de cálculos de química cuántica. [6]
El concepto de orden de enlace se utiliza en dinámica molecular y potenciales de orden de enlace . La magnitud del orden de los enlaces está asociada con la longitud del enlace . Según Linus Pauling en 1947, el orden de enlace entre los átomos i y j se describe experimentalmente como
donde d 1 es la longitud del enlace simple, d ij es la longitud del enlace medida experimentalmente y b es una constante, dependiendo de los átomos. Pauling sugirió un valor de 0,353 Å para b , para los enlaces carbono-carbono en la ecuación original: [12]
El valor de la constante b depende de los átomos. Esta definición de orden de enlaces es algo ad hoc y sólo es fácil de aplicar a moléculas diatómicas .
![{\displaystyle s_{ij}=\exp {\left[{\frac {d_{1}-d_{ij}}{b}}\right]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1f4eeab764914ea48d15e922d721018e428c4d3f)
