Longitud de enlace

En geometría molecular, la longitud del enlace o la distancia de enlace se define como la distancia promedio entre los núcleos de dos átomos unidos en una molécula. Es una propiedad transferible de un enlace entre átomos de tipos fijos, relativamente independiente del resto de la molécula.

Explicación

longitud del enlace está relacionada con el orden del enlace: cuando más electrones participan en la formación del enlace, el enlace es más corto. La longitud del enlace también está inversamente relacionada con la fuerza del enlace y la energía de disociación del enlace: en igualdad de condiciones, un enlace más fuerte será más corto. En un enlace entre dos átomos idénticos, la mitad de la distancia del 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 de átomos determinado 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.

Unir longitudes de carbono con otros elementos

A continuación se proporciona una tabla con enlaces simples experimentales del carbono a 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 de cada elemento). Como tendencia general, las distancias de enlace disminuyen a lo largo de la fila de la tabla periódica y aumentan hacia abajo en un grupo. Esta tendencia es idéntica a la del radio atómico.

Longitudes de enlace en compuestos orgánicos

La longitud de unión entre dos átomos en una molécula depende no sólo de los átomos, sino también de factores tales como la hibridación orbital y la naturaleza electrónica y estetica de los sustitutos. La longitud de unión de carbono-carbono (C-C) en diamante es de 154 pm. Por lo general se considera la longitud promedio de un enlace carbono-carbono único, pero también es la mayor longitud de unión que existe para los bonos covalentes de carbono ordinarios. Dado que una unidad atómica de longitud (es decir, un radio Bohr) es 52.9177 pm, la longitud de unión C-C es de 2.91 unidades atómicas, o aproximadamente tres radios Bohr de largo.

Existen longitudes de enlace inusualmente largas. El poseedor del récord actual del enlace C-C más largo, con una longitud de 186,2 pm, es el 1,8-Bis(5-hidroxidibenzo[a,d]cicloheptatrien-5-il)naftaleno, una de las muchas moléculas dentro de una categoría de hexaariletanos, que son derivados basados en esqueleto de hexafeniletano. El enlace se encuentra entre los carbonos C1 y C2 como se muestra en la siguiente imagen.

Otro compuesto notable con una extraordinaria longitud de unión C-C es triciclobutabenzene, en el que se reporta una longitud de unión de 160 pm. El bono C-C más largo dentro de la categoría ciclobutabenzene es de 174 pm basado en la cristalografía de rayos X. En este tipo de compuesto el anillo ciclobutano forzaría ángulos de 90° sobre los átomos de carbono conectados al anillo benceno donde normalmente tienen ángulos de 120°.

La existencia de una larga longitud de unión C-C de hasta 290 pm se reclama en un centavo de dos dianiones de tetracyanoetileno, aunque esto se refiere a un vínculo de 2-electron-4-centro. Este tipo de unión también se ha observado en los dimers neutros de fenil. Las longitudes de los lazos de estos llamados "lazos panqueques" son de hasta 305 pm.

También son posibles distancias de unión C-C más cortas que las promedios: las alkenas y los alquinos tienen longitudes de unión de 133 y 120 pm respectivamente debido al aumento de s-character del vínculo sigma. En benceno todos los bonos tienen la misma longitud: 139 pm. Los bonos individuales carbono-carbono aumentan el s-character también es notable en el vínculo central de diacetileno (137 pm) y el de un cierto tetrahedrano dimer (144 pm).

En el propionitrilo el grupo cyano retira los electrones, también resultando en una longitud de unión reducida (144 pm). También es posible apretar un vínculo C-C mediante la aplicación de la tensión. Existe un compuesto orgánico inusual llamado In-metilciclofane con una distancia de enlace muy corta de 147 pm para que el grupo de metil se exprima entre un tríptico y un grupo de fenil. En un experimento de silico se estimó una distancia de enlace de 136 pm para el neopentano encerrado en fullerene. El más pequeño vínculo teórico C-C único obtenido en este estudio es 131 pm para un derivado hipotético de tetrahedrano.

El mismo estudio también estimó que estirar o apretar el enlace C-C en una molécula de etano a las 5 pm requería 2,8 o 3,5 kJ/mol, respectivamente. Estirar o apretar el mismo enlace a las 15 pm requirió aproximadamente 21,9 o 37,7 kJ/mol.