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UNIDAD DIDÁCTICA 3: EL ENLACE QUÍMICO (2ª PARTE) APARTADO 11 - ENERGIA Y LONGITUD DE ENLACE EN EL ENLACE COVALENTE QUÍMICA. 2º BACHILLERATO. PROFESOR: CARLOS M. ARTEAGA 1 QUÍMICA. 2º DE BACHILLERATO PROFESOR: CARLOS MARTÍN ARTEAGA UNIDAD DIDÁCTICA 3 EL ENLACE QUÍMICO PARTE 2: EL ENLACE COVALENTE 11.- ENERGIA Y LONGITUD DE ENLACE EN EL ENLACE COVALENTE ESTUDIA / APRENDE La explicación, desde el punto de vista energético, de la formación de un enlace covalente. Los conceptos de distancia y de energía de enlace y la relación entre ellos. La relación entre longitud de enlace y tipo de enlace. La relación entre energía de enlace y tipo de enlace. En la naturaleza todas las partículas, sistemas de partículas o cuerpos tienden a alcanzar el nivel de menor energía que les sea posible. También la teoría de los enlaces químicos puede ser explicada mediante esta idea. En el enlace covalente los átomos que lo forman se acercan hasta que forman un enlace en la que la energía de los átomos unidos es menor que la de los átomos separados. Este acercamiento es posible porque las atracciones entre las cargas de distinto signo de los dos átomos (electrones de un átomo y protones del otro) son mayores que las repulsiones entre las cargas del mismo signo (protones de un átomo con protones del otro y electrones con electrones). Este acercamiento se detiene cuando las atracciones y repulsiones son iguales; si los átomos se acercaran más, serían mayores las repulsiones y se alejarían hasta volver al punto en que estas fuerzas son iguales. La formación de cualquier tipo de enlace supone siempre un desprendimiento o liberación de energía, si no fuera así el enlace no tendría lugar. En esta curva de estabilidad energética se muestra la variación de energía que experimenta un sistema formado por dos átomos en función de la distancia que los separa. En este caso concreto se observa que para la distancia internuclear de 0,74 Å, denominada distancia de enlace o radio de enlace el sistema es más estable, pues predominan las fuerzas atractivas sobre las repulsivas. El valor de la energía potencial a esa distancia es un mínimo y se corresponde con la energía de enlace, que es la energía que se desprende en la formación de dicho enlace. Cuanto más profundo es el pozo de la gráfica, mayor es la estabilidad de la molécula. Llamamos DISTANCIA O LONGITUD DE ENLACE a la distancia que hay entre los dos núcleos de los átomos enlazados cuando se ha llegado al equilibrio entre las fuerzas de atracción y las de repulsión, es decir, cuando se ha producido el enlace. La longitud de enlace, como es lógico, depende del tamaño de los átomos enlazados. Al acercarse los átomos que forman el enlace covalente están disminuyendo su energía ya que hay atracción entre ellos; el valor mínimo de energía lo tienen en el punto de equilibrio (en la distancia de enlace). Si acercamos más, como hay repulsiones, vuelven a aumentar su energía y tienden a volver al punto de mínima energía. El enlace se produce porque los átomos llegan a un valor de mínima energía. UNIDAD DIDÁCTICA 3: EL ENLACE QUÍMICO (2ª PARTE) APARTADO 11 - ENERGIA Y LONGITUD DE ENLACE EN EL ENLACE COVALENTE QUÍMICA. 2º BACHILLERATO. PROFESOR: CARLOS M. ARTEAGA 2 Es preciso indicar, no obstante, que los valores de las longitudes de enlace que consultamos en las tablas son valores promedio, ya que los átomos no permanecen fijos en el espacio, sino que se hallan vibrando en torno a una posición de equilibrio. La longitud del enlace entre dos átomos determinados en diferentes compuestos puede variar, como podemos señalar en los siguientes casos: En los enlaces entre dos átomos determinados es menor la distancia cuando estos están unidos por un triple enlace que cuando lo están por un doble enlace. A su vez la longitud de enlace entre dos átomos iguales es menor en el enlace doble que en el sencillo. Por ejemplo si comparamos longitudes de enlace entre dos átomos de carbono vemos que: C C < C = C < C – C. Si lo hacemos en los enlaces entre el carbono y el oxígeno: C = O < C – O. En las moléculas diatómicas de dos átomos iguales son menores las longitudes de enlace entre los átomos unidos por enlaces triples que dobles que sencillos; y en el caso de moléculas en las que los átomos están unidos por el mismo tipo de enlace, la longitud de enlace disminuye al aumentar la electronegatividad: N N < O = O < F – F < Cl – Cl < Br – Br En los enlaces entre un determinado átomo con otros que pertenecen entre ellos al mismo grupo o familia, las longitudes de enlace aumentan con el número atómico. Al aumentar en un grupo el número atómico disminuye la electronegatividad, luego podemos afirmar que la longitud de enlace es tanto menor cuanto mayor es la electronegatividad: H – F < H – Cl < H – Br < H – I. La longitud del enlace es aproximadamente igual a la suma de los radios covalentes de los átomos participantes en ese enlace. Si los átomos que se unen tienen radios grandes, la distancia de enlace también lo será. Llamamos ENERGÍA DE ENLACE a la energía que acompaña al proceso de la formación del mismo, es decir, desde que los dos átomos están separados y aislados hasta que han llegado a las posiciones fijas del enlace. Experimentalmente se comprueba que no todos los enlaces son igual de fuertes. Por ejemplo la energía del enlace Cl – Cl en la molécula Cl2 es de 242,7 kJ/mol, la del enlace H – H en la molécula H2 es de 436,4 kJ/mol, la del doble enlace O = O en la molécula O2 es de 498,7 kJ/mol y la del triple enlace N N en la molécula N2 es de 941,4 kJ/mol. Cuanto mayor sea la energía de enlace, más fuerte y estable será el enlace. La energía de enlace depende fundamentalmente de la longitud de enlace y de la polaridad del enlace covalente. La relación entre energía y longitud de enlace es la siguiente: a menor longitud de enlace mayor es la energía del enlace. Por ejemplo, los enlaces triples son más fuertes que los dobles y estos que los simples. En cuanto a la polaridad o lo que es lo mismo a la diferencia de electronegatividad entre los dos átomos unidos, a mayor polaridad mayor es la energía del enlace. También tenemos que tener en cuenta que la energía de un mismo enlace puede variar de una molécula a otra, ya que los átomos vecinos pueden causar desplazamientos de electrones que refuercen o debiliten el enlace. Para romper un enlace es necesaria una energía igual al valor de la energía de enlace. CONTESTA Y REPASA La molécula de flúor es F2: explica qué es lo que ocurre con los átomos de flúor desde que están separados hasta que se unen formando dicha molécula. Explica a qué llamamos distancia de enlace y energía de enlace. Explica cuál de los siguientes enlaces crees que puede ser el de mayor longitud de enlace: O2, N2, Br2, BrCl. Razona por qué las longitudes de enlace entre los átomos de nitrógeno en las moléculas de N2, N2H2 y N2H4 es N2 < N2H2 < N2H4 y por qué la energía de enlace entre dichos átomos de nitrógeno es sin embargo N2 > N2H2 > N2H4.
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