Tema 4. L'enllaç químiç (2009)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Ambientales - 1º curso
Asignatura Química
Año del apunte 2009
Páginas 2
Fecha de subida 25/05/2014
Descargas 2
Subido por

Vista previa del texto

Química, Curs 2008-9 (Roger Bofill) Tema 4: GENERALITATS DE L’ENLLAÇ QUÍMIC.
Diversitat de les propietats de les substàncies. Models d’enllaç. Paràmetres estructurals i energètics: determinació experimental.
Diapositiva 1: Els compostos químics.
• En la vida quotidiana només utilitzem al voltant de 10.000 compostos químics, però se’n coneixen més de 12 milions! • Els elements químics i els seus compostos són sorprenents quant a la seva varietat: o Des de l’heli, un gas a 4.2 K al W2C, un sòlid a 3400 K, o del MgO, un aïllant quasi bé perfecte als YBa2Cu3O7, un superconductor a 90 K, o de la tovesa del sodi a la duresa del diamant o la zirconita, la diversitat de propietats reflexa la seva equivalent diversitat en enllaç i estructura.
• Per tal d’explicar com és la naturalesa de l’enllaç químic ens remuntarem en els temps passats: o Demòcrit en el S.IV a.C. considerava que els àtoms es podien unir entre si mitjançant uns ganxos que posseïen.
o A l’Edat Mitjana es va introduir el concepte d’afinitat per tal de justificar l’existència de l’enllaç i de la seva magnitud.
o El concepte d’afinitats va prevaler fins al S.XIX, quan el suec Berzelius, deixeble de John Dalton, va provar que de fet els compostos que ara anomenem ‘iònics’ de fet estaven compostos per ions de polaritats elèctriques oposades que s’atreien fortament.
o Al cap de pocs anys el químic francès J.B. Dumas proposà que en el cas de les molècules orgàniques els àtoms, quan s’enllaçaven per tal de formar els compostos, perdien totalment les seves propietats originals per tal de passar a donar lloc a les del nou compost format. Dumas, a més, va ser el primer en representar els enllaços a través de traços entre àtoms, de manera que el seu nombre coincidís amb la valència de l’element (recordem aquí que l’origen del terme ‘valència’ prové de la capacitat de combinació determinada empíricament que presenten els àtoms entre si a l’hora de formar compostos; p.ex. AB2, AB, etc...).
• No obstant això, no és fins a finals del S.XIX i especialment 1a meitat del S.XX que, un cop descobert l’electró i establertes les teories atòmiques modernes, es va poder veure que realment era el concepte d’electronegativitat el que millor podia definir l’origen i la naturalesa de l’enllaç químic.
Diapositiva 5:. El paper de l’electronegativitat.
• Cada tipus d’enllaç imposa geometries distintives als seus compostos.
o Així, en l’enllaç metàl·lic, la més gran estabilitat s’assoleix quan el material té la màxima densitat. És a dir, quan els electrons lliures es troben més concentrats.
o Els compostos iònics també donen lloc a estructures denses, amb les distàncies A+ - B- el més curtes possibles, però les repulsions entre ions de la mateixa càrrega han d’estar minimitzades.
1/2 Química, Curs 2008-9 (Roger Bofill) o Contràriament, els compostos covalents no donen lloc a densitats elevades, ja que la seva geometria es troba controlada pel nombre de parells d’electrons entre un determinat àtoms i els seus veïns.
• Un altra distinció important entre aquest diferents tipus d’enllaç fa referència a les seves energies d’enllaç. Per a un compost estable, la calor de formació sempre es pot mesurar experimentalment. Tot i així, és més valuós, per tal d’interpretar les seves propietats i la seva reactivitat, entendre com l’energia d’enllaç està relacionada amb les propietats dels àtoms que el composen.
o Compostos iònics: Com que les forces iòniques son conseqüència de interaccions electrostàtiques senzilles, les seves energies es poden calcular fàcilment a partir dels tamanys dels ions. La relació entre tamany i energia pot ser llavors emprada per fer prediccions acurades dels comportament d’aquests compostos iònics.
o Per als compostos covalents, una mesura qualitativa de la força de l’enllaç també es pot obtenir fàcilment. Aquesta ens la dóna l’ordre d’enllaç en base al nombre de parells electrònics enllaçants. Calcular energies d’enllaç quantitativament requereix càlculs mecanicoquàntics sofisticats. Això només es possible per a molècules senzilles i fins i tot en aquests casos requereix càlculs molt costosos i llargs.
o En l’enllaç metàl·lic, les correlacions empíriques entre el tamany atòmic i l’energia són possibles, però fins i tot els càlculs més sofisticats no poden reproduir amb èxit les energies mesurades empíricament.
Diapositiva 6: Tipus principals de compostos.
• Val la pena destacar que l’enllaç metàl·lic i el iònic requereixen xarxes tridimensionals d’interaccions. Per tant, aquest tipus d’enllaços es troben en sòlids i en certa extensió en líquids, però no en compostos gasosos.
• L’enllaç covalent també es troba en certa extensió en sòlids, però és l’únic tipus d’enllaç que es troba en molècules petites. Aquestes poden ser gasos, líquids o sòlids a temperatura ambient, però en les seves fases condensades els enllaços covalents es troben acompanyats per forces de van der Waals (interaccions no covalents).
2/2 ...