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Solución:
Solución 1:
Los enlaces iónicos pueden ser tan fuertes como los covalentes.
En primer lugar, dejemos claro que casi todo tiene algún carácter iónico y algo covalente. Además, no es una situación de una u otra. Algunos bonos tienen ambos iónico fuerte y fuerte carácter covalente.
Por ahora, me limitaré a casos sencillos.
Consideremos $ ce LiF $, que parece un enlace iónico prototípico. La distancia interatómica es $ pu 156 pm $ según NIST. Eso da una energía potencial de $ pu 903 kJ / mol $. Ahora, eso supone que se transfiere un electrón completo desde $ ce Li + $ para $ ce F – $, que no es el caso (más bien $ 0.8 – 0.9 $). Este simple cálculo también ignora la repulsión de Born, que es similar a la repulsión de Van der Waals de corto alcance entre átomos.
Un análisis más completo J. Chem. Educ.2000, 77 (8), p. 1076 da un acuerdo mucho mejor. La verdadera energía de disociación del enlace es $ pu 577 kJ / mol $ (Fuente, PDF a través del Archivo de Internet). Un modelo de iones esféricos simple del papel da la entalpía de enlace como $ pu 608 kJ / mol $.
Los cálculos basados en un modelo iónico simple reproducen las energías de enlace de $ ce LiF (g) $ y $ pu NaF (g) $ a dentro $ 5 % $.
Si buscamos energías de disociación de enlaces covalentes, el triple enlace en dinitrógeno es $ pu 945 kJ / mol $. Ok, eso quizás sea más fuerte, pero $ ce LiF $ sólo tiene una carga “única” y claramente algunos compuestos iónicos tienen una mayor transferencia de carga.
Los enlaces covalentes más “prototípicos” incluyen $ ce CH $ ($ pu 410 kJ / mol $) y $ ce O = O $ ($ pu 497 kJ / mol $), ambos menos de $ ce LiF $.
Ahora, como dije antes, no es el caso de un vínculo solamente covalente o solamente iónico.
Para citar a R. Gillespie J. Chem. Educ.2001, 78 (12), 1688:
Las grandes cargas atómicas en $ ce BF3 $ y $ ce SiF4 $ son importantes para comprender la gran fuerza de estos enlaces, que son los dos enlaces sencillos más fuertes conocidos, con entalpías de disociación de enlaces de $ 613 $ y $ pu 565 kJ / mol $, respectivamente. En comparación, el $ ce C – C $ enlace en etano tiene una entalpía de disociación de enlace de sólo $ pu 345 kJ / mol $. La gran fuerza del $ ce BF $ y $ ce SiF $ los enlaces surgen tanto de la cantidad relativamente grande de densidad compartida como de las grandes cargas atómicas. Por tanto, no es estrictamente correcto decir que estos enlaces son “predominantemente iónicos”; si nos vemos obligados a utilizar estos términos, tenemos que decir que son ambos fuertemente covalente y fuertemente iónico.
Finalmente, por supuesto, puede tratar enlaces covalentes e iónicos utilizando la teoría de MO. Por ejemplo, una imagen aproximada de $ ce LiF $ bajo la teoría de MO podría ser algo como esto:
Fácilmente vemos $ ce LiF $ tiene un carácter iónico muy alto. Para todos los efectos, el “vínculo” $ sigma $ orbital se localiza en el $ ce F $ átomo, hay muy poca diferencia de energía entre el $ pi $ y $ sigma $ aquí.
Solucion 2:
Usando su forma “conjugada” de ver dos átomos unidos covalentemente como electrones, intentemos $ ce O_2 $ que te da “$ ce 2O ^ bullet $“. Si piensa en cómo se organizan los electrones en términos de configuración electrónica, verá que $ ce O ^ bullet $ tiene $ ce [He] 2 s ^ 2 2p ^ 4 $ que no es una configuración electrónica particularmente estable (si solo conoce la “configuración electrónica de la escuela secundaria”, debe reconocerla como 2,6). No tener una capa de electrones completa (2,8) significa que esto es inestable.
Si haces lo mismo con $ ce NaCl $, usted obtiene $ ce Na + $ y $ ce Cl – $. Ambos tienen configuraciones de electrones de capa completa ($ ce Na + $ es $ ce {[Ne]PS o 2,8; $ ce Cl – $ es $ ce {[Ar]PS o 2,8,8). Entonces, los iones son de hecho más estables en este sentido.
Sin embargo, la estabilidad relativa de los enlaces iónicos y covalentes no se puede comparar simplemente usando su método “conjugado”, porque necesita asegurarse de que está haciendo la comparación en condiciones similares. Por ejemplo, realmente no puedes decir $ ce NaCl $ es menos estable que $ ce O2 $ porque el NaCl se disocia en iones en el agua mientras $ ce O2 $ no lo tiene, porque las moléculas de agua circundantes tienen un dipolo muy fuerte que interferirá mucho más con el enlace iónico (que es electrostático) que el enlace covalente en un diatómico homonuclear (que no tiene razón para disociarse en radicales neutros en el agua). Posiblemente pueda comparar la dureza de $ ce NaCl $ versus diamante, es decir, carbono que está puramente unido covalentemente, pero el grafito no sería una buena comparación porque entre las capas de grafito solo hay interacciones débiles de Van der Waals (y por lo tanto es más suave porque está superando interacciones VdW, no enlaces covalentes) . También existen casos especiales como las sales iónicas con un punto de fusión particularmente bajo, y hay muchos ejemplos de enlaces covalentes débiles. También desea elegir ejemplos con pocos factores de confusión, como grandes diferencias en electronegatividad que pueden dar contribuciones iónicas a enlaces covalentes, o grandes diferencias en tamaño y carga efectiva que pueden dar contribuciones covalentes a enlaces iónicos.
Responderé a su pregunta usando dos ejemplos de celosías gigantes que muestran cerca-enlace iónico y covalente ideal: $ ce LiF $ versus diamante (con agradecimientos a Geoff Hutchison por la elección de LiF). El litio, el flúor y el carbono están todos en el período 2, por lo que se evitan más complicaciones debido a las diferencias de tamaño, como la comparación con $ ce NaCl $. Estoy “tomando un atajo” aquí comparando los puntos de ebullición, que es una propiedad de volumen que puede usar para una red gigante, porque es difícil encontrar una diatómica iónica pura.
$ ce LiF $ tiene un punto de ebullición de 1909 K, mientras que el diamante se sublima a 3900 K. Con esta medida, parecería que el enlace covalente es más fuerte que el enlace iónico en este caso.
En $ ce LiF $, la distancia entre los iones de litio y fluoruro es de 202 pm *, mientras que en el diamante la distancia entre los átomos de carbono es de 154 pm. En $ ce LiF $, los dos iones con carga opuesta están más lejos que los núcleos (cargados positivamente) de dos átomos de carbono cualesquiera en el diamante que se mantienen unidos por electrones (cargados negativamente) entre ellos. Lo que estoy tratando de señalar es que ambas formas de enlace implican interacciones de cargas positivas y negativas, pero en el enlace covalente las cargas están mucho más juntas, por lo que las fuerzas electrostáticas atractivas son mucho mayores. Esta es la razón por la que en esta comparación en particular, el diamante tiene un enlace covalente más fuerte que el enlace iónico que se encuentra en $ ce LiF $.
Como indiqué en el tercer párrafo, hay muchos casos en los que la unión dentro de una sustancia iónica puede ser más fuerte o más débil en comparación con una sustancia covalente. Por eso he enfatizado que todo lo que se discute es solo true para esta comparación en particular. No sería prudente afirmar que un tipo de vínculo es abrumadoramente más fuerte que otro, porque siempre depende de qué se está comparando exactamente. Dadas las combinaciones casi infinitas de átomos que pueden dar lugar a enlaces iónicos, covalentes y una mezcla de los dos, sería difícil hacer un catálogo completo de sustancias covalentes e iónicas y compararlas entre sí.
* calculado tomando la mitad de la distancia de la celosía cúbica.