La imposibilidad de un enlace iónico al 100%

Question

Hace poco, leí la definición de estado de oxidación en Wikipedia. Decía que un enlace iónico del 100% es imposible. Entonces, ¿qué significa un enlace iónico al 75% y covalente al 25%?

Answer 1

Un enlace "100% iónico" sería un enlace cuyo electrón(es) de unión fueran nunca en la proximidad del catión, sino que siempre en los orbitales de valencia no perturbados del anión. Esto no está lejos de la realidad en un compuesto iónico paradigmático como $\ce{NaCl}$ pero por muy electronegativo que sea el anión, los electrones de enlace seguirán experimentando algunos atracción hacia la carga positiva del catión, por lo que un modelo detallado de sus funciones de onda mostrará una amplitud pequeña pero no nula cerca del catión. Eso es simplemente electrostática básica; tienes una carga positiva y una carga negativa no tan lejos la una de la otra, ellas se atraer.

A pesar de ello, podemos seguir hablando de enlaces iónicos al 100% como un límite teórico y una aproximación aceptable para modelar algunos compuestos. Es como si pudiéramos utilizar el cero absoluto como punto cero teórico de una escala de temperatura, aunque nada en el universo pueda ser tan frío.

Answer 2

En realidad los bonos que son $100\%$ iónicos, o casi, son posibles. Pero requieren un poco de ingenio. En lugar de combinar átomos de muy diferente electronegatividad, podemos construir iones multiatómicos en los que la carga está (formalmente) enterrada o muy deslocalizada, lo que hace desfavorable el enlace covalente. Utilizamos las estructuras orbitales moleculares en lugar de la electronegatividad para impulsar la separación de cargas.

Un ejemplo de ello es la sal de ciclopropenilo $\ce{[C3H3]^+[SbCl6]^-}$ producido por Breslow y Groves en 1970 ( J. Am. Chem. Soc. 1970, 92 (4), 984-987 ). Para formar un enlace covalente entre los iones sería necesario ocupar un orbital antienlace altamente desestabilizado en el anillo de ciclopropenilo, o una interacción entre el anillo y orbitales poco solapados en el anión voluminoso. Así que tenemos muy poco enlace covalente; la estructura orbital molecular no lo favorece. Podríamos obtener compuestos covalentes transfiriendo un ion cloruro, pero esta reacción es energéticamente desfavorable. La sal, con su enlace iónico entre el catión aromático y el anión complejo, es sorprendentemente estable para una especie con un anillo de carbono de tres miembros. Se puede conseguir una mayor estabilización y reforzar la ionicidad colocando un sustituto en el anillo de ciclopropenilo.

Otro ejemplo lo proporcionan los compuestos en los que los metales alcalinos se desproporcionan en cationes y aniones (véase Álcali ). Dado que la energía de ionización de los metales alcalinos (al menos desde el sodio hacia abajo) es tan pequeña, el catión puede estabilizarse formando un complejo en el que la carga positiva (formal) está profundamente enterrada y, de nuevo, no existe ningún medio obvio para el enlace covalente. El anión alcalino debe unirse por atracción esencialmente iónica al complejo catiónico.

Answer 3

En un "100 %" covalente vínculo, al igual que el $\sigma_{ss}$ enlace en la molécula de dihidrógeno, el densidad de probabilidad de los electrones se divide perfectamente de forma simétrica entre los dos núcleos enlazados porque ambos tienen la misma electronegatividad .

Abajo: el esquematizado densidad de electrones $\psi^2$ para un enlace covalente del 100%:

Pero cuando los dos átomos tienen diferentes electronegatividades, la densidad de probabilidad de los electrones será mayor hacia el átomo más electronegativo, véase por ejemplo $\ce{HCl}$ . Decimos que el vínculo es polarizado . Véase a continuación, esquematizado, el dipolo permanente de $\ce{XY}$ con cargos parciales $\delta +$ y $\delta -$ :

Abajo: el esquematizado densidad de electrones $\psi^2$ para un enlace entre átomos con diferente electronegatividad (la mayor electronegatividad a la derecha):

Si la diferencia de electronegatividad es muy alta, véase por ejemplo $\ce{NaCl}$ el enlace empieza a estar tan fuertemente polarizado (densidad de probabilidad de los electrones fuertemente sesgada hacia el $\ce{Cl}$ átomo) que el enlace comienza a tomar un carácter iónico.

Los enlaces iónicos y covalentes deben considerarse de forma relativa: en un enlace "iónico al 75%" la distribución de electrones está fuertemente sesgada hacia el elemento electronegativo.

Sin embargo, no hay ninguna forma significativa de medir este "porcentaje".

Answer 4

No puede haber un enlace iónico al 100% porque aunque un elemento tenga más electronegatividad que otro el elemento con menor electronegatividad seguiría atrayendo al par de enlace.