Calculadora de Orden de Enlace - Determinar la Fuerza del Enlace Molecular
Calcule el orden de enlace para cualquier molécula utilizando la teoría de orbitales moleculares. Determine la fuerza, longitud y tipo de enlace para O2, N2, H2 y otros compuestos al instante.
Calculadora de Orden de Enlace Químico
Ingrese una fórmula química para calcular su orden de enlace. Funciona mejor con moléculas diatómicas (O2, N2, H2, F2, CO) y proporciona el orden de enlace promedio para compuestos poliatómicos.
Documentación
¿Qué es el orden de enlace?
El orden de enlace es un número que muestra cuántos enlaces químicos unen dos átomos en una molécula. Proviene de la teoría de orbitales moleculares, un modelo del enlace químico en el que los electrones ocupan orbitales compartidos que rodean toda la molécula, en lugar de permanecer en un solo átomo. Un orden de enlace de 1 significa un enlace simple, 2 significa un enlace doble y 3 significa un enlace triple. El orden de enlace también predice la fuerza y la longitud del enlace: un orden de enlace mayor significa un enlace más corto y fuerte.
Fórmula del orden de enlace
Los orbitales moleculares son de dos tipos. Un orbital enlazante contiene electrones que atraen entre sí a los dos átomos. Un orbital antienlazante contiene electrones que separan los átomos. El orden de enlace se calcula a partir de los electrones de cada tipo:
Se divide entre 2 porque un enlace consta de dos electrones.
Cómo calcular el orden de enlace
- Busca el diagrama de orbitales moleculares de la molécula o determina cuántos electrones de valencia tiene.
- Cuenta los electrones situados en orbitales enlazantes (etiquetados σ y π).
- Cuenta los electrones situados en orbitales antienlazantes (etiquetados σ* y π*).
- Resta el número de electrones antienlazantes del número de electrones enlazantes.
- Divide el resultado entre 2.
Ejemplo resuelto: oxígeno (O₂)
El oxígeno tiene 12 electrones de valencia. Al llenar su diagrama de orbitales moleculares, 8 electrones ocupan orbitales enlazantes y 4 ocupan orbitales antienlazantes.
Orden de enlace = (8 − 4) / 2 = 2
Esto coincide con el enlace doble O=O que los químicos observan experimentalmente. El modelo de orbitales moleculares también explica por qué O₂ es paramagnético (atraído por un campo magnético): dos de sus electrones antienlazantes están desapareados, algo que una estructura de Lewis sencilla no puede mostrar.
Moléculas comunes y sus órdenes de enlace
| Molécula | e⁻ enlazantes | e⁻ antienlazantes | Orden de enlace | Tipo de enlace |
|---|---|---|---|---|
| H₂ | 2 | 0 | 1 | Simple |
| N₂ | 8 | 2 | 3 | Triple |
| O₂ | 8 | 4 | 2 | Doble |
| F₂ | 8 | 6 | 1 | Simple |
| CO | 8 | 2 | 3 | Triple |
| NO | 8 | 3 | 2,5 | Fraccionario |
Los órdenes de enlace fraccionarios, como el valor 2,5 del monóxido de nitrógeno (NO), aparecen cuando una molécula tiene un número impar de electrones o cuando su estructura es una combinación de más de una disposición. El benceno es un ejemplo conocido que no aparece en esta tabla: cada enlace carbono-carbono tiene un orden de enlace de 1,5, intermedio entre un enlace simple y uno doble, porque los electrones del anillo están distribuidos uniformemente alrededor de los seis átomos de carbono, en lugar de estar fijos.
El enlace triple del nitrógeno es excepcionalmente fuerte, por lo que el gas N₂ se resiste a separarse, aunque el nitrógeno constituye la mayor parte de la atmósfera terrestre. El flúor, a pesar de ser un elemento muy reactivo, solo tiene un enlace simple en F₂; ese enlace relativamente débil es una de las razones por las que F₂ reacciona tan fácilmente con otras sustancias.
Uso de la calculadora
Escribe una fórmula química en el cuadro de entrada, como O2, N2, CO o H2O, usando números normales en lugar de subíndices. El orden de enlace aparece automáticamente en cuanto se introduce una fórmula reconocida; no hay ningún botón independiente que pulsar. Selecciona Restablecer para borrar el campo.
Las fórmulas distinguen entre mayúsculas y minúsculas: CO (monóxido de carbono) no es la misma entrada que co ni Co. La herramienta reconoce una lista fija de 37 fórmulas: 13 moléculas diatómicas homonucleares (como H₂, O₂ y Ne₂) y 24 compuestos comunes. Algunas entradas, como He₂, Be₂ y Ne₂, devuelven un orden de enlace de 0, lo que significa que la teoría de orbitales moleculares predice que no hay un enlace estable. Para una molécula poliatómica como CO₂, devuelve un único orden de enlace promedio de todos los enlaces de la molécula, no un valor distinto para cada enlace. Si se introduce una fórmula que no está en esa lista, se devuelve un mensaje que pide una molécula más sencilla.
Relación entre el orden de enlace, la fuerza y la longitud del enlace
El orden de enlace y la longitud de enlace varían en sentido opuesto: al aumentar el orden de enlace, disminuye la longitud de enlace. El orden de enlace y la fuerza de enlace varían en el mismo sentido: al aumentar el orden de enlace, también aumenta la energía necesaria para romperlo. Los enlaces carbono-carbono ilustran claramente este patrón. Los valores siguientes proceden de la tabla de enlaces de Chemistry 2e de OpenStax.
| Enlace | Orden de enlace | Longitud | Energía de disociación |
|---|---|---|---|
| C–C | 1 | 154 pm | 345 kJ/mol |
| C=C | 2 | 134 pm | 611 kJ/mol |
| C≡C | 3 | 120 pm | 837 kJ/mol |
El mismo patrón aparece en la espectroscopia infrarroja, una técnica que identifica los enlaces por la frecuencia de la luz que absorben. Los enlaces triples vibran a frecuencias más altas que los enlaces dobles, que a su vez vibran a frecuencias más altas que los enlaces simples; por eso, los químicos a menudo pueden determinar qué tipo de enlace está presente solo por la zona en la que una muestra absorbe luz infrarroja.
Limitaciones del orden de enlace
La fórmula anterior funciona bien para moléculas covalentes sencillas, en las que dos átomos comparten electrones directamente. Su aplicación es menos precisa en otros casos.
Las moléculas con resonancia, como el benceno o el ozono, solo reciben un orden de enlace promedio, en lugar de un valor correspondiente a una estructura exacta. Los compuestos de metales de transición implican orbitales d y otros efectos que la fórmula básica de electrones enlazantes menos antienlazantes no recoge; para esos casos, los químicos emplean métodos más especializados, como el orden de enlace de Mayer.
Los compuestos iónicos son un caso completamente aparte. El cloruro de sodio (NaCl) se mantiene unido por la atracción eléctrica entre los iones Na⁺ y Cl⁻, no por un par de electrones compartido en un orbital molecular. Un orden de enlace de orbitales moleculares no describe estrictamente ese tipo de enlace. Algunas tablas de referencia, incluida la de esta calculadora, siguen indicando un orden de enlace nominal de 1 para estos compuestos como valor aproximado de sustitución, pero ese número no tiene el mismo significado físico que en una molécula covalente como O₂ o N₂.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el orden de enlace, en términos sencillos? Es un número que indica cuántos enlaces mantienen unidos a dos átomos: 1 para un enlace simple, 2 para un enlace doble, 3 para un enlace triple y fracciones como 1,5 para las moléculas con resonancia.
¿Cómo se calcula el orden de enlace? Se resta el número de electrones antienlazantes al número de electrones enlazantes y se divide el resultado entre 2.
¿Por qué el nitrógeno (N₂) tiene un orden de enlace mayor que el oxígeno (O₂)? El N₂ tiene solo 2 electrones antienlazantes, mientras que el O₂ tiene 4. Menos electrones antienlazantes significan un enlace neto más fuerte, de modo que el orden de enlace de N₂, que es 3, es mayor que el de O₂, que es 2.
¿El orden de enlace puede ser una fracción? Sí. Las moléculas con un número impar de electrones de valencia, o con resonancia entre varias estructuras, tienen órdenes de enlace fraccionarios, como 2,5 para el NO o 1,5 para los enlaces carbono-carbono del benceno.
¿Un orden de enlace mayor significa siempre una molécula más estable? Normalmente un orden de enlace mayor significa un enlace individual más fuerte, pero la estabilidad global de la molécula también depende de la geometría, de la resonancia y de la estabilidad de los productos que formaría una reacción.
¿El orden de enlace se aplica a compuestos iónicos como la sal común? No en sentido estricto de orbitales moleculares. Los compuestos iónicos se mantienen unidos por la atracción entre iones con carga y no por pares de electrones compartidos, así que la fórmula de electrones enlazantes menos antienlazantes no los describe realmente, aunque se indique un valor nominal por comodidad.
Referencias
- OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, sección 8,4 "Molecular Orbital Theory". Chemistry 2e: Molecular Orbital Theory — orden de enlace = (electrones enlazantes − electrones antienlazantes) / 2; el O₂ tiene dos electrones desapareados; órdenes de enlace O₂ = 2, N₂ = 3.
- OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, sección 7,5 "Strengths of Ionic and Covalent Bonds". Chemistry 2e: Strengths of Ionic and Covalent Bonds — C–C 1,54 Å, 345 kJ/mol; C=C 1,34 Å, 611 kJ/mol; C≡C 1,20 Å, 837 kJ/mol.