Nel corso di mineralogia, mi è stato insegnato che i legami metallici e ionici sono più deboli dei legami covalenti e questo è il motivo per cui il quarzo e il diamante hanno un valore di durezza così alto. Tuttavia, nel corso di chimica organica, ho imparato che i legami covalenti sono più deboli dei legami metallici e ionici, quindi le sostanze organiche hanno un punto di fusione molto più basso di quello dei metalli e dei composti ionici.
Cosa sto sbagliando? I legami ionici e metallici sono più deboli dei legami covalenti o no?
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- Tu ‘ sei fondamentalmente confronto di una forza intermolecolare con una forza intramolecolare.
- Il problema con questa ” forza ” non è ben definito, e i tuoi insegnanti lo stanno usando in un senso diverso. Quando le energie di dissociazione dei legami vengono confrontate, i legami ionici possono essere piuttosto forti, a0: opentextbc.ca/chemistry/chapter/…
- Cè unulteriore confusione qui poiché i composti costituiti da molecole covalenti don ‘ t creano cristalli basati sul legame di alleanza: i cristalli sono formati da forze di dispersione più deboli (forze di van der Waals ) tra le molecole discrete. Questi sono decisamente più deboli dei legami ionici o dei legami covalenti nei solidi di rete come il diamante dove ogni atomo ha un legame covalente con altri atomi.
Risposta
Il quarzo e il diamante sono sostanze più forti perché le loro molecole formano strutture covalenti a rete. Queste strutture formano una struttura simile a un reticolo, molto simile ai composti ionici.
Questa rete molecolare è anche la ragione per cui diamante e quarzo formano strutture cristalline, proprio come vedresti nelle sostanze ioniche come NaCl. Alcune altre strutture che potresti voler esaminare sono grafite e grafene, che sono entrambi allotropi del carbonio (gli allotropi sono, in poche parole, diverse disposizioni molecolari di un elemento).
La struttura della rete si combina per creare la sostanza è più forte delle normali sostanze legate covalenti.
Quindi, per rispondere alla tua domanda, le sostanze con legami covalenti standard sembrano essere più deboli di quelle con legami ionici perché i legami ionici tendono a formare una struttura reticolare, che le rende molto più forte. Puoi vedere questo nel fatto che i punti di ebollizione dei sali ionici sono molto più alti di quelli di una sostanza covalente come lacqua. Tuttavia, quando i legami covalenti formano strutture covalenti a rete, gli atomi si combinano per formare una macromolecola singolare che è molto più forte dei singoli legami covalenti.
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- La tua spiegazione non ‘ sembra spiegare quello che stai dicendo. Spieghi usando il fatto che i composti ionici formano strutture reticolari allo stato solido, ma poi scrivi che i punti di ebollizione dei sali ionici sono più alti. Allo stato liquido, i legami ionici sono già stati rotti. Quindi, quando parli del punto di ebollizione dei sali ionici, non cè relazione con la forza del legame ionico.
- @TanYongBoon, ho usato i punti di ebollizione perché li sentivo più paragonabili alla vera energia richiesta per rompere i singoli legami ionici (vs. punti di fusione, almeno). Tendiamo a misurare la forza delle interazioni ioniche mediante lenergia del reticolo, che è definita come lenergia richiesta per mole di sostanza ionica per convertire il solido in ioni gassosi costituenti. Questo numero, tuttavia, spiega sia lenergia di sublimazione che lentalpia del legame individuale. Luso dei punti di ebollizione, quindi, ci consente almeno di evitare di confrontare le entalpie di fusione e di confrontare più direttamente le entalpie di legame.
- @TanYongBoon ovviamente la natura reticolare dei composti ionici complica necessariamente il confronto, però.
Risposta
Quello che hai imparato nella tua lezione di mineralogia era corretto; la forza del legame diminuisce nel seguente ordine covalente> ionico> metallico. Il ragionamento per questo è il seguente. Nei legami covalenti come quelli nel metano e nellossigeno, gli elettroni di valenza sono condivisi tra gli atomi coinvolti nel legame e loro (gli elettroni) trascorrono la maggior parte del loro tempo nella regione tra i nuclei coinvolti nel legame; questo crea un forte legame. In materiali ionici come il cloruro di sodio, gli elettroni vengono donati da un atomo (lelettropositivo) allaltro atomo (lelettronegativo) affinché gli atomi raggiungano una struttura a guscio pieno. Gli atomi ionici vengono attratti lun laltro attraverso lattrazione elettrostatica e i reticoli cristallini che si formano. I legami formati attraverso lattrazione elettrostatica non sono così forti come quelli formati dalla condivisione covalente di elettroni. Infine, nei metalli gli elettroni più esterni vengono donati o “raggruppati” nella struttura a bande che esiste nei metalli.Gli elettroni sono liberi di percorrere grandi distanze (da qui la conduttività dei metalli) e fungono da collante per tenere insieme tutti i nuclei metallici caricati positivamente. Quindi, nel caso dei metalli, non ci sono legami metallo-metallo significativi e questi legami sono quindi i più deboli.
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- Come discusso in una domanda diversa , rispettosamente non sono daccordo che I legami ionici non sono forti come quelli covalenti.
- Nella domanda sopra citata si nota che la forza di legame covalente più grande è 945 kJ / mol in $ \ ce {N2} $. Mentre la forza del legame ionico in $ \ ce {LiF} $, che dovrebbe rappresentare uno dei legami ionici più forti ( vedi qui ) è solo 577 kJ / mol. Quindi, almeno quando si confrontano i legami covalenti e ionici più forti, i legami covalenti sono più forti. Forse potresti fornire dati BDE anche per legami covalenti e ionici più medi e possiamo vedere quali sono più forti in quel regno.
- Ho anche incluso alcuni commenti su altri legami covalenti. Ma penso che questa ‘ sia una commissione stupida. La grande intuizione di Pauling era che qualsiasi legame con atomi differenti avrà almeno qualche componente ionico / elettrostatico. In effetti un articolo a cui ho fatto riferimento nella mia risposta suggerisce che molti legami sono fortemente covalenti e fortemente ionici.
Risposta
Dipende, perché per covalente esistono due tipi di legami, reticolare o molecolare, o come ho sentito anche chiamarlo, covalente polare e covalente non polare. Ma la rete covalente è costituita da una vasta rete tra gli atomi e ognuno è connesso, e per lo più sono costituiti da un elemento.
Prendiamo ad esempio un diamante, è costituito solo da carbonio, ma poiché gli atomi sono collegati tra loro e non hanno legami tra le molecole, come qualcosa come il sale, che è un legame ionico, è più difficile da rompere. Tuttavia, se fosse un legame covalente molecolare, allora lintera storia è diversa, perché tendono ad essere legami molto deboli e facilmente rotti come lo zucchero o altrimenti noti come glucosio, il saccarosio non ha importanza, è ancora un legame molecolare covalente perché hanno molecole mentre come un diamante è tecnicamente una grande molecola.
Ma, poiché lo zucchero ha molteplici, il legame tra le altre molecole è più debole dei legami tra gli elementi stessi, allora è veramente debole.
Risposta
Questa risulta essere una domanda senza senso. I legami chimici coprono lintera gamma da molto forte a molto debole, come evidenziato dal quantità di energia necessaria per romperli. Cercare di dire che i legami ionici o covalenti sono più forti è un grosso errore, a partire dal fatto che “ionico” e “covalente” sono semplicemente gli estremi ipotetici del continuum di legame e possono essere legami considerati “ideali” I legami reali si trovano lungo il continuum e hanno caratteristiche s di entrambi i tipi di legame ideali. Pertanto, la tua domanda originale non ha posto nello studio della chimica.
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- È un problema ricorrente perché i corsi di base ( e gli insegnanti di questo) fingono di ordinare semplicemente i legami in base alla loro forza. Aggiungete a questo il fatto che i legami ionici perdono la loro forza in acqua (un caso di cavallo da lavoro per la maggior parte se non tutti i chimici) e poi incappate nel fatto che anche qui molti sostengono che un legame covalente è di per sé più forte di uno ionico.
Risposta
Non confondere la forza di si lega alla forza delle forze che tengono insieme i solidi cristallini
Cè una ragione per cui le lezioni che hai imparato dalla chimica sono diverse dalle lezioni apprese in mineralogia : non stanno parlando delle stesse cose.
Il problema è che mineralogia i legami di cui parlano sono i legami che tengono insieme i cristalli ma in chimica ciò di cui si parla spesso sono i legami che tengono il molecole insieme non i cristalli costituiti dalle molecole.
Questa distinzione è importante. La stragrande maggioranza dei cristalli in chimica è costituita da molecole discrete tenute insieme b y forze intermolecolari più deboli (a volte chiamate legami di van Der Waals). Questi sono abbastanza deboli rispetto ai legami covalenti e danno come risultato cristalli deboli e con punti di fusione bassi. Quindi un chimico potrebbe esaminare i composti in cui il legame nelle molecole è covalente e rendere la generalizzazione che tipicamente formano cristalli molto più deboli dei metalli o dei composti ionici. Ma questo perché i legami che formano i cristalli non sono covalenti.
Un mineralogista guarderà principalmente ai composti che non sono fatti di molecole discrete ma sono fatti da reticoli ionici o covalenti reti (o entrambi).Non ci sono molecole di diamante, il cristallo è una rete solida tenuta insieme da una serie (quasi) infinita di legami covalenti C-C, poiché la silice è tenuta insieme da una serie infinita di legami O-Si-O. Altri minerali sono un mix dei due con molti silicati contenenti, ad esempio, fogli di strutture O-Si-O con una varietà di ioni in mezzo. Quindi, per un mineralogista, i legami covalenti sembrano forti rispetto ad altri tipi di legame. I legami ionici sono forti ma non così forti come i solidi di rete puramente covalenti.
E il problema è ulteriormente complicato da definizioni di forza troppo ristrette. I metalli sono più forti o più deboli delle strutture simili al diamante? Dipende da cosa intendi per forza. Il diamante è più duro di qualsiasi metallo ma è anche più fragile. Se la resistenza allessere colpiti da un oggetto appuntito è importante, scegli un oggetto di metallo duttile invece di un diamante in qualsiasi momento. Ciò accade perché la struttura cristallina in alcuni metalli può assorbire energia riorganizzando i difetti dei cristalli piuttosto che rompendo i legami (praticamente lunica opzione in silice o diamante). Quindi, in un certo senso, i metalli sono più forti dei solidi covalenti.
La lezione generale è stare attenti alle definizioni. Non esiste una buona generalizzazione della forza dei cristalli basata sui tipi di legame. Fai attenzione se stai parlando dei legami allinterno dei componenti del cristallo (molecole) o dei legami che tengono insieme quei componenti (molti composti “covalenti” sono costituiti da cristalli in cui le molecole sono tenute insieme da forze molto più deboli). Non dimenticare che molti minerali hanno legami sia ionici che covalenti. E sii specifico su ciò che intendi per “forza” (ad esempio, le imbracature sono resilienza allimpatto non sono la stessa cosa).
Risposta
I legami ionici e metallici sono più deboli dei legami covalenti. Questo è corretto, è per questo che il cristallo covalente è molto più duro del cristallo / policristallo ionico e metallico.
La seconda affermazione è sbagliata perché in primo luogo il punto di fusione non è proporzionale alla forza del legame chimico. Ci sono più fattori come la flessibilità delle molecole. Il punto di ebollizione è invece più proporzionale.
Più importante, il Le forze interparticelle da confrontare tra il composto organico e il composto ionico e il composto metallico sono NON tra legame covalente vs legame ionico vs legame metallico. È tra forza intermolecolare (dipolo-dipolo, legame H, Van der waals) vs legame ionico vs legame metallico. E il primo è sicuramente molto più debole del secondo e del terzo. Quindi il punto di ebollizione dei composti organici è molto più basso.
Risposta
Non sono sicuro di quale sia il consenso che è stato raggiunto da chimici di tutto il mondo, ma vorrei solo offrire i miei due centesimi “di valore sulla questione. Questa domanda è sempre stata una domanda che i miei insegnanti avrebbero sempre affrontato quando insegnano i legami chimici e la loro risposta è sempre stata la stessa:
Non è corretto fare un confronto poiché questi legami sono in definitiva molto variabili in termini di forza.
Sono daccordo con questo, ma permettimi di fornire la mia prospettiva a questo problema.
La forza dei legami covalenti nelle sostanze molecolari semplici (così come quelle nelle strutture di rete giganti) può essere facilmente determinato. Pertanto, le energie di legame della maggior parte dei legami covalenti sono ben note e possono essere facilmente utilizzate per tali confronti di energia di legame. Tuttavia, la forza dei legami ionici e dei legami metallici è t così chiaro.
Per definizione, il legame ionico è la forza di attrazione elettrostatica tra ioni caricati positivamente e negativamente in un reticolo ionico mentre il legame metallico è la forza di attrazione elettrostatica tra gli ioni metallici caricati positivamente e gli elettroni circostanti.
In un reticolo ionico, ci sono così tanti ioni che interagiscono elettrostaticamente tra loro. Come si può allora determinare la forza del legame ionico? Lidea di energia del reticolo potrebbe essere utilizzata, ma i confronti effettuati utilizzando lenergia del reticolo avrebbero senso solo quando si confrontano i reticoli ionici. Non può essere utilizzato per confrontare i legami covalenti!
Considera lenergia di dissociazione del legame di $ \ ce {H-H} $ e lenergia del reticolo del cloruro di sodio. Il BDE di $ \ ce {H-H} $ è $ \ ce {+ 436 kJ / mol} $ mentre lenergia reticolare di $ \ ce {NaCl} $ è $ \ ce {+ 786 kJ / mol} $. Entrambi sono in termini di “per mole di qualcosa”. Ma quel “qualcosa” è diverso in ogni caso. Nel caso dellidrogeno, quel “qualcosa” sarebbe il legame $ \ ce {HH} $ ma nel caso del composto ionico $ \ ce {NaCl} $, quel “qualcosa” è $ \ ce {NaCl} $ unità formula. E non è la stessa cosa di “per mole di legami ionici tra $ \ ce {Na ^ +} $ e $ \ ce {Cl ^ -} $”.La forza del legame ionico non è così facilmente determinata perché ogni ione si trova in un ambiente elettrostatico che è influenzato da tutti gli altri ioni intorno ad esso. La stessa idea può essere applicata ai legami metallici.
In sostanza, la mia opinione è che non esiste una base per un confronto equo tra legami metallici, ionici e covalenti in termini di forza di legame.