As ligações metálicas / iônicas são mais fracas do que as ligações covalentes?

Quartzo e diamante são substâncias mais fortes porque suas moléculas formam estruturas covalentes em rede. Essas estruturas formam uma estrutura semelhante a uma rede, muito parecida com os compostos iônicos.

Essa rede molecular também é a razão de o diamante e o quartzo formarem estruturas cristalinas, assim como você veria em substâncias iônicas como NaCl. Algumas outras estruturas que você pode querer examinar são grafite e grafeno, que são ambos alótropos de carbono (alótropos são, simplesmente, arranjos moleculares diferentes de um elemento).

A estrutura de rede se combina para formar a substância mais forte do que as substâncias com ligações covalentes normais.

Então, para responder à sua pergunta, as substâncias com ligações covalentes padrão parecem ser mais fracas do que aquelas com ligações iônicas porque as ligações iônicas tendem a formar uma estrutura de rede, que as torna muito mais forte. Você pode ver isso no fato de que os pontos de ebulição dos sais iônicos são muito mais elevados do que os de uma substância covalente como a água. No entanto, quando as ligações covalentes formam estruturas covalentes em rede, os átomos se combinam para formar uma macromolécula singular que é muito mais forte do que ligações covalentes singulares.

Comentários

• Sua explicação não ‘ parece explicar o que você está dizendo. Você explica o fato de que os compostos iônicos formam estruturas reticuladas no estado sólido, mas depois escreve que os pontos de ebulição dos sais iônicos são mais altos. No estado líquido, as ligações iônicas já foram rompidas. Então, quando você menciona sobre o ponto de ebulição dos sais iônicos, não há relação com a força da ligação iônica.
• @TanYongBoon, usei pontos de ebulição porque senti que eles são mais comparáveis à verdadeira energia necessária para quebrar as ligações iônicas individuais (vs. pontos de fusão, pelo menos). Tendemos a medir a força das interações iônicas pela energia da rede, que é definida como a energia necessária por mol de substância iônica para converter o sólido em íons gasosos constituintes. Esse número, entretanto, é responsável pela energia de sublimação E pela entalpia de ligação individual. Usar pontos de ebulição, então, nos permite pelo menos evitar comparar entalpias de fusão e comparar mais diretamente entalpias de ligação.
• @TanYongBoon, é claro, a natureza de rede dos compostos iônicos necessariamente complica a comparação.

O que você aprendeu em sua aula de mineralogia estava correto; diminuição da força de ligação na seguinte ordem covalente> iônico> metálico. O raciocínio para isso é o seguinte. Em ligações covalentes como as do metano e do oxigênio, os elétrons de valência são compartilhados entre os átomos envolvidos na ligação e eles (os elétrons) passam a maior parte do tempo na região entre os núcleos envolvidos na ligação; isso cria um vínculo forte. Em materiais iônicos como o cloreto de sódio, os elétrons são doados de um (o eletropositivo) átomo para o outro (o eletronegativo) para que os átomos alcancem uma estrutura de camada preenchida. Os átomos iônicos são atraídos uns pelos outros por meio da atração eletrostática e das redes cristalinas que se formam. As ligações formadas por atração eletrostática não são tão fortes quanto aquelas formadas pelo compartilhamento covalente de elétrons. Finalmente, nos metais, os elétrons mais externos são doados ou “agrupados” na estrutura de banda que existe nos metais.Os elétrons são livres para viajar grandes distâncias (daí a condutividade dos metais) e servem como uma cola para manter todos os núcleos metálicos carregados positivamente juntos. Portanto, no caso dos metais, não há ligações metal-metal significativas e essas ligações são, portanto, as mais fracas.

Comentários

• Conforme discutido em uma pergunta diferente , eu respeitosamente discordo disso as ligações iônicas não são tão fortes quanto as covalentes.
• Na pergunta mencionada acima, você nota que a maior força de ligação covalente é 945 kJ / mol em $ \ ce {N2} $. Enquanto a força da ligação iônica em $ \ ce {LiF} $, que deve representar uma das ligações iônicas mais fortes ( veja aqui ) é de apenas 577 kJ / mol. Portanto, pelo menos ao comparar as ligações covalentes e iônicas mais fortes, as ligações covalentes são mais fortes. Talvez você pudesse fornecer dados BDE para ligações covalentes e iônicas mais médias também e podemos ver quais são mais fortes nesse reino.
• Também incluí alguns comentários sobre outras ligações covalentes. Mas eu acho que esta é uma missão tola ‘. A grande descoberta de Pauling foi que qualquer ligação com átomos diferentes terá pelo menos algum componente iônico / eletrostático. De fato, um artigo que mencionei em minha resposta sugere que muitas ligações são fortemente covalentes e fortemente iônicas.

Esta é uma pergunta sem sentido. As ligações químicas variam de muito forte a muito fraca, conforme evidenciado pelo quantidade de energia necessária para quebrá-los. Tentar dizer que as ligações iônicas ou covalentes são mais fortes é um grande erro, começando com o fato de que “iônicas” e “covalentes” são apenas os extremos hipotéticos do continuum da ligação e podem ser títulos considerados “ideais”. Os títulos reais encontram-se ao longo do continuum e têm características s de ambos os tipos de títulos ideais. Portanto, sua pergunta original não tem lugar no estudo de química.

Comentários

• É um problema recorrente devido ao fato de que os cursos básicos ( e os professores disso) fingem simplesmente ordenar laços em termos de sua força. Acrescente a isso o fato de que as ligações iônicas perdem sua força na água (um caso de trabalho para a maioria, senão todos os Químicos) e você se depara com o fato de que mesmo aqui muitos argumentam que uma ligação covalente é em si mesma mais forte do que uma iônica.

Não confunda a força de liga-se com a força das forças que mantêm os sólidos cristalinos juntos

Há uma razão pela qual as lições que você aprendeu com a química são diferentes das lições aprendidas na mineralogia : eles não estão falando sobre as mesmas coisas.

O problema é que as ligações da mineralogia sobre as quais falam são as ligações que mantêm os cristais unidos, mas na química o que muitas vezes se fala são as ligações que mantêm os moléculas juntas, não os cristais feitos das moléculas.

Essa distinção é importante. A grande maioria dos cristais em química consiste em moléculas discretas mantidas juntas b y forças intermoleculares mais fracas (às vezes chamadas de ligações de van Der Waals). Eles são bastante fracos em comparação com ligações covalentes e resultam em cristais que são fracos e têm baixos pontos de fusão. Portanto, um químico pode observar os compostos em que a ligação nas moléculas é covalente e generalizar que eles normalmente formam cristais muito mais fracos do que metais ou compostos iônicos. Mas isso ocorre porque as ligações que formam os cristais não são covalentes.

Um mineralogista irá principalmente olhar para compostos que não são feitos de moléculas discretas, mas são feitos de redes iônicas ou covalentes redes (ou ambos).Não há moléculas de diamante, o cristal é uma rede sólida mantida unida por uma matriz (quase) infinita de ligações covalentes C-C, como a sílica é mantida unida por uma matriz infinita de ligações O-Si-O. Outros minerais são uma mistura dos dois com muitos silicatos contendo, por exemplo, folhas de estruturas O-Si-O com uma variedade de íons entre elas. Portanto, para um mineralogista, as ligações covalentes parecem fortes em comparação com outros tipos de ligações. As ligações iônicas são fortes, mas não tão fortes quanto os sólidos de rede puramente covalentes.

E o problema é ainda mais complicado por definições de resistência que são muito estreitas. Os metais são mais fortes ou mais fracos do que as estruturas do tipo diamante? Depende do que você entende por força. O diamante é mais duro do que qualquer metal, mas também mais frágil. Se a resistência a ser atingido por um objeto pontiagudo for importante, escolha um objeto de metal dúctil em vez de um diamante. Isso acontece porque a estrutura do cristal em alguns metais pode absorver energia reorganizando os defeitos do cristal, em vez de quebrar ligações (praticamente a única opção em sílica ou diamante). Portanto, em certo sentido, os metais são mais fortes do que os sólidos covalentes.

A lição geral é ter cuidado com as definições. Não existe uma boa generalização da força do cristal com base nos tipos de ligação. Tenha cuidado se você está falando sobre as ligações dentro dos componentes do cristal (moléculas) ou as ligações que mantêm esses componentes juntos (muitos compostos “covalentes” consistem em cristais onde as moléculas são mantidas juntas por forças muito mais fracas). Não se esqueça de que muitos minerais têm ligações iônicas e covalentes. E seja específico sobre o que você entende por “força” (por exemplo, arnês, resistência ao impacto não são a mesma coisa).

As ligações iônicas e metálicas são mais fracas do que as ligações covalentes. Isso está correto, é por isso que o cristal covalente é muito mais difícil do que o cristal iônico e metálico / policristal.

A segunda afirmação está errada porque, em primeiro lugar, o ponto de fusão não é proporcional à força da ligação química. Existem mais fatores, como a flexibilidade das moléculas. O ponto de ebulição é mais proporcional.

Mais importante, o as forças interpartículas a serem comparadas entre o composto orgânico vs composto iônico vs metálico é NÃO entre ligação covalente vs ligação iônica vs ligação metálica. Está entre força intermolecular (dipolo-dipolo, H-bond, Van der waals) vs ligação iônica vs ligação metálica. E o primeiro é muito mais fraco do que o segundo e o terceiro com certeza. Portanto, o ponto de ebulição dos compostos orgânicos é muito mais baixo.

Não tenho certeza de qual é o consenso alcançado por químicos ao redor do mundo, mas eu gostaria apenas de oferecer meus dois centavos “sobre o assunto. Esta questão sempre foi uma questão que meus professores sempre abordariam quando ensinassem ligação química e sua resposta sempre foi a mesma:

Não é justo fazer uma comparação, pois esses títulos são, em última análise, muito variáveis em termos de força.

Eu concordo com isso, mas permita-me fornecer minha perspectiva sobre esta questão.

A força das ligações covalentes em substâncias moleculares simples (bem como aquelas em estruturas de rede gigantes) pode podem ser facilmente determinados. Assim, as energias de ligação da maioria das ligações covalentes são bem conhecidas e podem ser facilmente usadas para tais comparações de energia de ligação. No entanto, a força das ligações iônicas e metálicas não é t tão claro.

Por definição, a ligação iônica é a força eletrostática de atração entre íons carregados positivamente e negativamente em uma rede iônica, enquanto a ligação metálica é a força eletrostática de atração entre os íons metálicos carregados positivamente e os elétrons circundantes.

Em uma rede iônica, existem tantos íons interagindo eletrostaticamente uns com os outros. Como então pode a força da ligação iônica ser determinada? A ideia da energia da rede poderia ser usada, mas as comparações feitas usando a energia da rede só teriam algum sentido quando estamos comparando a rede iônica. Não pode ser usado para comparar com ligações covalentes!

Considere a energia de dissociação da ligação de $ \ ce {H-H} $ e a energia de rede do cloreto de sódio. O BDE de $ \ ce {H-H} $ é $ \ ce {+ 436 kJ / mol} $ enquanto a energia de rede de $ \ ce {NaCl} $ é $ \ ce {+ 786 kJ / mol} $. Ambos são em termos de “por mole de algo”. Mas esse “algo” é diferente em cada caso. No caso do hidrogênio, esse “algo” seria a ligação $ \ ce {HH} $, mas no caso do composto iônico $ \ ce {NaCl} $, esse “algo” é o $ \ ce {NaCl} $ unidade da fórmula. E isso não é o mesmo que “por mole de ligações iônicas entre $ \ ce {Na ^ +} $ e $ \ ce {Cl ^ -} $”.A força da ligação iônica não é facilmente determinada porque cada íon está em um ambiente eletrostático que é influenciado por todos os outros íons ao seu redor. A mesma ideia pode ser aplicada a ligações metálicas.

Em essência, minha opinião é que não existe uma base de comparação justa entre ligações metálicas, iônicas e covalentes em termos de suas forças de ligação.