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La fisica y quimica

Teoría del enlace de valencia (VB)

Se han presentado muchos enfoques para explicar la naturaleza de la unión en compuestos de coordinación. Una de ellas es la Teoría del Enlace de Valencia (VB). La teoría del enlace de valencia se desarrolló para explicar el enlace químico utilizando el método de la mecánica cuántica. Esta teoría se centra principalmente en la formación de enlaces individuales a partir de los orbitales atómicos de los átomos participantes durante la formación de una molécula.

 

¿Qué es la teoría de Valance Bond (VB)?

 

Según la teoría del enlace de valencia,

 

Los electrones en una molécula ocupan orbitales atómicos en lugar de orbitales moleculares. Los orbitales atómicos se superponen en la formación del enlace y cuanto mayor es el solapamiento, más fuerte es el enlace.

 

El enlace metálico es esencialmente de origen covalente y la estructura metálica implica resonancia de enlaces de pares de electrones entre cada átomo y sus vecinos.

 

Tabla de contenido

 

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Historia de la teoría del enlace de valencia

 

El enfoque de Lewis al enlace químico no pudo arrojar luz sobre la formación de enlaces químicos. Además, la teoría de repulsión del par de electrones de capa de valencia (o teoría VSEPR) tuvo aplicaciones limitadas (y tampoco pudo predecir la geometría correspondiente a las moléculas complejas).

 

Para abordar estos problemas, la teoría del enlace de valencia fue presentada por los físicos alemanes Walter Heinrich Heitler y Fritz Wolfgang London. La ecuación de onda de Schrodinger también se usó para explicar la formación de un enlace covalente entre dos átomos de hidrógeno. El enlace químico de dos átomos de hidrógeno según la teoría del enlace de valencia se ilustra a continuación.

 

Valence Bond Theory (VBT)

Formación de enlaces Sigma entre dos átomos – Teoría del enlace de valencia (VBT)

 

Esta teoría se centra en los conceptos de configuración electrónica , orbitales atómicos (y su superposición) y la hibridación de estos orbitales atómicos. Los enlaces químicos se forman a partir de la superposición de orbitales atómicos en donde los electrones se localizan en la región de enlace correspondiente.

 

La teoría del enlace de valencia también continúa explicando la estructura electrónica de las moléculas formadas por esta superposición de orbitales atómicos. También enfatiza que el núcleo de un átomo en una molécula es atraído por los electrones de los otros átomos.

 

Postulados de la teoría del enlace de valencia

 

Los postulados importantes de la teoría del enlace de valencia se enumeran a continuación.

 

     

  1. Los enlaces covalentes se forman cuando dos orbitales de valencia (medio llenos) que pertenecen a dos átomos diferentes se superponen entre sí. La densidad de electrones en el área entre los dos átomos de enlace aumenta como resultado de esta superposición, lo que aumenta la estabilidad de la molécula resultante.
  2.  

  3. La presencia de muchos electrones no apareados en la capa de valencia de un átomo le permite formar enlaces múltiples con otros átomos. Los electrones emparejados presentes en la capa de valencia no toman parte en la formación de enlaces químicos según la teoría del enlace de valencia.
  4.  

  5. Los enlaces químicos covalentes son direccionales y también son paralelos a la región correspondiente a los orbitales atómicos que se superponen.
  6.  

  7. Los enlaces Sigma y los enlaces pi difieren en el patrón en el que se superponen los orbitales atómicos, es decir, los enlaces pi se forman a partir de la superposición lateral, mientras que la superposición a lo largo del eje que contiene los núcleos de los dos átomos conduce a la formación de enlaces sigma.
  8.  

 

La formación de enlaces sigma y pi se ilustra a continuación.

 

Sigma and Pi Bonding in Valence Bond Theory

Formación de enlaces Sigma y Pi – Teoría del enlace de valencia (VBT)

 

Se puede observar que los enlaces sigma implican la superposición cabeza a cabeza de los orbitales atómicos, mientras que los enlaces pi implican la superposición paralela.

 

Número de orbitales y tipos de hibridación

 

Según la teoría VBT, el átomo o ion metálico bajo la influencia de los ligandos puede usar sus (n-1) d, ns, np o ns, np, nd orbitales para la hibridación para producir un conjunto de orbitales equivalentes de geometría definida tales como octaédrica, tetraédrica, plana cuadrada, etc. Se permite que estos orbitales híbridos se superpongan con los orbitales de ligando que pueden donar pares de electrones para la unión.

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Número de coordinación Tipo de hibridación Distribución de orbitales híbridos en el espacio
4 sp 3 Tetraédrica
4 dsp 2 Plana cuadrada
5 sp 3 d Bipiramidal trigonal
6 sp 3 d 2 octaédrico
6 d 2 sp 3 octaédrico

 

Aplicaciones de Teoría del enlace de valencia

 

     

  • La condición de superposición máxima que se describe en la teoría del enlace de valencia puede explicar la formación de enlaces covalentes en varias moléculas.
  •  

  • Esta es una de sus aplicaciones más importantes. Por ejemplo, la diferencia en la longitud y la fuerza de los enlaces químicos en las moléculas H 2 y F 2 puede explicarse por la diferencia en los orbitales superpuestos en estas moléculas.
  •  

  • El enlace covalente en una molécula de HF se forma a partir de la superposición del orbital 1s del átomo de hidrógeno y un orbital 2p que pertenece al átomo de flúor, lo que se explica por la teoría del enlace de valencia.
  •  

 

Limitaciones de la teoría del enlace de valencia

 

Las deficiencias de la teoría del enlace de valencia incluyen

 

     

  • Falta de explicación de la tetravalencia exhibida por el carbono
  •  

  • No se ofrece información sobre las energías de los electrones.
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  • La teoría supone que los electrones están localizados en áreas específicas.
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  • No ofrece una interpretación cuantitativa de las estabilidades termodinámicas o cinéticas de los compuestos de coordinación.
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  • No hay distinción entre ligandos débiles y fuertes.
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  • No hay explicación para el color exhibido por los compuestos de coordinación.
  •  

 

Además, marque ⇒ Teoría del campo de cristal

 

Ejemplo resuelto

 

Pregunta:

 

El momento magnético de giro único de [MnBr 4 ] 2- es 5,9BM. ¿Predecir la geometría del ion complejo?

 

Solución:

 

Dado que el número de coordinación del ion Mn2 + en el ion complejo es 4. Será tetraédrico o plano plano. Pero el hecho de que el momento magnético del ion complejo es 5.9BM. Debe ser de forma tetraédrica en lugar de plana cuadrada debido a la presencia de cinco electrones no apareados en los orbitales d.

 

Preguntas frecuentes sobre la teoría del enlace de valencia

¿Cuál es la teoría del enlace de valencia?

 

Es una teoría que describe la unión química. VBT afirma que la superposición de orbitales atómicos llenos de manera incompleta conduce a la formación de un enlace químico entre dos átomos. Los electrones no apareados se comparten y se forma un orbital híbrido.

 

¿Cuáles son las deficiencias de VBT?

 

La teoría del enlace de valencia no explica la tetravalencia del carbono y tampoco proporciona información sobre las energías correspondientes a los electrones. La teoría también supone que los electrones están localizados en ciertas áreas.

 

¿Cuáles son los méritos de la teoría del enlace de valencia?

 

La condición de solapamiento máximo descrita por el VBT puede usarse para explicar cómo se forman los enlaces covalentes en muchas moléculas. La teoría también puede ofrecer información sobre el carácter iónico de los enlaces químicos.

 

¿Cómo se forman los enlaces sigma y pi?

 

Los enlaces Sigma se forman a partir de la superposición cabeza a cabeza de los orbitales atómicos que participan en el enlace. Los enlaces Pi, por otro lado, implican una superposición paralela de los orbitales atómicos.

 

 

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