Teorias del enlace de valencia

Limitaciones de la teoría del enlace de valencia

En química, la teoría del enlace de valencia (VB) es una de las dos teorías básicas, junto con la teoría del orbital molecular (MO), que se desarrollaron para utilizar los métodos de la mecánica cuántica para explicar el enlace químico. Se centra en cómo los orbitales atómicos de los átomos disociados se combinan para dar lugar a enlaces químicos individuales cuando se forma una molécula. En cambio, la teoría de los orbitales moleculares tiene orbitales que abarcan toda la molécula[1].
Linus Pauling publicó en 1931 su artículo de referencia sobre la teoría del enlace de valencia: “On the Nature of the Chemical Bond”. Basándose en este artículo, el libro de texto de Pauling de 1939 On the Nature of the Chemical Bond se convertiría en lo que algunos han llamado la biblia de la química moderna. Este libro ayudó a los químicos experimentales a comprender el impacto de la teoría cuántica en la química. Sin embargo, la edición posterior de 1959 no abordó adecuadamente los problemas que parecían entenderse mejor con la teoría de los orbitales moleculares. El impacto de la teoría de la valencia disminuyó durante las décadas de 1960 y 1970 a medida que la teoría de los orbitales moleculares aumentaba su utilidad al ser implementada en grandes programas informáticos digitales. Desde la década de 1980, los problemas más difíciles, de implementación de la teoría del enlace de valencia en los programas informáticos, se han resuelto en gran medida, y la teoría del enlace de valencia ha visto un resurgimiento.

Explique la teoría del enlace de valencia con un ejemplo

La teoría del enlace de valencia localizado utiliza un proceso llamado hibridación, en el que los orbitales atómicos que son similares en energía pero no equivalentes se combinan matemáticamente para producir conjuntos de orbitales equivalentes que se orientan adecuadamente para formar enlaces. Estas nuevas combinaciones se denominan orbitales atómicos híbridos porque se producen al combinar (hibridar) dos o más orbitales atómicos del mismo átomo.
En el BeH2, podemos generar dos orbitales equivalentes combinando el orbital 2s del berilio y cualquiera de los tres orbitales 2p degenerados. Tomando la suma y la diferencia de los orbitales atómicos 2s y 2pz del Be, por ejemplo, producimos dos nuevos orbitales con lóbulos mayor y menor orientados a lo largo de los ejes z, como se muestra en la Figura \(\PageIndex{1}\N).
Figura \ (\PageIndex{1}): La posición del núcleo atómico con respecto a un orbital híbrido sp. En realidad, el núcleo se encuentra ligeramente dentro del lóbulo menor, no en el nodo que separa los lóbulos mayor y menor.
Como la diferencia A – B también puede escribirse como A + (-B), en la Figura \(\PageIndex{2}\) y en las figuras posteriores hemos invertido la(s) fase(s) del orbital que se resta, que es lo mismo que multiplicarlo por -1 y sumarlo. Esto nos da la ecuación \ref{9.5.1b}, en la que el valor \frac{1}{{sqrt{2}} es necesario matemáticamente para indicar que los orbitales 2s y 2p contribuyen por igual a cada orbital híbrido.

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La teoría del enlace de valencia (VB) es una teoría de enlace químico que explica el enlace químico entre dos átomos. Al igual que la teoría de los orbitales moleculares (MO), explica el enlace utilizando los principios de la mecánica cuántica. Según la teoría del enlace de valencia, el enlace se produce por el solapamiento de orbitales atómicos semillenos. Los dos átomos comparten el electrón no apareado del otro para formar un orbital relleno para formar un orbital híbrido y enlazarse. Los enlaces sigma y pi forman parte de la teoría del enlace de valencia.
La teoría del enlace de valencia predice la formación de enlaces covalentes entre átomos cuando éstos tienen orbitales atómicos de valencia semillenos, cada uno de los cuales contiene un único electrón no apareado. Estos orbitales atómicos se solapan, por lo que los electrones tienen la mayor probabilidad de estar dentro de la región de enlace. Ambos átomos comparten entonces los electrones no apareados para formar orbitales débilmente acoplados.
No es necesario que los dos orbitales atómicos sean iguales entre sí. Por ejemplo, los enlaces sigma y pi pueden solaparse. Los enlaces sigma se forman cuando los dos electrones compartidos tienen orbitales que se solapan entre sí. En cambio, los enlaces pi se forman cuando los orbitales se solapan pero son paralelos entre sí.

Aplicación de la teoría del enlace de valencia

Como sabemos, una teoría científica es una explicación fuertemente respaldada de las leyes naturales observadas o de grandes conjuntos de datos experimentales. Para que una teoría sea aceptada, debe explicar los datos experimentales y ser capaz de predecir el comportamiento. Por ejemplo, la teoría VSEPR ha sido ampliamente aceptada porque predice formas moleculares tridimensionales que son consistentes con los datos experimentales recogidos para miles de moléculas diferentes. Sin embargo, la teoría VSEPR no proporciona una explicación del enlace químico.
Existen teorías exitosas que describen la estructura electrónica de los átomos. Podemos utilizar la mecánica cuántica para predecir las regiones específicas alrededor de un átomo donde es probable que se encuentren los electrones: Una forma esférica para un orbital s, una forma de campana para un orbital p, etc. Sin embargo, estas predicciones sólo describen los orbitales alrededor de los átomos libres. Cuando los átomos se unen para formar moléculas, los orbitales atómicos no son suficientes para describir las regiones en las que se situarán los electrones en la molécula. Una comprensión más completa de la distribución de los electrones requiere un modelo que pueda dar cuenta de la estructura electrónica de las moléculas. Una teoría popular sostiene que un enlace covalente se forma cuando un par de electrones es compartido por dos átomos y es atraído simultáneamente por los núcleos de ambos átomos. En las siguientes secciones, discutiremos cómo se describen estos enlaces mediante la teoría del enlace de valencia y la hibridación.

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