Órdenes de enlace químico fraccionarios (I/II)

En su forma más simple, los enlaces químicos covalentes entre átomos aparecen en variedades sencillas, dobles y triples, dependiendo de cuántos pares de electrones comparten los átomos. Pero cuando los pares de electrones se extienden entre varios átomos, los enlaces pueden tomar un orden fraccional, a medio camino entre sencillos y dobles. Por ejemplo, la estructura del benceno se puede representar de dos formas diferentes como un anillo de enlaces sencillos y dobles alternados. Pero la estructura real es un cruce entre las dos, en la que cada enlace tiene orden 1,5.

Benceno representado de diversas formas.

Los pares de electrones no siempre se distribuyen uniformemente entre todos los átomos que los comparten. En el fullereno C₆₀ (que tiene forma de balón de fútbol), cada enlace carbono-carbono tiene también un orden fraccional entre 1 y 2. Pero, a diferencia del benceno, no todos los enlaces del C₆₀ son equivalentes. La teoría predice fácilmente que un enlace compartido por dos de las facetas hexagonales del fullereno deberían tener un orden ligeramente mayor (0,16 pares más de electrones) que un enlace compartido por un hexágono y un pentágono.

En el caso del C₆₀, esta predicción teórica se puede verificar experimentalmente. Los enlaces de mayor orden son más cortos que los de menor orden, y los patrones de difracción de rayos X de los cristales de C₆₀ revelan esa diferencia en longitud entre los enlaces de hexágono-hexágono y los de hexágono-pentágono. Necesitamos, sin embargo, más precisión para probar totalmente la teoría.

Pero los experimentos de difracción de mayor precisión prácticamente están restringidos a moléculas que pueden cristalizar. Para las moléculas que no pueden llevarse a forma cristalina, o para estructuras que son intrínsecamente únicas (como un defecto en una lámina de grafeno o una molécula en una reacción química desconocida), tales experimentos tienen un uso limitado.

Afortunadamente, esto no es el fin de la historia, ya que Leo Gross, Gerhard Meyer y sus colaboradores descubrieron otra forma de ahondar en el conocimiento de los enlaces fraccionarios. Podrás leerlo en la segunda parte de este artículo.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i11/p14_s1