Ligação dupla - Double bond

Em química, uma ligação dupla é uma ligação covalente entre dois átomos envolvendo quatro elétrons de ligação em oposição a dois em uma ligação simples . As ligações duplas ocorrem mais comumente entre dois átomos de carbono, por exemplo, em alquenos . Existem muitas ligações duplas entre dois elementos diferentes: por exemplo, em um grupo carbonila entre um átomo de carbono e um átomo de oxigênio. Outras ligações duplas comuns são encontradas em compostos azo (N = N), iminas (C = N) e sulfóxidos (S = O). Em uma fórmula esquelética , uma ligação dupla é desenhada como duas linhas paralelas (=) entre os dois átomos conectados; tipograficamente, o sinal de igual é usado para isso. As ligações duplas foram introduzidas pela primeira vez na notação química pelo químico russo Alexander Butlerov .

As ligações duplas envolvendo carbono são mais fortes e mais curtas do que as ligações simples . A ordem do título é dois. As ligações duplas também são ricas em elétrons, o que as torna potencialmente mais reativas na presença de um forte aceptor de elétrons (como reações adicionais dos halogênios).

Ligações duplas em alcenos

Geometria do etileno

O tipo de ligação pode ser explicado em termos de hibridização orbital . No etileno, cada átomo de carbono tem três orbitais sp 2 e um orbital p . Os três orbitais sp 2 situam-se em um plano com ângulos de ~ 120 °. O orbital p é perpendicular a este plano. Quando os átomos de carbono se aproximam, dois dos orbitais sp 2 se sobrepõem para formar uma ligação sigma . Ao mesmo tempo, os dois orbitais p se aproximam (novamente no mesmo plano) e juntos formam uma ligação pi . Para a sobreposição máxima, os orbitais p devem permanecer paralelos e, portanto, a rotação em torno da ligação central não é possível. Esta propriedade dá origem ao isomerismo cis-trans . As ligações duplas são mais curtas do que as ligações simples porque a sobreposição do orbital p é maximizada.

Com 133 pm, o comprimento da ligação C = C do etileno é menor do que o comprimento C-C do etano com 154 pm. A ligação dupla também é mais forte, 636  kJ mol −1 contra 368 kJ mol −1, mas não o dobro do que a ligação pi é mais fraca do que a ligação sigma devido à sobreposição de pi menos eficaz.  

Em uma representação alternativa, a ligação dupla resulta de dois orbitais sp 3 sobrepostos como em uma ligação dobrada .

Variações

Em moléculas com ligações duplas e ligações simples alternadas, a sobreposição do orbital p pode existir em vários átomos em uma cadeia, dando origem a um sistema conjugado . A conjugação pode ser encontrada em sistemas como dienos e enonas . Em moléculas cíclicas , a conjugação pode levar à aromaticidade . Nos cumulenos , duas ligações duplas são adjacentes.

As ligações duplas são comuns para elementos de carbono , nitrogênio e oxigênio do período 2 e menos comuns com elementos de períodos superiores . Os metais também podem se envolver em ligações múltiplas em uma ligação múltipla de ligante metálico .

Homólogos de alceno do grupo 14

Compostos de ligação dupla, homólogos de alceno , R 2 E = ER 2 são agora conhecidos para todos os elementos mais pesados ​​do grupo 14 . Ao contrário dos alcenos, esses compostos não são planos, mas adotam estruturas torcidas e / ou trans curvadas. Esses efeitos se tornam mais pronunciados para os elementos mais pesados. O distaneno (Me 3 Si) 2 CHSn = SnCH (SiMe 3 ) 2 tem um comprimento de ligação estanho-estanho apenas um pouco menor do que uma ligação simples, uma estrutura curvada trans com coordenação piramidal em cada átomo de estanho, e se dissocia prontamente em solução para forma (Me 3 Si) 2 CHSn: (estananodiil, um análogo de carbeno). A ligação compreende duas ligações aceitadoras doadoras fracas, o par solitário em cada átomo de estanho se sobrepondo ao orbital p vazio no outro. Em contraste, em dissilenos, cada átomo de silício tem coordenação plana, mas os substituintes são torcidos de forma que a molécula como um todo não seja plana. Em diplumbenos, o comprimento da ligação Pb = Pb pode ser maior do que o de muitas ligações simples correspondentes. Plumbenos e estanenos geralmente se dissociam em solução em monômeros com entalpias de ligação que são apenas uma fração das ligações simples correspondentes. Alguns plumbenos e estanenos de ligações duplas são semelhantes em força às ligações de hidrogênio. O modelo Carter-Goddard-Malrieu-Trinquier pode ser usado para prever a natureza do vínculo.

Tipos de ligações duplas entre átomos

C O N S Si Ge Sn Pb
C alceno grupo carbonila imina tiocetona , tial
O dioxigênio composto nitroso sulfóxido , sulfona , ácido sulfínico , ácido sulfônico
N composto azo
S dissulfur
Si alquilidenossilanos silenes
Ge germenes
Sn estanenos
Pb plumbenes

Referências

  • Pyykkö, Pekka; Riedel, Sebastian; Patzschke, Michael (2005). "Raios covalentes de ligação tripla". Chemistry: A European Journal . 11 (12): 3511–20. doi : 10.1002 / chem.200401299 . PMID  15832398 .