¿Por qué los puntos de fusión de los sólidos de la red covalente son más altos que los de los compuestos iónicos?

Answer 1

La diferencia de energía libre de las formas sólidas y líquidas dicta la temperatura de fusión.

El punto de encuentro de un compuesto está determinado por el equilibrio entre la pérdida de energía que necesita para fundir el compuesto y la ganancia de entropía del “caos” agregado porque el compuesto fundido puede tener más estados posibles.

Si la entidad (por ejemplo, las unidades moleculares) son similares en tamaño y forma, el caos agregado al fundirse podría ser similar entre un compuesto de red iónico y covalente. Para la energía necesaria para la fusión, este no es el caso: las conexiones entre los iones dependen de la distancia entre las cargas que es [math] 1 / r ^ 2 [/ math] a cualquier distancia, así que si tira de las unidades un poco más lejos según sea necesario para la formación de un líquido que utiliza una cantidad razonable de energía. La conexión entre los átomos covalentes es muy diferente: es un mínimo de energía muy fuerte a una distancia muy cercana, donde los átomos realmente se superponen entre sí (recuerde que comparten electrones a través del enlace). Para licuar, debe separar mucho más los átomos unidos covalentemente, y esto utiliza una gran cantidad de energía (para pequeñas desviaciones, esto suele modelarse en simulaciones de computadora como [math] 1 / r ^ 6 [/ math]). Y luego tus grupos necesitan encontrar un nuevo patrón de enlace covalente (si eso funciona y realmente puedes llamarlo líquido).

A mayor temperatura, el caos cuenta con un mayor peso en la balanza, por lo que la mayor inversión de energía para fundir los compuestos de la red covalente solo está en equilibrio con el caos agregado a temperaturas más altas. Por lo tanto, tienden a ser sólidos a temperaturas más altas.

Answer 2

Cuando lo miras profundamente, un sólido puramente iónico es muy raro, en sólidos “iónicos” como el cloruro de sodio debes encontrar algún enlace covalente. El grado de enlace covalente dependerá del compuesto, en ZrCl4 esperaría una naturaleza mucho más covalente del enlace que lo haría en RbCl, ya que el Zr es más polarizador que el Rb.

Me gustaría señalar que Robert tiene razón en que hay algunos sólidos iónicos con un punto de fusión muy alto, el problema que veo es que es imposible decidir si muchos compuestos son iónicos o covalentes, por ejemplo, considere ZnS y UO2.

Los mejores ejemplos de sólidos que están cerca de un verdadero sólido iónico serían Ph4P + Ph4B- y Et4N PF6. Aquí tienes cationes que no interactúan mucho con su entorno y aniones que no coordinan mucho. Pero incluso los aniones más descoordinados se coordinarán hasta cierto punto. Una actividad interesante en inorgánico es medir la capacidad de los aniones para coordinar cosas como FeCp (CO) 2+ y otros complejos catiónicos. En el caso de uno de estos complejos carbonilo catiónicos, con el estado de solución IR es posible medir cómo se coordina. Esto se relaciona también con el uso de fragmentos de Ni (CO) 3 como un medio para medir qué tan bien son las fosfinas ricas / pobres en electrones.

Answer 3

Solo estás mirando un par de ejemplos en particular. Considere algunos ejemplos de compuestos iónicos de alto punto de fusión como el óxido de aluminio (pf 2345 K) y el óxido de magnesio (pf 3125 K).

Pero podría haber algo más en juego aquí, que es que los compuestos iónicos usualmente tienen una fase líquida distinta a 1 atm, mientras que muchos sólidos de red covalentes de “alto punto de fusión” se subliman a 1 atm, incluido su ejemplo de nitruro de boro. Así que es difícil hacer una comparación de manzanas con manzanas.

Podemos hacer la observación general de que la unión altamente direccional favorece la sublimación sobre la fusión. Esto se menciona aquí para el arsénico y el carbono. Cuando la unión en la fase sólida es altamente direccional, desfavorece a la fase líquida más desordenada. En contraste, observe que los metales verdaderos, que tienen enlaces metálicos altamente no direccionales, tienen distintas fases líquidas a 1 atm.

El enlace iónico no es necesariamente más débil que el enlace covalente, pero tiende a ser menos direccional. Por lo tanto, puede obtener una fase líquida en la que un compuesto iónico no se disocia completamente en átomos individuales y moléculas, y también una fase gaseosa en la que se encuentra. Un sólido de red covalente con una fuerza de enlace similar podría tener una fase líquida desfavorecida y, por lo tanto, permanecer sólido hasta el punto en que también se disocia en átomos y moléculas.

Answer 4

De hecho, algunos compuestos iónicos tienen puntos de fusión de más de 2000 grados centígrados. Sin embargo, algunos compuestos iónicos tienen puntos de fusión más bajos que el NaCl. Los puntos de fusión de los compuestos iónicos tienen mucho que ver con los detalles de sus estructuras de celosía de cristal.

Los enlaces covalentes a menudo son fuertes, pero la mayoría de los compuestos orgánicos tienen bajos puntos de fusión porque su fuerza intermolecular es relativamente débil.
Sin embargo, en un sólido covalente de red puede ver la fuerza de sus enlaces covalentes porque esos enlaces conectan toda la estructura, por ejemplo, en diamante. Las fuerzas no están entre moléculas separadas.

Aquí hay un par de enlaces.
http://www.chm.davidson.edu/vce/…
http://www.avogadro.co.uk/structure/chemstruc/network/g-molecular.htm